TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, S. A1 - Fischer, J. A1 - Bügler, M. A1 - Borrmann, A. A1 - Straub, D. T1 - A software prototype for assessing the reliability of a concrete bridge superstructure subjected to chloride-induced reinforcement corrosion N2 - A software prototype is developed for assessing and updating the reliability of single-cell prestressed concrete box girders subjected to chloride-induced reinforcement corrosion. The underlying system model consists of two integrated sub-models: a condition model for predicting the deterioration state of the box girder and a structural model for evaluating the overall system reliability. The condition model is based on a dynamic Bayesian network (DBN) model which considers the spatial variation of the corrosion process. Inspection data are included in the calculation of the system reliability through Bayesian updating on the basis of the DBN model. To demonstrate the effect of partial inspections, the software prototype is applied to a case study of a typical highway bridge with six spans. The case study illustrates that it is possible to infer the condition of uninspected parts of the structure due to the spatial correlation of the corrosion process. T2 - IALCCE 2014 - 4th International symposium on life-cycle civil engineering CY - Tokyo, Japan DA - 16.11.2014 PY - 2015 SN - 978-1-138-00120-6 SP - 846 EP - 853 PB - Taylor & Francis CY - London AN - OPUS4-32220 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schneider, Ronald A1 - Fischer, J. A1 - Bügler, M. A1 - Nowak, M. A1 - Thöns, S. A1 - Borrmann, A. A1 - Straub, D. T1 - Assessing and updating the reliability of concrete bridges subjected to spatial deterioration - principles and software implementation N2 - Inspection and maintenance of concrete bridges is a major cost factor in transportation infrastructure, and there is significant potential for using information gained during inspection to update predictive models of the performance and reliability of such structures. In this context, this paper presents an approach for assessing and updating the reliability of prestressed concrete bridges subjected to chloride-induced reinforcement corrosion. The system deterioration state is determined based on a Dynamic Bayesian Network (DBN) model that considers the spatial variability of the corrosion process. The overall system reliability is computed by means of a probabilistic structural model coupled with the deterioration model. Inspection data are included in the system reliability calculation through Bayesian updating on the basis of the DBN model. As proof of concept, a software prototype is developed to implement the method presented here. The software prototype is applied to a typical highway bridge and the influence of inspection information on the system deterioration state and the structural reliability is quantified taking into account the spatial correlation of the corrosion process. This work is a step towards developing a software tool that can be used by engineering practitioners to perform reliability assessments of ageing concrete bridges and update their reliability with inspection and monitoring data. KW - Structural reliability KW - Dynamic Bayesian Networks KW - Spatial deterioration KW - Inspection KW - Monitoring general KW - Analysis and design methods KW - Reinforcement KW - Corrosion KW - Prestressed concrete PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/suco.201500014 SN - 1464-4177 VL - 16 IS - 3 SP - 356 EP - 365 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-34336 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schneider, Ronald A1 - Fischer, J. A1 - Straub, D. A1 - Thöns, S. A1 - Bügler, M. A1 - Borrmann, A. T1 - Intelligente Bauwerke - Prototyp zur Ermittlung der Schadens- und Zustandsentwicklung für Elemente des Brückenmodells N2 - Dieser Bericht beschreibt ein Systemmodell für eine integrale Ermittlung und Prognose der Schadens- und Zustandsentwicklung der Elemente eines Brückensystems unter Berücksichtigung von Ergebnissen aus Inspektionen und Überwachung. Das Systemmodell wurde anhand eines ausgesuchten Spannbetonüberbaus in einzelliger Kastenbauweise entwickelt. Es besteht aus zwei integralen Teilmodellen: ein Modell zur Beschreibung des Systemschädigungszustandes und ein Modell zur Beschreibung der Standsicherheit. Für die Modellierung des stochastischen Systemschädigungszustandes eines Brückensystems werden dynamische Bayes'sche Netze (DBN) vorgeschlagen. Dieser Ansatz ermöglicht es, alle relevanten Schädigungsprozesse und deren stochastische Abhängigkeiten zu berücksichtigen. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes ist es, dass DBN ideal dafür geeignet sind, Bayes'sche Aktualisierungen auf Grundlage von Informationen aus Inspektionen und Überwachungsmaßnahme auf eine effiziente und robuste Art und Weise durchzuführen. Der DBN-Ansatz ist deshalb für die Entwicklung von Software für das Erhaltungsmanagement von alternden Brückenbauwerken, die vom Benutzer keine vertieften Kenntnisse der Zuverlässigkeitstheorie verlangt, ideal geeignet. Für die Modellierung der Standsicherheit eines alternden Kastenträgers wird vereinfachend Biegeversagen des globalen Längssystems betrachtet. Zur Berechnung der maximalen Traglast eines Kastenträgers infolge des Systemschädigungszustandes wird ein plastisch-plastisches Verfahren eingesetzt, wobei die Beanspruchungen mittels der Fließgelenktheorie unter Ausnutzung der plastischen Beanspruchbarkeit der Querschnitte des Kastenträgers ermittelt werden. Ein Kastenträger versagt, wenn sich durch die Ausbildung einer ausreichend großen Anzahl von Fließgelenken eine kinematische Kette ausbildet. Dieser Modellierungsansatz berücksichtigt Redundanzen, die sich aus der plastischen Beanspruchbarkeit der Querschnitte und der statischen Unbestimmtheit eines Kastenträgers ergeben. Zum Nachweis der praktischen Einsetzbarkeit des entwickelten Systemmodells wurde ein Software-Prototyp entwickelt, der eine intuitiv benutzbare graphische Benutzeroberfläche (Front-End) mit einem Berechnungskern (Back-End) koppelt. Die aktuelle Version des Software-Prototyps implementiert ein Modell der chloridinduzierten Bewehrungskorrosion und ein Tragwerksmodell, welches das Verfahrens der stetigen Laststeigerung zur Bestimmung der maximalen Traglast des Kastenträgers auf der Grundlage eines Finite-Elemente-Modells umsetzt. Zur Durchführung von Bayes'schen Aktualisierungen des Systemschädigungszustandes auf der Grundlage des DBN-Modells implementiert der Prototyp den Likelihood-Weighting-Algorithmus. Die entwickelte Architektur des Prototyps ermöglicht eine Erweiterung der Software um weitere Schädigungsprozesse. Der entwickelte Software-Prototyp ermöglicht Benutzern ohne vertiefte Kenntnisse der Zuverlässigkeitstheorie eine Berechnung des Einflusses von Bauwerksinformationen auf den Systemschädigungszustand und die Tragsicherheit eines Kastenträgers. Auf dieser Grundlage können effiziente Inspektions- und Überwachungsmaßnahmen identifiziert und das Erhaltungsmanagement optimiert werden. KW - Bridge KW - Condition survey KW - Damage KW - Deterioration KW - Development KW - Digital model KW - Durability KW - Engineering structure KW - Expert system KW - Forecast KW - Germany KW - Propability KW - Prototype KW - Reinforced concrete KW - Research report KW - Software KW - Stability KW - Stochastic process PY - 2015 UR - http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2015/1615/ SN - 978-3-95606-190-5 SN - 0943-9293 VL - 117 SP - 1 EP - 74 PB - Carl Schünemann Verlag GmbH CY - Bergisch Gladbach AN - OPUS4-35193 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -