Die Instandhaltung von Brücken wird in Deutschland immer dringlicher. Angesichts der wachsenden Anzahl maroder Brücken und der damit verbundenen Verkehrseinschränkungen wird die Notwendigkeit eines effektiven Überwachungssystems deutlich. Ein neues Projekt, das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) unterstützt wird, zielt darauf ab, automatisierte Methoden zur Schadensüberwachung von Brücken zu entwickeln. In diesem Kontext wird untersucht, wie Schwingungsmessungen zur frühzeitigen Identifizierung von Schäden beitragen können.
Aktuellen Berichten zufolge sind in Deutschland rund 40.000 Brücken im Bundesfernstraßennetz vorhanden, von denen ein erheblicher Teil aus Stahl- und Spannbeton besteht. Viele dieser Bauwerke wurden in den 1960er und 1970er Jahren errichtet und sind somit nicht für die heutigen, erheblich gestiegenen Verkehrsbelastungen, insbesondere durch den Schwerlastverkehr, ausgelegt. Diese Überlastung hat zu einer vorzeitigen Alterung der Materialien geführt, was wiederum zu umfangreichen Sanierungsmaßnahmen führt. Aktuelle Schätzungen zeigen, dass etwa 4.000 dieser Brücken dringend modernisiert werden müssen, insbesondere im stark belasteten Autobahnnetz.
Bereits jetzt sind zahlreiche Brücken wie die Rahmedetalbrücke in Lüdenscheid und die Ringbahnbrücke in Berlin aufgrund erheblicher Schäden für den Verkehr gesperrt worden. Der Austausch solcher Brücken ist nicht nur mit hohen Kosten verbunden, sondern hat auch erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt, da der verwendete Beton zu einem Anstieg der CO2-Emissionen führt. Alexander Bonde, Generalsekretär der DBU, hebt hervor, dass eine frühzeitige Identifikation und Reparatur von Schäden nicht nur den Verkehr, sondern auch die Umwelt und die Gesundheit der Menschen entlasten kann. Um dies zu erreichen, ist eine automatisierte, kontinuierliche Überwachung der Brücken erforderlich.
Derzeit erfolgt die Prüfung von Brücken in Deutschland alle sechs Jahre gemäß den Vorgaben der DIN 1076. Bei diesen Prüfungen untersuchen Ingenieure die Brücken auf mögliche Schäden, wobei viele Mängel jedoch erst bei intensiven Inspektionen erkennbar werden. Ein Beispiel hierfür sind Schäden, die durch Asphalt verdeckt sind, was eine visuelle Inspektion erschwert. Neben den regulären Inspektionen kommen moderne Technologien wie Drucksensoren, Drohnentechnologie, Ultraschallmessungen und Computersimulationen zum Einsatz. Diese Verfahren sind jedoch oft ineffizient, da sie nur Momentaufnahmen liefern und lange Berechnungszeiten erfordern.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, sollen im Rahmen des DBU-geförderten Projekts am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) neue Methoden zur Echtzeitüberwachung von Brücken erforscht werden. Die Grundidee basiert darauf, dass jedes Tragwerk ein charakteristisches Schwingungsverhalten aufweist, das durch seine Masse und Steifigkeit bestimmt wird. Wenn Schäden wie Risse im Beton auftreten, verändert sich dieses Schwingungsverhalten. Mit Hilfe von Beschleunigungssensoren könnte das Schwingungsverhalten der Brücken erfasst werden, was eine präzise Lokalisierung und Quantifizierung von Schäden ermöglichen würde, noch bevor diese sichtbar werden.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist, dass sie ohne temporäre Verkehrseinschränkungen oder Brückensperrungen auskommt. Durch die frühzeitige Erkennung von Schäden können Reparaturen effizienter und kostengünstiger durchgeführt werden. Dies trägt nicht nur zur Erhaltung einer zuverlässigen Infrastruktur bei, sondern reduziert auch den Ressourcenverbrauch und die Emissionen von Treibhausgasen.
Das Projekt hat das Potenzial, die Brückeninstandhaltung in Deutschland revolutionär zu verändern. In einem ersten Schritt werden grundlegende Forschungsergebnisse erarbeitet, gefolgt von der Zusammenarbeit mit einem Firmenkonsortium, um die Technik weiter zu entwickeln. Ziel ist es, Straßenbauverwaltungen in die Lage zu versetzen, Brücken mit Sensoren auszustatten und somit ein effektives Werkzeug zur automatisierten Schadensbewertung zu erhalten. Diese Innovation könnte zu kürzeren Planungszeiten und geringeren bürokratischen Hürden führen, was die Sanierungsprozesse erheblich beschleunigen würde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Automatisierung der Schadensüberwachung an Brücken nicht nur eine zeitgemäße Notwendigkeit darstellt, sondern auch einen bedeutenden Schritt in Richtung einer nachhaltigeren und effizienteren Infrastruktur.
