UNSERE TECHNOLOGIE

Wesentliche Elemente die bei der Verarbeitung der Messdaten zu berücksichtigen sind.

Wir interpretieren die Daten mit unserer hauseigenen Software. Sie wurde entwickelt, um den spezifischen Anforderungen an eine eingehende Analyse der Datensätze gerecht zu werden.

Unsere Software ermöglicht es uns, die Messdaten auf einzigartige Weise zu verarbeiten und eine genaue Bewertung des Zustands der Struktur vorzunehmen.

Wir beginnen unseren Prozess mit der Kontrolle der Positionierung und des Abstandes zwischen den Messprofilen. Diese Kontrolle erfolgt entweder durch Einfügen der Radargramme in ein 3D-LiDAR-Bild des Bauwerks oder durch die Verwendung von GPS-Koordinaten.

Anschließend werden die Schlüsselelemente der Messdaten, die so genannten Features, identifiziert. Es handelt sich dabei im Allgemeinen um Materialschichten, Bewehrungsstäbe oder Spannkabel, Versorgungsleitungen, Hohlkörper und Defekte. Im nächsten Schritt führen wir die Berechnung der elektromagnetischen Parameter für jedes Merkmal durch.

Im Unterschied zu konventionnellen Georadaranalysen sind wir in der Lage, die elektrische Leitfähigkeit, den elektrischen Leitwert und die Tiefe der einzelnen Merkmale zu berechnen. Damit ist es möglich, den Ort, die Schwere und das Ausmaß einer chemischen Störung zu bestimmen. Mit diesen Informationen wird dann die Korrosionsrisikokarte der Bewehrung erstellt und die wahrscheinlichste Ursache für Dauerhaftigkeitsprobleme bestimmt. Dieser gesamte Prozess wird als erster Schritt einer vorausschauenden Instandhaltung betrachtet.

Schlussendlich ermöglicht unser numerischer Ansatz die Erstellung von Statistiken über die Messdaten. Diese Zahlen können mit früheren Inspektionen verglichen werden und ermöglichen es, die Degradationsrate der Struktur zu bewerten. Dies entspricht dem zweiten Schritt einer vorausschauenden Instandhaltung.

Das Bodenradar (Ground Penetratig Radar, GPR)

Das Bodenradar ist eine zerstörungsfreie Prüfmethode, die auf der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen beruht. Die Antenne sendet Wellen aus, die sich durch die Struktur ausbreiten. Diese Wellen werden zum GPR reflektiert, wenn sie auf ein Hindernis treffen.

Die Antenne zeichnet die Ankunftszeiten der verschiedenen Wellen auf und summiert sie, während sie sich entlang des untersuchten Objekts bewegt. Diese Summe der Messungen ergibt ein Radargramm, welches eine grafische Darstellung der Struktur und ihrer Bestandteile ist.

In einem letzten Schritt werden die aufgezeichneten Ankunftszeiten in Distanzen umgewandelt, indem die verschiedenen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Wellen verwendet werden. Diese Ausbreitungsgeschwindigkeiten können vor Ort mit Hilfe von Sondierungen kalibriert werden.

Elektrische Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials oder einer Lösung, einen elektrischen Strom zu leiten. Sie wird in Siemens pro Meter [S/m] ausgedrückt und variiert mit der Menge der in dem Kapillarwasser gelösten Ionen. Die vom Bodenradar ausgesendete elektromagnetische Welle erzeugt ein lokales elektrisches Feld, das die gelösten Ionen im Kapillarwasser verdrängt. Diese Verdrängung der Ionen verbraucht einen Teil der Energie der Welle. Die Leitfähigkeit wird durch Messung der abgeleiteten Energiemenge berechnet.

 

Die Berechnung der Leitfähigkeit aus GPR-Daten ist das Ergebnis der EPFL-Dissertation Nr. 5354 (2013) von Dr. Alexis Kalogropoulos.

Korrosionsrisikogleichung

Die elektrische Leitfähigkeit des Überdeckungsbetons spiegelt das Korrosionsrisiko der Bewehrungsstäbe wider:

Risiko = Gefährdung x Anfälligkeit

Risiko = gemessene Leitfähigkeit [S/m].

Gefährdung = elektrischer Leitwert [S], direkt proportional zur chemischen Belastung (z.B. Chloridgehalt).

Anfälligkeit = Exposition der Bewehrungsstäbe gegenüber chemischer Belastung, umgekehrt proportional zur Schichtdicke.

