Überwachung von Portos neuer 400-Meter-Metrobrücke

Besondere Herausforderungen beim Bau

Das Design der Ponte Ferreirinha stellt mehrere bedeutende statische Herausforderungen dar. Die Hauptspannweite von 428,60 Metern erfordert Stützen außerhalb des Flussbetts zum Schutz der Umwelt, was die Lastverteilung und die Gründungsplanung erschwert. Die steilen Flussufer und nahegelegene Gebäude begrenzen die Platzierung der Pfeiler und verlangen eine hocheffiziente Rahmenkonstruktion mit langen Seitenspannweiten. Der schlanke, 75 Meter hohe, in der Höhe variable, vorgespannte Stahlbetonüberbau, der von langen geneigten Streben getragen wird, muss unter Wind-, Erdbeben- und hohen Druckkräften stabil bleiben. Der Bau erfolgt mit der Freivorbauweise und temporären Schrägseilen, wobei Eingriffe in den Douro und die umliegende Infrastruktur minimiert werden.

Warum Structural Health Monitoring wichtig ist

Der Bau komplexer Bauwerke erfordert eine kontinuierliche Überwachung mit Online-Systemen, die eine permanente Kontrolle ermöglichen. In diesem Zusammenhang bietet ein Structural-Health-Monitoring-System (SHM) mehrere zentrale Vorteile:

• Sicherheit zuerst – Erkennung ungewöhnlicher Durchbiegungen, Schwingungen oder Seilkräfte zum Schutz von Arbeitern und Geräten.
• Unterstützung der Bauausführung – Begleitet den sicheren Vortrieb der Kragarme und das Spannen der temporären Schrägseile.
• Zeit- und Kosteneinsparung – Frühes Erkennen von Überbeanspruchungen oder Fehlstellungen verhindert Verzögerungen und teure Nacharbeiten.
• Validierung des Entwurfs – Bestätigt das erwartete Tragverhalten der Brücke unter verschiedenen Lasten sowie bei Wind und Erdbeben.

Implementierung eines robusten DAQ-Systems

Um diese Vorteile zu erreichen, wurde PerfectDecibel, Partner von Gantner Instruments in Portugal, mit der Planung eines Datenerfassungssystems (DAQ) beauftragt, das den hohen Projektanforderungen gerecht wird:

• Skalierbarkeit – Da der Bau in fünf Phasen erfolgt, muss sich das DAQ-System mit dem Fortschritt der neuen Bauteile problemlos erweitern lassen.
• Dezentrale Abdeckung – DAQ-Module werden nahe bei den über mehrere hundert Meter verteilten Sensoren installiert, um Kabellängen zu minimieren und Störeinflüsse zu reduzieren.
• Dauerbetrieb – Das System muss autonom rund um die Uhr arbeiten und unter wechselnden Umwelt- und Baustellenbedingungen zuverlässig messen.

Technische Highlights

Das System umfasst eine 200-kanalige Q.bloxx-Konfiguration zur Überwachung von Dehnung, Verschiebung, Temperatur und Beschleunigung. Es liefert dezentrale, zeitsynchronisierte Messungen verschiedener Sensortypen mit 24-Bit-AD-Wandlern auf jedem Kanal. Jedes Modul verfügt über vorkonfigurierte Signalaufbereitung, mehrere Filteroptionen und eine dreifache galvanische Trennung für stabile, störungsfreie Daten.

Ausgelegt für den autonomen Betrieb arbeitet das System als eigenständige DAQ-Lösung mit automatischer Einschaltfunktion. Es funktioniert unabhängig von einem PC und übernimmt alle wichtigen Aufgaben wie Datenverarbeitung, lokale Speicherung und Pufferung, um eine durchgehende und zuverlässige Überwachung während des gesamten Bauprozesses sicherzustellen.

Die Glasfaserkommunikation ermöglicht verteilte Messungen mit Abtastraten von 1 Minute für Dehnung, Verschiebung und Temperatur sowie 100 Hz für Schwingungen. Schwingdrahtsensoren sind über Modbus integriert, und die Daten werden lokal gespeichert und kontinuierlich an einen entfernten Server zur Echtzeitüberwachung und -analyse übertragen.

Mit dem DAQ-System von Gantner Instruments können Ingenieure fundierte, datenbasierte Entscheidungen treffen und so einen sicheren und effizienten Bau gewährleisten, während Arbeiter, Geräte und die ikonische Skyline von Porto geschützt werden.

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