Betonscanner erkunden
PM8500 erkunden Siehe Betonportfolio
Wie lassen sich einige der ältesten, höchsten und komplexesten Brückenbauwerke der Welt prüfen? Wir werfen einen Blick auf fünf der berühmtesten Brücken, um zu sehen, wie sie mit verschiedenen Technologien geschützt und inspiziert werden können
Kartenbeschreibung
Get the best NDT and InspectionTech content delivered straight to your inbox
Nach Angaben der American Society of Civil Engineers gibt es in den Vereinigten Staaten über 617.000 Brücken, von denen 42 % mindestens 50 Jahre alt sind und 7,5 % als strukturell mangelhaft gelten, was bedeutet, dass sie sich in einem "schlechten" Zustand befinden. Und das ist nur in den USA!
Weltweit ist die Situation unterschiedlich, aber alle Länder haben eines gemeinsam - die alternde Infrastruktur!
Sehen Sie sich die fünf berühmtesten Brücken der Welt an und wie sie mit verschiedenen Technologien geschützt und inspiziert werden können...
Die Golden Gate Bridge wurde 1937 erbaut und ist eine großartige Hängebrücke, die San Francisco mit dem Pazifischen Ozean verbindet. Die 894.500 Tonnen schwere Brücke wurde in nur vier Jahren entworfen und gebaut und gilt aufgrund ihrer komplexen Konstruktion als Wunderwerk der Technik. Die Stahlbrücke wird von zwei Hauptseilen getragen, die über die Spitzen der Türme verlaufen und an beiden Enden in Betonverankerungen befestigt sind.
Die American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) empfiehlt, dass eine Brücke alle zwei Jahre inspiziert werden muss. Wie derSan Francisco Chronicle im Zusammenhang mit dem Inspektionsbericht für die Golden Gate Bridge 2018 berichtet, kletterten zugelassene Ingenieure und Inspektoren "drei Wochen lang die Türme und das Betonfundament der 81 Jahre alten Brücke entlang, machten Fotos und machten sich Notizen auf Papier."
Glücklicherweise gibt es heute effizientere Methoden zur Durchführung visueller Inspektionen. Statt mit Block und Papier Befunde festzuhalten, kann intelligente Software wie INSPECT alles zusammenhalten, Mängel mit KI-Unterstützung erfassen, sie in AR anzeigen und alle Inspektionsdaten, Fotos und Notizen sicher an einem Ort speichern.
Der Zustand des Stahls oder Betons der Brücke ist nicht immer sichtbar und erfordert einen technologieübergreifenden Ansatz für die Prüfung der strukturellen Gesundheit sowohl über als auch unter dem Meeresspiegel. Unter dem Meeresspiegel befinden sich die großen Betonfundamente der Golden Gate Bridge, die die beiden Haupttürme tragen. Die Inspektion dieser Fundamente erfolgt mit einem speziellen Sonargerät, das tief unter Wasser abgesenkt wird, sowie mit einem Tauchteam unter Wasser.
Über dem Meeresspiegel besteht die ikonische Brücke aus zwei Stahltürmen und dem Brückendeck, aus Betonpfeilern, Verankerungen und massiven Betonblöcken, die die verzinkten Tragseile aus Kohlenstoffstahl halten. Die Stahlseile können mit speziellenMetalldetektoren undHärtetesttechnologien untersucht werden. Die Betonblöcke, Pfeiler und Verankerungen können mit dem Stufenfrequenz-Dauerstrich-Radar(GPR), demUltraschall-Impulsecho und derRebound-Technologie geprüft werden.
Mit Hilfe intelligenter Software können diese zerstörungsfreien Technologien tiefe Dateneinblicke in den Zustand, die Gesundheit und die Defekte der Golden Gate Bridge in Echtzeit liefern und Schweregradindikatoren für präventive Wartungsentscheidungen liefern.
Die Tower Bridge ist eine der berühmtesten Brücken des Vereinigten Königreichs und wurde 1886 erbaut. Der Bau dauerte insgesamt acht Jahre, wobei mehr als 11 000 Tonnen Stahl für die Türme und das Gerüst der Gehwege sowie über 70 000 Tonnen Beton für die beiden Pfeiler verwendet wurden, die das Bauwerk tragen. Zum Schutz des Stahls wurde das Gerüst anschließend mit Granit aus Cornwall und Portlandstein verkleidet.
