Bauwerksüberwachung (Monitoring)

Dienstleistung

Kontinuierliche Überwachung des Bauwerkszustands

Die genaue Kenntnis des Zustands Ihrer Bauwerke zu jedem Zeitpunkt ist Voraussetzung für ein optimiertes Bauwerksmanagement und für die Planung gezielter Erhaltungsmaßnahmen. Wir bieten Ihnen an, Ihre historischen und zeitgenössischen Bauwerke für Sie zu überwachen. Unsere Leistungen erstrecken sich über den gesamten Zyklus von der Planung und Konzeption über die Instrumentierung und den Betrieb bis hin zur bedarfsgerechten Auswertung der Monitoringdaten.

Monitoring ist der logische Schritt, um langfristige Änderungen an einem Bauwerk festzustellen und Einzelereignisse erfassen zu können.

Dr.-Ing. Frank Lehmann, Ingenieur der Bauwerksprüfung, MPA Universität Stuttgart

Unsere Monitoringleistungen im Überblick

Das Ziel der Bauwerküberwachung ist es, in jedem Augenblick eine Zustandsbewertung der Materialien, von Bauteilen oder eines Bauwerks zur Verfügung zu haben, langfristige Änderungen an einem Bauwerk zu ermitteln oder Einzelereignisse am Bauwerk erfassen zu können. Die Überwachung der Struktureigenschaften wird unter Berücksichtigung von statischen und dynamischen Beanspruchungen sowie von klimatischen Einflüssen durchgeführt.

Wir beraten Sie, ob die dauerhafte messtechnische Instrumentierung Ihres Bauwerks für Ihre spezielle Fragestellung sinnvoll ist. Sie erhalten von uns Informationen, welche Parameter Sie dafür erfassen sollten, welche Messtechnik geeignet ist, mit welchen Ergebnissen Sie rechnen können und welche Voraussetzungen für ein erfolgreiches Monitoring gegeben sein müssen.

Als zentrale Einrichtung der Universität Stuttgart können wir Sie unabhängig und überparteilich beraten.

In Absprache mit Ihnen entwickeln wir ein für Ihre Anwendung maßgeschneidertes Monitoringkonzept. Dabei profitieren Sie von unserer langjährigen Erfahrung in der Instrumentierung und dem Betrieb einer Vielzahl verschiedener Monitoringsysteme. Je nach Anforderungeprofil entwerfen wir für Sie die beste Monitoringlösung, von einfachen Datenloggern bis hin zu komplexen, vernetzten Systemen. Dabei können wir auf eine Vielzahl unterschiedlicher Messsystemhersteller zurückgreifen oder bei Bedarf auch eigene Lösungen entwickeln.

Durch unsere leitende Mitarbeit am aktuellen DGZfP Merkblatt B09 zur Dauerüberwachung von Ingenieurbauwerken sind wir hervorragend mit den Monitoringsachverständigen aus Industrie und Forschung in Deutschland und darüber hinaus vernetzt und können Ihnen darauf aufbauend ein optimales Konzept entwickeln.

Aufbauend auf langjähriger Erfahrung setzen wir modernste Messtechnik und bewährte Verfahren ein, um ein für Sie maßgeschneidertes Monitoring anbieten zu können. Wir nutzen klassische elektrische Messsysteme (kabelgebunden und drahtlos), Laserdistanzmessung und neueste faseroptische Sensortechnologie (FBG) zur Instrumentierung Ihrer Bauwerke, abgestimmt auf Ihre spezielle Fragestellung.

Unser Leistungsspektrum umfasst die Überwachung moderner und historischer Bauwerke mit ihren jeweils besonderen Anforderungen und Herausforderungen. Die Installation kann in Bestandsbauten meist mit nur geringen Eingriffen in die Substanz realisiert werden. Wir sind erfahren im Umgang mit denkmalgeschützen Bauwerken. Gerne stellen wir Ihnen Referenzen bereit und beraten Sie zu Ihrem Anliegen.

Wir betreuen Ihr Monitoring während der kompletten Laufzeit. Damit wird Ihnen ein gezieltes Bauwerksmanagement unter maximaler Ressourceneffizienz ermöglicht.

Ihre Monitoringdaten werden sicher auf einem Server der MPA Universität Stuttgart gespeichert und stehen grafisch aufgearbeitet in einem passwortgeschützten Onlineportal für Sie jederzeit live zum Abruf bereit.

