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Alte Brücken digital überwachen

Mithilfe digitaler Technologien soll die Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit von alternden Brücken und Stützbauwerken überwacht werden. Diesem Vorhaben widmen sich Forscher der Bauhaus-Universität Weimar in Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung.

Bauwerksüberwachung Unmanned Aircraft Systems
Mithilfe sogenannter „Unmanned Aircraft Systems“ können die Wissenschaftler der Bauhaus-Universität Bauwerke systematisch auf ihren Zustand untersuchen. (Abb.: Bauhaus-Universität Weimar, Norman Hallermann)

Das vom BMBF mit 2,2 Millionen-Euro geförderte Verbundprojekt »Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien« (AISTEC) startete im September 2018 und läuft bis August 2021.

Alternde Infrastrukturbauwerke stellen ein hohes Sicherheitsrisiko dar, wie der Einsturz einer Autobahnbrücke in Genua jüngst zeigte. Durch intensive Nutzung sowie vielfältige Umwelteinflüsse sind Brücken und andere Bauwerke der Verkehrsinfrastruktur dauerhaft hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Schädigungen wie Risse, Abplatzungen oder Verformungen machen die Tragwerksbelastungen sichtbar. Um die Bauwerkssicherheit dauerhaft zu gewährleisten, sind regelmäßige Inspektionen zur Ermittlung des Bauwerkszustandes erforderlich.

Drohnen sollen persönliche Begutachtung ersetzen

Bislang werden die zeit- und kostenintensiven Begutachtungen von Experten vor Ort durchgeführt. Digitale Methoden könnten das Prüfverfahren deutlich vereinfachen und verbessern, sind sich die Projektpartner von „AISTEC“ einig. Dabei verfolgen die Forscher einen innovativen Lösungsansatz: „Durch kontinuierliches, sensorgestütztes Monitoring in Verbindung mit einer luftbildgestützten Schadenserfassung und automatisierten Schadenserkennung kann der Zustand von Brücken und anderer Infrastruktur effizienter überwacht werden“, ist Projektleiter Professor Dr. Guido Morgenthal von der Bauhaus-Universität Weimar überzeugt. „Alterungsschäden würden schneller erkannt, sodass Instandhaltungsmaßnahmen eingeleitet werden könnten, bevor Sperrungen oder sogar der Abriss des Bauwerkes drohen“, fährt Prof. Morgenthal fort.

Sensoren sollen dauerhaft überwachen

Ausgangspunkt der digitalen Inspektion ist die fotografische Erfassung des Infrastrukturbauwerkes mithilfe von Drohnen, sogenannten „Unmanned Aircraft Systems“ (UAS). Diese mit hochauflösenden Kameras ausgestatteten Flugsysteme scannen das Bauwerk systematisch auf festgelegten sowie optimierten Routen und erfassen Bild- und Thermographiedaten zur Ermittlung des Bauwerkszustandes. Über fest verbaute hochsensible Sensoren am Bauwerk sollen zusätzliche Parameter dauerhaft überwacht werden.

Aus den gesammelten Bilddaten werden schließlich digitale 3D-Modelle des Bauwerkes erzeugt. Darin auftretende Schadensmuster könnten mittels Bildanalyse automatisch erkannt und deren Wirkung auf das Tragverhalten über computergestützte Simulationen errechnet werden. Mithilfe von Virtual-Reality-Systemen werden die Messdaten anschließend visualisiert, wodurch eine Begutachtung durch Experten aus der Ferne ermöglicht wird. Die Methoden sollen an Referenzobjekten der Deutschen Bahn prototypisch umgesetzt und praktisch erprobt werden, um deren Eignung nachzuweisen.