Zustandserfassung und Bewertung (ZEB)

Die Zustandserfassung und Bewertung ist ein wichtiger Bereich der Bauingenieurwissenschaften. Dabei werden verschiedene Methoden eingesetzt, um den Zustand von Brücken, Straßen, Tunneln und anderen Bauwerken zu überprüfen und zu bewerten. Dazu gehören visuelle Inspektionen, zerstörungsfreie Prüfverfahren, strukturelle Analysen und digitale Zustandserfassungen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienen dazu, den aktuellen Zustand der Bauwerke zu erfassen, mögliche Schäden zu identifizieren und die Notwendigkeit von Reparaturen oder Sanierungsmaßnahmen zu bestimmen, damit die Sicherheit und Funktionalität dieser Bauwerke gewährleistet werden kann.

Methoden der Zustandserfassung

Visuelle Inspektion

Die visuelle Inspektion ist die am häufigsten angewendete Methode zur Zustandserfassung. Sie beinhaltet eine gründliche visuelle Überprüfung des Bauwerks, um sichtbare Schäden oder Anzeichen von Verschleiß zu identifizieren. Visuelle Inspektionen können auch in Form von Bildaufnahmen erfolgen. Zur Analyse von Bild- und Videoaufnahmen kann eine künstliche Intelligenz herangezogen werden. Diese benutzt eine große Menge an bereits vorhandenen und bewerteten Aufnahmen von Fehlern, in den meisten Fällen Risse, um zu lernen wie solche Schäden aussehen und diese dann schnell und automatisiert zu erkennen. Dabei ist zu beachten, dass KI-Systeme nur mögliche Fehler erkennen, diese Klassifizieren und eine vorläufige Bewertung vorschlagen. Die endgültige Bewertung erfolgt durch einen Menschen. Dabei können für diese Art der Erfassung neben klassischen Bildaufnahmen auch Hyperspektrale- und Infrarotkameras verwendet werden.

Non-Destructive Testing (NDT)

Non-Destructive Testing (NDT) ermöglicht es, den Zustand eines Bauwerks zu bewerten, ohne seine Struktur zu beschädigen. Dazu gehören Techniken wie Ultraschallprüfung, Magnetpulverprüfung, Eindringprüfung und Radiographie.

Structural Health Monitoring

Beim Structural Health Monitoring werden Sensoren an kritischen Punkten des Bauwerks angebracht, um kontinuierlich Daten über dessen Zustand zu sammeln. Diese Daten können dann analysiert werden, um mögliche Probleme frühzeitig zu erkennen.

Geotechnische Untersuchungen

Geotechnische Untersuchungen dienen dazu, den Zustand des Bodens unter und um ein Bauwerk herum zu bewerten. Dazu gehören Bohrungen, Sondierungen und geophysikalische Untersuchungen.

Materialprüfung

Bei den Materialprüfungen wird das Material, aus dem das Bauwerk besteht, auf seine Eigenschaften und Leistungsfähigkeit hin untersucht. Dazu können Laboruntersuchungen oder Feldtests gehören.

Laserscanner und LIDAR-Systeme werden verwendet, um Bauwerke in dreidimensionaler Form (Punktwolke) zu erfassen. Die Geräte können für Straßenbauwerke auch an einem Fahrzeug befestigt sein, womit es möglich ist große Abschnitte aufzunehmen. Weitere Möglichkeiten sind Drohnen oder handgetragene Beförderungen.

Radar kann dazu eingesetzt werden, um den Zustand unterhalb der Oberfläche zu erfassen, so können Bewehrungslagen oder Hohlräume lokalisiert werden.

Ergebnisse der ZEB

Ergebnisse Straße

Die Hauptzustände die bei Straßen erfasst werden sind die Oberflächen- und Befestigungszustände. An der Oberfläche werden Unebenheiten und damit Spurrinnen, die Griffigkeit des Belags und Risse aufgenommen. Für die Erfassung dieser Zustände werden Laserscanverfahren, spezielle Messfahrzeuge und Inspektionen verwendet. Zur Erfassung des Befestigungszustand werden Radarverfahren und geotechnische Verfahren verwendet, es werden Kenngrößen wie Schichtdicken, Untergrundbeschaffenheit und Verschiebungen erkannt.

An Hand dieser Messgrößen können dann Reparatur und/oder Erneuerungsverfahren eingeleitet werden.

Ergebnisse Infrastrukturbauwerke

Bei den Bauwerken wie Tunnel, Bücken und Kanäle rückt die Erfassung der Baulichen Struktur in den Vordergrund, so werden neben Rissen und allgemeinen oberflächlichen Schäden, auch Schäden an der Struktur erfasst. Dazu zählen die Überprüfung der Bewehrung, Erkennung von Hohlräumen und Verschiebungen, sowie andere Strukturveränderungen. Dabei kommen auch Laserscanverfahren und geotechnische Verfahrung zum Einsatz, aber auch Infrarotbilder welche Feuchtigkeit und Wärmeunterschiede erkennen.

Verknüpfung mit BIM

Ein BIM-Modell kann verwendet werden um das Datenmanagement zu erleichtern und zu zentralisieren. Dabei dient das Modell als zentraler Punkt, in dem Schäden dokumentiert werden und mögliche Sanierung und/oder Reparaturen gesteuert werden. Für die Schadensdokumentation können dabei Bildaufnahmen mit dem Modell verknüpft werden, Soll- und Istzustände mit Hilfe von Laserscans verglichen werden, oder auch Messwerte in das Modell eingepflegt werden. Daten können direkt eine Lokalisierung, Bewertung und Verteilung erhalten, so könnten Schäden weitervermittelt werden.