GSB 7.0 Standardlösung

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Grundsatzfragen der Bauwerkserhaltung

Kombination von Augmented/Mixed-Reality-Systemen mit weiteren digitalen Technologien (69.0008)
Bei der Bauwerksprüfung kann das Prüfpersonal von Aufgaben, die durch Einsatz digitaler Technologien einfacher erledigt werden können, entlastet und unterstützt werden. Die Anwendung einer Kombination aus Augmented/Mixed Reality (AR/MR) und Künstlicher Intelligenz (KI) beziehungsweise Maschinellem Lernen kann diesen Prozess durch zum Beispiel automatische Schadenserkennung bei der Bauwerksprüfung und darauf basierende Informationsbereitstellung unterstützen. AR/MR bieten unter anderem neue Möglichkeiten der Veranschaulichung virtueller Inhalte, der Informationseingabe und -bereitstellung. Technologien der Künstlichen Intelligenz werden durch das Training von Datenmodellen der Bilderfassung dafür verwendet, Schäden an Bauwerken zu erkennen und zu analysieren. Durch Kombination kann die KI die vom AR/MR-System aufgenommenen Daten zusammen mit anderen zur Verfügung stehenden Daten sowie Erfahrungen mit vergangenen Problemstellungen möglichst in Echtzeit verarbeiten, Muster erkennen und dem Menschen darauf basierende Auswertungsergebnisse und Lösungsvorschläge über das AR/MR-System bereitstellen. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die zukünftige Entwicklung von AR/MR-Systemen und ihrer Kombination mit weiteren digitalen Technologien sowie potenzielle Anwendungsfälle für die Verkehrsinfrastruktur aufzuzeigen.

Zukünftige Entwicklung eines Tools für ein indikatorengestütztes, verkehrsträgerübergreifendes Lebenszyklusmanagement von Infrastrukturbauwerken (69.0007)
Ein effizientes Lebenszyklusmanagement der Infrastrukturbauwerke soll helfen, die Lebensdauer der Bauwerke zu erhöhen und die notwendigen Eingriffe in den Verkehr zu minimieren. Wesentliche Kernaufgabe der Zukunft ist die systematische Modernisierung des Bauwerksbestands, auch unter Betrieb. Hierbei ist die Abkehr vom aktuell reaktiven Erhaltungsmanagement hin zu einem integralen, vorausschauenden und systematischen Vorgehen notwendig. Die Möglichkeiten moderner, innovativer Technologien sollen genutzt werden, um bei Planung, Kontrolle und Verwaltung von Bauwerken und Netzen kostengünstiger und nachhaltiger zu agieren. Neue Formen der Datengewinnung und -verarbeitung helfen dabei, Mängel frühzeitig zu erkennen und zu adressieren. Beispielsweise könnte der Einsatz von Drohnen bei der Kontrolle von Bauwerken die Effizienz der Schadenskontrolle deutlich erhöhen. Ziel des Projekts ist die Verbesserung des Verkehrsinfrastrukturmanagements – weg von reaktiven und vorbeugenden Maßnahmen hin zu einem prädiktiv, kognitiven Lebenszyklusmanagement. Durch die Bündelung vorhandener Daten und eine verkehrsträgerübergreifende Strategie, entstehen Synergien, die zur Einsparung von Ressourcen und zur Steigerung von Kapazitäten führen.

Bauwerksprüfungen mittels 3D-Bauwerksmodellen und erweiterter/virtueller Realität (15.0666)
Ziel des Projekts ist es, ein virtuelles Bauwerksmodell für eine bestehende Brücke zu untersuchen und die vorhandenen Modelldaten mit Bauwerksdaten zu fusionieren. Darauf aufbauend zielt das Projekt außerdem darauf ab, Bauwerksprüfungen sowie Zustandsbeurteilungen unter Verwendung von Techniken der virtuellen und erweiterten Realität (Virtual and Augmented Reality) durchzuführen. Die auf Virtual and Augmented Reality basierenden Systeme sollen schließlich zu einer optimierten Qualitätssicherung bei der Bauwerksprüfung beitragen, bei der die Informationsbereitstellung effizienter erfolgt als bisher. Es sollen mehr, schneller und umfassender Informationen einbezogen werden können, um das Treffen fundierter Entscheidungen in der Bauwerksprüfung und Zustandsbeurteilung zu unterstützen.

Erarbeitung eines vereinfachten Nachweisformats für die Erdbebenbemessung von Brückenbauwerken in Deutschland (15.0651)
Die meisten Regionen in Deutschland weisen geringe bis gar keine seismische Aktivität auf, sodass diese bei der Bemessung von Tragstrukturen in Deutschland meist nur eine untergeordnete Rolle spielen. Im Gegensatz dazu stehen die umfangreichen Bemessungsvorschriften für Bauwerke unter Erdbebenbeanspruchungen des Eurocode 8, der jedoch in Deutschland noch nicht bauaufsichtlich eingeführt wurde. Diese Dokumente beinhalten komplexe und detaillierte Nachweisformate und Bemessungsvorschriften, wie sie in Gebieten mit hoher seismischer Aktivität durchaus gerechtfertigt erscheinen, jedoch für die Anwendung in den Schwachbebengebieten Deutschlands nicht in diesem Ausmaß erforderlich wären. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen und die Berechnungs- und Bemessungsaufwand für den Lastfall „Erdbeben“ auf ein notwendiges Maß zu reduzieren, soll ein mehrstufiges Konzept zur Bemessung beziehungsweise konstruktiven Ausbildung von Brückenbauwerken für die verschiedenen Erdbebenzonen in Deutschland erarbeiten werden.

