Monitoring

Brückenmonitoring | Bauzustandsmonitoring | Schienenmonitoring | Koppelfugenmonitoring | Schallemissionsmonitoring | Monitoringkonzept | Ausführungsplanung | Installation | Auswertung | Datenvisualisierung

Rückgrat einer starken Volkswirtschaft ist eine funktionierende, leistungsfähige und sichere Infrastruktur. Mit einem in die Jahre gekommenen Verkehrswegenetz und einem immer höher werdenden Verkehrsaufkommen, sowohl auf der Straße als auch auf der Schiene, steht Deutschland aktuell vor einer großen Herausforderung: die alten Bauwerke müssen instandgesetzt oder ersetzt werden und neue Verkehrswege müssen geschaffen werden, um den aktuellen Anforderungen gerecht zu werden.

In den letzten Jahren hat sich das Monitoring als zusätzliches Werkzeug für die Bewertung des Zustands und des Verhaltens von Bauwerken etabliert. Sowohl bei Bestandsbauwerke als auch beim Neubau können mit Monitoring zuverlässige Aussagen bezüglich Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und Ermüdungssicherheit getroffen werden.

Baubegleitendes Setzungs- und Rissmonitoring bei dem Ersatzneubau der Allerbrücke zur Überwachung kritischer Bauphasen

Zweck des Monitorings

Monitoring ist die systematische und kontinuierliche Überwachung von einwirkenden Größen oder von Bauwerksreaktionen mittels elektronischen Messsystemen. Je nach Aufgabenstellung ergeben sich sehr unterschiedliche Anforderungen an die Technik, an den Zeitraum und an die Auswertung.

 Die Zwecke des Monitorings können prinzipiell in zwei Kategorien unterteilt werden:

  • Bauwerksdiagnostik
    Diagnose zur System- und Einwirkungsidentifikation sowie zur Analyse von Schäden oder Schwachstellen am Bauwerk
  • Bauwerksüberwachung
    Überwachung als messwertgestützte Beobachtungsmethode zur insitu - Erfassung von Veränderungen am Bauwerk während der Bauzeit und der Nutzung
Dynamische Systemidentifikation an der Grubentalbrücke mit einem Schwingungserreger
Verformungs- und Kraftmessung beim Austausch von Säulenelementen am Brandenburger Tor, Berlin

Anlässe für die Durchführung eines Monitorings

Monitoring kann in den verschiedenen Lebensphasen eines Bauwerks angewandt werden. Die konkreten Anlässe zur Durchführung eines Monitorings können sehr unterschiedlich sein:

  • Verlängerung der planmäßigen Nutzungsdauer einer Brücke
  • Erhöhung der Nutzungsanforderungen (Verkehrslasterhöhungen auf Straßenbrücken, Geschwindigkeitsanhebungen auf Eisenbahnstrecken)
  • Messwertgestützte Nachweisführung bei Überschreitung von rechnerischen Grenzwerten
  • Sicherheitserhöhung bei Bauarbeiten an und in der Nähe von in Betrieb befindlichen Bauwerken
  • Kompensation bei fehlenden Erfahrungen für die Einführung neuer Komponenten, Bauweisen oder Bautechnologien
Durchführung von messwertgestützten Bremsversuchen auf der Itztalbrücke zur Überprüfung der Annahmen zur Interaktion Bauwerk/Gleis
Verformungsmessung an der Marienbrücke Dresden im Zuge einer Probebelastung

Unsere Kompetenz: die gesamte Prozesskette aus einer Hand

Die Durchführung eines Monitorings beschränkt sich nicht auf das Anbringen von Sensoren am Bauwerk und auf die Erfassung der Messwerte. Um eine Fragestellung auf Basis eines Monitorings erfolgreich zu beantworten, muss das Monitoring als ein gesamter Prozess verstanden werden, der von der Aufgabenstellung bis hin zur Lieferung einer qualifizierten Bewertung reicht. Der Prozess kann entsprechend dem DBV Merkblatt "Brückenmonitoring" durch 6 Phasen beschrieben werden:

Phase 1: Definition der Fragestellung

Es gibt verschiedene Anlässe, die zur Durchführung eines Monitorings führen können. Basis eines Monitoringprojektes ist eine konkrete Fragestellung. Die Fragestellung stammt typischerweise vom Bauherrn oder von den Prüfinstanzen. Diese muss so formuliert sein, dass die Zielstellung des Monitorings klar daraus abgelesen und die genaue Aufgabenstellung in den nächsten Schritten definiert werden kann.

