Erklärung der Smart Ground Anchors

Intelligente Bodenanker (in den USA auch 'Erdanker' genannt) werden im Hoch- und Tiefbau eingesetzt, um Böschungen, Seitenwände und ähnliche Strukturen vor dem Einsturz zu bewahren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Boden- oder Erdverankerungssystemen verwenden intelligente Bodenanker Datenlogger, um Informationen über den Zustand eines Ankers an ein Kontrollzentrum zu senden, damit die Stabilität des Bauwerks überwacht werden kann. 

Diese Fernüberwachungsmöglichkeit kann dazu beitragen, das Unfallrisiko erheblich zu verringern, da Bewegungen des Bauwerks nahezu in Echtzeit erkannt werden können und je nach Bedarf Maßnahmen zur Stabilisierung des Bauwerks oder zur Evakuierung der Umgebung ergriffen werden können. In diesem Blog wird die Funktionsweise intelligenter Bodenanker erläutert und ihre Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Verankerungsmethoden aufgezeigt. Weitere Informationen finden Sie in unserem E-Book über Lastüberwachung für Bodenverankerungen.  

Bodenverankerungen: Was sind sie und warum sind sie wichtig?

Bei vielen Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus, von Stützmauern bis hin zu Tunneln, wird das Erdreich so abgetragen oder aufgeschüttet, dass Mauern oder Böschungen entstehen, die instabil sind und eine Gefahr für Menschen und darunter liegende Objekte darstellen. Um das Erdreich zu stabilisieren, überziehen die Ingenieure es mit einer äußeren Schicht oder Haut aus einem Material wie Beton, die durch große metall- oder glasfaserverstärkte Kunststoffstifte oder "Spannglieder", die in den Untergrund gedrückt werden, gehalten wird. 

Diese Spannglieder, die bis zu 70 Meter lang sein können, werden als Erdanker, Perkussionsanker oder mechanische Anker bezeichnet. Erdanker werden auch zur Befestigung von Abspannseilen für Masten und andere aufrechte Strukturen verwendet. 

Überwachung von Bodenverankerungen: Warum ist das wichtig?

Die korrekte Positionierung, Installation und Überwachung von Bodenankern ist für die Stabilität und Sicherheit der Bauwerke, die sie halten, von wesentlicher Bedeutung. In der Praxis können diese Bauwerke von Autobahnböschungen bis zu Funktürmen reichen. Die wichtigste Überwachungsphase ist unmittelbar nach dem Einsetzen der Bodenanker, da sie sich zu diesem Zeitpunkt am ehesten bewegen und angepasst werden können. 

Es wird jedoch empfohlen (bzw. vorgeschrieben), die Bodenverankerung während der gesamten Lebensdauer des Bauwerks regelmäßig zu überwachen, um sicherzustellen, dass ihre Integrität nicht durch veränderte Umweltbedingungen beeinträchtigt wird. Dieser Prozess sollte nicht auf die leichte Schulter genommen werden. Untersuchungen zufolge kommen allein durch Erdrutsche jedes Jahr weltweit etwa 4.000 Menschen ums Leben, weshalb es wichtig ist, die Integrität von Erdwällen zu überwachen, die in der Nähe menschlicher Aktivitäten einsturzgefährdet sind. 

Optionen für die Überwachung von Bodenankern

Es gibt drei Hauptoptionen für die Überwachung von Bodenankern, abhängig von der Konstruktion des Ankers:

• Ein Abhebeverfahren mit Griff an den Ankerschwänzen. Dieses Verfahren beruht auf Druckmessungen an Fäden oder "Schwänzen", die aus dem Anker herausragen. Nicht alle Ankerkonstruktionen verfügen über diese Möglichkeit, und diejenigen, die dies tun, sind in der Regel sehr sperrig. 

• Ein Abhebeverfahren mit Griff an einer Ankerplatte mit Gewinde. Dies erfordert Anker mit Außengewinde und überdimensionierten Auflagerplatten. Außerdem ist eine spezielle Spannvorrichtung mit Komponenten wie einem Hubstuhl und einem Verbindungselement erforderlich.

