Strukturelle Zustandsüberwachung an Skandinaviens erster Brücke aus recyceltem Aluminium
April 29, 2026
Die Hangar-Brücke in Trondheim (Norwegen) stellt als erste Fußgängerbrücke Skandinaviens, die vollständig aus recyceltem Aluminium gefertigt wurde, einen Meilenstein für nachhaltige Infrastrukturprojekte dar. Die im Rahmen der norwegischen FjordX-Forschungsinitiative entwickelte leichte Konstruktion brachte einzigartige dynamische und strukturelle Herausforderungen mit sich. Zur Unterstützung der Forschungsarbeit und zur Validierung der Entwurfsnormen implementierten Dewesoft Monitoring und die Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens ein System zur permanenten strukturellen Zustandsüberwachung. Dieses System sichert die langfristige Leistungsfähigkeit der Brücke und kombiniert Beschleunigungssensoren, Dehnungsmessstreifen sowie eine synchronisierte Reihenschaltungstechnik.
Einleitung
Die Hangar-Brücke ist eine Fußgänger-Bogenbrücke mit Seilnetzkonstruktion. Sie besteht vollständig aus recyceltem Aluminium, das von einer stillgelegten Ölplattform in Trondheim stammt. Als erste Brücke ihrer Art weist sie eine Spannweite von 55 Metern auf und wurde von der Norwegischen Straßenbauverwaltung (Statens Vegvesen) in Auftrag gegeben, um eine kostengünstige und nachhaltige Infrastrukturlösung zu erproben.
Der Entwurf stammt von COWI, einem internationalen Beratungsunternehmen für Ingenieurwesen, Architektur, Energie und Umwelt. COWI ist Partner des norwegischen Innovationsprogramms FjordX, einer bedeutenden F&E-Initiative, die innovative, nachhaltige und kostengünstige Lösungen für die Querung von Fjorden – insbesondere schwimmende Brücken und andere komplexe Infrastrukturprojekte – entwickelt. Zu den Projekten gehört die Hangar-Brücke, bei der recyceltes Aluminium für eine umweltfreundlichere Bauweise eingesetzt wurde.
Da die Hangar-Brücke Eisenbahngleise überquert, erfolgte die Planung in Koordination mit dem Staatsunternehmen Bane NOR, das für den Bau, den Betrieb und die Instandhaltung des kompletten norwegischen Eisenbahnnetzes verantwortlich ist. Die Fertigung und Montage der Brücke übernahm Leirvik AS, ein führender Anbieter großer geschweißter Aluminiumkonstruktionen.
Aufgrund ihrer leichten Bauweise und des verwendeten Materials ist die Hangar-Brücke besonderen dynamischen Anforderungen ausgesetzt. Die maßgebliche Bemessungsnorm für Aluminiumkonstruktionen in Europa ist der Eurocode 9 (EN 1999), der in Verbindung mit den länderspezifischen Parametern und Regelungen der nationalen Anhänge (NA) anzuwenden ist.
Um die Systemdynamik zu analysieren und den norwegischen nationalen Anhang zu kalibrieren, entwickelten die Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens (NTNU) und Dewesoft Monitoring ein System zur permanenten strukturellen Zustandsüberwachung, das Beschleunigungssensoren, Dehnungsmessstreifen und Reihenschaltungstechnik von Dewesoft kombiniert.
Die Hangar-Brücke
Die Hangar-Brücke ist eine 55 Meter lange Aluminiumbrücke in Trondheim. Als erste Brücke dieser Art dient sie mit einer Breite von 9 Metern und einem Gewicht von 60 Tonnen als Fußgänger- und Radwegüberführung über die Bahngleise am Bahnhof Leangen.
Die mit einer Seilnetzkonstruktion ausgeführte Bogenbrücke wurde vollständig aus recyceltem Aluminium der stillgelegten Gyda-Ölplattform gefertigt. An der Planung waren COWI und Hydro Aker Solutions beteiligt.
