Die Durchstrahlungsprüfung ist in der klassischen Materialprüfung aus guten Gründen seit Jahrzehnten etabliert, bietet sie doch als einziges zerstörungsfreies Verfahren die Möglichkeit einer direkten Bildgebung des Innern von Schweißnähten, Guss- und Werkstücken. In der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (ZfPBau) wird das Verfahren bislang nicht systematisch angewandt, obwohl sich dank Weiterentwicklungen insbesondere im Bereich der digitalen, mobilen Radiographie viele praktische Einsatzmöglichkeiten anbieten. Qualitätssicherung im Neubau, Schadensbewertung im Bestand oder die noninvasive Untersuchung von Spannbeton und Denkmalschutzbauten – die Palette ist breit gefächert. Mit der Radiographie ist eine eindeutige Abbildung, Vermessung und Identifikation von Einbauteilen, Bewehrungs- und Spannstahl möglich. Die zielführende Untersuchung von Rissen im Beton oder Restquerschnitten korrosiver Bewehrung ist ebenfalls denkbar und kann Stoff zukünftiger Forschungsarbeiten sein. Der Beitrag soll anhand von aktuellsten Praxisbeispielen das künftige Potential und auch die Anwendungsgrenzen des Verfahrens in der Praxis der ZfPBau demonstrieren.

Im Zusammenhang mit Sanierungsmaßnahmen an bestehenden Brückentragwerken muss auch der Zustand ihrer Lager bewertet werden. Im Falle historischer Brückenlagertechnik bleiben hierbei oft Fragen unbeantwortet, zum Beispiel zu den Möglichkeiten einer zerstörungsfreien Beurteilung des Lagerwerkstoffs. Am Beispiel des ab etwa 1880 zunehmend für Lager verwendeten Werkstoffs Stahlguss – früher zumeist Stahlformguss – verfolgt der Beitrag den Ansatz, die mittels Spektralanalyse ermittelte Werkstoffrezeptur als Ausgangspunkt für zentrale Aussagen zur Werkstofffestigkeit zu nutzen. Der Artikel erläutert die Methodik, diskutiert Ergebnisse des Vorgehens und zeigt eine interessante Option für eine quasi zerstörungsfreie Werkstoffuntersuchung auf.

Aufgrund der Möglichkeit, kontinuierlich Dehnungen messen zu können, bieten verteilte faseroptische Sensoren (DFOS) sowohl im Neubau als auch im Bestand enormes Potential im Bereich des Bauwerksmonitorings. Im Beitrag werden Belastungsversuche an einem alten Brückenträger des Typs BT 500 N bis an den Grenzzustand der Tragfähigkeit vorgestellt. Die mittels DFOS gemessenen Bauteildehnungen und ermittelten Rissbreiten werden mit einer photogrammetrischen Messung (DIC) verglichen. Die Potentiale beider Messtechniken werden bei kleinen und großen Dehnungsniveaus gegenübergestellt. Aufgrund der erreichbaren Messlänge von bis zu 100 m und der hohen Ortsauflösung erweisen sich DFOS als prädestiniert für das Monitoring von Bauwerken. Existierende Herausforderungen im Bereich großer Dehnungen und Rissbreiten werden diskutiert.

Mit Ende des 2. Weltkrieges waren weite Teile Deutschlands und der Industriegebiete zerstört. Nach einer Phase von Reparaturen und Erweiterungen wurden viele Betriebe auf dem Gebiet der Bundesrepublik und der DDR in den 1960er und 1970er Jahren neu errichtet oder umfassend modernisiert. Die in dieser Zeit entstandenen Industriebauten sind mittlerweile mehr als 50 Jahre in Betrieb und die rechnerisch ermittelten Lebensdauern sind oftmals überschritten. Neben einer verlängerten Nutzung der Anlagen wurden diese vielfach erweitert, neugestaltet und müssen oft höhere Produktionsbelastungen ertragen, als während der Errichtungsphase ermessen wurde. Demzufolge ergeben sich für die Erneuerung von alten Bestandsbauten und deren Kranbahnen hier im Besonderen völlig andere Randbedingungen als beim Neubau „auf der grünen Wiese“. Am Beispiel einer sehr komplexen Umbaumaßnahme zur Erneuerung einer Kranbahn im industriellen Bestand eines Hüttenbetriebes soll die Herangehensweise bei der Umsetzung einer solchen Aufgabenstellung, beginnend bei der Verfassung der Aufgabenstellung über mögliche Variantenstudien, materialtechnische Untersuchungen der Altbestandskonstruktion bis hin zur Fertigung und Montage dargestellt werden.

