Planung und Installation von Baumesstechnik und -sensorik
Elektronische Messsysteme werden heute in der Baubranche zu verschiedenen Zwecken eingesetzt. Einerseits werden im Vorfeld einer Baumaßnahme gewonnene Messergebnisse als Planungsgrundlage verwendet um z.B. den Einsatz kostengünstiger Verfahren erst zu ermöglichen, anderseits sind elektronische Messsysteme unentbehrlich als Mittel der Beweis- und Qualitätssicherung während der Bauausführung insbesondere im Spezialtiefbau.
m·i·t bietet Ihnen angefangen von der Beratung zu Ihrer speziellen Messaufgabe über die Durchführung bis zur Berichterstellung das gesamte Leistungsspektrum im Bereich der geotechnischen Messtechnik. Dazu gehören auch die Planung und Ausführung von komplexen Messaufgaben sowie die Lieferung und der Einbau von Sensorik und Messtechnik.
Da m·i·t auch die Entwicklung von Sensoren, Technologien und Software im Bereich Baumesstechnik betreibt, ist es für uns möglich, Lösungen auch zu nicht alltäglichen Aufgabenstellungen zu finden. Einige Sensoren und Messgeräte werden in unserem Hause produziert, andere Produkte werden in unserem Auftrag von Zulieferern hergestellt, die unserer strengen Qualitätsüberwachung unterliegen.
Anschließend wollen wir Ihnen zur Orientierung einige Themengebiete vorstellen, in denen unser Unternehmen tätig ist und zu denen m·i·t Aufträge übernimmt.
Kontinuierliche Bauwerksüberwachung
Oft sind vom Beginn einer Baumaßnahme bis zur Fertigstellung und auch darüber hinaus eine Vielzahl von verschiedenen Messgrößen kontinuierlich zu erfassen, grafisch darzustellen und auszuwerten, miteinander in Bezug zu setzen, in Berichte zu exportieren und zu archivieren.
Um diese komplexen Aufgaben mit möglichst wenig Aufwand lösen zu können, wurde durch m·i·t das Mess- und Informationssystem (MIS) entwickelt (siehe Produkte). Es beruht auf der Idee, eine Mess-, Visualisierungs- und Protokollierungs-Software einzusetzen, die durch Hinzufügen von einzelnen Modulen jederzeit schnell und effektiv an neue Anforderungen angepasst werden kann. Dabei kommuniziert der Messrechner über einen baustellentauglichen Datenbus mit den einzelnen Sensoren, welche entweder selbst über eine Busschnittstelle verfügen oder über günstig verfügbare Wandler an den Datenbus angeschlossen werden.
Die Vorteile liegen auf der Hand; wirklich jeder Sensor kann an das System angeschlossen werden, eine kostengünstige Implementierung in die Messsoftware ist sehr schnell möglich, völlig unterschiedliche Messgrößen (z.B. DMS, Druck, Weg, Kraft, Hebung, Setzung, Neigung, Temperatur, Schwingsaite/Vibrating Wire usw.) können mit einem System erfasst und dargestellt werden, durch die digitale Übertragungstechnik können Messdaten verlustfrei über weite Strecken übermittelt werden (denken Sie nur an sehr kleine Signale, wie z.B. die Ausgangssignale von DMS, Kraftmessdosen). Das Datenbussystem verringert die Kabellängen und damit die Kosten beträchtlich, durch die modulare Struktur ist das System im laufenden Betrieb erweiterbar.
Eine Überwachung des Messystems vor Ort ist nicht erforderlich, da definierte Grenzwertüberschreitungen per SMS oder Email verschickt werden, die Software kann aus der Ferne per Datenfernzugriff über Internet oder Telefonleitung bedient werden, Protokolldaten werden auf dem gleichen Weg abgerufen oder werden in einem festgelegten Zyklus per Email verschickt.
Überwachung angrenzender Bebauung
Bei Tiefbaumaßnahmen besteht oft das Problem, dass angrenzende Bebauung durch deren Einfluss in der Substanz gefährdet ist und das somit sowohl wirtschaftliche Risiken für die bauausführenden Firmen aber auch gesundheitliche Risiken für evtl. vorhandene Anwohner und das Baustellenpersonal bestehen.