Beim Überschreiten festgelegter Grenzwerte oder dem Auftreten bestimmter Parameterkombinationen kann eine automatische Alarmierung eingerichtet werden. Sie sind damit immer auf der sicheren Seite und können im Handumdrehen eine ressourceneffiziente Überwachung Ihrer Strukturen realisieren.

Wir passen unsere Monitoringsysteme an Ihre Anforderungen an und betreuen gewissenhaft die Datenerfassung.

Helmut Ernst, Techniker, MPA Universität Stuttgart

Wir überwachen für Sie

Insbesondere bei bekannten Schäden ist die Überwachung der weiteren Entwicklung ein entscheidender Faktor für die Bewertung der Maßnahmen. Einen hohen Stellenwert nehmen dabei die geometrischen Änderungen ein. Diese sind in aller Regel stark von den Einwirkungen abhängig, beispielweise von den Verkehrslasten und der Temperatur.

Wir überwachen für Sie die genannten geometrischen Parameter und stellen Ihnen die Monitoringdaten für weitere Analysen in geeigneter Form zur Verfügung. Wir unterstützen Sie in der Interpretation, sodass Sie gebündelt wesentliche Informationen aus dem Monitoring erhalten und nicht nur Rohdaten.

Ein besonderer Fall ist die Öffnung von Koppelfugen in Spannbetonbauteilen. Wir können diese messtechnisch ausstatten, permanent überwachen und im Rahmen von statischen und dynamsichen Belastungsversuchen federführend untersuchen und ihr Verhalten bauwerksspezifisch auswerten.

Ein wesentlicher Faktor bei der Beurteilung von Bauwerken aus Spann- und Stahlbeton ist die Entstehung neuer Risse. Dabei ist grundsätzlich nicht bekannt, wo sich diese entwickeln werden, wodurch eine messtechnsiche Erfassung eine Herausforderung sein kann.

Wir bieten Ihnen die Detektion und Lokalisierung neuer Risse in Betonoberflächen durch weitgespannte faseroptische Sensoren auf Basis von Fiber-Bragg-Grates (FBG) an. Diese Technik ermöglicht es uns auch, die Entwicklung bekannter Risse mit einer Auflösung im Bereich von µm zu überwachen und ausergewöhnliche Betondehnungen zu erfassen, bevor eine Rissbildung einsetzt.

Mit unserem patentierten Algorithmus können wir sicher zwischen äußeren Einflüssen und Schadensbildung trennen, wodurch automatisierte Alarmmeldungen zuverlässig möglich sind.

Zur Beurteilung bereits bestehender Risse in Spannbetonbauwerken mit dem Verdacht auf wasserstoffinduzierte oder chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion (SpRK) bieten wir Ihnen die zerstörungsfreie Erfassung des Ist-Zustands mit magnetischer Streufeldmessung an.

Eine aussagekräftige Interpretation der Monitoringdaten erfodert immer die Kenntnis der maßgeblichen äußeren Einflüsse. Oftmals sind globale und lokale Temperaturänderungen entscheidend für die stärksten Bauwerksreaktionen. Hier gilt es, sicher zwischen Schäden am Bauwerk und jahres- und tageszeitlichen Schwankungen aus der Temperatur, den Verkehrs- und Windlasten und anderen Einflüssen zu unterscheiden.

Wir erfassen mit den jeweils optimal auf Ihre Fragestellung abgestimmten Sensoren die Einwirkungen auf das Bauwerk, die unmittelbaren Umgebungsbedingungen auf der Sonnen- und Schattenseite, die Bauteiltemperaturen und vieles mehr. Dazu gehören unter anderen die Sonneneinstrahlung, Windverhältnisse, CO2-Belastung, Niederschlag, Luftdruck und chemische/ biologische Ablagerungen.

Schwingungen und Erschütterungen können an Bauwerken zu starken Schäden führen. Sie können aber auch gezielt eingesetzt werden, um das Eigenschwingungsverhalten zu charakterisieren und daraus Rückschlüsse auf Bauwerksveränderungen zu ziehen.

Wir instrumentieren Ihr Bauwerk für ein Schwingungs- und Erschütterungsmonitoring nach DIN 4150 oder ETSI EN 300 019 und erfassen die Amplituden und Frequenzbereiche der Ereignisse. Die Einzelmessungen werden beim Überschreiten festgelegter, frequenzabhängiger Grenzwerte für die weitere Verwendung aufgezeichnet und abgespeichert.

