An der größten Brückenbaustelle Europas, der Hochmoselbrücke bei Zeltingen-Rachtig, kontrolliert ein Team der Hochschule Trier mit den Long-Distance-Sensoren DML40 und DL1000 von SICK die Verformungen der bis zu 150 Meter hohen Stahlbetonpfeiler beim Verschub des Brückenüberbaus.
Digitaler Industriestandard 4.0 auch in der Bauplanung
Unterstützend für die Baudokumentation ist seit 2013 die Fachrichtung Bauingenieurwesen der Hochschule Trier mit einem Praxisprojekt vor Ort. Das studentische Team um Prof. Dr.-Ing. Henning Lungershausen und Prof. Dr.-Ing. Michél Bender beobachtet und vermisst mit den Long-Range-Distanzsensoren DML40 und DL1000 von SICK die Verformungen der Brückenpfeiler aus Stahlbeton während der Verschubphasen des Stahlhohlkastenüberbaus. Das eingesetzte System zur Verformungsmessung ist eine neue Entwicklung des Instituts für standardsoftware-basierte Anwendungen im Bauingenieurwesen (ISA) der Hochschule Trier. Die Kombination von Lichtlaufzeitmessung, Feinmechanik, intelligenter Steuerung und Datenverarbeitung in Echtzeit erlaubt eine automatisierte Verformungsfeststellung. Das System ist in der Lage, sowohl manuell als auch vollkommen automatisiert sein Messziel zu finden und Messungen mit maximal 1 Hertz durchzuführen. In Echtzeit kann ein Minicomputer Temperatur, Datum, Messwert und resultierende Verformung in einer Datenbank festhalten und jederzeit visualisieren. Diesem System prophezeit Professor Lungershausen eine wichtige Rolle für die Zukunft der eher konservativen Baubranche: „Der digitale Industriestandard 4.0 findet zunehmend auch in der Bauplanung seine Anwendung. So wie vor 30 Jahren der Sprung vom Zeichenbrett zum CAD‐Arbeitsplatz für viele einen Paradigmenwechsel darstellte, steht nun den Planern ein wahrscheinlich weitaus größerer Sprung bevor“.
Win-win-Situation für Bauleitung, Hochschule und SICK: (v.l.n.r.) SEH-Bauleitung Dipl. Ing. Michael Arz, Prof. Dr.-Ing. Michél Bender, Prof. Dr.-Ing. Henning Lungershausen, SICK Vertriebsingenieur Arin Gharibian, Studentin Verena Franzen.
Am Bau ist intelligente Messtechnik willkommen
Für SICK ist der Einsatz an der Hochmoselbrücke ideal, um die hohe Zuverlässigkeit, die absolute Präzision und den sehr großen Messbereich des DML40 und DL1000 unter Beweis stellen zu können. Denn der eigentliche Messvorgang ist ein höchst anspruchsvolles und für alle Beteiligten aufregendes Unterfangen - schließlich müssen tausende Tonnen Stahl Zentimeter für Zentimeter über die bis zu 210 Meter weit auseinander liegenden Betonpfeiler sicher verschoben werden.
Der Long-Distance-Sensor DL1000 visiert während des Messvorgangs die Reflektoren an den jeweiligen Pfeilern an.
Bei der Suche nach der geeigneten Lasermesseinheit fiel die Entscheidung auf die Long-Range-Distanzsensoren DML40 und DL1000 von SICK. „Die Long-Range-Distanzsensoren von SICK sind auf sehr große Reichweiten ausgelegt. Das Pulslaufzeitverfahren ermöglicht Messbereiche von bis zu 1.500 Metern auf einen Reflektor. Für unsere Aufgabenstellung war dieses Gerät deshalb ideal“, erläutert Professor Bender. Die Abstandssensoren verfügen über eine einstellbare Auflösung zwischen 0.001 und 100 mm und entsprechen der Laser-IR Klasse 1. Dabei wird je nach Messdistanz eine Genauigkeit bis zu -10 mm bei Einzelmessungen und 6 mm bei Wiederholungsmessungen erreicht.
Die DML40 Sensoren von SICK sind auf sehr große Reichweiten ausgelegt.
Zusammen mit dem weiteren Equipment des Messsystems sind die Sensoren in einer Halle am Widerlager auf der Hunsrückseite installiert. Das Hochschul-Team visiert mit den Lasern die Reflektoren (Folien oder Glastripel) an, die an den jeweiligen Pfeilern knapp unterhalb der Verschubeinheit angebracht sind. Vor dem eigentlichen Messvorgang muss der Referenzwert bestimmt werden. Um die Nullstellung des Messsystems zu ermitteln, wird jeder Pfeiler über einen längeren Zeitraum und (im Idealfall) bei wechselnden Temperaturverhältnissen erfasst. Ob der Verschub im kalten Winter oder im heißen Sommer stattfindet, ist dabei für die Sensoren unerheblich, denn ihr robustes Metallgehäuse erlaubt Temperaturschwankung von minus 10 bis plus 55 Grad Celsius.
Zunächst wird die Verschubeinheit in Position gebracht und die Hydraulikpresse auf Kontakt gefahren. Sind alle Einheiten bereit, starten die Mitarbeiter auf das Kommando von Bauleiter Michael Arz synchron die Verschubpressen und der Überbau setzt sich in Bewegung. Über Funk wird zum Messteam Kontakt gehalten, die Studierenden am Messaufbau kontrollieren in Echtzeit die Messwerte. Treten Abweichungen auf, wird Bauleiter Arz sofort informiert.
Während eines Verschubs, der mehrere Tage dauert, herrscht an der Hochmoselbrücke bei allen Beteiligten absolute Konzentration und Hochspannung. Denn das Verfahren läuft nicht automatisiert, große Erfahrung und umfassendes Know-how aller Mitarbeiter bestimmen die Arbeitsweise auf der Baustelle. Kontinuierliches Monitoring und die Überwachung der Abläufe durch intelligente Messtechnik sind daher hoch willkommen und stellen einen reibungslosen Bauablauf sicher.