Die satellitengestützte Radarinterferometrie liefert Informationen zu vertikalen Bodenbewegungen in hoher raum-zeitlicher Auflösung. Moderne Auswerteverfahren in Kombination mit hochauflösenden Sensoren ermöglichen die Anwendung dieser Monitoringmethode auf Tagebaukippen. Die damit verfügbare Datenbasis erlaubt eine flächenhafte Analyse des Setzungsverhaltens der Oberfläche der Tagebaukippe und erweitert damit die bisherige punktartige Betrachtung unter Nutzung von Höhenfestpunkten. Der vorliegende Beitrag demonstriert, wie aus den räumlich verteilten Zeitreihen eine flächenhafte Modellierung des Zeitsetzungsverhaltens von Tagebaukippen erfolgen kann. Dazu werden klassische Modelle des Zeitsetzungsverlaufes auf die Ergebnisse der satellitengestützten Radarinterferometrie angewandt. Im Ergebnis kann geschlussfolgert werden, dass das hier vorgestellte Verfahren eine nahezu rein datengetriebene Prognose von wichtigen Indikatoren, wie z. B. Zeit bis zum Abklingen der Setzung oder zu erwartende maximale Setzung, erlaubt. Weiterhin liefert das Verfahren eine reiche Datengrundlage zur detaillierten Untersuchung weitere Einflussfaktoren auf das Setzungsverhalten von Tagebaukippen.

Ein hydrostatisches, hochpräzises Schlauchwaagen-Messinstrument zur kombinierten Bestimmung von Setzungen und Neigungen wurde im Rahmen eines BMWK ZIM-Kooperationsprojektes zur Echtzeitmessung entwickelt. Zunächst wird ein Einblick in das Grundlagenprinzip des hydrostatischen Nivellements gegeben. Darauf aufbauend wird das entwickelte Messprinzip sowie die Systemkonzeption der Hard- und Software vorgestellt. Anhand der Grundlagenversuche wird das technische Know-how, die wissenschaftliche Arbeit der Projektpartner zur Optimierung des Messsystems sowie die Komplexität des Messprinzips dargestellt. Die Funktionalität des Gesamtsystems „HYDRO-LaWa“ sowie die ersten Ergebnisse im Praxiseinsatz werden in drei unterschiedlichen Anwendungsgebieten evaluiert. Das hydrostatische Messinstrument wurde in der dritten Entwicklungsstufe FG-SW-V2 mit hoher Messgenauigkeit und geringer Standardabweichung von 0,1 mm bis 0,2 mm weiterentwickelt. Somit steht in sehr naher Zukunft ein robustes, langzeitstabiles sowie ein in Echtzeit messendes Gesamtsystem für den Markteintritt zur Verfügung.

Aktuelle Risikomanagementsysteme verfolgen primär das Ziel, die Vielzahl notwendiger Maßnahmen zur Verwahrung altbergbaulicher Risikoobjekte objektiv und eindeutig zu priorisieren. Unterschiedliche Objektarten werden in separaten Systemen behandelt, auch wenn sich deren Auswirkungen an der Tagesoberfläche regelmäßig überlagen. In der Praxis zeigt sich dies, wenn in großflächigen Maßnahmen viele Objekte gemeinsam bearbeitet werden. Die Limitierung vorhandener interner und externer Ressourcen und die daraus resultierende lange Dauer bis zur Verwahrung aller Risikoobjekte ist der Grund für die Vorgehensweise. Auch wenn die operative Verwahrung schon wegen des Aufwands prioritär erscheint, ist das Ziel die maximale Reduzierung des Gesamtrisikos bei optimaler Nutzung vorhandener Ressourcen. In diesem Beitrag wird eine ganzheitliche Behandlung der altbergbaulichen Risiken vorgestellt. Die Einführung einer linearen Superposition ermöglicht eine modulare Vorgehensweise zur Integration unterschiedlicher Sachverhalte und Objekte in einem System. Neue Erkenntnisse können eingeführt werden, auch wenn sie nur einzelne Risikosachverhalte betreffen. Dabei reichen oft wenige geometrische Parameter, die aus dem markscheiderischen Risswerk oder Sanierungsmaßnahmen abgeleitet werden können. Eine rasterbasierte Berechnung des Risikos aus dem übertägigen Gefährdungspotenzial (= Stärke des Ereignisses) und der Sensibilität der Oberfläche (= Schadensausmaß) ermöglicht es, sinnvolle Bearbeitungsbereiche abzugrenzen. Dabei berücksichtigt eine normalverteilte Nachbarschaftsfunktion die Mobilität der Menschen, um deren Schutz es ja letztlich geht. Die flächennormierte Risikozahl wird zentraler Parameter für eine stets eindeutige Priorisierung. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellte Lösung zur ganzheitlichen Bearbeitung altbergbaulicher Risiken wurde ausführlich in der Dissertation (S. Hager, 2022: Integrierte Bewertung altbergbaulicher Risikoobjekte des Steinkohlenbergbaus der RAG AG, TU Freiberg) beschrieben und war Gegenstand eines Vortrags beim Altbergbaukolloquium 2022 in Freiberg.

