Test und Sicherheitsüberprüfung von Gerüsten

Städte sind Organismen im ständigen Wandel, in denen Gebäude ersetzt und Infrastrukturen verändert werden. Dabei sind alle Bauarbeiten mit gewissen Gefahren verbunden. 

Wenn Arbeiter auf Gerüsten tätig sind, kommen noch weitere Risiken hinzu. So müssen im Baugewerbe eingesetzte Gerüstbeläge zum Beispiel das Gewicht der darauf arbeitenden Personen tragen können. Die Sicherheit des Personals, das auf einem Gerüst arbeitet, und der Fußgänger, die daran vorbei- oder darunter hindurchgehen, ist von essentieller Bedeutung. 

Die INAIL, die italienische Nationale Versicherungsanstalt gegen Arbeitsunfälle, ist eine öffentliche gemeinnützige Einrichtung, deren Ziel der Schutz von Arbeitnehmern vor Verletzungen und Berufskrankheiten ist. Sie gab beim italienischen Dewesoft-Partner LEANE International ein vollständiges Validierungssystem für Gerüste in Auftrag.  

Der weit verbreitete Einsatz von Gerüstsystemen, zum Beispiel auch bei Tiefbauprojekten und für temporäre Bauten, hat dazu geführt, dass eine ganze Reihe nationaler und internationaler Normen definiert worden ist. Diese Normen decken eine breite Palette an spezifischen Aspekten im Zusammenhang mit Gerüsten ab. 

So müssen Leitern in Europa der neuen Norm EN 131 entsprechen, die am 1. Januar 2018 in Kraft getreten ist. Darüber hinaus müssen alle fahrbaren Arbeitsbühnen aus vorgefertigten Bauteilen und alle fahrbaren Hubarbeitsbühnen in Übereinstimmung mit der Norm EN 1004 bzw. EN 280 gebaut und von CE-Zertifizierungsstellen genehmigt werden. Für Leitern und Fahrgerüste gibt es zwar keine CE-Zertifizierung, den europäischen Normen müssen sie aber trotzdem entsprechen. 

Jedes kommerzielle Gerüst benötigt eine normgerechte Zertifizierung, bevor es auf den Markt gebracht werden darf. Außerdem macht jede strukturelle Änderung an einem bereits zertifizierten kommerziellen Gerüst die Zertifizierung ungültig, so dass das Gerüst erneut getestet werden muss.

Die INAIL ist das technisch-wissenschaftliche Organ des nationalen italienischen Gesundheitsdienstes. Sie ist dem Gesundheitsministerium unterstellt und für alle Aspekte der Sicherheit, Gesundheit und Unfallverhütung am Arbeitsplatz zuständig. 

Die INAIL hat eine zweiteilige Norm für Fassadengerüste aus vorgefertigten Bauteilen (UNI EN 12810) herausgegeben:

• Teil 1: Produktfestlegungen

• Teil 2: Besondere Bemessungsverfahren und Nachweise 

Die Befolgung der Richtlinien ist wichtig für die Tragfähigkeit und Stabilität eines Gerüstes, die die Sicherheit sowohl für die Arbeiter als auch für die Fußgänger, die unter dem Gerüst hindurchgehen, gewährleisten. Gelegentlich sollten auch Tests durchgeführt werden, um die möglichen Veränderungen der Stabilität des Gerüstes im Laufe der Zeit zu erfassen.
Um das Gerüst zu testen, muss auf jedes Gerüstfeld die gleiche Last aufgebracht und das Gerüst bis zum Zusammenbruch belastet werden.

Prüfung der Tragfähigkeit des Gerüstes

Die Gerüstarchitektur für Testzwecke umfasst vier Gerüstfelder und steht auf fünf Fußpaaren (5 Füße an der Vorder- und 5 an der Rückseite). Die Füße stehen auf einer Metallstruktur und unter jedem Fußpaar befindet sich ein Hydraulikkolben.

Der Kolben ist über zwei starke Stahldrähte mit der Oberseite des Gerüstes verbunden, so dass bei Druckbeaufschlagung des Kolbens die Last von oben aufgebracht wird.

