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Sensoren messen Risse und Bewegungsfrequenzen

Josef Schwab und Heike Fran .

Eine Brücke ist ein beachtenswertes Bauwerk, sie verbindet und verkürzt Wege. Jede Brücke hat ihre eigenen Herausforderungen in Spannweite, Gründung, Statik und Material, sowohl in der Planung als auch im Unterhalt. Und jede Brücke schwingt - allein schon aufgrund von Windkräften und thermischen Belastungen, hinzu kommt die Verkehrslast. Die Stadt Würzburg überprüft daher ständig Brückenbauwerke auf ihre Tragfähigkeit. Unter besonderer Beobachtung stehen Brückenbauwerke mit eingebauten Spannstählen. Dazu gehört die Brücke über die Zeppelinstraße, die die B19 und den Mittleren Ring trägt. Gebaut im Jahr 1974, ist sie seither unter Verkehr. Beim Bau der Brücke, die damals übrigens umgerechnet etwa 1 Million Euro gekostet hat, wurde „spannungsrisskorrosionsgefährdeter“ Spannstahl verwendet.

Jährlich erfolgen seit einigen Jahren Sonderprüfungen an diesem Bauwerk, seit Oktober 2017 überwacht zudem ein Monitoringsystem ständig die Schwingung der Brücke, seit Januar 2018 finden Dauermessungen statt und seit Mai werden die Rissweiten monatlich überprüft. Um die Prüfungen am Bauwerk zu ermöglichen und evtl. Schäden an parkenden Fahrzeugen zu verhindern, wurden die Stellplätze unterhalb der Brücke gesperrt. Kontrolliert und dokumentiert werden Risse und Schadstellen der Brücke, die Dokumentation der Eigenfrequenzschwingung wird dem Prüfstatiker wöchentlich übersandt. Zwar sind bislang an der Eigenfrequenzschwingung keine Unregelmäßigkeiten aufgetreten, doch seit 2015 haben sich die Rissbilder verändert, maximal an einzelnen Stellen um 0,1 mm bei absoluten Risswerten von 0,6 mm. Zudem wurden stellenweise punktuelle Abplatzungen erkannt. „Dieses Monitoringsystem hält uns auf dem Laufenden, in welchem Zustand sich die Brücke befindet“, weiß Stadtbaurat Prof. Christian Baumgart.
Der Report vom 6. August 2018 zeigt eindeutig, dass Thermik, Temperatur und Windkräfte Einflüsse auf die Eigenschwingung der Brücke haben: Am frühen Morgen des 7. August zwischen 3:00 und 7:00 Uhr beispielsweise bewegte sich die Brücke konstant bei einer Frequenz von etwa 11 Hz. Die Temperatur, gemessen an Sensoren unmittelbar am Bauwerk, lag in diesen vier Stunden zwischen 25 und 24 Grad. Zu dieser Zeit dürfte auch die Verkehrslast am geringsten gewesen sein.
Den gesamten Tag zuvor hingegen schwang die Brücke immer wieder mit einer Frequenz zwischen 10 und 11 Hz, mal stärker, mal sanfter. Zum Vergleich: Die menschliche Schrittfrequenz liegt beim Gehen bei etwa 2 Hz, beim Joggen im Mittel zwischen 2,4 bis 2,7 Hz. Da äußere Einflüsse, wie das Beispiel des menschlichen Gehens zeigt, sich auch auf die Brückenstabilität auswirken, wurde ein Überholverbot für Fahrzeuge mit über 3,5 Tonnen auf dem Stadtring eingerichtet.
„Wir beobachten die Brücke“, bestätigt der Baureferent. „Ein schlagartiges Versagen wie in Genua, also ein plötzlicher Einsturz ohne Vorankündigung, aufgrund eines Ausfalls eines Spannglieds ist keine mögliche Drohkulisse, denn die Fachleute haben die Brücke nachgerechnet.“ Die statische Nachrechnung ermittelt, ob bei einem Ausfall eines Spannglieds noch genügend Tragreserven vorhanden sind. Sie ermittelt die Veränderungen am Bauwerk wie Durchbiegung, größere Risse und die Änderung der Eigenfrequenz, damit frühzeitig gehandelt werden kann. Dennoch: „An einem Neubau in absehbarer Zeit wird kein Weg vorbei führen.“ Das 120 Meter lange Bauwerk hat bereits im Jahr 1998 eine neue Übergangskonstruktion erhalten und in 2003 wurden die geschädigten Lager ersetzt. Weitere Ausbesserungs- und Sanierungsarbeiten wird es an der Brücke aus wirtschaftlichen Gründen nicht geben.








Nachricht vom 29.8.18 23:22

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