Schall, Vibration, Erschütterung: Schall spielt auf der Baustelle in erster Linie als Baulärm eine Rolle, welcher von vielen Geräten, wie z.B. Rüttlern, Bohrgeräten oder Presslufthämmern abgegebenen wird. Die einzuhaltenden Richtlinien sind im Wesentlichen im Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) geregelt. Für die Überwachung der Grenzwerte gibt es Schallpegelmesser, die den gemessenen Schallpegel nach verschiedenen Kriterien bewerten. m·i·t bietet hier günstige Handgeräte für den kurzzeitigen Einsatz an oder auch Sensoren mit Auswerteelektronik und Datenaufzeichnung für die kontinuierliche Überwachung.
Viele Bauverfahren tragen Schwingungen unterschiedlichster Art und Intensität in den Baugrund ein. Zur Beweissicherung oder für das Einhalten von Grenzkriterien ist das Messen diese Schwingungen erforderlich. Bausubstanzgefährdende Erschütterungen können z.B. von Tiefenrüttlern, Großbohrgeräten oder Vibrationsrammen verursacht werden. Für die Überwachung stehen Sensoren zur Verfügung, die die auftretenden Schwinggeschwindigkeiten protokollieren, aber auch Systeme, die dem Maschinenführer online die aktuell auftretenden Erschütterungen an verschiedenen Messpunkten anzeigen und ihm so ermöglichen, durch geeignete Maßnahmen (z.B. Änderung der Frequenz, Anpressdruck) ein Ansteigen der Schwinggeschwindigkeit oder -amplitude in eine gefährdende Größenordnung zu vermeiden.
Risse: Bilden sich in Folge von Baumaßnahmen an Gebäuden in unmittelbarer Nachbarschaft Risse, so ist es sowohl als Beweissicherung, für die Beurteilung der Statik der Gebäude wie auch der weiteren Gebrauchstauglichkeit wichtig, die Breite und die Entwicklung dieser Risse zu kennen. Für die händische Überwachung bietet m·i·t ein kostengünstiges Risslineal an, mit dem Rissbreiten zwischen 0,05 mm und 8,2 mm vermessen werden können. Für den Notfall auf der Baustelle finden Sie eine Download-Version des Risslineals für den Ausdruck auf Papier (siehe Produkte). Eine kontinuierliche Überwachung ist mit unserem elektronischen Rissmesser möglich, der an einen Datalogger oder an ein Auslesegerät angeschlossen werden kann oder der in unser Mess- und Informationssystem (MIS) integriert werden kann. Damit ist die sehr präzise Überwachung auch großer Risse möglich.
Hebung, Setzung: Häufig ist bei Bauaufgaben eine Überwachung von Hebungen und Setzungen sowohl am Bestand als auch an der Baugrube bzw. dem neuen Bauwerk erforderlich. Für die 3D-Überwachung von Gebäuden stehen automatisierte und motorisierte Digitalnivelliere oder auch motorisierte Tachymetersysteme mit entsprechender Steuersoftware zur Verfügung. Preisgünstiger und einfacher in der Handhabung sind Lasersysteme, bei denen ein selbsthorizontierender Rotationslaser eine Referenzlaserebene erzeugt und hochpräzise Laserempfänger die Veränderung der eigenen Position in Bezug zu dieser Laserebene ermitteln. Über eine Software (auch hier kommt wieder unser Mess- und Informationssystem zum Einsatz) können die dabei gewonnen Werte mit einem oder mehreren Sensoren verglichen werden, die sich außerhalb des Einflussbereiches der Baumaßnahme befinden und damit als Referenz fungieren, so dass sich der Rotationslaser selbst ebenfalls im Einflussbreich der Baumaßnahme befinden darf. Der von uns entwickelte Laserempfänger LaNi4 hat eine Genauigkeit von besser 1/100mm. Allerdings sollte beachtet werden, dass die Genauigkeit eines solchen Systems stark von der Qualität des eingesetzten Rotationslasers abhängt. Insbesondere heute häufig anzutreffende Billiggeräte aus dem Baumarkt sind nicht geeignet. Unser Laserempfänger LaNi4 kann im System eingesetzt werden, aber auch der Einsatz als batteriebetriebenes StandAlone-Überwachungs-Gerät ist möglich, da der Empfänger über ein Display verfügt, in dem er den letzten Messwert kontinuierlich anzeigt. So kann das Baustellenpersonal ohne weiteren Computereinsatz eine Höhenüberwachung bzw. Setzungsmessung vornehmen.
