Optimale Sensorplatzierung: Methoden der optimalen Sensorplatzierung in der vibrationsbasierten Brückenüberwachung

Textprobe:
Kapitel 1, Einleitung: Deutschlands Brücken vor dem Kollaps , so der Titel eines Artikels, den die Tageszeitung Die Welt im Juni 2013 veröffentlichte. Von den etwa 150.000 Brücken in Deutschland seien, so die Autoren, viele strukturell schwach und reparaturbedürftig. Der schlechte Zustand der Brücken habe hauptsächlich zwei Ursachen: Zum einen das steigende durchschnittliche Alter der Konstruktionen, zum anderen die unerwartet hohen Lasten durch das erhöhte Verkehrsaufkommen der letzten Jahrzehnte [Krüger & Grosse 2009, S. 9].
Nicht nur im Brückenbau, sondern auch für andere Bauwerke gilt, dass das Versagensrisiko steigt, je schlechter der bauliche Zustand ist. Die Öffentlichkeit reagiert auf solches Versagen mit Empörung, insbesondere dann, wenn dies, wie etwa beim Einsturz der Eissporthalle in Bad Reichenhall im Januar 2006, den Verlust von Menschenleben nach sich zieht. Daran lässt sich leicht erkennen, wie hoch die Anforderungen der Bevölkerung in Deutschland an die Sicherheit von Bauwerken sind.
Problemstellung und Zielsetzung:
Um das Versagen von Brückenbauwerken zu verhindern, sind in Deutschland regelmässige Prüfungen gemäss der DIN 1076 vorgeschrieben. Diese sind, je nach Zustand und Alter der Brücke, in unterschiedlichen zeitlichen Abständen und Prüfungsintensitäten vorgesehen. Des Weiteren können nach Unfällen oder besonderen Schadensereignissen, wie etwa nach einem Hochwasser, gesonderte Prüfungen angeordnet werden [Krüger & Grosse 2009, S. 10].
Während dieser Prüfungen kommen in der Regel die Methoden der zerstörungsfreien Prüfung zum Einsatz. Diese ermöglichen, wie etwa die Schallemissionsanalyse, Aufschluss über den Zustand besonders schadensanfälliger Konstruktionsteile zu erhalten. Solche Prüfungen sind sowohl zeit- als auch personalintensiv und verursachen damit hohe Kosten für die Betreiber. Des Weiteren können Inspektionen lediglich punktuelle Informationen über den Zustand des Bauwerks liefern.
In den letzten Jahren wurden