Bundesanstalt für Straßenwesen

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Digitale Methoden zur Unterstützung der Bauwerksdiagnostik

In BASt-Forschungsprojekten werden neue digitale Methoden zur Ergänzung der konventionellen Prüf- und Bewertungsverfahren von Ingenieurbauwerken entwickelt.

Bauwerksprüfer mit einem Tablet Nutzung eines BIM-Modells im Rahmen der Bauwerksprüfung (Bild: Urs Riedlinger, Fraunhofer FIT)

Die Ingenieurbauwerke im Bundesfernstraßennetz zeigen teilweise Defizite infolge der gestiegenen Verkehrsbelastung, des hohen Bauwerksalters, eines Rückstaus der Erhaltungsmaßnahmen sowie konstruktive Schwachstellen. Diese sind auf heute nicht mehr übliche Konstruktionsprinzipien zurückzuführen. Da die Modernisierung aller Bauwerke nicht sofort möglich ist, können mithilfe der Bauwerksdiagnostik Brücken dennoch weiter sicher und zuverlässig betrieben werden. Die Bauwerksdiagnostik beschreibt die Erfassung, die Bewertung sowie die Abschätzung der wahrscheinlichen zukünftigen Entwicklung des Ist-Zustandes des Bauwerks inklusive der Baustoffe, Konstruktionsmerkmale und technischer Ausstattungskomponenten – beispielsweise in Straßentunneln.

Um von der aktuell reaktiven Erhaltung zu einem vorausschauenden Lebenszyklusmanagement zu kommen, werden in BASt-Forschungsprojekten neue digitale Methoden zur Ergänzung der konventionellen Prüf- und Bewertungsverfahren von Ingenieurbauwerken entwickelt. Bausteine der Digitalisierung sind sowohl bei der Erfassung mittels Mess- und Aufnahmetechnik, der Bewertung und Prognose mittels Ingenieur-, digitaler Tragwerks- und Verhaltensmodelle und datengetriebener Bewertungsalgorithmen als auch beim Zusammenführen, Bearbeiten, Auswerten und Visualisieren der Ergebnisse und Arbeitsabläufe von großer Bedeutung.

Aktuelle Beispiele sind die Erarbeitung von Methoden zur (teil-)automatisierten Erstellung von BIM-Modellen und Schadensdetektion unter Einsatz künstlicher Intelligenz für bestehende Bauwerke. Digitale Bauwerksmodelle sind eine wesentliche Voraussetzung auf dem Weg zu einer standardisierten, objektivierten und ortsreferenzierten Gesamtdarstellung aller relevanten Informationen. Effiziente Verfahren zur Digitalisierung einer Vielzahl von Bestandsbauwerken sind daher von großer Bedeutung.

In weiteren Projekten wird die Einbindung von Anwendungen aus den Bereichen der virtuellen und erweiterten Realität zur Unterstützung der Bauwerksprüfung und die Zusammenführung und Aufbereitung der Informationen aus unterschiedlichen Quellen für verschiedene Anwendungsfälle in einer „digitalen Bauwerksakte“ erforscht. Aber auch konkrete Ingenieurmodelle und Bewertungsverfahren für verschiedene Grenzzustände werden erarbeitet. Beispiele hierfür sind die Beurteilung des Ermüdungswiderstandes älterer Spannbetonbrücken oder von Schädigungsmechanismen in orthotropen Fahrbahnplatten von Stahlbrücken. Neben der Entwicklung von konventionellen Ingenieurmodellen werden zunehmend auch datengetriebene Methoden aus den Bereichen „machine learning“ und „deep learning“ zur Detektion, Bewertung und Prognose erprobt.

Digitale Methoden der Bauwerksdiagnostik und die Verknüpfung der Informationen mit Bauwerksmodellen bilden einen wichtigen Baustein auf dem Weg zur Realisierung des digitalen Zwillings.

Weitere Informationen

Webinar: Digitale Unterstützung der Bauwerksprüfung