Die Bestimmung der Materialfeuchte im Bauwesen ist nach wie vor ein Thema, das von der Forschung nicht abschließend geklärt ist. Eng damit verknüpft sind das Monitoring von Salzbelastung, Salzbewegungen und Kristallisationszuständen in Baustoffen. Unsere Mitarbeiter sind speziell qualifiziert für die instrumentierte Messung von Materialfeuchte und von Salzen. Derzeit ist unter unserer Mitarbeit ein Merkblatt der DGZfP zur Feuchtemessung in der abschließenden Bearbeitung.

Wir bieten Ihnen an, auf der Grundlage der derzeitigen wissenschaftlichen Erkenntnisse und technischen Möglichkeiten ein Monitoring der Materialfeuchte und von Salzen durchzuführen. Wir beraten Sie ausführlich, welche Aussagen davon zu erwarten sind und wo die derzeitigen Anwendungsgrenzen liegen.

Monitoring in der Praxis

DGZfP Merkblatt B 09. Dauerüberwachung von Ingenieurbauwerken. Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP), Unteraussschuss Dauerüberwachung von Bauwerken, Berlin, 2022. In Vorbereitung

DBV Merkblatt Brückenmonitoring. Planung, Ausschreibung und Umsetzung. Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e.V. (DBV), Berlin, 2018. Bezugsquelle

Structural Health Monitoring Technologies for Concrete Structures – Report. ACI PRC-444.2-21. American Concrete Institute (ACI), Farmington Hills, MI, 2021. ISBN 978-1-64195-144-9. Bezugsquelle

Monitoring von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken. Merkblatt RVS 13.03.01. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße – Schiene – Verkehr, Wien, 2022. Bezugsquelle

Structural Monitoring. Transport Research Circular E-C246. Transport Research Board (TRB), Washington, D.C., 2019. Link zum Volltext (pdf, 0,9 MB)

DGZfP Merkblatt B9 (zurückgezogen). Merkblatt über die automatisierte Dauerüberwachung im Ingenieurbau. Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP), Unteraussschuss Dynamische Untersuchungen, Berlin, 2000.

DIN 1076:1999-11. Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen - Überwachung und Prüfung. Beuth Verlag, Berlin, November 1999. Bezugsquelle

Bauwerksprüfung nach DIN 1076. Bedeutung, Organisation, Kosten. Dokumentation 2013. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Berlin, 2013. Link zum Volltext (pdf, 3 MB)

Richtlinien für die Erhaltung von Ingenieurbauten (RI-ERH-ING). Richtlinien zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 (RI-EBW-PRÜF). Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), Berlin, 2017. Link zum Volltext (pdf, 3 MB)

Richtlinien für die Erhaltung von Ingenieurbauten (RI-ERH-ING). Leitfaden Objektbezogene Schadensanalyse (OSA). Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Berlin, 2007. Link zum Volltext (pdf, 0,6 MB)

Handlungsanweisung zur Überprüfung und Beurteilung von älteren Brückenbauwerken, die mit vergütetem, spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl erstellt wurden (Handlungsanweisung Spannungsrisskorrosion). Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Berlin, 2011. Link zum Volltext (pdf, 1 MB)

Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie). Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Berlin, 2011. Link zum Volltext (pdf, 2,3 MB)

Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie). 1. Ergänzung. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Berlin, 2015. Link zum Volltext (pdf, 1,4 MB)

Hinweise für die Überprüfung der Standsicherheit von baulichen Anlagen durch den Eigentümer/ Verfügungsberechtigten. Konferenz der für Städtebau, Bau- und Wohnungswesen zuständigen Minister und Senatoren der Länder (Argebau), Bauministerkonferenz, 2006. Link zum Volltext (pdf, 0,1 MB)

VDI 6200:2010-02. Standsicherheit von Bauwerken. Regelmäßige Überprüfung. Verein Deutscher Ingenieure (VDI), Düsseldorf, 2010/2015. Bezugsquelle

Richtlinie für die Überwachung der Verkehrssicherheit von baulichen Anlagen des Bundes (RÜV). Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Berlin, 2008. Link zum Volltext (pdf, 0,8 MB)

Richtlinie 804.8001. Inspektion von Ingenieurbauwerken; Allgemeine Grundsätze. DB Netz AG, Frankfurt am Main, 2020. Bezugsquelle

Richtlinie 804.8002. Inspektion von Ingenieurbauwerken; Eisenbahnüberführungen. DB Netz AG, Frankfurt am Main, 2020. Bezugsquelle

Richtlinie 804.8003. Inspektion von Ingenieurbauwerken; Überbauungen von Betriebsanlagen und sonstige Überbauungen. DB Netz AG, Frankfurt am Main, 2020. Bezugsquelle