Expertennetzwerk: Weiterentwicklung von zerstörungsfreien Prüfverfahren für Anwendungen im Brücken- und Ingenieurbau (2416022)
Zerstörungsfreie Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) gewinnen auch im Brücken- und Ingenieurbau immer mehr an Bedeutung. Es existieren allerdings noch zahlreiche Prüfaufgaben ohne adäquate ZfPBau-Lösung. Daher sollen im Rahmen dieses Projekts in einzelnen Teilaufgaben neue ZfPBau-getriebene Ansätze zur zerstörungsfreien Zustandsermittlung erprobt werden.

Expertennetzwerk: Validierung von zerstörungsfreien Prüfverfahren für Anwendungen im Brücken- und Ingenieurbau (2416013)
Zerstörungsfreie Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) gewinnen auch im Brücken- und Ingenieurbau immer mehr an Bedeutung. Um diese Verfahren stärker in der Praxis zu verankern, sind weitere Untersuchungen nötig, die insbesondere die qualitätsgesicherte Anwendung dieser Verfahren betreffen. Hierzu sollen für Fragestellungen wie Dickenmessungen, Detektion oberflächenparalleler Risse oder von Kiesnestern Untersuchungen zur Gütebewertung geeigneter Verfahren durchgeführt werden. Hierbei kommt es darauf an, den kompletten Prüfprozess aus Prüfmethode, Equipment, Prüfprozedur und Umsetzung durch das Prüfpersonal zu betrachten und zu bewerten. Ergebnis dieses Vorhabens sind Angaben zur Zuverlässigkeit von ZfPBau-Verfahren für die untersuchten Prüfverfahren, Konstruktionspläne für Referenzobjekte sowie Hinweise zur Herstellung von Referenzfehlern, die für die Verfahrensvalidierung, aber auch für Aus- und Weiterbildung sowie Zertifizierung verwendet werden können. Des Weiteren Prüfanweisungen für die qualitätsgesicherte Anwendung der Prüfverfahren, die später in entsprechende Regelwerke überführt werden können.

Expertennetzwerk: Zuverlässigkeit Brückenbestand (2416011)
Im Vordergrund der künftigen Forschungsaktivitäten stehen Fragen der Zuverlässigkeit der Straßenverkehrsinfrastruktur. Dies beinhaltet auch zuverlässigkeits- beziehungsweise risikobasierte Ansätze im Rahmen der Zustandserfassung und -bewertung, des Erhaltungsmanagements sowie Aspekte der Tragfähigkeit, Sicherheit und der Funktionalität. ln einem ersten Schritt sollen übliche und anerkannte Zielzuverlässigkeiten recherchiert und für Vergleichszwecke vorgehalten werden. ln einem zweiten Schritt muss erarbeitet werden, wie Zuverlässigkeit von Einzelbestandteilen, wie Brücken oder Tunnel, im Netz oder von ganzen Streckenabschnitten im Zusammenwirken ermittelt werden können. Je nach Art, Größe und Alter werden sich unterschiedlich aufwendige Möglichkeiten ergeben.

Expertennetzwerk: Zukunftsfähigkeit der Verkehrslastmodelle (2416012)
Der Schwerverkehr nimmt seit Jahren sowohl in Anzahl als auch in Schwere unvermindert und stetig zu. Darin enthalten ist der exponentielle Anstieg des genehmigungspflichtigen Schwerverkehrs. Diese Entwicklung wirkt sich sowohl auf den Entwurf und die Bemessung von neuen Brücken aus, als auch auf den Brückenbestand. Somit besteht Handlungsbedarf bezüglich der Zukunftsfähigkeit der Verkehrslastmodelle. Speziell das Ermüdungslastmodell nach DlN EN 1991-2 für Neubauten als auch die anzusetzenden Verkehrslastmodelle für die Nachrechnung des Brückenbestands sind dabei zu betrachten, anzupassen oder neu zu entwickeln.

Ermittlung relevanter Kennwerte mittels ZfP-Verfahren an Abriss-Brückenbauwerken im Bereich von Bundesfernstraßen (2411017)
Zerstörungsfreie Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) können im Rahmen der Objektorientierten Schadensanalyse (OSA) wertvolle Informationen liefern. Um die Leistungsfähigkeit von ZfPBau-Verfahren hinsichtlich dieser Prüfaufgaben unter Praxisbedingungen zu testen und weiter zu verbessern, wurden bereits diverse Untersuchungen an Abrissbauwerken erfolgreich durchgeführt und dokumentiert. Eine systematische Aufbereitung und Zusammenfassung der Ergebnisse der ZfPBau-Untersuchungen an Abrissbauwerken in Form eines bewerteten Verfahrenskatalogs ist sinnvoll. Die Straßenbauverwaltungen der Länder werden so bei der Beauftragung und der Auswahl geeigneter Untersuchungsmethoden im Rahmen der OSA unterstützt. Außerdem werden Informationen zur Verfügung gestellt, wie durch geeignete ZfP-Verfahren/-Anwendungen Sperrzeiten und der Aufwand zur Durchführung der Untersuchungen minimiert werden können.