Produktionshallen mit großen Dachspannweiten, wie z. B. ausgedehnte Lagerhallen, Fabriken, Einkaufszentren oder Flughafenterminals in Regionen mit starkem Schneefall, können in den Wintermonaten unter der Last des angesammelten Schnees besonders anfällig für Schäden oder sogar Einstürze sein.
Aufgrund der Vielzahl möglicher Überlastungssituationen, einschließlich extremer Schneemengen und Regen bei niedrigen Temperaturen, besteht die Gefahr, dass die Dächer der Produktionshallen über die vorgesehene Höchstlast hinaus überlastet werden. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, bei der Planung dieser Anlagen mögliche extreme Wetterbedingungen zu berücksichtigen, um ihre Sicherheit und Haltbarkeit während ihrer gesamten Lebensdauer zu gewährleisten.
Strukturelles Versagen von Produktionshallendächern unter Schneelast kann aus einer Reihe von Faktoren resultieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: tatsächliche Schneelast, die über den Konstruktionsnormen liegt, Bedingungen im Zusammenhang mit Schneeverschüttung und Abrutschen, schlechte Verarbeitung, Mangel an ordnungsgemäßer Wartung, Konstruktionsfehler, unzureichende Entwässerungssysteme und veraltete Konstruktion in älteren Einrichtungen. Oft liegt das Problem in der unzureichenden Berücksichtigung der Schneelastnormen in den Bauvorschriften, die zum Zeitpunkt der Planung des Gebäudes galten.
Bei extremen oder unvorhergesehenen Wetterereignissen, die zu Überlastungen führen, können mangelhafte Ausführung oder Konstruktionsfehler dazu führen, dass die strukturellen Elemente von Gebäuden in den betroffenen Regionen den extremen Belastungen durch starken Schneefall oder andere komplexe Wetterbedingungen nicht standhalten.
In Gebieten, in denen außergewöhnlich hohe Schneelasten zu erwarten sind, wie z. B. in Gebirgsregionen, wird die Bauweise von Gebäuden an erhebliche Schneelasten angepasst. In Regionen, in denen nur selten Schnee fällt, sind die Schneelasten auf den Dächern dagegen weniger bedeutend. Dadurch erhöht sich das Risiko, dass anormale Wetterbedingungen zu beschädigten oder sogar einstürzenden Dächern führen können.
Winterstürme, die Regen, Schnee und Eis mit sich bringen, können jedes Jahr mehrere Dächer zum Einsturz bringen. Diese Art von Schaden kann Kosten in Millionenhöhe verursachen und den normalen Geschäftsbetrieb stören. Es ist daher wichtig, diese Dächer regelmäßig zu überwachen, um erhebliche finanzielle und materielle Verluste zu vermeiden.
Außerdem können unbemerkte Schäden durch ein einziges Wetterereignis die Fähigkeit eines Bauwerks untergraben, künftigen, selbst kleineren Ereignissen standzuhalten, die normalerweise ohne Schäden verlaufen würden. Nicht nur große Schneestürme können Dächer beschädigen. Auch ohne einen einzigen großen Schneesturm können sich häufige Schneefälle, die keine Zeit zum Schmelzen haben, ansammeln und die zulässige Dachlast überschreiten. Regen, der auf einen Schneefall folgt, kann den Schnee weiter sättigen und sein Gewicht erheblich erhöhen.
Ein System zur Überwachung von Bauwerken kann Gebäudeeigentümern und Behörden Sicherheit im Hinblick auf potenzielle Überlastungsgefahren und das Risiko von Bauschäden und möglichen Personenschäden bieten. Mit dem System lassen sich die statischen und dynamischen Belastungen einer Gebäudestruktur effektiv messen, um zu beurteilen, wie kritische Strukturelemente auf unterschiedliche Belastungsbedingungen reagieren.
Drahtlose Sensoren, die an strategischen Messpunkten installiert werden, können Spannungen und entsprechende Lasten auf Flach- oder Schrägdächern überwachen. Diese Sensoren ermöglichen die Überwachung von Lasten auf verschiedenen Dachtypen, indem sie die Belastung der wichtigsten Strukturelemente des Dachs messen, so dass die Gesamtbelastung des Gebäudes beurteilt werden kann und Echtzeitinformationen über den Belastungszustand des Dachs auch bei schwierigen Wetterbedingungen wie Eis und Feuchtigkeit zur Verfügung stehen.
Die Belastung des Daches kann durch die Analyse der Durchbiegung der wichtigsten Strukturelemente, wie z. B. der Träger, berechnet werden. Anhand von Strukturparametern und geometrischen Merkmalen wie dem Elastizitätsmodul und den Trägheitskoeffizienten des Dachmaterials sowie der Form und den Abmessungen der Spannweiten, Träger und Binder lässt sich die Dachlast genau bestimmen.
