Präzise Messdaten für mehr Sicherheit und Kontrolle
Baustellen werden zunehmend digitaler. Moderne Sensoren im Bauwesen ermöglichen es, Veränderungen an Bauwerken, im Boden oder in der Umgebung kontinuierlich zu erfassen und frühzeitig auf mögliche Risiken hinzuweisen.
Ob bei Baugruben, Tunnelprojekten, Brücken oder komplexen Hochbauprojekten: Sensoren liefern die entscheidenden Daten, um Bauprojekte sicherer zu planen, Risiken zu minimieren und fundierte Entscheidungen zu treffen.
Was machen Sensoren auf Baustellen?
Sensoren wandeln eine physikalische Größe — eine Bewegung, eine Neigung, eine Kraft — in ein elektrisches Signal um. Digitalisiert und mit einem Zeitstempel versehen wird dieses Signal erst im Datenlogger. Anschließend werden die Messwerte übertragen, ausgewertet und für Projektverantwortliche visualisiert.
Je nach Einsatzbereich können Sensoren beispielsweise messen:
- Bewegungen und Verschiebungen
- Verformungen von Bauteilen
- Neigungen
- Erschütterungen und Vibrationen
- Kräfte und Belastungen
- Bodenbewegungen und Setzungen
- Temperatur- und Umwelteinflüsse
Durch die kontinuierliche Datenerfassung entsteht ein aktuelles Bild über den Zustand eines Bauprojekts.
Vom Messwert zur Entscheidung: So funktioniert ein Monitoring-System
Ein modernes Bau-Monitoring-System besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten:
1. Sensoren erfassen Veränderungen
Am Anfang stehen die Sensoren. Sie werden gezielt an Bauwerken, Bauteilen oder im Untergrund installiert.
Beispiele:
- Neigungssensoren messen kleinste Winkelveränderungen
- Wegsensoren erfassen Verschiebungen und Bewegungen
- Erschütterungssensoren überwachen Vibrationen
- Extensometer messen Dehnungen und Verformungen
Die Sensoren erfassen kontinuierlich Daten und machen Veränderungen sichtbar, die mit bloßem Auge oft nicht erkennbar wären.
2. Datenlogger sammeln und übertragen Messwerte
Die gesammelten Sensordaten werden über einen Datenlogger gebündelt.
Der Datenlogger übernimmt wichtige Aufgaben:
- Sammlung verschiedener Sensordaten
- Speicherung von Messwerten
- Weiterleitung an zentrale Plattformen
- Überwachung definierter Grenzwerte
Dadurch können unterschiedliche Sensoren und Messsysteme in einer einzigen Lösung kombiniert werden.
3. Daten werden digital visualisiert
Die Messdaten werden anschließend auf einer zentralen Plattform dargestellt.
Projektverantwortliche erhalten dadurch:
- aktuelle Übersichten aller Messwerte
- grafische Auswertungen
- Zeitreihen und Entwicklungen
- Vergleich verschiedener Messpunkte
- automatische Berichte
So können Veränderungen schnell erkannt und bewertet werden.
4. Automatische Alarmierung bei kritischen Entwicklungen
Ein wichtiger Bestandteil moderner Monitoring-Systeme sind Frühwarnfunktionen.
Werden vorher definierte Grenzwerte überschritten, kann das System automatisch informieren.
Beispiele:
- erhöhte Bodenbewegungen
- ungewöhnliche Verformungen
- kritische Erschütterungen
- Veränderungen an Bauwerken
Dadurch können Maßnahmen eingeleitet werden, bevor größere Schäden entstehen.
Welche Sensoren werden auf Baustellen eingesetzt?
Je nach Projekt kommen unterschiedliche Sensorarten zum Einsatz. Am häufigsten sind bei uns Schlauchwaagen — sie erfassen Setzungen und Höhenänderungen hochpräzise über lange Messstrecken und lassen sich auch in Kellern angrenzender Gebäude installieren. Bei den Büchertürmen der Universität Wien sind es 45 Stück, weitere Messketten laufen am Staudamm Freibach und im Startschacht der Tunnelbohrmaschine an der Triester Straße.
Ergänzt werden sie je nach Aufgabe durch automatisierte Totalstationen, optische 3D-Messverfahren und die folgenden Sensortypen.
Neigungssensoren messen kleinste Veränderungen der Ausrichtung von Bauwerken oder Bauteilen. Beim Hochhaus Danube Flats haben sie über die gesamte Bauphase die horizontale Verformung des Turms dokumentiert.
Typische Anwendungen:
- Gebäudeüberwachung
- Brücken
- Stützkonstruktionen
- Baugruben
Wegsensoren und Extensometer
Diese Sensoren erfassen Verschiebungen und Verformungen. Potentiometrische Wegaufnehmer messen dabei an einer definierten Stelle, etwa über einem Riss oder einer Fuge — sie zeigen also die Änderung einer Rissbreite, nicht die Entstehung neuer Risse an anderer Stelle. Kettenextensometer erfassen dagegen tiefenverteilte Bewegungen im Untergrund.
Bei der DSV-Unterfangung der Kaimauer Jochenstein kamen potentiometrische Wegaufnehmer zum Einsatz, beim Ausbau der U-Bahn U2/U5 zusätzlich Kettenextensometer in den Baugruben.
Sie werden eingesetzt zur Überwachung von:
- Rissbreitenänderungen
- Fugenbewegungen
- Verformungen von Konstruktionen
- Bewegungen im Untergrund
Bei Bauarbeiten entstehen Vibrationen, die umliegende Gebäude oder Infrastruktur beeinflussen können. Erschütterungsmessung folgt dabei eigenen Regeln.
In Österreich bewertet die ÖNORM S 9020 die Einwirkung auf Bauwerke, die ÖNORM S 9012 die Einwirkung auf Menschen in Gebäuden — in Deutschland entsprechen dem DIN 4150-3 und DIN 4150-2. Beide arbeiten mit der Schwinggeschwindigkeit in mm/s, und beide bewerten frequenzabhängig: dieselbe Geschwindigkeit wirkt bei 5 Hz anders als bei 50 Hz. Deshalb erfassen Erschütterungssensoren nicht nur den Spitzenwert, sondern auch die vorherrschende Frequenz.
Praktisch heißt das: ein einzelner Messwert sagt wenig. Erst Schwinggeschwindigkeit, Frequenz und das gestufte Schema aus Aufmerksamkeits-, Warn- und Alarmwert zusammen erlauben eine belastbare Aussage — gegenüber der Bauleitung wie gegenüber Anrainern.
Erschütterungssensoren überwachen:
- Bauarbeiten
- Abbruchmaßnahmen
- Tunnelbau
- Verkehrsbelastungen
Bei anspruchsvollen Bauprojekten ist die Überwachung des Untergrunds und der Sicherungssysteme besonders wichtig. Dazu zählen auch Ankerkraftmessdosen, die die tatsächlich auftretenden Kräfte in Verankerungen erfassen: bei ISTA3 Maria Gugging an rund 70 Ankern einer bis zu 30 Meter hohen Ankerwand, beim Projekt Böhringer an fünf.
Diese Sensoren erfassen beispielsweise:
- Setzungen
- Bodenbewegungen
- Ankerkräfte
- Verformungen
- Veränderungen im Gelände
Warum sind Sensoren für moderne Bauprojekte unverzichtbar?
Früher basierten viele Entscheidungen auf einzelnen Messungen oder visuellen Kontrollen. Moderne Bauprojekte benötigen jedoch kontinuierliche Informationen.
Sensorbasierte Monitoring-Systeme bieten:
Die Zukunft: Intelligente Sensorik im Bauwesen
Mit der zunehmenden Digitalisierung entwickelt sich auch das Bauwesen weiter. Bei Smart Structures arbeiten wir derzeit an LoRaWAN-Anbindung für batteriebetriebene Sensorik an schwer erschließbaren Messpunkten und an autarken GNSS-Deformationsmessstellen für großflächige Bewegungsüberwachung. Beides befindet sich in Entwicklung und ist noch nicht Teil des Standardangebots.
Verfügbar sind heute bereits automatisierte Totalstationen und optische 3D-Messverfahren, wie sie etwa bei der ZNA Klinik Favoriten und an der Triester Straße im Einsatz sind.
Sensoren schaffen Sicherheit durch Wissen
Sensoren auf Baustellen sind weit mehr als einfache Messgeräte. Sie sind ein wichtiger Bestandteil moderner Monitoring-Systeme und liefern kontinuierlich Informationen über den Zustand eines Bauprojekts.
Wer Veränderungen früh erkennt, kann schneller reagieren und genau darin liegt der entscheidende Vorteil von digitalem Bau-Monitoring.