Wie sich sicherheitsrelevante Schraubverbindungen im Stahlbau digital und kontinuierlich überwachen lassen, zeigt ein Pilotprojekt im Olympiastadion München. In der ikonischen Dachkonstruktion wurden bestehende Verschraubungen der in das Dach integrierten Besucherplattform durch sensorintegrierte, hochfeste Schrauben ergänzt. Ziel ist es, die Vorspannkräfte dieser sicherheitskritischen Verbindungen in Echtzeit zu erfassen und damit Transparenz, Kontrolle und Betriebssicherheit nachhaltig zu erhöhen.
Das Olympiastadion gilt stahlbautechnisch als außergewöhnliches Bauwerk. Sein filigranes Zeltdach überspannt mit rund 78 000 m2 nahezu die Hälfte des Stadions sowie angrenzende Hallen und wurde am 22. September 2023 als „Historisches Wahrzeichen der Ingenieurbaukunst in Deutschland“ ausgezeichnet. In rund 40 bis 50 m Höhe führen gesicherte Stege durch das Dachtragwerk. Diese sind direkt in die Stahlseilkonstruktion integriert und dienen unter anderem als Besucherplattform im Rahmen der sogenannten Zeltdach-Tour.
Hohe Sicherheitsanforderungen im laufenden Betrieb
Besucherinnen und Besucher können – ausgestattet mit Kletterausrüstung – das Dachtragwerk begehen und erhalten einzigartige Einblicke in die Tragstruktur. Ergänzt wird das Angebot durch den „Flying Fox“, eine rund 200 m lange Seilrutsche, die in etwa 35 m Höhe quer über den Stadionrasen führt. Diese Nutzungen stellen hohe Anforderungen an die Sicherheit sämtlicher Befestigungspunkte. Alle Schraubverbindungen müssen dauerhaft zuverlässig funktionieren – auch unter wechselnden Lasten durch Wind, Temperaturunterschiede oder Schnee.
Vor diesem Hintergrund ergänzten die Stadtwerke München die bestehenden Verschraubungen der Besucherplattform um sensorintegrierte Schrauben, die speziell für stark frequentierte und sicherheitsrelevante Bereiche ausgelegt sind. Der Fokus liegt dabei auf der Überwachung der Vorspannkraft – einer entscheidenden Kenngröße im Stahlbau, da sie angibt, wie stark Bauteile über die Schraube miteinander verspannt sind.
Digitale Erfassung von Vorspannkraft und Temperatur
Direkt am Schraubenkopf misst ein integrierter Sensor kontinuierlich die Vorspannkraft. Ein zweiter Sensor erfasst die Temperatur, um Umwelteinflüsse in die Bewertung einzubeziehen. Die Messwerte werden in Kilonewton (kN) erfasst und über eine Sensoreinheit drahtlos an ein Gateway im Stadion übertragen. Von dort gelangen die Daten Ende-zu-Ende-verschlüsselt in einen Cloudspeicher und werden über ein projektspezifisches Dashboard visualisiert.
Für die Betreiber bedeutet das: Der Zustand der Befestigungspunkte ist jederzeit und ortsunabhängig abrufbar – per PC oder Smartphone und in Echtzeit. Aufwendige manuelle Kontrollen können gezielt ergänzt oder reduziert werden, da Veränderungen der Vorspannkraft frühzeitig erkannt werden.
Neue Möglichkeiten für den Bauwerksbetrieb
„Wir bringen mit unseren SensorBolts die intelligente Schraubtechnik auf das nächste Level“, betont Dr. Daniel Rill, Produktmanager Connected Products bei fischer. „Unsere Sensorik-Innovation ermöglicht es dahingegen jetzt, die Verschraubungspunkte kontinuierlich auch aus der Ferne zu überwachen und präzise Daten zu deren Zustand zu sammeln – einschließlich der Informationen darüber, wie sich Kräfte im Laufe der Zeit beispielsweise durch Wind-, Temperatur- oder Schneelasten verändern.“
„Resultat ist ein erhebliches Plus an Betriebssicherheit und Kontrollierbarkeit – gerade in sicherheitskritischen Bereichen, wie der Besucherplattform des Olympiastadions in München.“
Ein weiterer Vorteil liegt in der Instandhaltungsstrategie. „Die Integration unserer SensorBolts in Sicherheitskonzepte erlaubt eine gezieltere Planung von Instandhaltungsmaßnahmen. So lassen sich Ausfallzeiten reduzieren, Kosten senken – und gleichzeitig die bereits sehr hohen Sicherheitsstandards der Besucherplattform weiter optimieren und deren Nutzungsdauer noch weiter verlängern“, so Rill.
Structural Health Monitoring in der Praxis
Das Projekt ist Teil eines übergeordneten Ansatzes zum Structural Health Monitoring. Sensorisch ausgestattete Befestigungsmittel ermöglichen es, Bauwerke nicht nur punktuell, sondern dauerhaft zu überwachen. „Unsere SensorBolts machen Schraubverbindungen intelligenter, zukunftsfähiger und absolut zuverlässig – ein Meilenstein für die sichere, nachhaltige und wirtschaftliche Überwachung und Instandhaltung von Bauwerken und Anlagen“, resümiert Martin Neumann, Abteilungsleiter Connected Products & Power Tools bei der fischerwerke GmbH & Co. KG.
Die ersten Pilotanwendungen zeigen, wie digitale Messdaten den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb komplexer Ingenieurbauwerke unterstützen können. Weitere Einsatzfelder im Hoch- und Infrastrukturbau sind bereits in Planung.
(fischer / Heike van Ooyen)
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