Geotechnische Messungen
Bei Tiefbau-Arbeiten werden im Zuge von Verbau-, Aushub-, Bohr-, Rüttel-, Verankerungsmaßnahmen usw. horizontale und vertikale Verformungen auftreten. Diese Verformungen gilt es ingenieurtechnisch zu erfassen und zu beurteilen, um während der Planung erfolgte Berechnungen zu validieren oder – sollten sich die Berechnungen nicht bestätigen – rechtzeitig Planänderungen herbeizuführen. Je frühzeitiger diese Abweichungen erkannt werden, desto geringer fallen die Kosten für die zusätzlich notwendigen Maßnahmen aus bzw. desto geringer sind die Schäden, die durch unterlassene Maßnahmen verursacht werden.
Inklinometer: Für die Neigungsmessung an Baugrubenumschließungen, Gründungspfählen oder die Messung des Verlaufs von Gründungssohlen werden Inklinometer verwendet. Bei der Neigungsmessung an einer Baugrubenumschließung wird die Verformung des Verbaus in einem festen vertikalen Raster horizontal in Richtung der Baugrube gemessen, um so Rückschlüsse auf die Bewegung des aktivierten Erdkörpers schließen zu können. Dazu wird während der Herstellung der Baugrubenumschließung ein vierkantiges Inklinometerrohr installiert. In diesem Inklinometerrohr wird mit einer Inklinometersonde in gleichen Abständen (z.B. ein Meter) die Neigung gemessen. Mit diesen Messwerten wird dann über einen Polygonzug auf den Verlauf des Inklinometerrohres und damit auf die Verformung der Baugrubenumschließung zurückgeschlossen. Alternativ zur mobilen Inklinometersonde können auch Inklinometer fest eingebaut werden, die dann in der Regel nach Abschluß der Baumaßnahme verloren sind.
Ankerkraftmessung: Die Kraftmessdose (KMD) – auch Druckmessdose (DMD) genannt - wird auf den Baustellen des Spezialtiefbaus für die Überwachung von Ankerkräften eingesetzt. Während des Aushubs einer Baugrube werden Kraftmessdosen in die einzelnen Lagen der Rückverankerung der Verbauwand eingebaut. Während des Aushubs verändern sich die Kräfte, die auf die Verbauwand an verschiedenen Positionen wirken. Im Prinzip besteht die Ankerkraftmessdose aus einem Rohrprofil, durch das die Ankerlitzen hindurchgeführt und gespannt werden. So wird die Kraftmessdose gegen die Verbauwand verspannt. Auf das Rohrprofil wird eine Messbrücke aus Dehnmesselementen auf Widerstands-Basis (DMS) oder Schwingsaiten-Basis (Vibrating Wire, VW) appliziert. Diese Dehnmesselemente verändern ihr Ausgangssignal im Verhältnis zur Stauchung des Rohrprofils, welche durch die wirkende Ankerkraft verursacht wird. Je nach Ausführung verfügt die Kraftmessdose über einen DMS-Ausgang (Ausgangssignale ca. im mV/V-Bereich), einen VW-Ausgang (Ausgangsignale im Frequenzbereich von ca. 500 Hz ... 8.000 kHz) oder bei Ausstattung mit einem integrierten Busmodul über einen Datenbusanschluss. m·i·t bietet Handauslesegeräte für die meisten auf dem Markt befindlichen Kraftmessdosen an (LC-Indicator für DMS-KMDs bzw. VW-Indicator für VW-KMDs) für den Fall, dass eine seltene Kontrollmessung der Kraftmessdosen ausreichend ist. Die Anzeigegeräte zeigen die auf die KMD wirkende Kraft direkt an. Soll der zeitliche Verlauf der auftretenden Kräfte an einzelnen Kraftmessdosen aufgezeichnet werden, so bietet sich der Einsatz von LC- oder VW-Indicator zusammen mit dem m·i·t-Datalogger an. Für die kontinuierliche Überwachung von Ankerkräften kommt unser Mess- und Informationssystem (MIS) zum Einsatz. Besonders günstig wird dieses, wenn die Kraftmessdosen gleich ab Werk mit Datenbusmodul ausgestattet werden.
