Bauwerksüberwachung – Einleitung

Die Überwachung von Bauwerken, insbesondere von Großbauwerken, entwickelt sich zu einem innovativen und zukunftsweisenden Geschäftsfeld für die PRODAT. Mit ihrer langjährigen Erfahrung in der Realisierung von vollständig automatisierten Sensornetzwerken bietet die PRODAT die Konzeption, Planung, Installation und den Einbau hochspezialisierter Messsysteme an. Weiterhin erfolgt die Betreuung des Langzeitbetriebs, sowie der Datenaufbereitung und der Datenanalyse.

Im dauerhaften Einsatz seit über 20 Jahren – „Wer hätte das gedacht“

Dr.-Ing. Manfred Sauer

Die Messsysteme ermöglichen eine fortlaufende oder zeitweise messtechnische Überwachung von Bauwerken, Untergrundverhältnissen und Umgebungsbedingungen. Durch diese präzise und verlässliche Erfassung von Veränderungen können potentiell schädigende Einflüsse frühzeitig erkannt, sicher bewertet und abgewendet werden.

Ein Kompetenzbeweis für die Expertise von PRODAT stellt das erfolgreich realisierte Projekt zur Überwachung der Kanalbrücke des Wasserstraßenkreuzes Magdeburg dar (Messsystem BMON-ZK1000) System zum Einsatz kam. Der Fokus liegt dabei nicht auf der Komplexität oder Einfachheit des unterliegenden Sensornetzwerks, sondern vielmehr auf dessen zuverlässiger Funktion. Für den Kunden steht die sichere Erfassung relevanter Messgrößen im Mittelpunkt, um die Integrität und Sicherheit von Bauwerken dauerhaft zu gewährleisten. Mit dieser Ausrichtung bestätigt PRODAT seine Rolle als führender Anbieter im Bereich des messtechnischen Bauwerksmonitorings und unterstreicht die Bedeutung innovativer Messtechnologien für die Bauindustrie.

Messaufgabe und Projektzielstellungen – im Vorhaben BMON-BRÜCKE

Messtechnische Zielstellung

Das Ziel des Projektvorhabens, war die Klärung der Fragestellung, ob bei einer zu erwartenden typischen Lagerkraft von 20.000kN je Lager (20 MN) an einer Brücke auch unzulässige Lagerkräfte abtreten können?

Sind gar abhebende Lagerkräfte möglich?

Falls dies Möglichkeit besteht, wie können diese Kräfte gemessen werden und wie ist deren Verhinderung möglich?

Kanalbrücke Magdeburg

Die Kanalbrücke Magdeburg, ein Ingenieurwunderwerk und Kernstück des Wasserstraßenkreuzes Magdeburg, stellt mit ihrer beeindruckenden Länge von 918 Metern die größte Kanalbrücke Europas dar. Sie überbrückt die Elbe und verbindet den Elbe-Havel-Kanal mit dem Mittellandkanal, eine Vision, die bereits in den 1920er Jahren Gestalt annahm und deren Umsetzung 1934 begann. Die Planung sah eine avantgardistische Konstruktion vor: Eine lichte Trogbreite von nahezu 30 Metern und eine Kanaltiefe von 2,75 Metern sollten durch eine 280 Meter lange Stahlkonstruktion über der Elbe getragen werden, flankiert von eindrucksvollen Fachwerkträgern. Vorlandbrücken aus Stahlbeton ergänzten das Bauwerk. Doch der Zweite Weltkrieg unterbrach den fortschrittlichen Bau.

Mit der deutschen Wiedervereinigung erfuhr das Projekt eine Renaissance. Im Rahmen des Verkehrsprojekts Deutsche Einheit wurde 1993 die Neuplanung aufgenommen, wobei die Überreste des ursprünglichen Bauwerks 1996 weichen mussten, um Platz für eine Neukonzeption zu schaffen. Der Neubau begann offiziell im Sommer 1998, und am 10. Oktober 2003 wurde die Brücke dem Verkehr übergeben. Mit Kosten von rund 130 Millionen Euro für die Brücke und Gesamtkosten von über 500 Millionen Euro für das gesamte Wasserstraßenkreuz, verkörpert das Bauwerk nicht nur ein monumentales Beispiel für Ingenieurskunst, sondern auch die Fähigkeit, historische Visionen in moderne Infrastruktur umzusetzen.

