Sichere Brücken dank Wiener Know-how: Risikoforscherin Helga Allmer analysiert seit zehn Jahren Messdaten für ein international agierendes Ingenieursbüro mit Sitz in Wien. © Harald Jahn/picturedsk.com; © Bernhard Barkow

Die Brückendoktorin

Helga Allmer ist Risikoforscherin und berechnet mit Computermodellen, wann eine Brücke repariert werden muss. Damit können Katastrophen wie bei der Reichsbrücke verhindert werden.

Brückendoktorin. So wird Helga Allmer oft genannt. Sie selbst würde eher Risikoforscherin sagen. Woher die Titulierung kommt, ist ihr aber klar. "Eine Ärztin oder ein Arzt kann aufgrund von Messungen auf ein nicht funktionierendes System bei einem Menschen schließen. Ich mache das bei Brücken. Es ist also ein guter Vergleich", meint sie. Im Fachjargon heißt das Structural Health Monitoring. Hat die Spannkraft der Seile nachgelassen? Wie abgenützt sind die Gelenke? Gibt es Furchen im Fundament? All das kann über ein kleines Gerät, das an einer Brücke montiert wird, gemessen werden.

Messungen zur Sicherheit

"Grundsätzlich sind bei Brücken visuelle Inspektionen in genau festgelegten Intervallen vorgeschrieben", erklärt die Expertin. "Aber es werden auch zusätzliche Sonderprüfungen durchgeführt, um die Integrität der Strukturen zu überprüfen." Das passiert einerseits nicht invasiv in Form von Beschleunigungsmessungen, Ultraschallmessungen, Verformungsmessungen. Das kann aber auch invasiv über Probeentnahmen vonstattengehen. Allmer analysiert diese Daten und berechnet daraus, wann eine Brücke reparaturbedürftig sein wird. Grafiken, Statistikprogramme und Computermodelle helfen dabei. "Ich berechne Unzuverlässigkeiten", bringt sie es auf den Punkt. Ihr Hauptaugenmerk liegt auf der Auswertung von Beschleunigungsmessungen. "Aus den Daten mehrerer Sensoren kann man durch Analyse die Eigenfrequenzen, die Eigenformen und die Dämpfungseigenschaften verschiedener Brückenelemente ermitteln."

Daten geben Aufschluss

Aus diesen Daten kann man dann herauslesen, ob die Struktur einer Brücke funktioniert, wie sie soll. Also, ob die Lagerung funktioniert, ob die Tragfähigkeit gegeben ist oder die Vorspannung nachgelassen hat. Die Fragestellungen sind da oft sehr unterschiedlich. Ein wichtiger Faktor in dem Zusammenhang ist, wie eine Brücke schwingt. "Die Seile von Schrägseilbrücken zum Beispiel sind eingespannt wie Gitarrensaiten an einem Gitarrengehäuse. Wenn der Wind geht oder ein Lastwagen über die Brücke fährt, fangen sie zu schwingen an."

Schwingungen als Indikator

Werden Abweichungen festgestellt, muss manchmal gehandelt werden. Allmer: "Schwingt eine Brücke im Normalbetrieb anders als erwartet, kann man davon ausgehen, dass etwas nicht stimmt." Gründe dafür können zum Beispiel Alterserscheinungen oder Materialfehler sein. Aber auch Zusatzlasten oder Einbaufehler sind möglich. Im Fall von schweren Defiziten muss die Brücke gesperrt, verstärkt oder eine Gewichtseinschränkung verhängt werden. Damit können Risiken ausgeschlossen und Katastrophen verhindert werden. Wie etwa jene vor fast genau 20 Jahren, als die tonnenschwere Reichsbrücke völlig unerwartet auseinanderbrach. Ursache dafür war jahrelang in den Betonsockel eingedrungenes Wasser, das mit der Zeit das Material beschädigte.