Das Projekt wurde von der Norwegischen Straßenbauverwaltung (Statens Vegvesen) im Rahmen von FjordX entwickelt und von Leirvik AS als Hauptauftragnehmer umgesetzt. Der Bau begann im Mai 2024, und die Brücke wurde im Dezember 2024 in einer Leirvik-Niederlassung probeweise montiert. Im März 2025 erfolgten die Verschiffung der vier Brückensegmente von Stord nach Trondheim und die dortige Installation samt Hängern und Geländern unter Einsatz modernster Aluminium-Schweißtechnologie.
Die Hangar-Brücke gilt als Leuchtturmprojekt für Tragwerksplaner und für die Entwicklung und Erprobung nachhaltiger, kostengünstiger und umweltfreundlicher Konstruktionslösungen.
Bau der Hangar-Brücke
Der Bau umfasste folgende Maßnahmen:
Errichtung der Widerlager
Bau der Stützmauern
Installation der Wasser- und Abwasserleitungen
Straßenbeleuchtung
Neutrassierung der Hochspannungskabel für die Bahnhofs- und Stadtversorgung
Erschließung der angrenzenden Fußgängerinfrastruktur
Montageschritte (siehe Abb. 1 und 2):
Probehub zur Überprüfung der Gewichtsverteilung (mit vier Hebeösen)
Anhub und Positionierung der Brücke
Präzise Positionierung auf den Auflagepunkten
Demontage des Krans
Einbau und Verguss der Lager
Ausführung der Dehnungsfugen
Entfernung der Hebeösen
Fertigstellung der Stützmauern und Zufahrten
Asphaltierung der Brücke und angrenzender Wege
Installation von Schneepflugschienen
Integration der Beleuchtung in den Handlauf
Die Hangar-Brücke als Forschungsprojekt
Das Projekt erforscht kosteneffiziente Bauverfahren sowie umweltverträgliche und sichere Konstruktionssysteme. Die Leichtbauweise ermöglicht eine einfache Montage mit nur einem Kran, erfordert keine Zwischenstützen zwischen den Gleisen und ist über die geplante Nutzungsdauer von 100 Jahren wartungsfrei.
Die NTNU nutzt die Hangar-Brücke als Feldforschungslabor für Master- und Promotionsarbeiten. Dabei wird mithilfe eines Systems zur strukturellen Zustandsüberwachung das dynamische Tragverhalten und die strukturelle Integrität der Konstruktion untersucht.
Die gewonnenen Daten leisten einen wertvollen Beitrag zur Weiterentwicklung von Bemessungsnormen für zukünftige Aluminiumbrücken und verdeutlichen die Hauptvorteile von Aluminium als Baumaterial, darunter
hohe Korrosionsbeständigkeit und minimaler Wartungsaufwand,
flexibles Design, das eine schnellere Montage ermöglicht,
vollständige Recyclingfähigkeit mit geringem CO₂-Fußabdruck.
Rund 75 % des jemals produzierten Aluminiums sind noch im Einsatz
Überwachungssystem und Instrumentierungsplan
Das Messsystem umfasst 20 triaxiale Beschleunigungssensoren, Datenlogger und eine Wetterstation.
Es ermöglicht die Verbindung mehrerer Sensoren über ein einziges Kabel und damit eine besonders einfache Installation mithilfe der Reihenschaltungstechnik von Dewesoft.
Das von Dewesoft vorgeschlagene System zur strukturellen Zustandsüberwachung weist folgende Hauptmerkmale auf:
Digitale All-in-One-Sensorknoten für 3D-Beschleunigungssensoren, die sowohl die Kosten herkömmlicher Beschleunigungssensoren als auch den Bedarf an externen Datenerfassungskanälen reduzieren.
Einkanalige Datenerfassungsgeräte für Dehnungsmessungen entlang der Brücke, die sich softwareseitig als Viertel-, Halb- oder Vollbrücke konfigurieren lassen. Durch die Platzierung der Geräte in unmittelbarer Nähe der Sensoren verringern sich die Länge der benötigten analogen Kabel und das Risiko von Störeinflüssen (z. B. elektromagnetische Interferenzen) deutlich.
Vernetzung der Sensorknoten und Front-End-Geräte über EtherCAT im gesamten Bauwerk, wodurch sich die Anzahl der Datenerfassungseinheiten insgesamt verringert und der Verkabelungsaufwand (sowie Installationskosten und -zeit) spürbar sinkt.
