Projektbeschreibung

Durch eine kontinuierliche, automatische Auswertung sensorüberwachter Systeme bei automatisch variierten Systemmodellansätzen, basierend auf strategischen Steuerparametervariationen, soll eine neuartige Methode entwickelt werden, die es erlaubt, bei großen, schwer identifizierbaren Systemen sowohl lokale Schädigung (Identifikation des aktuellen Systems) als auch deren Entwicklung (Systemmigration) zu identifizieren und so die Voraussetzung zu schaffen, realistische Sanierungsentscheidungen und Restlebensdauervorhersagen machen zu können. Das Wissen über Schadensmuster für die Parametervariation soll über ein neu zu entwickelndes modulares wissensbasierte System bereitgestellt werden, das nach historischen Referenzschadensmustern strukturiert ist, die zu Referenz-schadensmodellen konfiguriert werden. Zur Systemidentifikation werden die Referenzschadensmodelle dann in den Schadensdetails (Risse, Rissgrössen, Rissmuster) variiert.

Die Methode wird im Rahmen von wiSIB für die Identifikation von Brückentragsystemen für die Brückenüberwachung entwickelt. Die Methode wird insgesamt allgemeingültig konzipiert und im-plementiert. Die Spezialisierungskomponenten wie die Regeln sowohl der wissensbasierten Kompo-nenten als auch für die Strukturierung der Information und die Wahl der Best-fit-Methoden werden eindeutig ausgewiesen und modularisiert implementiert, so dass die Methode leicht auf andere An-wendungsfelder übertragen werden kann. Die Entwicklung einer Spezialisierung im Rahmen des Pro-jekts ist notwendig, da erst dadurch eine genaue Verifikation der Methode möglich wird und auch ein prototypischer Demonstrator am Ende des Projekts entsteht, der zur Evaluierung herangezogen wer-den kann.

Die konkrete Spezialisierung für Brückenüberwachung wird durch die folgenden wirtschaftlich-technischen Aspekte motiviert:

  1. Brücken sind ein essentieller Bestandteil unserer Verkehrsinfrastruktursysteme. Sie sind den Umwelteinflüssen und einem stetig gestiegenen Verkehrsaufkommen ausgesetzt. Sie sind zwar in den letzten 80 Jahren immer mit denselben Materialen, aber mit immer neuen Materialeigen-schaften und neuen Technologien u. a. bezüglich der Verbundwerkstoffe und Verbundkonstruk-tionen erstellt worden, deren Langzeitverhalten nicht ausreichend exakt vorhersehbar war. Sie al-tern daher schneller als erwartet. Die auftretenden Schäden sind jedoch in der wichtigen An-fangsphase sehr lokal und mit den derzeitigen Verfahren nicht eindeutig vorhersagbar.

  2. Brücken sind schwer zu identifizierende Systeme, da sie große bis extrem große Abmessungen aufweisen (40 m bis mehrere km). Die sich mit der Zeit einstellenden Schäden sind nahezu im-mer lokalen Ursprungs und ihre Abmessungen liegen im mm-Bereich bezüglich der Anfangsriss-länge und in 1/10 mm Bereich bzgl. der Rissbreite (Skalenproblem 1 : 1 Mio.), was in den Bedarf von 100en bis 1.000en von Sensoren und in ein entsprechend komplexes Identifikationsproblem mündet.

  3. Eine Brückensanierung oder ein Ersatzneubau bedeutet einen schweren, oft Jahre dauernden Eingriff in das Verkehrsinfrastruktursystem. Planungs- und Bauzeit bedürfen eines gewissen nicht unerheblichen Zeitraums, in der die alte Brücke noch genutzt werden muss. Dies stellt ein erhebliches Sicherheitsproblem dar, das nur über ein sehr genaues und zuverlässiges Brückenidentifikationsverfahren zu lösen ist.