LEbensdauerMOnitoring von TRAgwerken mittels Datenassimilation im Digitalen Zwilling mit Künstlicher Intelligenz – LEMOTRA

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Yuri S. Petryna
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik ; Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501728141

Das Hauptziel des Projektes LEMOTRA ist die Entwicklung einer konsistenten methodischen Grundlage für eine intelligente digitale Repräsentanz von Bauwerken, die ein lebensdauerbegleitendes messtechnisches Monitoring als Basis für eine prädiktive Zustandsbewertung und Instandhaltung etabliert. Zur Unterstützung eines BIM-basierten Bauwerksmodells, das alle Bestandsdaten in komprimierter digitaler Form erfasst, soll hier ein Digitaler Zwilling für das Structural Health Monitoring (SHM-DT) entwickelt werden. Dieser vereinigt die umfangreichen und heterogenen Messdaten mit physikalischen und mathematischen Modellen verschiedener Komplexität mittels Datenassimilation und Künstlicher Intelligenz. SHM-DT wird somit in der Lage sein, eine belastbare Prognose sowohl für das reale Tragverhalten als auch für die kritischen Tragwerksparameter wie Steifigkeiten oder Schäden in Echtzeit bereitzustellen. Auf dieser Basis werden aussagekräftige Zustandsindikatoren definiert, ermittelt und an das digitale Bauwerksmodell transferiert. Somit liefert das Projekt LEMOTRA einen essentiellen methodischen Baustein für die Verknüpfung von BIM und SHM im SPP 2388 zwecks Lebensdauermanagement von Bauwerken. Die wichtigsten innovativen Merkmale des Projektes sind Methoden zur Datenassimilation im Digitalen Zwilling und der Einsatz von Künstlicher Intelligenz zur automatisierten Messdatenauswertung und Prognose des Tragwerkszustandes.Das Projekt LEMOTRA schlägt darüber hinaus ein ganzheitliches Konzept für das messtechnische Monitoring und die Zustandsbewertung realer Bauwerke vor, definiert Schnittstellen zwischen verschiedenen Teilaufgaben und den relevanten Daten, setzt eigene methodische Forschungsschwerpunkte und erläutert die ausgewählten Forschungsansätze. Die eigenen Forschungsziele für die erste Phase sind: -Methoden zur Extrahierung physikalischer Modelle verschiedener Komplexität und Dimensionalität aus dem digitalen Bauwerksmodell, -Entwicklung von digitalen Einwirkungsmodellen mittels Monitoring und Künstlicher Intelligenz, -Entwicklung eines konsistenten Monitoring-Konzeptes mit belastbaren Zustandsindikatoren,-Automatisierte Messdatenassimilation im Digitalen Zwilling mittels Kalman-Filter und Künstlicher Intelligenz, -Entwicklung methodischer Bausteine eines Digitalen Zwillings SHM-DT und ihre Validierung am Beispiel eines skalierten Ersatztragwerks,-Entwicklung eines Digitalen Zwillings SHM-DT für das Demonstratorbauwerk.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2388: Hundert plus - Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung