Einsturzgefahr bannen 14.05.2013, 12:45 Uhr

Mit neuen Methoden lassen sich Bauwerksschäden leichter erkennen

Die Stabilität von Brücken und anderen Bauwerken, vor allem Dächern, lässt sich mit Mikrowellen und optischen Methoden besser und billiger überwachen als mit klassischer Technik.

Überall einsetzbar: Wie hier in Lissabon lässt sich mit der neuen Mikrowellen-Technik der Zustand von Brücken aus der Ferne ermitteln. 

Überall einsetzbar: Wie hier in Lissabon lässt sich mit der neuen Mikrowellen-Technik der Zustand von Brücken aus der Ferne ermitteln. 

Foto: Institut für Geodäsie

Gleich zwei Verfahren haben deutsche Wissenschaftler entwickelt, um den Zustand von Bauwerken beurteilen zu können. Geodäten und Bauingenieure der Technischen Universität  Darmstadt setzen auf Mikrowellen, Leipziger Wissenschaftler auf speziell präparierte Lichtwellenleiter. Mit beiden Verfahren lassen sich winzige Bewegungen messen, die Aufschluss über den Zustand eines Bauwerks geben.

Die Darmstädter scannen Brücken mit Mikrowellen, während Züge oder Lkw sie passieren. Dabei gerät das Bauwerk in Schwingung. Eine neuartige Software ist in der Lage, die Schwingungen zu analysieren und zu beurteilen, ob sie normal oder charakteristisch verändert sind. Letzteres weist auf Risse oder andere Schäden hin. Das Gerät wird maximal in einem Abstand von einigen 100 Metern von der Brücke aufgestellt.

Bisher übernehmen Sensoren die Überprüfung. Während sie angebracht werden, muss die Brücke gesperrt werden. Dasselbe gilt, wenn sie nach der Messkampagne wieder entfernt werden. Das bringt Straßenverkehr und Bahnfahrpläne durcheinander.

Nur einen Nachteil hat die neue Methode: Das Scannen mit Mikrowellen funktioniert bei Wetteränderungen nicht zuverlässig. Das wollen die Forscher um Professor Matthias Becker, Leiter der Arbeitsgruppe am Institut für Geodäsie, noch ändern. Sie denken daran, das Messgerät zusätzlich mit meteorologischen Daten zu füttern, sodass Messergebnisse, die auf Grund von Feuchtigkeit oder Änderungen des Luftdrucks verfälscht sind, automatisch korrigiert werden. Mit 100 000 Euro sind derartige Messgeräte noch sehr teuer. Doch Becker glaubt, dass sich noch was machen lässt, wenn die Industrie sie in größeren Stückzahlen baut: „Der Preis kann womöglich halbiert werden.”

Alarm bei Gefahr

Das Sensorsystem der Leipziger Wissenschaftler besteht aus so genannten Faser-Bragg-Gittern (FBGs).

Montage der Faser-Bragg-Gitter.

Montage der Faser-Bragg-Gitter.

Foto: HTWK

Das sind optische Sensoren, die in ein Glasfaserkabel eingebrannt, in ein Harz eingebettet und auf einer Unterlage befestigt werden.

Dieses Sensorsystem kleben die Forscher auf das Bauteil, das überwacht werden soll. Wenn sich beispielsweise das Dach unter einer Schneelast leicht durchbiegt, folgen die Fasersensoren der Bewegung.

Die Folge: Die Frequenz des eingespeisten Laserlichts verändert sich. An Hand von Kriterien, die auf Erfahrungswerten beruhen, lässt sich daraus der Zustand des Bauwerks ermitteln. Beim Erreichen kritischer Werte schlägt das System Alarm.

Fünf Monate lang haben die Entwickler der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, der Materialprüfanstalt Leipzig und der Gesellschaft für Geomechanik und Baumesstechnik das System an einem gefährdeten Hallendach im Vogtland getestet.

Parallel dazu installierten sie herkömmliche Überwachungssysteme. Es habe sich gezeigt, „dass das neuartige optische Messsystem sicher und zuverlässig misst,“ freut sich Professor Elke Reuschel von der Materialprüfanstalt.

Von Wolfgang Kempkens

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