Rissmonitoring im Dachbereich: fünf Risse, laufend gemessen

Herausforderung

Risse in den Betonfertigteilplatten eines Supermarktdachs

In den letzten Jahren sind deutschlandweit immer wieder Supermarktdächer teilweise oder vollständig eingestürzt, meist nach extremer Witterung, unter hoher Schneelast oder wegen konstruktiver Schwächen in älteren Bauwerken. Ein Dach gibt vorher Hinweise, man muss sie nur messen können.

Bei diesem Bauvorhaben fielen im Zuge einer bauwerksdiagnostischen Untersuchung durch die Ingenieurberatung Bröggelhoff auffällige Rissbildungen in den Betonfertigteilplatten der Dachkonstruktion auf. Das Ingenieurbüro kartierte die Rissverläufe und wählte fünf statisch repräsentative Risse für eine laufende Überwachung der Rissweiten aus. Auf dieser Grundlage entstand ein Monitoringkonzept, das die Rissöffnungsweiten kontinuierlich und hochauflösend erfasst.

Lösung

Fünf Wegaufnehmer entlang der kartierten Rissverläufe

Zum Einsatz kamen lineare Wegaufnehmer auf induktiver Basis mit 10 mm Messweg und einer Auflösung von 0,003 mm. Diese Auflösung ist der Punkt: sie macht auch mikrostrukturelle Bewegungen im Beton sichtbar, und damit sind thermisch bedingte Ausdehnungen und langsame, quasi-statische Rissöffnungen gleichermaßen messbar. Angeordnet wurden die Sensoren gezielt entlang der statisch relevanten Rissverläufe, nicht nach einem Raster.

Montiert hat die Sensoren die Ingenieurberatung Bröggelhoff, mechanisch verschraubt mit Konterwinkeln und zusätzlich auf die Betonfläche geklebt. Diese doppelte Befestigung sichert die Langzeitstabilität der Messposition: wandert die Halterung, wandert der Messwert mit, und die Messreihe wäre wertlos. Nach der Installation folgte eine Nullpunktkalibrierung, damit sich jeder Folgewert relativ zum Einbauzustand lesen lässt. Das Halterungssystem ist wiederverwendbar.

Datenweg

Vom Riss auf die Plattform, alle 15 Minuten

Die fünf Sensoren sind kabelgebunden an ein zentrales Gateway angeschlossen. Die Kabellängen wurden projektindividuell konfektioniert und vom Ingenieurbüro entlang der geplanten Sensorpositionen verlegt. Angeschlossen wird über IP68-geschützte Steckverbindungen im Plug-and-Play-Verfahren.

Das Gateway läuft über Netzstrom mit 230 V AC. Weil die Elektronik auf einem stromsparenden Mikrocontroller sitzt, bleibt der Energiebedarf gering. Die Daten gehen per NB-IoT oder alternativ LTE-CAT-M auf die Infrasolute-Plattform. Narrowband ist hier die richtige Wahl, weil es Gebäude gut durchdringt und für eine stationäre Messstelle ausgelegt ist. Für dieses Projekt wurde ein Messtakt von 15 Minuten gewählt. Jeder Datensatz besteht aus Zeitstempel in UTC, Messwert des Wegaufnehmers in Millimeter und der Umgebungstemperatur am Gateway.

Darstellung der Ergebnisse

Warum die Temperatur mitgemessen wird

Beton dehnt sich in der Wärme und zieht sich bei Kälte zusammen, mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 8 bis 12 · 10⁻⁶ pro Kelvin. Ein Trennriss zwischen zwei Bauteilen wird dadurch in der Kälte breiter und in der Wärme schmaler, ohne dass sich am Bauwerk etwas geändert hätte. Wer nur die Rissweite betrachtet, sieht deshalb eine Bewegung, die für sich noch keine Aussage über den Zustand trägt. Genau darum liefert das Gateway zu jedem Messwert einen Temperaturwert mit, der zur Interpretation der thermischen Einflussfaktoren dient.

Im gezeigten Zeitraum läuft die Temperatur im Tagesgang, die Rissweite bewegt sich in einem engen Band. Aussagekräftig wird eine solche Reihe erst über einen längeren Zeitraum, und die Beurteilung gehört in die Hand der Fachplanung, die das Bauwerk kennt. Was die Messung liefert, ist die belastbare Grundlage dafür: eine lückenlose Reihe mit Zeitstempel, an definierten Rissen, ohne dass jemand auf das Dach steigen muss.

Projektpartner

Begutachtung und Montage durch Bröggelhoff

Die Ingenieurberatung Bröggelhoff GmbH mit Sitz in Oldenburg arbeitet mit Schwerpunkt Tragwerksplanung, Bauwerksprüfung und Bauphysik. Das Büro hat über 30 Jahre Erfahrung, ein interdisziplinäres Team aus Bauingenieuren und Sachverständigen, und betreut Neubauten wie Bestandsbauwerke in ganz Deutschland.

In diesem Projekt hat Bröggelhoff die strukturelle Begutachtung der Dachkonstruktion übernommen, die kritischen und repräsentativen Rissstellen identifiziert, die Sensorik positioniert und installiert und die Abstimmung mit Infrasolute geführt. Die Aufteilung war damit klar: die Fachplanung entschied, wo gemessen wird, Infrasolute lieferte die Messtechnik und die Plattform dahinter.

Das Projekt zeigt, wie Rissmonitoring im Hochbau eine Rissbeobachtung ersetzt, die sonst von Termin zu Termin springt. Sie haben Risse an einer Decke, einem Dach oder einer Wand, die Sie im Blick behalten müssen. Schildern Sie uns Ihr Bauwerk über die Projektanfrage.