Der Test wird bis zum Zusammenbruch des Gerüstes durchgeführt, und jedes Gerüstfeld muss mit mindestens 8000 kg belastet werden können, ohne einzustürzen. Je mehr, desto besser. Dazu wird jeder der vier Hydraulikkolben mit dem gleichen Druck beaufschlagt, so dass die Gerüstfelder gleichmäßig belastet werden

Die Dewesoft-Lösung – CAN-Bus-Schnittstelle

Zum Test des Systems wird eine Hydraulikpumpe bereitgestellt, die mit einer kompletten Dewesoft-Datenerfassungslösung betrieben wird. Diese DAQ-Lösung umfasst:

• ein SIRIUS-Datenerfassungssystem (2 x SIRIUSi-8xSTG mit je 8 analogen Ausgängen),

• 5 Druckkraftsensoren,

• 5 Drucksensoren,

• PT8CN-Seilzuglängengeber, die über die CAN-Bus-Schnittstelle mit der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) kommunizieren.

Die Konfiguration des PT8CN und die Signalaufzeichnung finden über CAN-Bus statt. Die analogen Ausgangskanäle werden zur Steuerung der hydraulischen Proportionalventile verwendet.

Die Datenerfassungssoftware DewesoftX bietet unbegrenzte Signalverarbeitungsmöglichkeiten. Die gebräuchlichsten Verarbeitungstechniken sind mit ihr nur einen Klick entfernt. Die integrierten Funktionen der Mathematik-Bibliothek stehen direkt zur Verfügung. 

Im konkreten Fall wurde die PID-Reglermathematik von DEWESoft X für einen Regelkreismechanismus verwendet, der kontinuierlich Fehlerwerte berechnet und automatisch eine präzise und reaktionsschnelle Korrektur anwendet.

Das System funktioniert folgendermaßen: Auf jedem Hydraulikzylinder wird ein Druckkraftsensor platziert. Dieser dient der Rückmeldung zur Steuerung des Proportionalventils, die den hydraulischen Druck auf die einzelnen Heber verteilt. Zur Gewährleistung, dass auf jeden Heber die gleiche Last aufgebracht wird, wird auf die mathematischen Funktionen des PID-Reglers von DewesoftX zurückgegriffen. Der PID-Regler erfasst den vom Druckkraftsensor des Hebers kommenden Eingang, vergleicht den gemessenen Wert mit dem Sollwert und passt dann den Analogausgang für die Ansteuerung des hydraulischen Proportionalventils an. 

Auf diese Weise können automatische Belastungsschritte ausgeführt oder der Schieberegler auf der linken Seite verwendet werden. Über den DewesoftX-Kontrollbildschirm mit dem Steuerkanal kann die Last manuell gesteuert werden. Der Test endet, wenn das Gerüst einstürzt. Wenn es auf jedem Fuß einer Belastung von mindestens 8000 kg standhält, gilt der Test als bestanden.

Schneller automatisierter Test

Zur Messung der horizontalen und vertikalen Verformungen aller tragenden Gerüstteile lieferte LEANE International eine Kette von mehr als 50 Seilzugwegaufnehmer mit CAN-Ausgang. Diese Aufnehmer wurden sehr intelligent verkabelt und über einen in das SIRIUS-Datenerfassungssystem.integrierten Standard-CAN-Anschluss direkt mit Dewesoft verbunden.

Bevor die Dewesoft-Datenerfassungstechnik zum Einsatz kam, wurde die Kraft nicht einmal überwacht, und der Bediener erhöhte den Druck im Verteiler zu allen Kolben manuell. Jetzt hingegen werden die Kräfte mithilfe der kombinierten Messeinheit und Steuerung (über die PID-Regler-Funktion der Software) unter jedem Gerüstfuß präzise gemessen und einzeln gesteuert, um die erforderlichen Belastungsschritte auszuführen.

Ohne Ihre Lösung mussten wir diese Tests manuell durchführen, also die Hydraulikventile manuell betätigen, um die richtige Kraft für alle Kolben zu erzeugen. Das war sehr kompliziert und bedeutete, dass wir die Tests nur sehr langsam durchführen konnten. Mit dem neuen Testaufbau haben wir alles unter Kontrolle. Der Test ist voll automatisiert – und viel schneller! Alles läuft automatisch ab, und die Kraft wird stufenlos angepasst.

Die Integration der PT8CN-Sensoren zur Messung der Gerüstverformung in einem einzigen CAN-Netzwerk erlaubte eine sehr einfache und kostengünstige Architektur. Darüber hinaus bot sie die Möglichkeit, die Anzahl der Messpunkte ohne das Problem fehlender analoger Kanäle zu erhöhen. Calogero kommt zu dem Schluss:

Dank der Möglichkeit, eine beliebige Anzahl von Wegaufnehmern in die Struktur zu integrieren, steht uns außerdem eine viel zuverlässigere Verformungsmessung zur Verfügung.

Sicherheit an erster Stelle! Gelungene Tests, zufriedene Kunden!