Sensoren schwingen an der Brücke mit

Ob eine Brücke aufgrund von zu starkem Wind oder Verlagerungen in der Konstruktionen gesperrt werden muss, darüber informiert ein satellitenbasiertes System der ESA. Für Brückenmeister und Ingenieure sollen diese Daten einen Live-Einblick in den Sicherheitszustand der Konstruktion liefern.

Mit ihrer Länge von 2,5 Kilometern ist die Forth Road-Brücke in Schottland eine der imposantesten Hängebrücken weltweit. Die Türme und dicken Stahlkabel, die die Fahrbahn über dem Meeresarm Firth of Forth halten, sind täglich starken Belastungen ausgesetzt: Ursprünglich für 30.000 Fahrzeuge pro Tag ausgelegt, nutzen heute rund 60.000 Autos in Spitzenzeiten die Fahrbahn. Dazu kommen extreme Wetterbedingungen wie starke Winde. Brückenmeister und Verantwortliche stehen bei solchen Umwelteinflüssen vor der Entscheidung: Brückensperrung – ja oder nein?

Um die Entscheidungsgrundlage zu verbessern, hat ein Team der europäischen Weltraumbehörde ESA zusammen mit der Universität Nottingham ein besonderes Monitoring-System, das GeoSHM, getestet. Dahinter steckt die Idee, aus der Kombination von Echtzeitsensordaten und Erdbeobachtungstechnologien selbst kleinste Bewegungen der Konstruktion via Satellit in Echtzeit zu erfassen. Brückenmeister und Ingenieure erhalten damit Daten der Konstruktion während normaler und außergewöhnlicher Belastung, wie hohem Verkehrsaufkommen, Umwelteinflüssen, Erdrutschen oder Bauarbeiten. Als Testobjekt für das GeoSHM nutzte das Projekt-Team die Forth Road-Brücke.

Das Projekt-Team hatte vier hochempfindliche Empfänger für globale Navigationssatellitensysteme (GNSS-Empfänger) sowie drei Windmesser an neuralgischen Punkten an dem Stahlbau angebracht. Die Sensoren zeichneten Bewegungen bis auf den Zentimeter genau auf und übertrugen sie an die Universität Nottingham. Auf einer Website, die Teil des GeoSHM ist, standen diese Echtzeitdaten zur Verfügung. Ergänzend analysierten die Forscher Radarbilder der Brücke von einem Zeitraum über sieben Jahre. So überprüfte das Team, ob es beispielsweise Verlagerungen der Brückentürme oder der Umgebung gegeben hatte – ein zusätzlicher Faktor mit Auswirkungen auf die Sicherheit der Brücke. Die Radarbilder zeigten hier aber keine auffälligen Veränderungen.

„Diese Informationen sind sehr nützlich, um zu verstehen, wie sich die Brücke unter extremen Wetterbedingungen verhält“, sagt Brückenmeister Barry Colford zu den Testergebnissen an der Forth Road-Brücke. „Ich wusste zwar, dass sie sich bei extremem Wind bewegt. Doch jetzt kann ich erstmals anhand der Daten sagen, dass sich die Brücke bei einer Windgeschwindigkeit von 41 Metern pro Sekunde 3,5 Meter zur Seite und 1,83 Meter in der Höhe bewegt.“

Das GeoSHM-System wurde ursprünglich für Überwachungs-Aufgaben an Brücken mit einer Spannweite von mindestens 400 Metern entworfen. Es lässt sich den ESA-Experten zufolge auch auf kleinere Brücken oder andere Konstruktionen wie Offshore-Windanlagen, Staudämme und hohe Gebäude übertragen. (jle)