Optische (faseroptische) Überwachung

Derzeit gibt es viele Fragen und Unsicherheiten hinsichtlich des baulichen Zustands der Brücken und Viadukte in unserem Land. Diese Ingenieurbauwerke wurden vor Jahrzehnten für die damals üblichen und erwarteten Belastungen berechnet. Anno 2019 hat sich das Verkehrsgeschehen jedoch stark verändert und die Ingenieurbauwerke zeigen Ermüdungserscheinungen mit all ihren Folgen. Brem Fundering Expertise deckt diese Phänomene mit spezifischen Überwachungssystemen auf. Gerade in den letzten Jahren wird für solche Systeme zunehmend optische Sensorik (Lichtwellenleiter) eingesetzt.

Die Ursprünge von Brem Fundering Expertise reichen bis ins Jahr 1925 zurück. "Angefangen als Pfahlbaufirma haben wir uns im Laufe der Jahre zu einer Überwachungsagentur im Bereich Fundamente und Bauwerke entwickelt", sagt Mark van Bezooijen, Leiter der Überwachung. Auf dem Gebiet der Überwachung während der Gründungsphase eines Projekts und möglicher Beeinträchtigungen der Umgebung ist das Unternehmen in den Niederlanden schon seit vielen Jahren ein Begriff. "Um diese Probleme zu quantifizieren, bieten wir neben der spezialisierten Überwachung auch eine Vielzahl von Überwachungslösungen an. Insbesondere die Glasfaserüberwachung hat in den letzten Jahren stark zugenommen."

Optische Sensorik
Das Funktionsprinzip optischer Sensoren beruht auf der Tatsache, dass eine Änderung der Länge einer Faser dazu führt, dass sich die Eigenschaften des Lichts ändern, wenn es die Faser durchläuft oder von ihr reflektiert wird, erklärt Van Bezooijen. "So können wir sehen, wie sich beispielsweise eine Brücke unter der aktuellen Belastung verhält, die oft viel höher ist als die, für die das Bauwerk ursprünglich gebaut wurde. Die Durchbiegung einer Fahrbahn oder eines Tragwerks kann zu Rissen und Verformungen führen, mit all ihren Folgen. Mit optischen Sensoren können wir die Einflüsse, denen ein Bauwerk ausgesetzt ist, sehr genau anzeigen. Denken Sie dabei an Parameter wie Temperatur, Dehnung, Kraft, Vibration, Verformung und Verschiebung.

Diese optische Sensortechnologie ermöglicht unter anderem eine effiziente und proaktive Bestimmung der Instandhaltung von Bauwerken. Die aktive und frühzeitige Erkennung von Störungen sorgt für ein höheres Maß an Sicherheit, Lebensverlängerung und Kosteneinsparungen. Neben den Kosteneinsparungen kann die Instandhaltung auf Basis der Messergebnisse geplant werden, was zu weniger Staus durch wiederholte Arbeiten an Ingenieurbauwerken führen kann.

FBG-Punktsensoren
Brem Fundering Expertise verwendet zwei Messmethoden, die auf FBG-Punktsensoren oder verteilten Sensoren basieren. "Die FBG-Punktsensoren eignen sich besonders für die Überwachung des Verhaltens einer bestimmten Struktur (statisch und dynamisch)", sagt Van Bezooijen. "Abhängig von der Struktur und den zu messenden Parametern wird der Standort der Sensoren genau bestimmt, und zwar an der Stelle des Fundaments, der Tragstruktur oder des Decks. Die Sensoren werden auf die Struktur geklebt oder geschraubt. Auf diese Weise können wir zum Beispiel die theoretische Belastung durch das Deckgebirge überprüfen, ähnlich wie bei Systemen mit Bewegungswägung, aber ohne in den Asphalt schneiden zu müssen. Die Sensoren sind viel schneller zu installieren. Das Messsystem ist modular erweiterbar bis hin zu Dutzenden von Sensoren in einer Linie hintereinander mit unterschiedlichen Abständen." 

(Bild: Hero Dijkema)

Strukturelle Gesundheitsüberwachung
Verteilte Sensoren eignen sich besonders für die Überwachung von Phänomenen wie Verformung und Temperaturveränderung über lange Zeiträume und verteilt über lange Bahnen, auch bekannt als Structural Health Monitoring oder kurz SHM. Van Bezooijen: "Hierfür verwenden wir lange Glasfaserkabel, die wir beispielsweise in jedem Meter abfragen, und zwar über variable Längen von einigen Metern bis zu mehreren zehn Kilometern. Diese Kabel können auch an der Bewehrung angebracht und in die Struktur eingebettet werden. Wir haben diese Technik beispielsweise kürzlich bei einer Reihe neuer Brücken in Belgien eingesetzt. Zehn Jahre lang werden wir das Verhalten dieser Bauwerke überwachen, so dass im Falle von Auffälligkeiten frühzeitig eingegriffen werden kann - viel früher, als man es mit bloßem Auge beobachten kann.

Laut Van Bezooijen ist die faseroptische Überwachung unvergleichlich zuverlässig und langlebig und übertrifft oft die Lebensdauer des Bauwerks. "Die ersten Systeme, die wir installiert haben, sind immer noch intakt. Abgesehen von ihrer sehr hohen Genauigkeit (bis zu 0,002 mm) ist die faseroptische Überwachung explosionssicher. Sie leidet nicht unter Streustrom und stört das zu messende Objekt aufgrund ihrer geringen Größe nicht".