• Ein Kraftmessverfahren. Dabei wird eine Kraftmessdose dauerhaft am Anker befestigt, so dass die Lasten im Laufe der Zeit leicht überwacht werden können. 

Es wird erwartet, dass das dritte Verfahren immer beliebter wird, da es mit allen Bodenankerkonstruktionen kompatibel ist und das Überwachungspersonal bei der Durchführung von Messungen vor Ort keine spezielle Ausrüstung mitführen muss. Außerdem können die Messungen über Datenlogger aus der Ferne durchgeführt werden, was zu extrem niedrigen Kosten pro Messung Informationen nahezu in Echtzeit liefern kann. 

Was sind intelligente Bodenverankerungen?

Wenn eine Kraftmessdose mit einem Bodenanker verbunden ist, bedeutet dies, dass ein Gerät den Zustand des Ankers ständig überwacht. Bei einem herkömmlichen System müsste jedoch ein Techniker vor Ort sein, um die Kraftmesszellen abzulesen, damit die Überwachung nützliche Informationen liefert. Mit dem Aufkommen drahtloser Technologien ist es nun jedoch möglich, einen Datenlogger an jeder Kraftmessdose anzubringen und die Messwerte regelmäßig an ein Gateway oder eine Basisstation zu übertragen. Von dort aus können die Daten analysiert und über eine Internetverbindung von überall abgerufen werden. 

Diese so genannten intelligenten Bodenanker können bei Bedarf nahezu kontinuierlich Zustandsdaten liefern. Die Datenlogger können mit Batterien betrieben werden, die mehrere Jahre lang halten können, so dass keine Verkabelung oder Strominstallation erforderlich ist. Und sie können über eine mobile App von Personen ohne vorherige Schulung konfiguriert werden. 

Schematische Darstellung eines intelligenten Bodenverankerungssystems

 

Was sind die Vorteile von intelligenten Bodenankern?

Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Überwachung von Bodenverankerungen bietet der Einsatz intelligenter Technologie folgende Vorteile:

• Arbeitskräfte. Da intelligente Bodenanker über Jahre hinweg automatisch Daten senden können, sind keine regelmäßigen Besuche von Technikern vor Ort mehr erforderlich. So können die Experten mehr Zeit für wertschöpfende Arbeiten aufwenden. Sie müssen eine Baustelle nur im Falle eines Problems aufsuchen.  

• Kosten. Eine Analyse von Worldsensing zeigt, dass die Kosten pro Ablesung für ein intelligentes Bodenankersystem nur 1,60 € für eine stündliche Einspeisung über drei Jahre betragen. Im Vergleich dazu kostet eine vierteljährlich durchgeführte manuelle Ablesung rund 3 480 € pro Ablesung. 

• Daten. Intelligente Bodenverankerungssysteme können stündlich oder sogar noch regelmäßiger Daten übermitteln, so dass Ingenieure nahezu in Echtzeit einen Überblick über Veränderungen der strukturellen Integrität erhalten. So können Techniker plötzliche Veränderungen erkennen, die bei vierteljährlichen oder jährlichen Besuchen nicht auffallen würden. 

Diese drei Vorteile zusammengenommen sind ein starkes Argument für den Einsatz von intelligenten Bodenankersystemen in allen Situationen, in denen erhebliche Risiken und Dimensionen bestehen, die andernfalls manuelle Inspektionen erforderlich machen würden. Da der Druck auf die Eigentümer von Hoch- und Tiefbauprojekten wächst, Unfälle zu vermeiden, die zum Verlust von Menschenleben führen könnten, könnten allein die Sicherheitsvorteile einer besseren Datenanalyse einen Wechsel zu intelligenten Bodenankern rechtfertigen. 

• Weitere Informationen zu intelligenten Bodenverankerungen finden Sie in unserem E-Book über Lastüberwachung für Bodenverankerungen.