SPP 2388: Hundert plus – Koordination
Inhaltsverzeichnis
Projektdaten
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Bericht aus dem Jahrbuch 2023
Lebensdauer 100+
Digital unterstützte Erhaltung von Bauwerken
Seit dem Kick-off-Meeting im September 2022 haben wir im Schwerpunktprogramm 2388 „Hundert Plus“ (SPP 100+) viele Fortschritte erzielt. Wir konnten durch erfolgreiche Veranstaltungen, Netzwerkinitiativen und gesteigerte Sichtbarkeit im Forschungsbereich weitere Erfolge verbuchen. Im Rahmen der Begleitforschung wurde im April die 3D-Vermessung der Nibelungenbrücke Worms abgeschlossen. Dies beinhaltete eine umfassende Laservermessung, eine Befliegung der Strombrücke mit einem unmanned aerial vehicle (UAV) und ein Unterwasserscanning des Piers. Im Mai installierten wir das initiale Structural-Health-Monitoring-System auf der Brücke, wobei sich alle 30 Sensoren als effektiv erwiesen. Bis August entwickelten wir eine Webvisualisierung der SHM-Ergebnisse, und im November wurde die erste Version des digitalen Zwillings der Brücke fertiggestellt. Zusätzlich etablierten wir Datenaustauschplattformen zur Förderung des Austauschs von Daten und Wissen innerhalb des SPPs.
In Rahmen der Koordination organisierten wir im November, mit Unterstützung des Landesbetriebs Mobilität (LBM) Worms, das Jahrestreffen in Worms. Während dieser Veranstaltung präsentierten alle Projektebeteiligten ihre Forschungsergebnisse. Basierend auf den Ergebnissen konnte ein produktiver Austausch stattfinden. Die Teilnehmenden hatten zudem die Möglichkeit, die historische Nibelungenbrücke vor Ort zu besichtigen. Zwei Workshops für die Promovierenden konnten ebenfalls abgehalten werden. Der erste Workshop zum Thema „Modellierung“ fand im April mit Unterstützung des Projekts von Dr.-Ing. Julian Unglaub in Braunschweig statt. Im November konnte der zweite Workshop zum Thema „Punktwolken und künstliche Intelligenz“ mit Unterstützung des Projekts von Prof. Jörg Blankenbach in Worms abgehalten werden.
Darüber hinaus haben wir zwei Special Sessions für den „11th European Workshop on Structural Health Monitoring“ und die „7th International Conference on Smart Monitoring, Assessment, and Rehabilitation of Civil Structures“ initiiert und organisiert, welche für das Jahr 2024 geplant sind. Seit Mai ist die Webseite des SPP 100+ unter https://www.spp100plus.de/ online und bietet umfassende Informationen über unser Programm.
Bericht aus dem Jahrbuch 2022
Koordination des SPP Hundert plus
Gruppenfoto beim Kick-off-Meeting des SPP 100+ am 13.09.2022 in Dresden
Übergeordnetes Ziel des DFG-Schwerpunktprogramms (SPP) 2388 „Hundert plus – Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung“ (kurz: 100+) ist eine konzeptionelle und grundlegende Neuausrichtung der derzeitigen Instandhaltungsstrategie von Infrastrukturbauwerken. Im Jahr 2021 wurde das Schwerpunktprogramm von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingerichtet. Die Ausschreibung für die Einzelprojekte des SPP 2388 wurde am 18.06.2021 veröffentlicht. Anträge waren bis zum 29.10.2021 bei der DFG einzureichen. Nach einem sorgfältigen Begutachtungsverfahren wurden im Sommer 2022 ein Koordinationsprojekt und 19 wissenschaftlliche Teilprojekte genehmigt.
Vom 13.09.2022 bis 14.09.2022 fand das Kick-off-Meeting für das SPP 100+ an der TU Dresden statt. Rund 50 Wissenschaftler:innen aus allen 20 Projekten nahmen am Treffen teil. Am ersten Tag stellten die Verantwortlichen der 19 Teilprojekte ihre Vorhaben in kurzen Präsentationen vor. Am Abend fand im Otto-Mohr-Laboratorium des Instituts für Massivbau der TU Dresden eine Abendveranstaltung statt.
