Messdatenge­stützte Tragsicher­heitsnachweise

Inhaltsverzeichnis

1. 1. 1. Projektdaten
      2. Bericht aus dem Jahrbuch 2023
      3. Kurzfassung

Projektdaten

Titel | Title TP der TU Dresden im Verbundprojekt ANYTWIN: Entwicklung und Standardisierung von Methoden zur messdatengestützten Tragsicherheitsbewertung von Straßenbrücken und die Integration in digitale Zwillinge | Subproject of TU Dresden within the joint research project ANYTWIN: Development and standardization of methods for measurement-based structural safety assessment of highway bridges and integration into digital twins Förderer | Funding Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) Zeitraum | Period 09/2023 – 08/2026 Teilprojektleiter | Subproject manager Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx Team | Team Dipl.-Ing. Maria Walker, Dipl.-Ing. Arne Klimt Projektpartner | Project partners Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Stahlbau, TU Berlin | MKP GmbH, Weimar | GMG Ingenieurgesellschaft mbH, Dresden | Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach | Hentschke Bau GmbH, Bautzen Assoziierte Partner | Associated partners Hamburg Port Authority AöR, Hamburg | Die Autobahn GmbH des Bundes, Berlin

Bericht aus dem Jahrbuch 2023

Messdatengestützte Nachrechnung

Das Auftreten potentieller Versagensmechanismen bei Brückenbauwerken wird anhand rechnerischer Nachweise beurteilt. Aufgrund des Informationsmangels werden dabei häufig konservative Annahmen getroffen, die zu rechnerischen Sicherheitsdefiziten führen. Das Konzept der messwertgestützten Nachweisführung trägt zur Optimierung der Nachrechnung durch den Einsatz von Messdaten und somit zum Bestandserhalt bei. Die Kernfragestellung im Projekt ANYTWIN in diesem Zusammenhang lautet: Wie kann die messdatengestützte Nachrechnung standardisiert werden und welche Anforderungen sind in dem Kontext an Monitoringdaten und den digitalen Zwilling zu stellen?

In der ersten Projektphase wurden branchenübergreifende Recherchen zu Definitionen und Einsatzzielen von digitalen Zwillingen und zu den aktuell genutzten Standards bzw. Formaten für Messdaten durchgeführt. Es wurden Anwendungsfälle und grundlegende Anforderungen an digitale Zwillinge im Straßenbrückenbau erarbeitet. Hierbei wurden insbesondere die Rolle der BIM-Methodik und die erforderliche IT-Infrastruktur betrachtet. Der regelmäßige Erfahrungsaustausch unter den Projektbeteiligten wurde durch die Organisation und Durchführung themenspezifischer Workshops gewährleistet.

Im weiteren Projektverlauf wird die Erforschung und Validierung standardisierter Konzepte für messdatengestützte Nachweisführungen erfolgen. Hierfür wird einerseits ein Ausschreibungsstandard für Monitoringsysteme erarbeitet. Andererseits werden die von den Projektpartnern erarbeiteten Konzepte für messdatengestützte Nachweisführungen systematisch verglichen und gängige Auswertemethoden und -algorithmen analysiert. Die Praxistauglichkeit der Konzepte wird anhand von Realdaten der Modellbrücke des Forschungsvorhabens IDA-KI und der Köhlbrandbrücke validiert. Zudem werden aggregierte Qualitätsindikatoren zur Beschreibung des Brückenzustands erarbeitet und in einem strukturierten Datenmodell verortet, sodass diese in den digitalen Zwilling integriert werden können. Ferner wird ein Konzept zur Erweiterung der Nachrechnungsrichtlinie in Form von Handlungsempfehlungen für einzelne Tragsicherheitsnachweise vorgeschlagen.

Kurzfassung

Primäres Ziel im Projekt ANYTWIN ist die Entwicklung standardisierter Mess- und Auswertekonzepte für ausgewählte Tragsicherheitsnachweise. Damit soll die Grundlage für eine zukünftig realitätsnahe Überwachung in digitalen Brückenzwillingen geschaffen werden. Die Konzepte berücksichtigen Einflüsse aus Datenqualität und Messumfang und stehen im Einklang mit der Sicherheitsphilosophie der Regelwerke. Für eine nachhaltige sowie interoperable Nutzung und zur Integration der Daten in digitale Zwillinge sollen Ausschreibungsstandards für Monitoringdaten definiert und ein Datenstrukturmodell entwickelt werden.

Ziel der TUD ist die Erforschung und Validierung standardisierter Konzepte für messdatengestützte Nachweisführungen und die strukturierte Integration aggregierter Brückenzustandsdaten innerhalb des digitalen Zwillings. Dazu müssen folgende Forschungsfragen beantwortet werden:

• Welche Anforderungen werden an das Monitoringsystem hinsichtlich Datenqualität und -quantität gestellt?
• Welche bestehenden Auswertealgorithmen eignen sich für die messdatengestützte Nachweisführung und wie sind diese anzuwenden?
• Wie sieht die Datenstruktur im digitalen Zwilling für die Abstraktion relevanter Bauwerksinformationen aus?

Hierfür wird einerseits ein Ausschreibungsstandard für Monitoringsysteme erarbeitet, andererseits die von den Projektpartnern in vorherigen Arbeitspaketen erarbeiteten Konzepte für messdatengestützte Nachweisführungen systematisch verglichen und gängige Auswertemethoden analysiert. Damit wird die Performance unterschiedlicher Konzepte mithilfe von Realdaten bestehender Brücken erforscht und die Praxistauglichkeit der Konzepte validiert. Zudem werden aggregierte Qualitätsindikatoren zur Beschreibung des Brückenzustands erarbeitet und in einem strukturierten Datenmodell verortet, sodass diese in den digitalen Zwilling integriert werden können. Ferner wird ein Konzept zur Erweiterung der Nachrechnungsrichtlinie für einzelne Tragsicherheitsnachweise vorgeschlagen.