Rissöffnungen, Lagerbewegungen und Verformungen entwickeln sich häufig über längere Zeiträume. Regelmäßige Bauwerksprüfungen bilden den Zustand zu festgelegten Prüfzeitpunkten ab. Sensorbasiertes Brückenmonitoring ergänzt diese Prüfungen durch kontinuierliche oder engmaschige Messdaten und macht Veränderungen zwischen den Prüfintervallen sichtbar.
Welcher Sensor dafür am besten geeignet ist, hängt von der konkreten Überwachungsaufgabe ab. Dieser Beitrag zeigt, welcher Sensortyp welche Messgröße erfasst und worauf Sie bei der Auswahl achten sollten.
Welcher Sensor misst was?
Die Sensorauswahl beginnt nicht beim Produkt, sondern bei der Frage, welche Veränderung am Bauwerk erkannt und bewertet werden soll.
| Überwachungsaufgabe | Geeignete Sensorik |
|---|---|
| Lokale Dehnungen und Spannungsänderungen | Dehnungsmessstreifen oder Faser-Bragg-Gitter |
| Schwingungen und dynamisches Tragverhalten | Beschleunigungssensoren |
| Neigungsänderungen | Neigungssensoren |
| Eindimensionale Verschiebungen | Wegaufnehmer |
| Rissöffnung in einer Messrichtung | Risssensoren oder Wegaufnehmer |
| Räumliche Riss- oder Lagerbewegungen | Mehrdimensionale Positionssensoren |
| Verteilte Dehnung entlang größerer Bauteilbereiche | Verteilte faseroptische Sensorik |
Je nach Überwachungsaufgabe können mehrere Sensortypen miteinander kombiniert werden. Entscheidend ist, dass Messgröße, Messbereich und Messintervall auf das Bauwerk und die konkrete Fragestellung abgestimmt sind.
Welche Sensoren eignen sich für die Rissüberwachung?
Risse an Brücken können unter anderem durch Setzungen, Materialermüdung, Temperaturänderungen oder lokale Spannungskonzentrationen entstehen.
Für die klassische eindimensionale Rissbreitenmessung können Wegaufnehmer oder spezielle Risssensoren eingesetzt werden. Sie werden über dem Riss montiert und messen die Relativbewegung zwischen den beiden Rissufern in einer definierten Richtung.
Wenn neben der Rissöffnung auch seitliche Verschiebungen oder Rotationen relevant sind, reicht eine eindimensionale Messung nicht immer aus. Mehrdimensionale Positionssensoren liefern in diesem Fall zusätzliche Informationen über das räumliche Bewegungsverhalten.
Bei der Rissüberwachung mit dem SuessCo 6D-Sensor werden die Relativbewegungen zwischen Sensor und Referenzobjekt in sechs Freiheitsgraden erfasst. Dadurch lassen sich neben der Rissöffnung auch seitliche Verschiebungen und Rotationen der Rissufer dokumentieren.
Wie werden Brückenlager überwacht?
Brückenlager übertragen Kräfte vom Überbau auf die Unterkonstruktion und ermöglichen planmäßige Bewegungen, beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen oder Verkehrslasten.
Für ihre Überwachung können Wegaufnehmer, Neigungssensoren oder mehrdimensionale Positionssensoren eingesetzt werden. Wegaufnehmer messen lineare Verschiebungen, Neigungssensoren erfassen Rotationsänderungen. Mehrdimensionale Sensoren wie der SuessCo 6D-Sensor können beide Bewegungsarten in einem gemeinsamen Messaufbau abbilden.
Entscheidend ist der Vergleich der Messdaten mit dem erwarteten temperatur- und lastabhängigen Verhalten. Abweichungen können beispielsweise auf eine Fehlstellung, Blockade oder Setzung hinweisen.
Bei der Donaubrücke zwischen Krems und Mautern wurden 6D-Sensoren eingesetzt, um Bewegungen an Brückenlagern und Widerlagern während laufender Sanierungsarbeiten kontinuierlich zu dokumentieren.
Welche Rolle spielen Datenübertragung und Alarmierung?
Ein Monitoringsystem besteht nicht nur aus den Sensoren. Auch Energieversorgung, Datenübertragung, Speicherung und Auswertung beeinflussen die langfristige Funktionsfähigkeit.
Drahtlose Übertragung über Mobilfunk oder Wi-Fi kann den Verkabelungsaufwand am Bauwerk reduzieren. Bei der Planung müssen jedoch Funkabdeckung, Messintervalle, Energiebedarf und Wartungszugänglichkeit berücksichtigt werden.