Bauingenieure können über die Dewesoft-Client-Software (Dewesoft Historian) oder das Open-Source-Grafana-Dashboard auf die Daten zugreifen.
Die verfügbaren Dewesoft-Historian-Komponenten umfassen:
DewesoftX MQTT-Client – Ein Plugin, das das Senden von Kanälen aus DewesoftX an einen MQTT-Broker ermöglicht. Das Plugin kann zudem als MQTT-Abonnent agieren und Kanäle von einem Broker streamen.
Dewesoft HISTORIAN – Ermöglicht die Datenkommunikation zwischen Messeinheiten, Datenbank und Clients. Das System umfasst einen MQTT-Broker, eine Datenbank und den Open-Source-Grafana-Webclient. Auf den Messeinheiten sind MQTT-Client-Plugins erforderlich.
DewesoftX View Client – Ermöglicht den Zugriff auf die Datenbank und die Messeinheiten von einer Dewesoft-Instanz aus. Das MQTT-Client-Plugin bietet Echtzeit-Datenstreaming im Messmodus, während das Historian-Importer-Plugin den Import historischer Daten im Analysemodus ermöglicht. Inklusive Dongle.
Abb. 3 zeigt die Architektur der Dewesoft-Historian-Plattform.
Die EtherCAT-Kommunikation zwischen den Geräten gewährleistet eine Eins-zu-Eins-Abtastsynchronisation über die gesamte Kette. Der Abstand zwischen den Geräten beeinflusst die Synchronisationsgenauigkeit nicht. Das Messsystem ermöglicht es Bauingenieuren, mehrere Sensoren über ein einziges Kabel zu verbinden und die Installation damit so einfach wie möglich zu gestalten. Der von der NTNU vorgeschlagene Instrumentierungsplan folgt der in Abb. 4 dargestellten Topologie.
Die Instrumentierungspläne für die West- und Ostseite der Brücke sind in Abb. 5 und 6 dargestellt.
7 und 8 zeigen die Wetterstation und die unter dem Aluminiumdeck installierten Dehnungsmessstreifen.
Die Dewesoft-Lösung – Permanente Außenmontage in wasserdichtem IP67-Gehäuse
Die IOLITE-Datenerfassungsgeräte sind im wasserdichten Aluminiumgehäuse mit Kabelverschraubungen erhältlich. Das für die Außenmontage konzipierte Gehäuse ist in Schutzart IP67 ausgeführt und vollständig wasserdicht.
Die Kabel werden vor Ort durch die Kabelverschraubungen geführt und mit den RJ45-Steckern verpresst. Die RJ45-Buchsen des IOLITE 3xMEMS-ACC befinden sich innerhalb des wasserdichten Gehäuses.
Nach dem Verbinden der Stecker wird mithilfe einer O-Ring-Dichtung und vier Schrauben der Deckel befestigt. Das Gehäuse entlüftet sich automatisch, um den Innendruck dem Umgebungsluftdruck anzugleichen und das Eindringen von Wasser zu verhindern. Diese Druckangleichung verlängert die Lebensdauer der Dichtung und erhöht die Haltbarkeit des Gehäuses.
Triaxialer Beschleunigungssensor
Für alle Messpositionen wurde das Dewesoft-Modul IOLITEiw-3xMEMS-ACC vorgeschlagen, das über einen integrierten triaxialen MEMS-Beschleunigungssensor verfügt und Sensorik und Datenerfassung in einem System vereint. Dank des EtherCAT-Protokolls lassen sich mehrere an der Struktur installierte Geräte einfach in Reihe schalten.
Ein einziges CAT6-Ethernet-Kabel dient der Datenübertragung, Stromversorgung und Synchronisation der in Reihe geschalteten Geräte. Bemerkenswert ist, dass die Sensorkosten die Gesamtkosten der Beschleunigungsmessung einschließen, da keine zusätzliche Datenerfassungseinheit erforderlich ist. Das Modul ist in einem speziellen wasserdichten Gehäuse untergebracht.
