Bauüberwachung 13.03.2009, 19:40 Uhr

Sensortechnik überwacht Gebäude an kritischen Stellen  

Der Einsturz des Historischen Stadtarchivs in Köln lässt auch Beteiligte anderer Tiefbauprojekte hellhörig werden und Risiken neu bewerten. Eine Überwachung mit Sensoren ist zwar Stand der Technik, aber nicht Pflicht. VDI nachrichten, Köln/Düsseldorf, 13. 3. 09, ciu

Ein anderes Beispiel für den Einsatz von Sensoren ist die Stadt Düsseldorf, wo derzeit ebenfalls ein ehrgeiziges U-Bahn-Bau-Projekt vorangetrieben wird: Die Wehrhahnlinie, eine wichtige Süd-Ost-Verbindung quer durch die Innenstadt, wird bis zum Jahr 2014 teilweise unter die Straße verlegt. Im Sommer 2008 begannen die Bauarbeiten am rund 3,4 km langen Tunnel, der fast senkrecht von Osten auf den Rhein zuläuft, unter der Altstadt die Richtung wechselt, um sich dann an der Königsallee entlang nach Süden zu wenden.

Wie in Köln ist der U-Bahn-Bau riskant, führt die Strecke doch durch die dicht bebaute City. Die Stadt Düsseldorf als Bauherr beauftragte daher ein Ingenieurbüro für Vermessung, Geotechnik und Informatik, die Intermetric GmbH aus Stuttgart, die an die Baustelle angrenzenden Bauten seit dem Spatenstich im Sommer 2008 laufend zu überwachen. „Dazu gibt es klare behördliche Auflagen, außerdem haben Bauherr und Baufirma ein Interesse daran, Risse oder Setzungen frühzeitig zu erkennen und für eventuelle Schadenersatzforderungen zu dokumentieren“, sagte Oliver Höpfer von Intermetric, Leiter des Wehrhahn-Projekts.

410 Gebäude entlang der Strecke wurden dazu mit 2200 Nivellierungsbolzen versehen. Sie werden regelmäßig vermessen, um Verschiebungen sofort zu erkennen. „Diese Messmethode reicht hier aus, weil die Trasse nicht direkt unter den Häusern, sondern unter der Straße verläuft“, so Höpfer.

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Ein Gebäude findet jedoch besondere Beachtung: der historische Kaufhof an der „Kö“. Das Anfang des 20. Jahrhunderts im Jugendstil erbaute Haus mit seiner unter Denkmalschutz stehenden Sandsteinfassade soll an der Südseite teilweise von der U-Bahn unterfahren werden. Dort liegt auch der U-Bahnhof Heinrich-Heine-Allee, der im Rahmen des Bauprojektes ausgebaut werden soll. Das Kaufhaus mit seiner Grundfläche von 80 m x 80 m und seiner speziellen Bauweise steht daher in einem kritischen Bereich.

Die Fassade als tragendes Element und die Sandsteinwände sind gegenüber Deformationen empfindlicher als ein moderner Stahlbetonbau. Erschwerend kommt hinzu, das unter dem Gebäude der Tunnel nur bergmännisch vorangetrieben werden kann. Das Erdreich in diesem Bereich muss dabei vereist werden, um es zu stabilisieren. Dennoch darf der Betrieb im Kaufhaus, das täglich tausende Menschen besuchen, nicht beeinträchtigt werden.

Um Setzungen rechtzeitig zu erkennen, hat das Ingenieurbüro in das Gebäudefundament Schlauchwaagen eingelassen. Außerdem wurden 120 Prismen möglichst unauffällig an der Süd- und Ostfassade angebracht, deren Positionen von zwei Tachymetern Tag und Nacht überwacht werden. Die Messungen verlaufen vollautomatisch, vor Ort wird kein Personal benötigt.

Per Kabel werden die Daten kontinuierlich zum Firmensitz nach Stuttgart übertragen, wo sie ausgewertet, grafisch dreidimensional aufbereitet und den Entscheidungsträgern in einem Webportal zur Verfügung gestellt werden. Höpfer: „Treten Systemfehler auf oder werden Grenzwerte überschritten, alarmiert das System die Entscheidungsträger automatisch per E-Mail oder SMS.“

Werner Daum, Leiter des Fachgebiets Experimentelle Strukturanalyse in der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik: „Ein Monitoringsystem kann ein Unglück vielleicht nicht immer verhindern, aber es kann die Verantwortlichen frühzeitig warnen und helfen akute Gefährdungen von Menschen und größere Sachschäden zu vermeiden.“ Trotz Technik sei menschliche Kompetenz weiter gefragt, so Daum, schließlich müssten die gewonnenen Daten richtig interpretiert werden.

Sensorgestützte Verfahren zur Zustandsüberwachung von Häusern, Brücken und Bahntrassen sind inzwischen Stand der Technik. So erfährt der neue Berliner Hauptbahnhof eine vom Eisenbahnbundesamt geforderte Langzeitstrukturüberwachung durch die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin. Ausschlaggebend ist dafür der Baugrund: Setzungen des Gebäudes im sandigen Berliner Boden sollen frühzeitig erkannt werden. In einem weiteren Projekt werden Spannungs- und Temperatursensoren in großflächige Geotextilien integriert, um Strukturveränderungen in Deichanlagen festzustellen.

Gemeinsam mit dem Berliner Unternehmen ScatterWeb entwickelt die BAM derzeit ein funkbasiertes Sensornetzwerk zur Schadensfrüherkennung und Langzeit-Strukturüberwachung an Bauwerken. Strukturbeanspruchungen, etwa in Brücken, werden mittels Dehnungsmessstreifen ermittelt, das Funknetz kann mit Temperatur-, Feuchtigkeits- oder Erschütterungssensoren ergänzt werden. Die Funk-/Sensoreinheiten organisieren ihr Netzwerk selbst. Das System ist schnell aufgebaut, die oft aufwändige und teure Verkabelung entfällt. Ein solches System ist daher in der Lage, einsturzgefährdete Häuser oder Schuttberge zu überwachen. MARTIN BORRÉ

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