3D-Scanning & Modellierung im Brückenbau
TitleBedeutung des 3D-Scannings von Brücken
Der Einsatz von 3D-Scanning-Technologien ist heute ein sehr wichtiger Bestandteil bei der Vermessung und Instandhaltung von Brücken. Die regelmäßige und präzise Vermessung von Brücken ist essentiell, da Brücken ein kritisches Infrastrukturelement darstellen. Hohe Belastungen durch Verkehr, Umweltbedingungen und Materialermüdung können zu Schäden führen, beispielsweise Risse oder Korrosion. Daher ist es wichtig, ihren Zustand kontinuierlich zu überwachen, um Schäden frühzeitig zu erkennen und die Sicherheit zu gewährleisten.
TitleAnwendung von Laserscannern
Terrestrische Laserscanner (TLS) gehören zu den am häufigsten verwendeten Technologien für die Vermessung von Brücken. Im Brückenbau werden Sie für verschiedene Anwendungen eingesetzt:
- Planung neuer Brücken: Erstellen Sie detailgetreue 3D-Modelle des Baugrunds und der Umgebung, um Planungsfehler zu vermeiden und die Projektdauer zu verkürzen.
- Bestandsaufnahme und Sanierung: Nutzen Sie Laserscanning, um bestehende Brücken zu dokumentieren und gezielte Sanierungsmaßnahmen zu planen.
- Sicherheitsüberwachung: Durch kontinuierliches Monitoring lassen sich potenzielle Risiken wie Risse oder Verformungen frühzeitig erkennen – bevor sie zur Gefahr werden.
TitleVorteile der 3D-Scanning-Technologien
Höhere Präzision von Messdaten
3D-Scans liefern Millionen von Messpunkten (Punktwolken), die eine exakte Abbildung der Brückengeometrie ermöglichen.
Zeitersparnis
Große Flächen und komplexe Geometrien können in kurzer Zeit erfasst werden, was die Dauer der Vermessung und mögliche Verkehrsbehinderungen minimiert.
Reduzierte menschliche Fehler
Durch den Einsatz von Laserscannern wird der menschliche Einfluss auf die Messgenauigkeit verringert.
Sicherheitsvorteile
Die Vermessung aus sicherer Entfernung reduziert das Risiko für den Vermesser, insbesondere bei schwer zugänglichen oder gefährlichen Bereichen.
Verformungsgerechtes Aufmaß
Erkennen Sie Veränderungen in der Statik oder Struktur durch präzises Monitoring und sorgen Sie so für eine langfristige Stabilität.
Realitätsgetreue Visualisierung
3D-Modelle und 360°-Bilder ermöglichen eine anschauliche Darstellung der Brücke, die von technischen Details bis hin zur Gesamtdarstellung alles umfasst.
Optimierung von Wartung & Inspektion
Regelmäßige Scans liefern verlässliche Informationen über den Zustand der Brücke und erleichtern die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen.
TitleVermessung von Brücken mit terrestrischen Laserscannern
Die Vermessung einer Brücke erfordert oft den Einsatz von mehreren Standorten, um eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten. Die resultierenden Punktwolken der verschiedenen Scans werden anschließend über die Registrierung zusammengefügt, um ein vollständiges 3D-Modell der Brücke zu erstellen.
Die detaillierten Punktwolken, die terrestrische Laserscanner liefert, ermöglichen:
- Exakte geometrische Aufnahmen der Brückenstruktur, einschließlich tragender Elemente, Pfeiler, Träger und der Fahrbahnoberfläche.
- Erfassung schwer zugänglicher Bereiche wie Brückenunterseiten oder hohler Strukturen ohne direkte Begehung.
- Bestandsaufnahme und Zustandserfassung für die Überwachung von Abnutzung, Materialermüdung oder Korrosion.
TitleVorteile im Vergleich zu traditionellen Methoden
- Vollständigkeit der Datenerfassung: Ein terrestrischer Laserscanner erfasst die gesamte Struktur mit hoher Dichte, während konventionelle Methoden nur einzelne Punkte oder Linien erfassen.
- Minimale Störung des laufenden Betriebs: Die Vermessung kann durchgeführt werden, ohne den Verkehr stark zu beeinträchtigen oder lange Sperrungen zu verursachen.
- Langfristige Überwachung und Vergleichbarkeit: Die Punktwolken ermöglichen die Überlagerung von Scans aus verschiedenen Jahren, was eine genaue Überwachung von Veränderungen ermöglicht.
