Monitoring von Schraubverbindungen im Stahlbau

Während Structural Health Monitoring von Bauwerken zunehmende Verbreitung und Anerkennung erfährt und immer häufiger genutzt wird, um die Sicherheit und Langlebigkeit von Gebäuden und Anlagen zu gewährleisten, wird der Zustand von Verbindungselementen in diesen Bauwerken bei der ganzheitlichen Zustandsbewertung oft nicht berücksichtigt. Dies entspricht nicht der wichtigen Rolle, die Befestigungselemente (insbesondere Schraubenverbindungen) spielen, da sie i.d.R. hohen statischen Belastungen, Ermüdungsbelastung und Korrosion ausgesetzt sind. Im Falle eines Versagens der Schrauben drohen kostspielige Folgen bis hin zu einem Versagen der gesamten Bauwerksstruktur. Gerade im Stahlbau wird bei der Bemessung von Tragwerken große Sorgfalt darauf gelegt, Schrauben in Verbindungspunkten korrekt zu bemessen. Die zeitabhängige Veränderung des Schraubenzustands und damit auch die auf die Schraube wirkenden, aber zeitlich veränderlichen Kräfte werden vorrangig durch Sicherheitsfaktoren abgedeckt, ohne den tatsächlichen Zustand der Schraubenverbindung zu berücksichtigen. Anhand zweier Einsatzbeispiele aus der Praxis wird vorgestellt, dass ein kontinuierliches Schraubenmonitoring unter realen Bedingungen zuverlässig und mit geringem Aufwand vom Einbau bis zum Betrieb eingesetzt werden kann. Abschließend wird anhand der vor Ort erhobenen Daten der zusätzliche Nutzen, der sich für Betreiber und Planer von Stahlbaustrukturen hieraus ergibt, aufgezeigt.

While structural health monitoring of structures is becoming more widespread and recognized and is increasingly used to ensure the safety and longevity of buildings and facilities, the condition of fasteners in these structures is often not considered in the holistic condition assessment. This is not representative of the role that fasteners (especially bolted connections) play, as they are subject to high loads, fatigue and corrosion, which can have costly consequences in the event of failure. In structural steelwork in particular, great care is taken to initially design bolts in connection points correctly, but the time‐dependent development in bolt condition and thus the forces acting on the bolt are primarily taken into account by safety factors without considering the actual condition. Two practical examples are used to demonstrate that continuous bolt monitoring can be used reliably and with little effort from installation to operation under practical conditions. Finally, the benefits for operators and planners of steel structures are demonstrated on the basis of the data collected in the field.