Digitalisierung soll Lebensdauer von Bauwerken steigern

News | Frank Kessler | 08.04.2021
Digitalisierung soll Lebensdauer von Bauwerken steigern
Foto: Roland Riethmüller

Ein aktuelles Forschungsprojekt befasst sich mit der Verlängerung der Lebensdauer von Gebäuden durch eine intelligente Digitalisierung. Das Programm zielt auf eine prädiktive Instandhaltung von Bauwerken, für die es auf digitale Zustands- und Prognosemodelle setzt. Sämtliche für den Bauwerksbetrieb und die Instandhaltung erforderlichen Daten werden kombiniert, in Echtzeit ausgewertet und in die Modelle implementiert.

"Hundert plus - Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung", so nennt sich ein neues Schwerpunktprogramm (SPP) der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG, das Bauingenieure der TU Dresden initiiert haben. Wie der menschliche Körper unterliegt auch der Zustand eines Gebäudes mit zunehmender Lebensdauer einer schneller fortschreitenden Degradation, also Materialermüdung. Eine Grundvoraussetzung für eine verlängerte Nutzbarkeit komplexer Bauwerke seien frühzeitige, vorbeugende Maßnahmen gegen Alterung, erklären die Bauingenieure der TU Dresden. Nötig sei dafür eine grundlegende Forschung zu Methoden der Erfassung, Verknüpfung und Bewertung verschiedenster Daten. Solche Daten können zum Beispiel Informationen zum Material eines Bauwerks, zur Geometrie, zur Lebensdauer und Alterung oder zur Beanspruchung enthalten. Die Digitalisierung und besonders das Konzept des digitalen Zwillings erhalten hierbei eine völlig neue Bedeutung, urteilen die Bauingenieure.

Grundlagenforschung zur Lebensdauer von Bauwerken in drei Forschungsbereichen

Für das Schwerpunktprogramm ist Grundlagenforschung in drei interdisziplinären Forschungsbereichen geplant. Der Bereich "Digitale Modelle" dient der Entwicklung von Methoden, mit denen aus heterogenen Bestandsdaten georeferenzierte, objektorientierte 3D-Modelle entstehen sollen. Die durch einen weitgehend automatisierten Prozess entstehenden Modelle sollen neben der Geometrie des Bauwerks semantische Informationen enthalten. Ein Beispiel für solche Informationen sind Angaben zu Materialeigenschaften. Die Möglichkeiten einer Aufbereitung der sich verändernden Zustandsinformationen eines realen Objektes sowie die Verknüpfung mit dem digitalen Zwilling mithilfe innovativer Echtzeit-Monitoringkonzepte ist Thema des Bereichs "Digitale Verknüpfung". Schließlich planen die Forschenden die Entwicklung wissenschaftlicher Methoden zu "Zustandsindikatoren" auf Grundlage physikalischer und mathematischer Modelle und mithilfe künstlicher Intelligenz. Die Modelle sollen große Datenmengen unterschiedlichster Herkunft und Struktur automatisiert in eine von Ingenieuren schnell und weitgehend intuitiv erfassbare Zustandsinformation umwandeln.

Förderung in Höhe von 2,4 Millionen Euro pro Jahr

Das SPP der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG wird zunächst für drei Jahre mit einer Summe von Höhe von 2,4 Millionen Euro pro Jahr gefördert, wobei eine zweite Förderphase angestrebt wird. Es ist eins von insgesamt 13 Schwerpunktprogrammen der DFG und eines von zwei neuen SPP an der TU Dresden. Aktuell arbeitet man an der Ausschreibung für "Hundert plus". Sie wird für den Sommer diesen Jahres angestrebt. Dabei war Professor Steffen Marx der Ideengeber des Programms für eine verlängerte Lebensdauer von Bauwerken. Marx war ehemals Professor für Massivbau an der Leibniz-Universität Hannover. Seit einem Jahr ist er am Institut für Massivbau der TU Dresden der Inhaber der "DB Netz AG - Stiftungsprofessur für Ingenieurbau". Er beschäftigt sich seit vielen Jahren mit modernem Brückenneubau. Bauen im Bestand, Monitoring von Bauwerksreaktionen, Konzepte zur Bauwerksüberwachung und die zerstörungsfreie Erfassung und Bewertung von Schäden sind weitere seiner Themen.

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