Erfahrungssammlung Monitoring für Brückenbauwerke – Dokumentation 2021

  • Der überproportionale Anstieg des Verkehrs in den letzten Jahrzehnten (Last und Anzahl) in Verbindung mit der Altersstruktur der Brücken in Deutschland erfordert Erhaltungsmaßnahmen zur Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit des Infrastrukturnetzes. Das steigende Schwerlastverkehrsaufkommen führt zu einer permanent hohen Brückenauslastung und einer beschleunigten Alterung. Der resultierende Bauwerkszustand kann eine Nutzungseinschränkung oder eine Verringerung der Restnutzungsdauer erforderlich machen. Umfangreiche Verstärkungsmaßnahmen oder ein Ersatz der betroffenen Bauwerke, insbesondere des älteren Brückenbestands, sind aufgrund eingeschränkter Kapazitäten und einem erhöhten Mittelbedarf kurzfristig nicht umsetzbar. Aus diesem Grund sind alternative Erhaltungsstrategien zu verfolgen, um die Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit des Infrastrukturnetzes zu gewährleisten. Das Bauwerksmonitoring stellt hierbei ein Werkzeug der Erhaltungsplanung zur möglichen Verlängerung der sicheren Nutzung von Brückenbauwerken dar. Grundsätzlich ist der strategische Einsatz von Monitoring über die gesamte Lebensdauer möglich, um frühzeitig auf sich ankündigende Veränderungen des Tragwerkzustands reagieren zu können. Beim Bauwerksmonitoring handelt es sich um eine Spezialdienstleistung. Kenntnisse zum Einsatz und Nutzen von Monitoring und der Einbindung in die Erhaltungsplanung liegen den Straßenbauverwaltungen derzeit nur eingeschränkt vor. Vor diesem Hintergrund wurde von der Bundesanstalt für Straßenwesen eine Länderabfrage zum Einsatz von Monitoring bei den Straßenbauverwaltungen durchgeführt. Aus den gemeldeten Maßnahmen wurden Monitoringanwendungen für die detaillierte Erfassung der gesammelten Erfahrungswerte mittels Fragebögen ausgewählt. Das Ziel der Erfahrungssammlung ist den Stand der Technik des Bauwerksmonitorings und die Anwendungsmöglichkeiten zur Förderung einer strukturierten Anwendung von Monitoring aufzuzeigen. Im Rahmen der Erfahrungssammlung werden die Erfahrungswerte zu den Anwendungsbereichen, der Leistungsfähigkeit und der Grenzen von Brückenmonitoring dargestellt und sollen eine Erfahrungsgrundlage für die zukünftige Ausschreibung, Planung und Umsetzung von Brückenmonitoring bieten. In einem ersten Teil wird der Stand der Technik des Brückenmonitorings beschrieben und in Monitoringziele gegliedert. Die Monitoringziele richten sich überwiegend nach der Erfassung unterschiedlicher Bauwerksreaktionen, wie. z. B. die Erfassung von Verformungen oder Rissentwicklungen. Den Messzielen werden die in der Praxis angewandten Messverfahren zugeordnet. Neben Angaben zur Funktionsweise und Leistungsfähigkeit der Messtechnik werden Angaben zum Informationsgewinn gemacht. Es folgen Hinweise zu den Anwendungsgrenzen des Monitorings und zur Qualitätssicherung, sofern Erfahrungswerte vorhanden sind. In einem zweiten Teil werden in einer Beispielsammlung ausgewählte Monitoringmaßnahmen und deren Ergebnisse beschrieben. Es werden die Monitoringgründe, die für das Monitoring bedeutsamen Bauwerksmerkmale und das Ziel der Messungen aufgeführt. Neben den übergeordneten Gründen werden die verwendete Messtechnik, die Zuständigkeiten im Monitoringprozess, der Informationsgewinn und das Datenmanagement beschrieben. Ergänzend zur Darstellung des Stands der Technik und der Beispielsammlung von Monitoringanwendungen werden zusätzliche Erfahrungswerte aus den Fragebögen insbesondere zur Ausschreibung und Vergabe und den Zuständigkeiten der Akteure im Monitoringprozess in einer statistischen Auswertung analysiert und dargestellt.
  • The increase of traffic loading over the last decades (load and frequency) combined with the ageing infrastructure of bridges in Germany requires maintenance work to retain the functionality of the road network. The increase of heavy loading leads to a permanently high load factor and an accelerated ageing. The resulting condition of the structure may require traffic restrictions or a limitation of the remaining service life. Strengthening or replacement of all impacted structures, especially older bridges, is not feasible in the short term due to limited capacities and increased funding requirements. Therefore, alternative maintenance strategies need to be adopted to maintain the performance of the road network. Structural health monitoring can be included as a tool for maintenance strategies to extend the reliable service life of bridges. The strategic use of monitoring is possible throughout the entire service life to allow an early reaction to changes in the structural condition. Structural health monitoring is a specialist service. At present, there is limited experience with the use and benefits of monitoring and its integration into maintenance strategies. The Federal Highway Research Institute (Bundesanstalt für Straßenwesen) conducted a national survey on the use of monitoring among the federal departments of transportation. From the reported data, monitoring projects were selected for a detailed collection of practical experience and knowledge using questionnaires. The objective of the documentation of practical knowledge is to show the state of the art of bridge monitoring and application potentials to encourage a systematic implementation of monitoring. The documentation presents practical data about the possible areas of monitoring applications, the performance and the limits of bridge monitoring and intends to provide a basis of knowledge for future tendering, planning and implementation of bridge monitoring. In the first part, the state of the art of bridge monitoring is described and divided into monitoring objectives. The monitoring objectives are mainly based on the detection of different structural reactions, e.g. the detection of deflections or crack development. The measurement methods used in practice are assigned to the measurement objectives. In addition to information on the functionality and performance of the measurement technology, details are given regarding the information obtained from measurement data. This is followed by information on the limits of monitoring and on quality control, as far as practical knowledge is available. In a second part, chosen monitoring projects are described in a collection of monitoring examples. The objectives of the monitoring process are described in detail, including the motivation for monitoring, the characteristics of the structure relevant for monitoring and the objective of the measurements. In addition to the general objectives, the used measurement technology, the responsibilities during the monitoring process, the gain of information and the data management are described. In addition to the presentation of the state of the art and the collection of examples of monitoring projects, additional information from the questionnaires, in particular on tendering and contracting and the responsibilities during the monitoring process, are analysed and presented in a statistical evaluation.

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Metadaten
Author:Balthasar Novák, Franziska Stein, Abdelrahman Farouk, Leonard Thomas, Jochen Reinhard, Tanja Zeller, Gerhard Koster
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-29014
DOI:https://doi.org/10.60850/bericht-b197
Title Additional (English):Documentation of practical knowledge monitoring of bridges
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (197)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2024/02/23
Date of first publication:2024/04/05
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2024/04/05
Tag:Brücke; Monitoring; Schwerlastverkehr
Bridge; Monitoring; heavy loading transport
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt StB 247192.7040-3418027
Erfahrungssammlung „Monitoring bei Brückenbauwerken“

Fachbetreuung:
Iris Hindersmann

Referat:
Stahlbau, Korrosionsschutz, Brückenausstattung
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

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