Bei gleicher Belastung nimmt die Leitfähigkeit demnach mit steigender Überdeckung ab (A), respektive vergrössert sich mit abnehmender Betonüberdeckung (C). Umgekehrt nimmt bei gleicher Betonüberdeckung die Leitfähigkeit bei hoher chemischer Belastung zu und bei geringerer Verschmutzung ab.

3D LiDAR

Wann immer möglich, führen wir einen 3D-LiDAR-Scan des untersuchten Objekts durch. Dies ermöglicht es uns:

  • Bei fehlenden Bauplänen ein Bild des Bauwerks zu haben, auf welches wir unsere Karten projizieren können.
  • Unsere Ergebnisse mit sichtbaren Mängeln des Bauwerks zu vergleichen.
  • Muster in komplexen Geometrien zu erkennen.

Vorausschauenede Instandhaltung (predictive maintenance) & Monitoring

Die vorausschauende Instandhaltung ist eine bewährte Instandhaltungsstrategie im Maschinenbau. Ihr Grundgedanke ist die Planung spezifischer Wartungsarbeiten an mechanischen Teilen auf der Grundlage ihres Zustands und der Geschwindigkeit ihrer Abbauprozesse, wobei die Abbaugeschwindigkeit aus der kontinuierlichen oder periodischen Überwachung abgeleitet wird.

Im Bauwesen gibt es ähnliche Ansätze, die jedoch auf spezifische Studien beschränkt sind. Die mittel- bis langfristige Überwachung von Stahlbrücken zur Abschätzung der verbleibenden Ermüdungslebensdauer der maßgebenden Elemente und zur Planung ihrer eventuellen Verstärkung kann als vorausschauende Instandhaltung angesehen werden. Die Grundsätze der vorausschauenden Instandhaltung werden jedoch nur selten bei der Festlegung klassischer Instandhaltungsstrategien für Brücken angewandt.

Wir sind der Meinung, dass ein vorausschauender Instandhaltungsansatz notwendig ist, um die enorme Herausforderung der Instandhaltung der heutigen, ständig wachsenden und alternden Infrastrukturanlagen zu bewältigen. Wir sind überzeugt, dass unsere Studien ein Teil der Lösung sind.

Unser Ansatz für effiziente GPR-Messungen

Unser Ziel ist es, unsere Untersuchungen dank maßgeschneiderter Lösungen auf die spezifischen Bedürfnisse Ihres Projekts abzustimmen. Aus diesem Grund ermitteln wir stets die wichtigsten Herausforderungen und besprechen die Ziele der Studie mit unseren Kunden, bevor wir mit der Messkampagne beginnen.

Falls verfügbar, verwenden wir Baupläne, Satellitenbilder oder Fotos, um unser Messraster festzulegen und die Messdichte zu steuern. Unsere Priorität ist es, ein Gleichgewicht zwischen den Kosten der Studie und der Qualität der Informationen herzustellen. Eine zu grosse Datenmenge ohne nützlichen Mehrwert sollte bei jeder Untersuchung vermieden werden.

Wir arbeiten mit allen Arten von Bodenradargeräten, bevorzugen jedoch leichte Einzelantennen in Kombination mit einem optimierten Messraster. Dadurch können wir große Flächen effizient messen und haben gleichzeitig die Möglichkeit, auch weniger zugängliche Oberflächen wie z. B. Randbereiche, Stützmauern, Untersichten oder das Innere von Kastenträgern zu untersuchen.

Qualitätskontrolle

Wir sind uns bewusst, dass Interpretationen voreingenommen sein können. Um Fehler und Überinterpretationen zu minimieren, haben wir Maßnahmen zur Qualitätskontrolle eingeführt.
  • Wir verwenden einen systematischen Ansatz für die Datenerfassung, -verarbeitung und -auswertung.
  • Eine erste Bewertung der Struktur erfolgt durch den Datenanalysten unter Verwendung eines Minimums an Vorinformationen. Dies gewährleistet eine unvoreingenommene Interpretation der Aufnahmen.
  • Mittels Sondierung ermitteln wir die Art des Schadstoffs und seine Konzentration. Wenn genügend Proben gesammelt wurden, führen wir eine statistische Analyse durch, um die Übereinstimmung zwischen der chemischen Belastung und den Messergebnissen zu bewerten.
  • In einem letzten Schritt werden die Ergebnisse aus geophysikalischer und bautechnischer Sicht kontrolliert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ergebnisse mit der Art, der Geometrie und dem Material des Bauwerks übereinstimmen.

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