Phase 2: Erstellung eines qualifizierten Monitoringkonzeptes

Das Monitoringkonzept ist im gesamten Prozess ein sehr wichtiges und zentrales Dokument. Es sollen im Dokument zum einen allgemeine Informationen zur auslösenden Fragestellung und zu den aus dem Monitoring zu erzielenden Ergebnissen beinhaltet sein. Weiterhin sollen konkrete Spezifizierungen vorgenommen werden, die eine ausreichende Basis für die weitere Detailplanung (Phase 3) und Umsetzung (Phasen 4 und 5) darstellen.
Dazu gehören u. a. Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit und der Dauer der Messung, der Lage der Messtellen, sowie Angaben zu den örtlichen und zeitlichen Randbedingungen für die Umsetzung des Monitorings.

Phase 3: Ausführungsplanung des Messsystems

Die Umsetzung des Messkonzeptes setzt eine präzise Ausführungsplanung voraus., um eine qualitativ hochwertige Installation zu ermöglichen. Inhalt der „Ausführungsplanung Monitoring“ ist die Planung der Messstellen selbst, der Kabel und deren Führung. Weiterhin muss die Messsystemarchitektur und -infrastruktur geplant werden. Für die Durchführung der Installation und des späteren Rückbaus müssen in diesem Zuge ebenfalls die Arbeitsabläufe und die Zugangstechnik geplant werden. Der Umfang und Detaillierungsgrad der Planung richtet sich nach der Komplexität des Projekts.

Phase 4: Installation, Betrieb, Datenerhebung

Auf Basis der geprüften und freigegebenen Ausführungsplanung kann die Installation des Messsystems am Bauwerk beginnen. Die Installation umfasst sowohl die Anbringung der gesamten Technik am Bauwerk, die Durchführung von Sensorkalibrierungen als auch die Konfiguration des Messsystems sowie spezifische Programmierungen. Anschließend wird das Messsystem in Betrieb genommen und die Daten können entsprechend den Vorgaben des Monitoringkonzeptes erfasst werden.

Phase 5: Datenaufbereitung und Auswertung der Messergebnisse

Die Datenaufbereitung und -auswertung sind zwei wesentliche Leistungen, die an die Erfassung der Daten anschließen und die Grundlage für die Bewertung darstellen.
Im Zuge der Datenaufbereitung konditionieren wir die Rohdaten (u. A. Umrechnung in physikalischen Größen, sensorspezifische Kompensationen).
Bei der Datenauswertung analysieren wir die Daten. Dabei sind spezifische Signalverarbeitungen und Verrechnungen notwendig (z. B. Extrahieren von min/max-Werten, Durchführen einer FFT, Filterungen von Signalen, Zählungen, Klassifizierungen von Signalen). Auf Basis der ausgewerteten Daten ist eine Bewertung und ein Vergleich zu rechnerischen Annahmen oder Ergebnissen möglich.

Phase 6: Bewertung der Messergebnisse

Die Bewertung der Messergebnisse ist der letzte Schritt im Monitoringprozess. Ziel der Bewertung ist die Evaluierung der Ergebnisse im Hinblick auf die ursprüngliche Fragestellung, die das Monitoring veranlasst hat.
Diese Evaluierung basiert sowohl unser Fachwissen und Erfahrung als auch auf zusätzlichen Werkzeugen wie z.B. statischen oder dynamischen Berechnungen, Simulationen, statistischen Verfahren.

Bei Marx Krontal Partner sind wir so aufgestellt, dass wir alle Leistungen des Prozesses aus einer Hand anbieten können. Die Kompetenzen unseres interdisziplinären Teams reicht von der Elektronik, über den Maschinenbau und dem Bauwesen bis hin zur Informatik. Mit dieser gebündelten Expertise ergeben sich für den Kunden eine hohe Qualität sowie optimierte Projektabläufe.

Installationsarbeiten von DMS an der Schiene
Auswertung der Messdaten

Neben der herkömmlichen Datenauswertung und der Lieferung von Messberichten stellen wir ausgewählte Daten auch passwortgeschütz im Web zur Verfügung. So können die Trends der Messergebnisse direkt festgestellt und bei Messungen mit Alarmierungssystemen zur Bewertung der Ergebnisse eingesetzt werden. Nutzen sie dazu unser Datenportal.

 

Durch unsere Beteiligung an mehreren Forschungsprojekten im Bereich des Monitorings arbeiten wir forschungsnah, sodass wir neue Entwicklungen mitgestalten und die neusten Methoden und Werkzeuge in unsere Arbeit einfließen lassen.

Informieren Sie sich über unsere Monitoring-Projekte

Scherkondetalbrücke

Grubentalbrücke

Runneburg

Eisenbahnbrücke über die Aller