Drahtlose Sensoren sind aufgrund ihrer kontinuierlichen, präzisen Datenerfassung, der schnellen Datenübertragung und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Witterungsbedingungen ideal für die Überwachung von Gebäudedächern und Bauwerken. Sie sind kabellos und energieeffizient, was die Installation und Wartung einfach und kostengünstig macht. Diese Sensoren bieten einstellbare Auslöseschwellen und Abtastintervalle und liefern genaue und zuverlässige Ergebnisse, ohne dass eine Kalibrierung vor Ort erforderlich ist.
Darüber hinaus kann die Technologie in den Sensoren hochbelastende Ereignisse erkennen, die bei wechselnden Schneebedingungen auftreten können, wenn sich der Schnee auf dem Dach bewegt, verweht oder abrutscht. Diese Technologie sammelt Daten mit einer Rate von 50 bis 100 Proben pro Sekunde und ermöglicht eine detaillierte Analyse von Hochspannungsereignissen und deren Vergleich mit den allgemeinen Belastungsdaten.
Die Fähigkeit, hohe Lasten zu messen, ist für die Dachüberwachung wichtig, da überwältigende Dehnungsänderungen eine Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung und -übertragung erforderlich machen können. Drahtlose Sensoren sind für diese Anwendung gut geeignet, da die Auslöseschwelle von 16μStrain bis 512μStrain eingestellt werden kann und das Abtastintervall von 25 bis 200ms geändert werden kann. Diese Indikatoren sind daher in der Lage, den Verlauf einer plötzlichen Verformungsänderung aufzuzeichnen, so dass die von diesen Sensoren erfassten Daten (insbesondere genaue Daten über hohe Belastungsereignisse) für eine genaue Überwachung des Daches geeignet sind.
Die von den Detektoren gelieferten Daten helfen den Ingenieuren, fundierte Entscheidungen über die Dachbelastungsbedingungen des Bauwerks zu treffen, damit sie innerhalb einer angemessenen Zeitspanne mögliche Evakuierungsmaßnahmen, Dachabstützungen und -verladungen/Schneebeseitigung oder die Notwendigkeit einer weiteren Inspektion oder Reparatur des Daches durchführen können. Darüber hinaus können diese Produkte durch die Alarmfunktion frühzeitig vor drohenden Ausfällen/Dacheinstürzen und Katastrophen warnen, indem sie beim Überschreiten voreingestellter Datenschwellen eine Warnung per E-Mail/Text/Benachrichtigung an die zuständige Behörde senden. Ein Echtzeit-Überwachungssystem kann daher eine Vorwarnung vor den potenziellen Auswirkungen von Schneelasten geben, bevor es zu Dachschäden oder einem Einsturz kommt. Darüber hinaus können die Behörden anhand der relevanten Standortdaten den Ort der Überlastung leicht ausfindig machen und den Zustand anhand von Dehnungs-/Spannungs-/Last- und Temperaturdaten beurteilen. Da der Einfluss der Temperatur auf die Strukturelemente des Daches ebenfalls wichtig und relevant für die Datenerfassung und -auswertung sein kann, verfügen die Sensoren über eingebaute Umgebungstemperatursensoren, so dass diese Informationen in alle Datenerfassungssysteme einbezogen werden können.
Das Dachüberwachungssystem ist dank seiner energieeffizienten Sensoren sowohl für den kurz- als auch für den langfristigen Einsatz geeignet. Ein wesentlicher Vorteil dieser Energieeffizienz besteht darin, dass die Sensoren mehrfach in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden können, ohne dass die Batterien während der Tests gewechselt oder aufgeladen werden müssen. Die Benutzer können diese Geräte von einem Ort zum anderen bringen oder sie für experimentelle Tests verwenden. Nach Abschluss der Tests können dieselben Sensoren für eine langfristige und kontinuierliche Überwachung der Dächer auf den Strukturen verbleiben und erfordern während ihrer gesamten Lebensdauer keinen Batteriewechsel oder andere Wartungsarbeiten.
Das kabellose Design des Systems ist schnell und einfach zu installieren, da keine zusätzliche Verkabelung erforderlich ist. Dies reduziert die Installationskosten und die Zeit, die benötigt wird, um das System in Betrieb zu nehmen, und macht diese Lösungen zu einer kostengünstigen Wahl für Gebäudeeigentümer, die hochwertige Daten für die Dachüberwachung und Entscheidungsfindung benötigen.
Autor: Tomasz Matuszek; Dział Marketingu - Firma Gulajski