Mit 100+ die Lebensdauer von Bauwerken verlängern

Am 29. März 2021 wurde es offiziell: die Dresdner Bauingenieure konnten ein neues DFG-Schwerpunktprogramm (SPP) initiieren. Das Projekt „Hundert plus – Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung“ ist eines von insgesamt 13 Schwerpunktprogrammen – und eines von zwei neuen SPP an der TU Dresden –, das vom Senat der DFG in einer virtuellen Sitzung den Zuschlag bekam.

Ideengeber war Prof. Steffen Marx, ehemals Professor für Massivbau an der Leibniz-Universität Hannover und seit einem Jahr Inhaber der „DB Netz AG – Stiftungsprofessur für Ingenieurbau“ am Institut für Massivbau der TU Dresden. Steffen Marx ist Brückenbauer mit Leib und Seele. In Forschung und Praxis beschäftigt er sich seit vielen Jahren mit modernem Brückenneubau, aber auch mit dem Bauen im Bestand, Konzepten zur Bauwerksüberwachung, dem Monitoring von Bauwerksreaktionen und der zerstörungsfreien Erfassung und Bewertung von Schäden. 

Ansatz des SPP ist die Tatsache, dass der Zustand eines Bauwerks – ähnlich dem von Menschen – mit fortschreitendem Lebensalter von einer immer schneller zunehmenden Degradation geprägt ist. Frühzeitige, vorbeugende Maßnahmen gegen Alterung sind Grundvoraussetzung, um die Nutzbarkeit komplexer Bauwerke zu verlängern. Ziel muss die prädiktive Instandhaltung sein. Dafür bedarf es grundlegender Forschung zu den Methoden der Erfassung, Verknüpfung und Bewertung verschiedenster Daten bspw. 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 und deren Implementierung in Zustands- und Prognosemodelle.

Grundlagenforschung ist in drei interdisziplinären Forschungsbereichen geplant. Im Bereich „Digitale Modelle“ sollen Methoden entwickelt werden, um aus heterogenen Bestandsdaten weitgehend automatisiert georeferenzierte, objektorientierte 3D-Modelle zu erzeugen, die neben der Geometrie auch semantische Informationen enthalten. Thema des Bereichs „Digitale Verknüpfung“ ist, wie die zeitvarianten Zustandsinformationen des realen Objektes mittels innovativer Echtzeit-Monitoringkonzepte aufbereitet und mit dem digitalen Zwilling verknüpft werden können. Um riesige Datenmengen unterschiedlichster Struktur und Herkunft automatisiert in eine vom Ingenieur schnell und weitgehend intuitiv erfassbare Zustandsinformation umzuwandeln, ist wissenschaftliche Methodenentwicklung zu „Zustandsindikatoren“ geplant, die auf Grundlage physikalischer und mathematischer Modelle und mithilfe künstlicher Intelligenz entwickelt werden sollen.

Aktuell wird an der Ausschreibung für das SPP „Hundert plus“ gearbeitet, die für den Sommer 2021 angestrebt wird.

Text: Silke Scheerer

Informationen für Journalisten:
Prof. Steffen Marx
Tel.: 0351 463-35856
steffen.marx1@tu-dresden.de

On March 29, 2021, it became official: Dresden’s civil engineers were able to initiate a new DFG Priority Program (SPP). The project „Hundert plus – Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung“ is one of a total of 13 Priority Programs – and one of two new SPPs at TU Dresden – that was awarded by the DFG Senate in a virtual meeting.
The idea came from Prof. Steffen Marx, formerly Professor of Solid Construction at Leibniz University in Hanover and, for the past year, holder of the „DB Netz AG – Endowed Professorship for Civil Engineering“ at the Institute of Solid Construction at TU Dresden. Steffen Marx is a bridge builder with heart and soul. In research and practice, he has been involved for many years with modern new bridge construction, but also with building in the existing fabric, concepts for structural monitoring, the monitoring of structural reactions and the non-destructive recording and evaluation of damage.
The SPP’s approach is based on the fact that the condition of a structure – similar to that of humans – is characterized by increasingly rapid degradation with advancing age. Early, preventive measures against aging are a basic prerequisite for prolonging the usability of complex structures. The goal must be predictive maintenance. This requires fundamental research into the methods of recording, linking and evaluating a wide range of data, e.g. on geometry, material, stress and aging. Digitization, and in particular the concept of the digital twin, is taking on a completely new significance in this context. It enables the combination and real-time evaluation of all data required for operation and maintenance and their implementation in condition and prognosis models.
Basic research is planned in three interdisciplinary research areas. In the area of „Digital Models“, methods are to be developed to generate georeferenced, object-oriented 3D models from heterogeneous inventory data in a largely automated manner, which contain semantic information in addition to geometry. The topic of the area „Digital Linkage“ is how the time-variant state information of the real object can be processed and linked to the digital twin by means of innovative real-time monitoring concepts. In order to automatically convert huge amounts of data of different structure and origin into condition information that can be quickly and largely intuitively grasped by the engineer, scientific method development is planned for „condition indicators“ that are to be developed on the basis of physical and mathematical models and with the help of artificial intelligence.
Work is currently underway on the call for proposals for the SPP „Hundert plus“, which is targeted for the summer of 2021.

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