Studium an der TU Wien



Mit der heutigen Technologie könnte das wahrscheinlich nicht mehr passieren.
Dafür sorgen Unternehmen wie VCE, bei dem Allmer seit zehn Jahren beschäftigt ist. Das international agierende Ingenieursbüro hat sich auf Hightech-Analysen rund um Erdbebenrisiken und Vibrationsmonitoring spezialisiert. Überprüft werden Brücken, Tunnel sowie Hoch- und Industriebauten. Allmer betreut mehrere Projekte. Für sie ist die Herausforderung dabei: "Die Kombination aus Forschung und realen Problemstellungen. Es macht Spaß, Detektivin zu sein und aufgrund von Messdaten Dinge zu entdecken, die man sonst nicht bemerken würde." Das notwendig Know-how für ihren Job holte sich die Wienerin bei einem Maschinenbaustudium an der TU Wien. Dafür entschieden hat sie sich, "weil mich die Physik und vor allem deren Anwendung immer fasziniert hat. Die Theorie an sich ist schon spannend, aber die daraus gewonnenen Erkenntnisse anzuwenden noch mehr." 

Software selbst entwickelt

Für ihre Arbeit wurde Allmer zuletzt 2012 mit dem FemPower-Call der Wirtschaftsagentur Wien ausgezeichnet. In dem Projekt, an dem sie zu diesem Zeitpunkt arbeitete, "C2T2: Characteristics of Cables with Dampers due to Time and Temperature Effects", ging es um die nähere Betrachtung von Seilschwingungen, die zu einer verbesserten Kenntnis der Dynamik von Seilen und Kabeln führen sollte. Die Software dafür wurde unter der Leitung von Allmer von VCE selbst entwickelt. "Die Unterstützung war ausschlaggebend dafür, dass das Projekt überhaupt zustande kam, und natürlich auch mitverantwortlich dafür, dass ich mit der Projektleitung betraut wurde", so die Brückenspezialistin.

Besondere Brücken fallen auf

Zu Brücken hat sie, abgesehen vom Job, übrigens keine besondere Beziehung. "Wenn man jeden Tag damit beruflich zu tun hat, hat man wahrscheinlich einen anderen Blickwinkel. Besondere Exemplare fallen einem dann wahrscheinlich eher auf", vermutet sie. Die Öresundbrücke zum Beispiel, eine der weltweit längsten Schrägseilbrücken, die die dänische Hauptstadt Kopenhagen mit der schwedischen Stadt Malmö verbindet. Allmer: "Aus meiner Sicht ein sehr interessantes Bauwerk. Die Maintenance-Kosten würde ich allerdings nicht übernehmen wollen." Auch was die Sicherheit des rund 8.000 Meter langen Bauwerks betrifft: "Wie bei allen anderen Bauwerken habe ich keine Bedenken, solange die Inspektionen und die nötigen Instandhaltungsarbeiten nicht unter Sparmaßnahmen leiden müssen", sagt sie.

Schäden durch Überlastung


In Wien muss man sich in der Beziehung keine Sorgen machen: Allmer: "Entsprechend der allgemeinen Lebensqualität sind unsere Brücken in einem sehr guten Zustand. Kein Vergleich mit Städten wie New York, Delhi oder Tokio." Wenn es hin und wieder zu Problemen kommt, ist das meist auf Überlastung zurückzuführen. Etwa bei der Donaukanalbrücke auf der A23. "Da wurden Risse am Tragwerk und Bewegungen der Widerlager festgestellt. Daher wurden diverse Messungen am Tragwerk durchgeführt und festgestellt, dass die Brücke nicht mehr den hohen Verkehrsbelastungen in diesem Knotenbereich der Südosttangente genügt." In diesem Fall war ein Neubau nötig. "Wir haben auch alle anderen Donaukanalbrücken und Donaubrücken sowie rund 20 andere Objekte in der Stadt gemessen und keine wesentlichen Probleme festgestellt", versichert sie. "Grundsätzlich hängt der Zustand einer Brücke natürlich vom Baujahr, der Bauweise und ihrer Geschichte ab. Mit Geschichte meine ich Erneuerungen, Wartungen, Korrosionsanstriche oder Beschädigungen durch Unfälle."

Kein Bauwerk gleicht dem anderen


Wunschbrücke, was eine Analyse betrifft, gibt es für Allmer nicht. "Interessant sind viele, aber keine speziell", sagt sie. "Einerseits finde ich jene spannend, von denen es bereits Messdaten gibt. Damit kann man längerfristiges Verhalten untersuchen und Modelle für neue Projekte erstellen. Andererseits ist es aber auch immer wieder eine Herausforderung, neue Strukturen zu untersuchen und deren spezifische Eigenheiten zu finden. Denn was für den Menschen gilt, trifft auch auf Brücken zu: Es gibt keine zwei identischen."