Am 14.09. wurden das Validierungsbauwerk, die Nibelungenbrücke in Worms, und das Koordinationsprojekt vorgestellt. Im Anschluss daran wurden die einzelnen Projekte in fünf verschiedene Cluster eingeteilt. Ziel der einzelnen Cluster ist es, einen besseren Austausch aller Teilprojekte in kleineren Gruppen zu ermöglichen:
- Cluster A: Geometrisch-semantische Modelle,
- Cluster B: Schadensdetektion,
- Cluster C: Monitoring und Simulation,
- Cluster D: Konzepte für den digitalen Zwilling,
- Cluster E: Datengetriebene Methoden.
Die 3D-Punktwolke der Nibelungenbrücke Worms, erzeugt durch Laserscanning
Nach Abschluss der Clusterbildung bzw. -unterteilung wurden weitere spezifische Themen wie beispielsweise Chancengleichheit, Zusammenarbeit, Ergebnisverwertung und der Transfer in die Praxis diskutiert.
Bis Ende 2022 wurden die 3D-Vermessung des Validierungsbauwerks Nibelungenbrücke via Laserscanning und UAV-Befliegung durchgeführt und das Structural-Health-Monitoring über die zentrale Beschaffung der TU Dresden ausgeschrieben. Darüber hinaus wird bis März 2023 eine zweisprachige Website für das Schwerpunktprogramm fertiggestellt.
Bericht aus dem Jahrbuch 2021
100+
Die Nibelungenbrücke Worms
Der Zustand eines Bauwerks ist mit fortschreitendem Lebensalter von einer immer schneller zunehmenden Degradation geprägt. Um die Nutzbarkeit komplexer Bauwerke zu verlängern, sind deutlich mehr Informationen zu einem viel früheren Zeitpunkt erforderlich als heute üblich. Um dieses Defizit drastisch zu verringern und zu einer prädiktiven Instandhaltung zu gelangen, bedarf es grundlegender Forschung zu den Methoden der Erfassung, Verknüpfung und Bewertung aller Daten zu Geometrie, Material, Beanspruchung und Alterung. Die Digitalisierung, insbesondere das Konzept des digitalen Zwillings, erlangt in diesem Kontext eine völlig neue Bedeutung. Sie ermöglicht die Kombination und Echtzeitauswertung sämtlicher für Betrieb und Instandhaltung erforderlicher Daten. Das Bauwesen steht hier jedoch vor besonderen inhaltlichen und methodischen Herausforderungen: Bauwerke, v. a. der Verkehrsinfrastruktur, sind immer Unikate. Sie sind geprägt durch enorme Dimensionen und haben eine erheblich höhere Lebensdauer als andere technische Anlagen. Ihre Änderungsrate infolge Deterioration ist sehr gering und somit kaum messbar. Diesen Herausforderungen widmet sich das SPP „100+“ in drei interdisziplinären Forschungsbereichen: Digitale Modelle, Digitale Verknüpfung, ustandsindikatoren.
- Der Bereich „Digitale Modelle“ entwickelt Methoden, um aus heterogenen Bestandsdaten von Ingenieurbauwerken, unterstützt durch digitale Bauaufnahmeverfahren, weitgehend automatisiert georeferenzierte, objektorientierte 3D-Modelle zu erzeugen, die neben der Geometrie auch semantische Informationen enthalten.
- Der Bereich „Digitale Verknüpfung“ ist, wie die zeitvarianten Zustandsinformationen des realen Objektes in Echtzeit aufbereitet und mit dem digitalen Zwilling verknüpft werden können.
- Um riesige Datenmengen automatisiert in eine vom Menschen schnell und weitgehend intuitiv erfassbare Zustandsinformation umzuwandeln, entwickelt der Bereich „Zustandsindikatoren“ Methoden für deren automatisierte Ableitung aus kontinuierlichen Messdaten und aus Daten der klassischen Instandhaltung und Inspektion.
Die entwickelten Methoden zur Modellgenerierung, zur digitalen Verknüpfung und zur Ableitung von Zustandsindikatoren sollen an einem Demonstratorbauwerk, der Nibelungenbrücke in Worms, getestet und validiert werden.