Richtlinie 804.8004. Inspektion von Ingenieurbauwerken; Sonstige Ingenieurbauwerke. DB Netz AG, Frankfurt am Main, 2020. Bezugsquelle

Richtlinie 805.0104. Tragsicherheit Eisenbahnbrücken; Grundlagen für die Nachrechnung; Messtechnische Bauwerksuntersuchungen. DB Netz AG, Berlin, 2021. Bezugsquelle

Richtlinie 805.0202A01. Tragsicherheit Eisenbahnbrücken; Tragsicherheit bestehender Eisenbahnbrücken mit spannungsrisskorrosionsgefährdeten Spannstählen. DB Netz AG, München, 2021. Bezugsquelle

Arbeitshilfe zu Richtlinie 805.0202A01. Nachrechnungskonzept für Bauwerke mit spannungsrisskorrosionsgefährdeten Spannstählen. DB Netz AG, München, 2020. Bezugsquelle

Richtlinie 883.8000. Geo-Monitoring; Grundsätze. DB Netz AG, Frankfurt am Main, 2020. Bezugsquelle

DGZfP Merkblatt B 13. Feuchtemessung im Bauwesen. Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP), Unteraussschuss Feuchte, Berlin. In Vorbereitung

Hinweise für Eigentümer und Mieter von Wohngebäuden, Wohnungen und Nebengebäuden mit Spannbetondecken mit dem Bindemittel Tonerdeschmelzzement, hergestellt in den Jahren 1952 bis 1963. Bayrisches Staastministerium des Inneren, Oberste Baubehörde, München, 1993. Link zum Volltext (pdf, 4 MB)

Sakiyama, F.I.H.: Real-size structural health monitoring of a pre-stressed concrete bridge based on long-gauge fiber Bragg grating sensors. Dissertation, Universität Stuttgart, Materialprüfungsanstalt, 2021. Link zum Volltext (pdf, 2,5 MB)

Lehmann, F.: Non-destructive testing and monitoring as elements of building inspection. MPA Universität Stuttgart, Otto-Graf Journal, 19, S. 119-130, 2020. Link zum Volltext (pdf, 0,1 MB)

Sakiyama, F.I.H., Lehmann, F., Garrecht, H.:Structural health monitoring of concrete structures using fibre-optic-based sensors: a review. Magazine of Concrete Research, 73 (4), 2021. Bezugsquelle

Lehmann, F., Grüner, F., Schreiner, S., Hof, J.: Bauwerksüberwachung am Blauen Turm. Konzeptionierung, Instrumentierung und Betrieb eines Monitoringsystems zur Überwachung der strukturellen Integrität des Blauen Turms in Bad Wimpfen. In: Grüner, F., Frick, J. (Hrsg.): Die Instandsetzung des Blauen Turms in Bad Wimpfen. Tagungsband zum Kolloquium am 17.04.2019 in Bad Wimpfen. Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, S. 65-73, 2019. ISBN 978‐3‐7388‐0301‐3. Link zum Volltext (pdf, 25,3 MB)

Sakiyama, F.I.H., Lehmann, F., Garrecht, H.: A novel runtime algorithm for the real-time analysis and detection of unexpected changes in a real-size SHM network with quasi-distributed FBG sensors. Sensors, 21 (8), 2021. Link zum Volltext (pdf, 5,7 MB)

Sakiyama, F.I.H., Lehmann, F., Veríssimo, G.S., Garrecht, H.: Quantifying the extent of local damage of a 60-year-old prestressed concrete bridge: a hybrid SHM approach. Structural Health Monitoring, 2022. Voraussichtlich April 2022: Link zum Volltext (pdf, 4,7 MB)

Lehmann, F., Schreiner, M., Laumann, S.: The new DGZfP guideline monitoring of civil engineering structures. MPA Universität Stuttgart, Otto-Graf Journal, 20, S. 161-166, 2021. Link zum Volltext (pdf, 0,1 MB)

Lehmann, F.: Instrumented monitoring of moisture and salt by electrical impedance measurements. Dissertation, Universität Stuttgart, Materialprüfungsanstalt, 2018. Link zum Volltext (pdf, 12,6 MB)

Wüstholz, T.: Instandsetzung oder Neubau von Massivbrücken? Erfahrungen und davon abgeleitete Ansätze. Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), Kolloquium Instandsetzung von Wasserbauwerken, 25. und 26.10.2016. Link zum Volltext (pdf, 1 MB)

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Frank Lehmann

Dr.-Ing.

Referatsleiter

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Michael Schreiner

Dipl.-Ing.

Stellvertretender Referatsleiter

 

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