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Projekt
Entwurfsmethodik für ein lebensdauerübergreifendes Bauwerksmonitoring bei unbekanntem Schadensprozess
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Steffen Marx
Fachliche Zuordnung
Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501808860
Klassisches Bauwerksmonitoring wird i. d. R. genutzt, um a) bei älteren Bestandsbauwerken bekannte Deteriorationsprozesse und deren zeitliche Entwicklung zu überwachen oder b) bei neuen Bauwerken mit hohem Innovationsgrad die Annahmen aus dem Entwurf zu prüfen. Bei diesen Anwendungen ist jedoch die Überwachungsdauer auf einige Monate bis wenige Jahre begrenzt und die zu überwachenden physikalischen Größen und deren Wirkungsorte sind klar definiert. Zukünftig wird die elektronische Dauerüberwachung ein wichtiges Instrument bei der Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken sein, womit folgende neuartige Herausforderungen verbunden sind: - erheblich längere Überwachungsdauer (mehrere Dekaden bis gesamte Bauwerkslebensdauer) und - zunächst unbekannter Schadensmechanismus, Auftretenszeitpunkt und -ort. Das Ziel dieses Teilprojekts (TP) ist die Entwicklung einer Entwurfsmethodik, mit der ein Monitoringsystem für diesen neuen Anwendungsbereich zuverlässig ausgelegt werden kann. Der Entwicklungsprozess lässt sich in zwei Teilbereiche unterteilen: einen bauwerksbezogenen und einen messsystembezogenen. Die Schnittstelle ist die Definition der zu messenden physikalischen Größen. In der ersten Phase des Schwerpunktprogramms liegt der Fokus des TP auf dem bauwerksbezogenen Bereich. Die zu entwickelnde Methodik soll zunächst auf die Anwendung an Spannbetonbrücken begrenzt werden, auch wenn sie grundlegend auf andere Bauwerksarten übertragbar sein wird. Die wissenschaftliche Herausforderung des TP liegt darin, dass heute verfügbare Messmethoden nur begrenzte Bereiche in ausreichender Auflösung überwachen können. Da die Überwachung bereits zu Lebensdauerbeginn des Bauwerks einsetzen soll, sind am Objekt noch keine Schädigungsprozesse initiiert. Für eine vollständige sensorgestützte Überwachung wäre daher ein dichtes Sensornetz über das gesamte Bauwerk erforderlich, was weder wirtschaftlich noch technisch sinnvoll wäre. Der wissenschaftliche Erkenntnisgewinn des TP besteht deshalb darin, wie bei zunächst unbekanntem Schadensmechanismus, Auftretenszeitpunkt und -ort ein zuverlässiges Messkonzept entworfen werden kann. Dabei stellt sich vor allem die Frage, welche physikalischen Größen in welcher Auflösung (örtlich, zeitlich, Messbereich) an einem konkreten Bauwerk zu erfassen sind. Zur Beantwortung der Fragestellung werden ein clusterbezogener und ein objektbezogener Ansatz verfolgt. Der clusterbezogene Ansatz basiert auf der systematischen Auswertung bestehender ähnlicher Bauwerke. Dazu wird für das konkrete Objekt eine Vergleichsgruppe mit ähnlichen Eigenschaften gebildet. Der objektbezogene Ansatz beruht auf einer spezifischen Analyse eines konkreten Bauwerks. Dazu werden die typischen Bewertungsmethoden für Bestandsbauwerke in den Kontext einer zukünftigen messtechnischen Überwachung gesetzt. Beide Ansätze sollen in der zu entwickelnden Methodik gekoppelt und am Validierungsbauwerk BAB A2 – Weserstrombrücke – erprobt werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