Dehnungsmessstreifen
Das System umfasst KCW-Dehnungsmessstreifen (wasserdicht montiert durch Schweißen) sowie Viertel- und Vollbrücken-Dehnungsmessstreifen, die mit einkanaligen IOLITEw-1xSTG-Datenerfassungsmodulen verbunden werden. Alle Dehnungskanäle lassen sich über eine grafische Benutzeroberfläche von Viertelbrücken- auf Vollbrückenmodus umstellen, was eine flexible Anpassung des Überwachungssystems ermöglicht.
Wetterstation
Zur Überwachung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung wird die Wetterstation METSense500 eingesetzt. Ihr Betriebstemperaturbereich reicht von -40 °C bis +70 °C. Die Windgeschwindigkeit wird im Bereich von 0,01 bis 60 m/s gemessen, die Windrichtung zwischen 0° und 359°.
Datenerfassungssystem
Das Datenerfassungssystem besteht aus einem Industrie-PC (mit i7-Prozessor und 4 TB Festplattenspeicher), auf dem eine lokale Instanz der Software DewesoftX läuft, sowie externen Datenerfassungsgeräten. Diese Geräte sind über den Ethernet-Port mit dem PC verbunden (mit Ausnahme der Wetterstation, die Modbus TCP/IP zur Kommunikation mit dem DAQ-System nutzt). Diese Konfiguration ermöglicht die Verteilung der Geräte über die gesamte Struktur, die Reduzierung der Gesamtzahl der Datenerfassungseinheiten und die Verringerung des Verkabelungsaufwands. Die Stromversorgung befindet sich im Überwachungsschrank des Systems.
Übersicht der Messgeräte:
IOLITEiw-3xMEMS-ACC – Triaxialer MEMS-DAQ-Beschleunigungssensor
IOLITEw-1xSTG – Einkanaliges Datenerfassungssystem für Dehnungsmessstreifen
METSense500 – Wetterstation für Windgeschwindigkeit und -richtung (Modbus TCP/IP)
Abb. 9 zeigt ein Konfigurationsbeispiel.
Die Reihenschaltungstopologie ermöglicht es Nutzern, im Rahmen zukünftiger Instrumentierungskampagnen weitere Sensoren in die Messkette zu integrieren. Durch das Hinzufügen eines zusätzlichen Power-Injektors ist eine komplett neue Messkette möglich, bei der Stromversorgung, Signalübertragung und Synchronisation über ein einziges Kabel erfolgen (siehe Abb. 10).
Für noch flexiblere Anpassungen an verschiedene Systemkonfigurationen kann ein EtherCAT-Switch eingesetzt werden, um mehrere Messketten am Bauwerk einzurichten (siehe Abb. 11).
Zudem ist die Kombination verschiedener Sensoren in derselben Messlinie möglich und für das Projekt geeignet, was die Installationszeit durch die Reihenschaltung der Sensoren weiter verringert (siehe Abb. 12).
Abb. 13 zeigt den endgültigen Instrumentierungsplan für die Hangar-Brücke.
Fazit
Die Hangar-Brücke ist ein richtungsweisendes Projekt in den Bereichen Materialtechnik, Konstruktion, Schweißtechnologie und Design, und die Installation des Dewesoft-Systems brachte zahlreiche Vorteile, darunter:
Minimierter Verkabelungsaufwand (reduzierte Kosten)
Reduzierte Installationszeit (reduzierte Kosten für den Systemintegrator, weniger Probleme für den Infrastrukturbetreiber)
Verkürzte Verkehrsunterbrechungen (reduzierte Kosten für Eigentümer und Betreiber der Infrastruktur)
Elektromagnetische Immunität (hochwertige Signale selbst in der Nähe von Stromleitungen, wie z. B. bei Eisenbahnbrücken)
Hohe Erweiterbarkeit des Systems
Mikrosekundengenaue Synchronisation
Integration beliebiger Sensoren
Cloud-Funktionalitäten zur Datenspeicherung auf Servern und in Dashboards
Alarm- und Triggersysteme für Frühwarnungen, optimierte Datenspeicherung und mathematische Kanäle
Hohe Zuverlässigkeit durch Echtzeit-Integration und -Synchronisation von über 100 Sensoren
Referenzen
Dewesoft. (n.d.): Structural health monitoring of bridges.
Statens Vegvesen. (2025, January 6)Vellykket prøvemontering av Hangarbrua.
Leirvik AS. (n.d.): Hangar Bridge.