TitleBrückeninstandhaltung & Reparatur mit 3D-Scanning
Der Zustand von Brücken wird regelmäßig überprüft, um Schäden zu bewerten und rechtzeitig Instandhaltungsmaßnahmen einzuleiten. Die Brückeninstandhaltung ist nicht nur für die Sicherheit, sondern auch für die Verlängerung der Lebensdauer der Bauwerke von entscheidender Bedeutung.
Mit Hilfe von 3D-Scans können selbst kleinste Verformungen oder Schäden, die mit bloßem Auge schwer zu erkennen sind, identifiziert werden. Risse, Korrosion oder Abplatzungen im Beton lassen sich in den Punktwolken oft besser erkennen, da sie ein detailliertes Abbild der Oberflächenstruktur liefern.
In einer unserer YouTube-Folgen demonstrieren wir, wie ein terrestrischer Laserscanner mittels 3D-Scanning eine präzise Bestandsaufnahme einer beschädigten Brücke ermöglicht und so maßgeblich zur Planung und Umsetzung der Sanierungsarbeiten beiträgt, um die Brücke in ihren ursprünglichen Zustand zurückzuversetzen.
TitleZustandsüberwachung
Ein wichtiger Aspekt der Brückeninstandhaltung ist die Überwachung der Tragfähigkeit und der strukturellen Integrität. Regelmäßige 3D-Scans können dazu verwendet werden, Veränderungen im Bauwerk über die Zeit zu dokumentieren. So lassen sich zum Beispiel Setzungen, Neigungen oder Verformungen der Struktur über Jahre hinweg genau analysieren. Dies ermöglicht eine genaue Zustandsbewertung und die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen, bevor größere Schäden entstehen.
Die Überwachung kleinerer Brücken sowie Brückenabschnitte kann auch mittels mobiler Laserscanner erfolgen wie beispielsweise mit dem FARO Orbis und auch mit Handscannern wie dem Artec Leo. Diese Scans liefern ebenso dichte Punktwolken, die kleinste Veränderungen wie Risse oder Verformungen dokumentieren und so frühzeitige Instandhaltungsmaßnahmen ermöglichen. Dies verbessert die langfristige Überwachung der Brückensicherheit und -integrität.
TitleErfassung von Brückenschäden
In diesem Video zeigen wir den detaillierten 3D-Scan der eingestürzten Carolabrücke in Dresden, erstellt mit dem Langreichweiten-Scanner Teledyne Optech Polaris.
Der Einsatz des Polaris-Scanners hat uns ermöglicht, präzise Aufnahmen der zusammengefallenen Brücke zu erstellen, die für weitere Analysen und Rekonstruktionen genutzt werden können.
TitleEinsatz von Drohnen - Brücken aus der Luft aufnehmen
Drohnen, die mit LiDAR-Sensoren oder hochauflösenden Kameras ausgestattet sind, können Brücken von oben und von unten scannen, ohne dass Gerüste oder Verkehrssperrungen nötig sind.
Diese Technologie erlaubt eine präzise Erfassung der gesamten Brückenstruktur, einschließlich tragender Elemente, ohne direkten Kontakt.
UAV-gestützte mobile Scanner liefern detaillierte 3D-Punktwolken, die zur Zustandsüberwachung, Schadensdetektion und für digitale Zwillinge genutzt werden. Sie beschleunigen den Vermessungsprozess erheblich und bieten dabei eine sichere und kosteneffiziente Lösung für die Instandhaltung und Überwachung von Brücken.
TitleErstellung digitaler Zwillinge
Durch den Einsatz von 3D-Scans können digitale Zwillinge von Brücken erstellt werden. Diese digitalen Modelle sind exakte Nachbildungen der realen Bauwerke und dienen als Basis für Simulationen, Strukturanalysen und Instandhaltungsplanungen.
Ein digitaler Zwilling ermöglicht es Ingenieuren, verschiedene Szenarien zu testen, wie zum Beispiel das Verhalten der Brücke unter Belastung, ohne dass physische Tests durchgeführt werden müssen.
Für die Bau- und Bestandsdokumentation sowie Erstellung von digitalen Zwillingen von Brücken sind die Softwarelösungen Veesus Arena 4D und TopoDOT besonders geeignet.
TitleZukünftige Entwicklungen
Der Einsatz von terrestrischen Laserscannern in der Vermessung von Brücken bietet immense Vorteile gegenüber traditionellen Methoden. Präzision, Effizienz und die Möglichkeit, detaillierte 3D-Modelle zu erstellen, tragen wesentlich zur Instandhaltung und Überwachung von Brücken bei.
Trotz einiger Herausforderungen, insbesondere im Bereich der Datenverarbeitung und der Kosten, stellt der 3D-Scan einen zukunftsweisenden Ansatz für die Vermessung und Pflege von Infrastrukturen dar.