Zur Erreichung der Klimaschutzziele und Dekarbonisierung der Energieerzeugung und Industrie wird in Deutschland und Europa der Ausbau erneuerbaren Energien (v.a. Solar- und Windenergie, Geothermie) vorangetrieben. Die daraus resultierende fluktuierende Stromerzeugung, meist nicht mit dem Strombedarf überlappend, kann in Zukunft nicht mehr durch fossile Energieträger ausgeglichen werden, sondern muss gespeichert werden. Wasserstoff als chemischer Energieträger bietet dazu eine gute Option im Gigawatt- bis Terawattstundenbereich. Als großskalige Speicheroption für Wasserstoff bieten sich Salzkavernen an, die schon jahrzehntelang erprobt und Stand der Technik sind. Die bestehenden Kavernen in Deutschland reichen dabei nicht für die prognostizierten Speicherbedarfe aus, Deutschland verfügt aber über ein großes geologisches Potential, neue Kavernen im Untergrund anzulegen. / To achieve the climate change objectives and decarbonisation of power generation and industry, Germany and Europe are expanding their renewable energies (esp., solar, wind and geothermal energy) vastly. The resulting fluctuation power generation, usually not equalling the current demands, cannot be balanced by fossil fuels in the future and has to be stored instead. Hydrogen as a chemical energy carrier is a good option for the gigawatt- to terawatt-hour range. Salt caverns offer a large-scale storage option for hydrogen that have been used for decades and are state of the art. The existing caverns in Germany are not sufficient for the forecasted storage needs. However, Germany has a large potential for the underground construction of new caverns.

Die stetige Weiterentwicklung von Mess- und Überwachungstechnik ermöglicht Setzungsprozesse und Gebirgsdeformationen mit zunehmender Genauigkeit in numerischen Modellen abzubilden. Mit Hilfe von Laserscans, durchgeführt sowohl vor als auch während der Bauarbeiten, können genauere numerische Modelle erstellt werden. Die baubegleitende Anpassung der Modellgeometrie ermöglicht zudem eine weitere Nachkalibrierung der Simulationen und erhöht damit die Zuverlässigkeit von Prognoseberechnungen. Die Simulationsergebnisse können fortlaufend mit den ursprünglichen Planungen abgeglichen und somit Ausbauplanungen angepasst und optimiert werden. / The ongoing development of monitoring and surveillance technology enables us to reproduce subsidence and rock mass deformation in numerical models with increasing precision. Laserscans prior to and during the construction work increase the spatial accuracy of numerical models. Adjustments of the model geometry during the construction work allow a recalibration of models and increase the reliability of forecast simulations. Simulation results can be successively compared to construction plans and allow adjustments and optimizations of support designs.

Die Landestalsperrenverwaltung Sachsen bildet junge Menschen in den Berufen Wasserbauer/in, Kauffrau/Kaufmann für Büromanagement sowie Fachinformatiker/in aus. Dazu enthält die Broschüre »Ran ans Wasser! – Berufe mit Zukunft« ausführliche Informationen. Auf dem Titelblatt in der Publikationsdatenbank Sachsen als 3. Auflage bezeichnet. Redaktionsschluss: 09.11.2021