Im Vereinigten Königreich müssen Brücken alle zwei Jahre einer Sichtprüfung und alle sechs Jahre einer genaueren Prüfung unterzogen werden. Bei Auffälligkeiten müssen tiefer gehende Inspektionen durchgeführt werden, bei denen spezielle Technologien eingesetzt werden, um in den Stein oder Beton zu sehen und Korrosion zu erkennen. EinemInspektionsbericht vom März 2021 ist zu entnehmen, dass bei der letzten visuellen Inspektion der Tower Bridge keine vorrangigen Feststellungen gemacht wurden, jedoch einige Arbeiten erforderlich waren und leichter Rost vorhanden war.
Dies war wahrscheinlich eine Erleichterung nach den umfangreichen Reparaturen und Sanierungen, die die Brücke im Laufe der Jahre erfahren hat.1991 und 1992 wurden bei größeren Reparaturen weitere Korrosionsschäden entdeckt, die dazu führten, dassdas Bauwerk in seinem ursprünglichen Zustand wiederhergestellt wurde, um die Festigkeit der Brücke wiederherzustellen und ihre Sicherheit zu gewährleisten.
Aus dem Bericht geht nur schwer hervor, wo genau sich der Rost befindet und wie der Zeitplan für die vorausschauende Instandhaltung der Bereiche aussieht, die als "frühe Anzeichen für eine Verschlechterung" oder "mäßige Mängel/Schäden" bezeichnet werden und bei denen "ein gewisser Verlust der Funktionsfähigkeit zu erwarten ist".
Aber das muss kein Rätselraten sein. Mit einer Software wie INSPECT lassen sich nicht nur alle Befunde mit wenigen Klicks dokumentieren, sondern alles wird auch positionsgenau geolokalisiert. Bei Bauwerken, die regelmäßig inspiziert werden müssen, wie z. B. die Tower Bridge, kann das Wissen um die genaue Position der Mängel dem nächsten Inspektor oder Wartungsteam Stunden an Zeit sparen. Darüber hinaus bietet INSPECT eine einzige Wahrheitsquelle, in der die Daten vergangener und aktueller Inspektionen sicher zusammen gespeichert werden. Dadurch wird das häufige Problem des Datenverlusts bei Papierberichten oder der Speicherung mehrerer Berichte aus verschiedenen Zeiten an unterschiedlichen Orten vermieden. Dies kann nicht nur die visuellen Inspektionsdaten umfassen, sondern auch die Daten von tieferen Inspektionen mit verschiedenen Technologien.
Im Gegensatz zu den anderen Brücken auf dieser Liste ist die Tower Bridge eine kombinierte Klapp- und Hängebrücke, die etwa 800 Mal pro Jahr für die Durchfahrt von Schiffen geöffnet wird. Sie ist außerdem die größte Zugbrücke der Welt. Das bedeutet, dass Inspektionen der Tower Bridge, insbesondere tiefere Inspektionen, ein langer und komplizierter Prozess sein können.
Im Sockel jedes der Haupttürme befinden sich die Hydraulik und die Gegengewichte zum Öffnen der 1200 Tonnen schweren Baskülen, die die Fahrbahn der Brücke bilden. Im Jahr 2021 schlossen sich diese Baskülen nicht mehr, nachdem sie ein Schiff durchgelassen hatten, so dass Hunderte von Autofahrern und Fußgängern an beiden Enden der Brücke festsaßen, während sie auf die Reparatur warteten. Die hohe Funktionalität der Tower Bridge in Verbindung mit ihrem Alter erfordert einen technologieübergreifenden, gründlichen Ansatz für Inspektionen, um ein vollständiges Bild zu erhalten.
Um beispielsweise die aktive Korrosion im Beton zu erfassen, zu kartieren und zu überwachen, ist die fortschrittlicheHalbzellentechnologie eine effiziente Lösung. Um die Festigkeit und Gleichmäßigkeit des Betons zu prüfen, eignen sich dieRückpralltechnologie, dieUltraschall-Impulsgeschwindigkeit und das Ultraschall-Impulsecho als tragbare und genaue Methoden.
