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Intelligente Bauwerke - Konzeption eines modular aufgebauten Brückenmodells und Systemanalyse
15.538
IDN 0
Forschungsstelle Technische Universität München, Lehrstuhl Computergestützte Modellierung und Simulation (Prof. Dr.-Ing. A. Borrmann)
Bearbeiter Fischer, O.
Borrmann, A.
Dori, G.
Wild, M.
Auftraggeber Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Stand Abschluss: April 2014

Die Erhaltung des Brückenbestands des Bundes hat hohe Priorität, um eine uneingeschränkten Mobilität im Bundesfernstraßennetz gewährleisten zu können. Die Planung des Einsatzes finanzieller Mittel erfordert unter anderem eine genaue Kenntnis des Zustands der jeweiligen Brückenbauwerke. Die Bauwerksprüfung erfolgt derzeit "handnah" in festen Intervallen mit einem nach DIN 1076:1999-11 festgelegten Prüfungsumfang. Man spricht von einem zustands- bzw. schadensbasierten Erhaltungsmanagement. Auf Basis der festgestellten Schadensintensität und des Schadenumfangs wird durch einen Algorithmus die sogenannte Zustandsnote eines Teilbauwerks berechnet. Erhaltungsstrategien werden in Abhängigkeit des festgestellten Zustands erarbeitet. Das Hauptergebnis des Projekts ist ein neues, systemmodellbasiertes Bauwerkszustandsermittlungssystem (Einflussbaum), welches die Berechnung des Zustands nicht nur für das Gesamttragwerk, sondern auch für dessen einzelne Komponenten ermöglicht. Mithilfe des Einflussbaums können zum einen bestehende Schädigungen modelliert und zum anderen Schädigungsabläufe simuliert werden. Der Einflussbaum kann somit im Rahmen der Zustandsbewertung von Bauwerken eingesetzt werden und darüber hinaus als Prognosetool zur Ermittlung des künftigen Bauwerkszustands herangezogen werden. In der Planungsphase ermöglicht das Systemmodell mit einer Parameterstudie kritische Bauteilkomponenten, sogenannte Hot Spots, zu lokalisieren. Die gewonnen Erkenntnisse können als Entscheidungshilfe für die Platzierung von Sensorik dienen. Im Vergleich der neuen systemmodellbasierten Methode und einer herkömmlichen Bauwerksbewertung liegt der Hauptunterschied darin, dass eine Systemanalyse mit einem Einflussbaum den zugrundeliegenden Schädigungsmechanismus aufzeigt. Es werden detailliert die Eingangsparameter für Schädigungen, die jeweiligen vorherrschenden Schädigungsprozesse und die betroffenen strukturellen Komponenten ermittelt. Dies trägt zu einem tieferen Verständnis der Zustandsentwicklung von Bauwerken bei und ermöglicht einerseits eine realitätsnahe Zustandsbeurteilung und andererseits auch eine Berücksichtigung des Erkenntnisgewinns in der Planung von Neubauten hinsichtlich potenzieller Schwachstellen bzw. eines effektiven Einsatzes von Monitoringkonzepten.

Veröffentlichung