Von einem journalistischen Standpunkt aus beleuchtet, symbolisiert die Geschichte der Kanalbrücke Magdeburg den unermüdlichen menschlichen Drang, die Grenzen der Technik zu erweitern. Als Bauingenieur betrachtet, repräsentiert sie eine Meisterleistung der Konstruktion und des Projektmanagements, welche die komplexe Integration von Sensortechnologien zur Überwachung und Sicherstellung der langfristigen Integrität dieses bemerkenswerten Bauwerks unterstreicht. Die Anwendung solcher innovativen Überwachungssysteme, wie sie von Unternehmen wie PRODAT implementiert werden, gewährleistet nicht nur die strukturelle Sicherheit, sondern auch die nachhaltige Funktionalität dieses lebenswichtigen Verkehrsknotenpunkts.

Informationen zum Messsystem – das Sensornetzwerk BMON-ZK1000

Grundsystem

Beim Messsystem BMON-ZK1000 handelt es sich um ein aus Modulen bestehendes, auf einer dezentralen Netzwerkarchitektur beruhendes, vernetztes System zur Erfassung, Darstellung und Auswertung beliebiger Messwerte. BMON-ZK1000 kann überall dort zum Einsatz kommen wo eine Vielzahl von Messwerten aufgezeichnet, überwacht und ausgewertet werden sollen.

Momentan wird es als Messsystem zur Bauwerksüberwachung an der Kanalbrücke in der Nähe von Magdeburg eingesetzt.

Im wesentlichen besteht das Messsystem BMON-ZK1000 aus den Sensoren, den angeschlossenen Messverstärkern (Modul LM), der P- Zentrale (Modul PZ), den T-Kopplern und Repeatern (Modul OR) und der Messzentrale(Module BZ).

• Sensoren
• Messverstärker Modul LM
• P-System – Modul PZ
• Modul OR
• Modul BZ

Die Sensoren

Die Sensoren liefern die Messwerte in analoger Form. Dabei spielt die Sensorart keine Rolle. So werden beispielsweise an der Kanalbrücke Lagerkräfte und Spaltmaße ermittelt.

Sensortypen (nach Zielgröße)

• Ankerkraftsensoren
• Kippspaltsensoren
• Gleitspaltsensoren
• Lagerdrucksensoren
• Temperatursensoren
• Wasserstandssensoren
• ehemals Porenwasserdrucksensoren
• ehemals Extensometer-Sensoren (Setzungssensoren)

Messverstärker und Digitalisierungseinheit – Module LM – in Varianten LSYS, ASYS und KSYS

Die Messverstärker verstärken und digitalisieren die gemessenen Werte. Die verschiedenen Module sind durch einen Daten Bus miteinander verbunden.

Module P-SYS (P-Systeme)

Das P-System fragt die gemessenen Werte der LM Module ab und bietet die Möglichkeit zur ersten Datenverarbeitung. Standartmäßig ist das System mit einem Display, Bedienfeld und vielfältigen Schnittstellen für Interaktion und Kommunikation ausgestattet.

T-Koppler und Repeater – Modul OR

Dieses Modul ist zuständig für die Vernetzung der P-Systeme mittels des doppelten Lichtwellenrings, sowie für die Verstärkung passierender Signale.

Messzentrale – Modul Zentrale

Die Messzentrale bietet erweiterte Auswerte- und Kommunikationsfunktionen. Hier werden alle Daten gesammelt und protokolliert. Standartmäßig handelt es sich um einen normalen Desktop PC oder einen Industrie PC, wobei die Anwendersoftware auch in Serverumgebungen installiert werden kann.

• Leistungen
• Abfrage, Überwachung und Auswertung von Messwerten
• Unbeschränkte Anzahl erfassbarer Messwerte
• Der Messbereich wird durch die Sensoren bestimmt
• Daten sind jederzeit, ortsungebunden abrufbar
• Hohe Anpassungsfähigkeit durch den modularisierten Aufbau

Webzentrale

Darstellung zum Systemzustand in der Weboberfläche des Messsystems. Diese beinhaltet Funktionen zur Zustandsanzeige und Datenvisualisierung.

Fortenwicklungen und Obsolenzmanagement

Weiterführende Informationen

[1] .. M. Sauer, K.-H. Stützel, G.Fluthweder: Messung abhebender Lagerkräfte an der Kanalbrücke Magdeburg (8.3.2010).