Marode Brücken: Methoden zur frühzeitigen Schadenerkennung | ABC-Z
Ein Forschungsprojekt des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), untersucht, wie sich Schäden an Brücken durch Schwingungsmessungen erkennen lassen – automatisiert und in Echtzeit.
Marode Brücken zählen zu den größten Herausforderungen für die Verkehrsinfrastruktur in Deutschland. Mehr als 4.000 Brücken im stark belasteten Fernstraßennetz gelten laut Bundesverkehrsministerium als sanierungsbedürftig. Die Idee: Schäden sollen gemeldet werden, bevor sie zu Sicherheitsrisiken oder teuren Ersatzbauten führen.
Brücken werden derzeit gemäß DIN 1076 alle sechs Jahre umfassend geprüft, dazwischen mit einfacheren Kontrollen. Diese Verfahren sind zeit- und personalintensiv. Professor Alexander Stark vom KIT erklärt, dass viele Schäden unterhalb der Oberfläche (etwa unter Asphaltdecken oder an Mittelstützen) mit herkömmlicher Sichtprüfung nicht oder nur schwer erkennbar seien. Sonderuntersuchungen mittels Sensoren, Drohnen oder Ultraschall würden nur punktuell eingesetzt und seien zu aufwendig für eine flächendeckende Anwendung.
Jeder Betonüberbau besitzt laut Stark eine charakteristische Schwingung, die sich bei strukturellen Veränderungen wie Rissbildungen messbar verändert. Beschleunigungssensoren sollen künftig anhand des Schwingverhaltens erfassen, wo und in welchem Ausmaß Schäden auftreten – bevor sie sichtbar oder sicherheitsrelevant sind. Vorteil: Die Brücke bleibt während der Messung befahrbar. Sperrungen oder Geschwindigkeitsbegrenzungen sind nicht erforderlich.
Eine frühe Erkennung macht gezielte Sanierungen möglich, bevor größere Eingriffe nötig werden. Das reduziert nach Angaben der DBU nicht nur Kosten, sondern auch den CO₂-Ausstoß. Laut DBU werden bei Brückenneubauten erhebliche Mengen Zement verbraucht – ein Rohstoff, der weltweit 6–8 % der Treibhausgasemissionen verursacht. „Wenn Schäden frühzeitiger repariert werden, entlastet das Verkehr, Umwelt und Gesundheit“, so DBU-Generalsekretär Alexander Bonde.
Das Forschungsprojekt soll die Grundlage für einen künftigen Praxiseinsatz schaffen. In einer zweiten Phase ist die Zusammenarbeit mit einem Firmenkonsortium geplant, um Brücken mit dauerhafter Sensorik auszustatten. Ziel ist es, Straßenbauverwaltungen ein standardisiertes Werkzeug für automatisierte Bewertungen bereitzustellen. Die erhofften Effekte: Sanierungsentscheidungen können schneller getroffen und Planungen, präzisere und mit weniger Bürokratie umgesetzt werden.
Auch in Thüringen wird laut dpa an innovativen Methoden zur Brückenüberwachung gearbeitet. Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie (IDMT) in Ilmenau entwickelt ein akustisches Frühwarnsystem, das Schäden anhand von Luftschall erkennt – also durch Geräusche, die beim Überfahren der Brücke entstehen. Mithilfe künstlicher Intelligenz werden aus den Audiosignalen relevante Hinweise auf Materialveränderungen wie Risse oder Lockerungen gefiltert, noch bevor sie visuell erkennbar sind.
Das vom Bund geförderte Projekt läuft bis Sommer 2026. Derzeit testet das IDMT die Technologie gemeinsam mit einem Ingenieurbüro an zwei Brücken in Pirna. Ziel ist ein universell einsetzbarer Prototyp, der als kompakte Box in verschiedene Brückenkonstruktionen integriert werden kann. Langfristig soll so eine kontinuierliche, digitale Zustandsüberwachung möglich werden – und damit der Aufwand für Prüfungen und Sanierungen ebenfalls reduziert werden.