Die Dauerhaftigkeit des Betons wird auch durch seine Wasserdurchlässigkeit beeinflusst. Bei Bauwerken wie Brücken, die sich im und über dem Wasser befinden, kann die Überprüfung der Wasserdurchlässigkeit ein äußerst wertvoller Gesundheitsindikator sein. Zur Messung der Wasserdurchlässigkeit des Betons auf der Turmbrücke kann einOberflächenwiderstandsmessgerät verwendet werden, das genaue Angaben liefert.
Für die Fahrbahn kann dasGPR-Verfahren verwendet werden, um das Profil der Straßenschicht zu erfassen und zu kartieren. Die Metallteile können mit spezieller Rissprüfungs-Technologie und zerstörungsfreien Härteprüfgeräten untersucht werden.
Die Daten aus den visuellen und technologieübergreifenden Inspektionen können dann verwendet werden, um einen genauen Zeitplan für die vorausschauende Wartung zu erstellen.
Das Viadukt von Millau in Frankreich ist die höchste Viaduktbrücke der Welt. 2001 wurde mit dem Bau des Viadukts von Millau begonnen, der knapp vier Jahre dauerte. Für den Bau dieser Brücke mit mehreren Schrägseilen wurden rund 127 000 Kubikmeter Beton, 19 000 Tonnen Stahl für die Bewehrung des Betons und 5 000 Tonnen Spannstahl für die Seile und Abdeckungen verbaut. Die Erbauer dieser Brücke geben an, dass sie mindestens 120 Jahre halten soll. Die Millau-Brücke besteht aus 7 Betonpfeilern, die die vierspurige Autobahn mit Seitenstreifen tragen und von 154 Stahlseilabspannungen gehalten werden.
Da das Viadukt von Millau zu den neueren Brücken gehört, ist es auch mit verschiedenen technischen Merkmalen ausgestattet, wie z. B. Bewegungssensoren, darunter Beschleunigungsmesser, Anemometer, Extensometer und Neigungsmesser. Aufgrund der enormen Höhe der Brücke helfen diese Sensoren bei der Lokalisierung potenzieller Problemstellen oder Abnutzungserscheinungen, die die Lebensdauer der Brücke verkürzen könnten. Visuelle Inspektionen des Millau-Viadukts werden normalerweise mit einer Drohne durchgeführt.
Ein weiterer interessanter Aspekt dieser Brücke ist die Tatsache, dass sie vonAnfang an einer detaillierten Bauwerksüberwachung unterzogen wurde, die wertvolle Erkenntnisse und Daten liefert, die bei älteren Brücken nicht zur Verfügung stehen. Seit der Eröffnung gab es mehrere detaillierte regelmäßige Inspektionen sowie jährliche Inspektionen mit Spezialgeräten zusätzlich zu den Drohnen.
Wie wir jedoch kürzlich in einemInterview mit Marcel Poser erörtert haben, ist das Sammeln riesiger Datenmengen nicht das Ziel von Inspektionen, vor allem dann nicht, wenn ein Großteil davon als "schlechte" oder unbrauchbare Daten eingestuft werden könnte. Das Ziel ist es, aussagekräftige und verwertbare Daten zu sammeln, vorzugsweise in Echtzeit.
Im Fall des Millau-Viadukts sind die Sensoren entscheidend für die Überwachung der Brücke, da sie enormen seismischen, klimatischen und geografischen Herausforderungen standhält. Diese Daten werden in der Betriebsleitzentrale kontinuierlich überwacht. Die Kombination der Bauwerksüberwachung mit regelmäßigen Inspektionen ist ein gutes Beispiel für die Anwendung eines technologieübergreifenden Ansatzes zur vorbeugenden Instandhaltung. Bei einem Bauwerk dieser Größenordnung ist besondere Sorgfalt erforderlich, um die großen Datenmengen zu organisieren und zu verwalten, die von all den verschiedenen Sensoren und Inspektionen erfasst werden.