Extensometer: Mit Extensometern werden relative Wegänderungen zwischen den einzelnen Verankerungspunkten festgestellt. Während des Aushubs einer Baugrube kommt es zu Hebungen im Baugrund. Im weiteren Baufortschritt erfolgen Setzungen. Diese Verschiebungen können mit Mehrfachextensometern gemessen werden. m·i·t bietet dazu einen Extensometerkopf für bis zu 8 Extensometerstangen an (siehe Produkte). Je nach Planung kann dabei der tiefste Verankerungspunkt des Extensometerbündels als Fixpunkt angesehen werden, wenn dieser weit außerhalb des durch den Aushub beeinflussten Bereiches eingebaut werden kann. Ist dies nicht möglich, so kann auch der Extensometerkopf selbst geodätisch an einen Punkt außerhalb der Baugrube angebunden werden. Das Auslesen der einzelnen Extensometerkanäle erfolgt entweder händisch, per Datalogger oder über unser Mess- und Informationssystem (MIS). m·i·t übernimmt die Fertigung und Konfiguration des Extensometerkopfes, die Vormontage der erforderlichen Extensometerstangen mit den Ankern und zusammen mit einem Partner den Einbau vor Ort sowie das Einbinden in ein Messprogramm.
Porenwasserdruckgeber, Sohldruckgeber: Porenwasserdruckgeber und Sohldruckgeber sind notwendig, um Wirkung des Auftriebs auf die Gründungssohle von Flächengründungen beurteilen zu können. Sohldruckgeber und Porenwasserdruckgeber werden i.d.R. kombiniert, da sie zusammen Rückschlüsse auf die wirksamen Sohlspannungen und die Konsolidierung des Bodens während des Baufortschritts zulassen.
Pfahlkopfkissen, Pfahlfusskissen: Diese Messkissen werden eingesetzt, um die in einen Pfahl eingeleitete bzw. am Pfahlfuß ankommende Kraft zu ermitteln. Über den im mit einem Medium gefüllten Kissen erzeugten Druck wird unter Berücksichtigung der Kissenfläche die eingeleitete Kraft berechnet (F = p · A). Die Messkissen werden in den Pfahl eingebaut und müssen dem Pfahldurchmesser angepasst werden, so dass die im Pfahl wirkende Kraft durch das Messkissen hindurchgeleitet wird. Es ist beim Einbau der Kissen sicherzustellen, dass keine Kraftübertragung im Pfahl parallel zum Messkissen erfolgt.
Integralmesselement (IME), Betonverformungsgeber (BVG): IMEs bzw. BVGs werden eingesetzt, um die Stauchung in Betonelementen (z.B. Pfählen) zu messen. Es werden unterschiedliche Bauformen mit definierten Längen eingesetzt. Die Sensoren sind kostengünstig herzustellen und sind nach Einbau verloren. Je nach eingesetztem Messsystem werden Sensoren mit DMS- oder Schwingsaitenausgang eingesetzt.
Temperaturgeber: Die Temperatur ist sicher eine der wichtigsten Messgrößen auf der Baustelle im Zusammenhang mit anderen Sensoren. Da nahezu alle Sensoren eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, ist es fast immer sinnvoll, auch zugehörige Temperaturen aufzuzeichnen. Für den Aufbau von Temperaturnetzwerken (z.B. für die Beurteilung der Festigkeitsentwicklung in Betonelementen) bietet m·i·t eine busfähige Temperaturmessstelle an (siehe Produkte). Damit ist es möglich, Temperaturen sehr engmaschig und kostengünstig über eine zentrale Datenerfassungseineit zu messen.
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