Bauwerksmonitoring für Ingenieurbauwerke

Inhalte

Die dauerhafte Sicherstellung der Standsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Verfügbarkeit von Ingenieurbauwerken stellt angesichts alternder Infrastrukturen, steigender Verkehrsbeanspruchungen und begrenzter Ressourcen eine zentrale Herausforderung dar. Bauwerksmonitoring bzw. Structural Health Monitoring (SHM) bietet hierbei die Möglichkeit, das Verhalten von Bauwerken datenbasiert zu beobachten, Veränderungen frühzeitig zu erkennen sowie Zustandsinformationen systematisch in Bewertungs- und Entscheidungsprozesse einzubinden.

Das Seminar vermittelt die grundlegenden Prinzipien des Bauwerksmonitorings für Ingenieurbauwerke. Im Mittelpunkt steht das Paradigma des SHMs mit seinen einzelnen Schritten – von der operativen Bewertung der Messaufgabe über die Datenerfassung und Merkmalsextraktion bis hin zur Datennormalisierung und Entscheidungsfindung. Dabei wird deutlich gemacht, dass Bauwerksmonitoring nicht pauschal die Aussage trifft, ob ein Bauwerk „gesund“ oder „ungesund“ ist, sondern vielmehr bewertet, ob ein schadensspezifisch ausgelegtes Monitoring das Vorliegen eines bestimmten Schadens mit statistischer Wahrscheinlichkeit erkennen oder ausschließen kann.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Sensorik und Datenerfassung. Vorgestellt werden typische Messprinzipien wie Dehnungsmessstreifen, induktive Wegaufnehmer, Beschleunigungssensoren, Schallemissionssensoren sowie die verteilte faseroptische Messtechnik (DFOS). Ergänzend wird die Bewertung von Messunsicherheiten nach DIN 1319 behandelt, um die Aussagekraft von Messdaten fachgerecht einordnen zu können.

Im Bereich der Merkmalsextraktion wird erläutert, wie aus Messdaten schädigungsrelevante Kennwerte abgeleitet werden können. Dabei werden schadensspezifische Vorgehensweisen vorgestellt und anhand des Beispiels von Eigenfrequenzen veranschaulicht. Auch die Datennormalisierung als wesentliche Voraussetzung für belastbare Zustandsbewertungen wird thematisiert.

Abgerundet wird das Seminar durch Fallbeispiele aus der Praxis zu verschiedenen Sensortechnologien sowie durch einen Ausblick auf die Axiome des SHMs und die Bedeutung der operationellen Bewertung als Grundlage einer zielgerichteten Monitoringstrategie.

Folgende Schwerpunkte werden behandelt: 

1. Paradigma des SHMs

   a) Historische Entwicklung des Bauwerksmonitorings
   b) Operative Bewertung der Messaufgabe
   c) Datenerfassung, -normalisierung und -bereinigung
   d) Merkmalsextraktion
   e) Entscheidungsfindung
   f) Definition und Einordnung von Schäden 

2. Sensorik und Datenerfassung

   a) Dehnungsmessstreifen
   b) Induktive Wegaufnehmer
   c) Beschleunigungssensoren
   d) Schallemissionssensoren
   e) verteilte faseroptische Messtechnik (DFOS)
   f)  Bewertung von Messunsicherheiten nach DIN 1319 

3. Merkmalsextraktion und Dateninterpretation

   a) Schadensspezifische Vorgehensweisen der Merkmalsextraktion
   b) Beispiel: Eigenfrequenzen als Zustandsmerkmale
   c) Datennormalisierung als Grundlage der Vergleichbarkeit  

4. Zusammenfassung und Ausblick

   a) Einordnung der Aussagekraft von Bauwerksmonitoring
   b) Fallbeispiele zu DMS, Beschleunigungssensoren, induktiven Wegaufnehmern, Schallemission 
       und DFOS
   c) Ausblick auf Axiome des SHM und operative Bewertung

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