Da das Viadukt von Millau während seiner gesamten Bauzeit überwacht wurde, konnten die Richtwerte für die künftige Überwachung und Instandhaltung festgelegt werden. Dies zeigt den Wert und die Bedeutung der Aufzeichnung aller Informationen und Mängel eines Bauwerks in einer digitalen Geburtsurkunde. Darüber hinaus verfügt das Viadukt über spezielle Vorkehrungen für die vorbeugende Instandhaltung, wobei alle Seiten des Bauwerks zugänglich sind.
Die Schrägseilbrücke ist mit Sensoren und Geräten zur Messung der Windgeschwindigkeit, der durchschnittlichen Luft- und Fahrbahntemperatur, der Luftfeuchtigkeit auf der Fahrbahn und zur Erkennung von Glätteerscheinungen ausgestattet. Andere Spezialtechnologien können eingesetzt werden, um den Gesundheitszustand, die Festigkeit und die Integrität des Betons oder Stahls der Brücke zu überprüfen.
Die Daten der Drohne, der Bauwerksüberwachung und der Inspektionen werden zusammen verwendet, um Probleme, die eine genauere Inspektion erfordern, genau zu lokalisieren. Mit derRebound-Technologie können beispielsweise die Betonfestigkeit und die Gleichmäßigkeit der Pfeiler in fraglichen Bereichen überprüft werden. MitUltraschall können Hohlräume, Waben oder Defekte aufgespürt werden, und eine der wichtigsten Strategien für die Inspektion von Brücken wie dieser ist die Kombination von Ultraschall-Impulsecho und GPR zur Überwachung des Zustands von Spanngliedern.
Die Ponte di Rialto ist eine einspurige Brücke des in der Schweiz geborenen venezianischen Architekten Antonio da Ponte, die 1591 nach dreijähriger Bauzeit fertiggestellt wurde. Sie ist die älteste Brücke über den Canal Grande in Italien und eine der Hauptattraktionen von Venedig. Die Rialto-Brücke besteht aus istrischem Stein und hat zwei Rampen mit einer Reihe von malerischen Geschäften, die zum zentralen Säulengang hinaufführen.
Im Laufe der Jahrhunderte wurde die Brücke Ponte di Rialto mehrfach inspiziert und restauriert. Als sie gebaut wurde, bezweifelten viele Architekten, dass das Bauwerk halten würde, aber dank der Inspektionen, der sorgfältigen Restaurierung und der zusätzlichen Verstärkung ist die Brücke immer noch stabil. Die letzte große Restaurierung fand 2015 statt, wobei zum ersten Mal seit über 400 Jahren alle strukturellen Komponenten der Brücke behandelt wurden. Die 364 Pfeiler wiesen Brüche auf und wurden in geschmolzenem Blei neu verankert, um ihre Langlebigkeit zu gewährleisten. DieVoruntersuchung ergab, dass keine Notfälle besondere Aufmerksamkeit erforderten.
Mit einer intelligenten Inspektionssoftware lässt sich feststellen, ob die bei der visuellen Begutachtung festgestellte Oberflächenbeschaffenheit im grünen Bereich (kein Handlungsbedarf), im gelben Bereich (vorbeugende Instandhaltung muss geplant werden) oder im roten Bereich (dringender Handlungsbedarf) liegt. Etwaige Risse können mit künstlicher Intelligenz identifiziert und segmentiert werden, und es können Berichte an Ort und Stelle erstellt werden, die eine digitale Historie dieses berühmten Bauwerks erstellen.
Während der Restaurierung mussten die Arbeiter die Gas-, Strom- und Telefonkabel, die die 24 Geschäfte auf den Rampen versorgten, umverlegen. Wenn Versorgungs- und Stromleitungen unter Stein oder Beton vergraben sind, können sie mit Hilfe des Bodenradars (GPR) vor Bohrungen oder Reparaturen genau lokalisiert werden. Das GPR-Verfahren mit gestufter Frequenz und kontinuierlicher Welle ist bei dieser Art von Brücke am effektivsten, um sowohl die Tiefe als auch hochauflösende Objekte in Echtzeit zu erkennen.