Der SuessCo 6D-Sensor überträgt seine Messdaten über LTE-M oder Wi-Fi in den SuessCo Datahub. Dort können Messwerte als Zeitverläufe dargestellt, als CSV-Datei exportiert und über eine API in weitere Systeme integriert werden.
Für jeden Messpunkt lassen sich projektspezifische Schwellenwerte definieren. Bei einer Überschreitung versendet das System automatisch eine Benachrichtigung. Eine Grenzwertüberschreitung ist jedoch nicht automatisch mit einer sicherheitskritischen Veränderung gleichzusetzen. Für die fachliche Bewertung müssen auch Temperatur, Betriebsbedingungen und der zeitliche Messverlauf berücksichtigt werden.
Worauf sollten Sie bei der Sensorauswahl achten?
Die Auswahl beginnt mit der Frage, welche Veränderung erkannt und welche Entscheidung durch die Messdaten unterstützt werden soll. Zu den wichtigsten Kriterien gehören:
- Messgröße und Messbereich
- erforderliche Wiederholgenauigkeit
- Messintervall oder Abtastrate
- Umgebungsbedingungen am Messpunkt
- Energieversorgung und Datenübertragung
- Montage- und Wartungsaufwand
Ebenso wichtig sind die Positionierung und Ausrichtung der Messpunkte. Messkonzept, Einbaulage und Schwellenwerte sollten daher projektspezifisch festgelegt werden.
Fazit: Die Messaufgabe bestimmt den Sensor
Für das Brückenmonitoring gibt es nicht den einen besten Sensor. Wegaufnehmer eignen sich für lineare Verschiebungen, Beschleunigungssensoren für Schwingungen und Dehnungsmessstreifen für lokale Beanspruchungen.
Sollen Verschiebungen und Rotationen gleichzeitig erfasst werden, können mehrdimensionale Positionssensoren mehrere Bewegungsgrößen in einem Messaufbau abbilden. Das ist insbesondere bei der Überwachung von Rissen und Brückenlagern relevant.
Welche Sensorik passt zu Ihrer Brücke?
Sie möchten klären, welche Messgrößen für Ihre Brücke relevant sind? Gemeinsam mit Ihnen definieren wir die Überwachungsaufgabe, geeignete Messpunkte und die passende Sensorik.
Auf Wunsch zeigen wir Ihnen außerdem, wie Messwerte, Zeitverläufe und Alarmierungen im SuessCo Datahub dargestellt werden.
FAQs zu Brückenüberwachungssensoren
Welcher Sensor eignet sich am besten für das Brückenmonitoring?
Das hängt von der Messaufgabe ab. Wegaufnehmer messen lineare Verschiebungen, Beschleunigungssensoren erfassen Schwingungen und Dehnungsmessstreifen lokale Dehnungen. Sollen Verschiebungen und Rotationen gleichzeitig überwacht werden, eignen sich mehrdimensionale Positionssensoren.
Was misst ein Brückenüberwachungssensor?
Ein Brückenüberwachungssensor erfasst physikalische Größen wie Dehnung, Beschleunigung, Neigung, Verschiebung oder Rissbreite. Die Messwerte zeigen strukturelle Veränderungen am Bauwerk und dienen als Grundlage für Instandhaltungsentscheidungen.
Wie überwachen Sensoren Risse an Brücken?
Sensoren werden beidseitig eines Risses montiert und messen die Veränderung der Rissbreite als Differenzwert. SuessCo Sensors erfasst mit dem 6D-Sensor zusätzlich seitliche Verschiebungen und Verkippungen der Rissufer in sechs Freiheitsgraden.
Welche Vorteile bietet drahtloses Brückenmonitoring?
Drahtlose Übertragung per LTE-M oder Wi-Fi eliminiert aufwendige Kabelkanäle am Bauwerk. SuessCo Sensoren übertragen die Messdaten direkt in den SuessCo Datahub, sodass Sie von Ihrem Schreibtisch aus auf aktuelle Zeitverläufe und Schwellwert-Alarme zugreifen.
Wie lange halten Batterien in Brückensensoren?
Die Batterielaufzeit hängt vom Messintervall und dem Übertragungsprotokoll ab. Die Sensoren von SuessCo Sensors erreichen bis zu 10 Jahre Laufzeit. Innerhalb der typischen Wartungsintervalle Ihres Bauwerks ist kein Batteriewechsel notwendig.
Wann ist ein mehrdimensionaler Sensor sinnvoll?
Ein mehrdimensionaler Sensor lohnt sich, wenn Sie Bewegungen und Rotation am selben Messpunkt erfassen müssen. Der SuessCo 6D-Sensor misst alle sechs Freiheitsgrade mit einem Aufbau und vereinfacht damit Montage und Datenauswertung.