Zur Bestimmung der Homogenität und Festigkeit, zur Erkennung von Defekten im Untergrund oder zur Messung der Dicke wird Ultraschall-Pulse-Echo als effektive Lösung eingesetzt, die wertvolle und historische Daten in Augmented-Reality- oder Heatmap-Darstellungen offenbart.
Die Sheikh-Zayed-Brücke in Abu Dhabi in den Vereinigten Arabischen Emiraten wird als das komplexeste Brückenbauwerk der Welt bezeichnet. Der Bau der von der renommierten Architektin Zaha Hadid für die Regierung von Abu Dhabi entworfenen Sheikh-Zayed-Brücke begann im Jahr 2003 und dauerte sieben Jahre. Insgesamt ist die Brücke 842 Meter lang und verfügt über 11 Brückenabschnitte, zwei vierspurige Fahrbahnen, einen Pannenstreifen und einen Fußgängerweg. Sie besteht aus drei großen Bögen (der mittlere Bogen ist 63 Meter hoch) mit vier Hauptpfeilern und zwei Stützenreihen. Die Sheikh-Zayed-Brücke (manchmal auch Hadid-Brücke genannt) soll ein ikonisches Bauwerk mit einer geplanten Lebensdauer von 120 Jahren sein. Berichten zufolge wurde beim Bau der Brücke besonders darauf geachtet, dass der Beton keine Schwachstellen aufweist, durch die die Korrosion die Stahlbewehrung angreifen könnte.
In den VAE und auf der ganzen Welt haben sich die traditionellen Brückeninspektionen in den letzten zehn Jahren stark verändert. So verwendete die Straßen- und Verkehrsbehörde von Dubai (RTA) bis 2009 ein Papier- und Stiftsystem für die Inspektion und Verwaltung von Brücken und Anlagen. Dies kostete die Inspektionsingenieure viel Zeit und machte Instandhaltungsentscheidungen schwieriger.
Im Zuge des technologischen Fortschritts sind die Systeme für die Brückeninstandhaltung in den VAE nun größtenteils digital, und Papier und Stift wurden für visuelle Inspektionen durch ein iPad oder ein Handy ersetzt. Jetzt können Inspektionsdaten einfach vor Ort erfasst und gemeldet werden, ohne dass man ins Büro zurückfahren muss, um alles zusammenzustellen, und ohne das Risiko eines Datenverlusts. Darüber hinaus kann mit intelligenter Software wie INSPECT ein digitaler 3D-Zwilling der Brücke erstellt werden, um sie in ihrer Gesamtheit mit den begleitenden Erkenntnissen aus Inspektionen und Überwachung zu visualisieren.
Viele moderne Brücken sind heute mit eingebauten Sensoren und eingebetteten Korrosionsmonitoren ausgestattet, was bei großen Objekten wie der Sheikh-Zayed-Brücke zu einer Zeitersparnis bei Sichtprüfungen führen kann. Dennoch sind visuelle Inspektionen auch bei modernen Brücken wichtig.
Der Inspektionstechniker kann Daten von den Monitoren übernehmen und die Informationen zur Unterstützung der Sichtprüfung und zur Lokalisierung von Problemen verwenden. Er kann auch hochauflösende Bilder aufnehmen, die auf der Karte geolokalisiert und zusammen mit den übrigen Aufzeichnungen der Anlage für die Analyse nach der Inspektion sicher gespeichert werden. Mit INSPECT kann die Brücke auf der Grundlage der Ergebnisse auch mit einem Schweregrad versehen werden, so dass die Entscheidungsträger zum richtigen Zeitpunkt Zugang zu den richtigen Informationen haben. Auch bei visuellen Inspektionen mit KI-Fehlererkennung zur Identifizierung und Segmentierung von Rissen im Beton werden fortschrittliche Technologien mit nur wenigen Klicks eingesetzt.
Während der Bauphase verfügte die Sheikh-Zayed-Brücke über ein eigenes Computerprogramm, um die schrittweisen und langfristigen Geometrieänderungen genau vorherzusagen. Es gibt jedoch viele Komponenten dieser einzigartigen Brücke, die möglicherweise noch eingehender geprüft werden müssen. So wurden beispielsweise die berüchtigten Bögen der Sheikh-Zayed-Brücke so gestaltet, dass sie Sanddünen ähneln, um sich in die Landschaft einzufügen, aber das ist nicht nur ein Effekt. Es handelt sich umgebogene Kastenträger aus Stahl, die durch Betonblöcke miteinander verbunden und mit Stahlseilen verstärkt sind.
Insgesamt wurden fast 500 Tonnen hochwertiger Beton, 5000 Tonnen Spannstahl und 2000 Tonnen Fundamentstahl verwendet. GPR ist die am weitesten verbreitete und effizienteste Technologie zur Inspektion von Beton und zur Erkennung von Fehlstellen und Bewehrungsstäben unter der Oberfläche. Eine detaillierte Strukturdarstellung mit Fehlererkennung und Bestimmung der Festigkeit und Homogenität des Betons kann mit Ultraschallimpulsecho durchgeführt werden. Die Halbzellenprüfung kann auch zur Überprüfung auf chloridbedingte Korrosion aufgrund der Nähe zum Meerwasser eingesetzt werden.
Die Sheikh-Zayed-Brücke ist nicht nur ein charakteristisches Bauwerk von Abu Dhabi, sondern auch eine äußerst funktionelle Brücke, die mit rund 1600 Fahrzeugen pro Stunde stark befahren wird. Mit insgesamt 8 Fahrspuren plus Pannenstreifen hat die Verkehrssicherheit eine hohe Priorität. Die Überprüfung der Sicherheit aller Details, einschließlich der Fahrbahnmarkierungen, ist eine wichtige Aufgabe.
Angesichts des komplexen Beleuchtungssystems der Brücke kann eine gute Sichtbarkeit der Fahrbahnmarkierungen bei Tag und Nacht dazu beitragen, Leben zu retten und das Bauwerk vor Unfällen zu schützen. Die Sichtbarkeit der Fahrbahnmarkierungen kann mit Hilfe von dynamischenRetroreflektionsprüfgeräten, die an einem Fahrzeug angebracht sind, sicher und effizient geprüft werden. Auf diese Weise kann die Straße offen bleiben und es besteht keine Gefahr für den Ingenieur, der die Tests durchführt.
Bei so vielen Arten von Brückenbauwerken und verschiedenen Technologien zu ihrer Prüfung war es bisher eine Herausforderung, alle Daten aus den einzelnen Quellen zu verwalten. Jetzt können die Daten aus den verschiedenen Technologien, die Berichte, die Zeichnungen, Fotos und alle anderen Dokumente von einem sicherenArbeitsbereich aus abgerufen werden. Dies ist ein Durchbruch für das Brückenmanagement, der sowohl kurz- als auch langfristig Zeit und Kosten spart und, was noch wichtiger ist, den guten Zustand des Bauwerks sicherstellt, um katastrophale Ereignisse zu verhindern.
Das Bewusstsein für präventive Inspektionen ist weltweit immer noch groß. Die Technologien haben sich dramatisch verändert und sind nun benutzerfreundlich, ergonomisch und sogar demokratisiert, so dass sie leichter zugänglich sind. Digitale Inspektionsprotokolle und zugängliche Berichte über den Zustand von Brücken haben sich als unschätzbar wertvoll erwiesen, wenn es darum geht, Entscheidungen über die vorbeugende Instandhaltung zu treffen, bevor die Reparaturen zu aufwendig werden.
Um unsere gebaute Welt und unsere großen und kleinen Brücken weltweit zu schützen, sind regelmäßige Inspektionen mit der richtigen Ausrüstung und vorbeugende Instandhaltungsstrategien der einzige Weg, um dieses kolossale Ziel zu erreichen.
Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie die Technologien funktionieren, die Brückeninspektionen produktiver und kostengünstiger machen? Sehen Sie sich an, wie einige unserer Kunden INSPECT für dievisuelle Inspektion großer Brücken einsetzen und wie GPR, Ultraschall und andere Technologien für eine genaue undeffiziente Gesundheitsprüfung von Beton eingesetzt werden können.