TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner A1 - Straub, D. ED - Deodatis, G. ED - Ellingwood, B.R. ED - Frangopol, D.M. T1 - Effect of different inspections strategies on the reliability of Daniels systems subjected to fatigue N2 - Inspections are an efficient means of enhancing the reliability of redundant structural Systems subjected to fatigue. To investigate the effect of such inspections, we represent the deterioration state of a Daniels System by means of a probabilistic fatigue crack growth model of all elements, which considers stochastic dependence among element fatigue behavior. We include inspection results in the calculation of the System collapse probability through Bayesian updating of the System deterioration state. Based on this approach, we calculate the collapse probability of a deteriorating Daniels System conditional on different inspection strategies in terms of inspection coverage and inspection times. The acceptability of an inspection strategy is verified by comparing the calculated collapse probabilities with maximum acceptable System failure probabilities. This study is a Step towards identifying optimal inspection strategies for redundant structural Systems subjected to fatigue. T2 - 11th International conference on structural safety and reliability - Safety, reliability, risk and life-cycle performance of structures and infrastructures CY - New York, USA DA - 16.06.2013 PY - 2013 SN - 978-1-138-00086-5 SN - 978-1-315-88488-2 SP - 1 EP - 8 PB - CRC Press CY - Leiden, The Netherlands AN - OPUS4-28984 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, Sebastian A1 - Straub, D. ED - Strauss, A. ED - Frangopol, D.M. ED - Bergmeister, K. T1 - Probalistic fatigue crack growth modeling for reliability-based inspection planning N2 - The fatigue deterioration modeling for welded steel structures subjected to high cycle fatigue is presented in the current document. The aim of this paper is to formulate approaches based on actual Research results for the phases fatigue crack initiation, fatigue propagation and fatigue failure. The physical characteristics of the approaches are discussed in combination with the associated uncertainties and the probabilistic modeling of this time variant reliability problem. The fatigue deterioration modeling documented here serve as a basis for a reliability-based approach to inspection planning. T2 - 3rd International symposium on life-cycle civil engineering CY - Vienna, Austria DA - 03.10.2012 PY - 2012 SN - 978-0-415-62126-7 SP - 319 EP - 326 PB - CRC Press AN - OPUS4-27067 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, Sebastian A1 - Straub, D. ED - Strauss, A. ED - Frangopol, D.M. ED - Bergmeister, K. T1 - Reliability-based inspection planning with application to orthotropic bridge deck structures subjected to fatigue N2 - A reliability-based approach to inspection planning for welded steel structures subjected to high cycle fatigue is presented in the current document. Inspections are an effective means to control the Progress of fatigue deterioration and the presented approach allows to determine the minimum required inspection effort so that the considered structure complies with the given risk acceptance criteria in terms of target reliability throughout its service life. T2 - 3rd International symposium on life-cycle civil engineering CY - Vienna, Austria DA - 03.10.2012 PY - 2012 SN - 978-0-415-62126-7 SP - 311 EP - 318 PB - CRC Press AN - OPUS4-27068 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Straub, D. ED - Matos, J.C. ED - Lourenço, P.B. ED - Oliveira, D.V. ED - Branco, J. ED - Proske, D. ED - Silva, R.A. ED - Sousa, H.S. T1 - Cumulative Failure Probability of Deteriorating Structures: Can It Drop? N2 - The reliability of deteriorating structures at time t is quantified by the probability that failure occurs within the period leading up to time t. This probability is often referred to as cumulative failure probability and is equal to the cumulative distribution function of the time to failure. In structural reliability, an estimate of the cumulative failure probability is obtained based on probabilistic Engineering models of the deterioration processes and structural performance. Information on the condition and the loading contained in inspection and monitoring data can be included in the probability estimate through Bayesian updating. Conditioning the probability of failure on the inspection or monitoring outcomes available at time t (e.g. detections or no detection of damages) can lead to a reduction in that probability. Such a drop in the cumulative failure probability might seem counterintuitive since the cumulative failure probability is a non-decreasing function of time. In this paper, we illustrate—with the help of a numerical example—that such a drop is possible because the cumulative probability before and after the updating is not based on the same information, hence not on the same probabilistic model. T2 - 18th International Probabilistic Workshop (IPW 2020) CY - Online meeting DA - 12.05.2021 KW - Deterioration KW - Structural systems KW - Time-variant reliability KW - Bayesian updating KW - Inspection KW - Monitoring PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-73616-3_18 VL - 153 SP - 253 EP - 264 PB - Springer CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-52769 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Fischer, J. A1 - Straub, D. A1 - Schneider, Ronald A1 - Thöns, Sebastian A1 - Rücker, Werner T1 - Intelligente Brücke - Zuverlässigkeitsbasierte Bewertung von Brückenbauwerken unter Berücksichtigung von Inspektions- und Überwachungsergebnissen N2 - Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------This report describes concepts for an intelligent bridge on the basis of a reliability-based condition assessment utilizing inspection and monitoring data. The central part of the concept is a model describing the bridge system. The overall bridge model is comprised of deterioration models and a mechanical system model of the structure. The model is a-priori characterized by the input data (such as the geometry, the materials, and the utilization of the bridge). Significant uncertainties in the deterioration modeling as well as the load conditions motivate a probabilistic modeling. The model enables a continuously updated probabilistic condition assessment. It provides information about the condition and the reliability of the bridge system and its components and serves as a basis for the planning and the optimization of maintenance actions. Inspection, measurement, and monitoring information are included by updating the model parameters. Bayesian updating is utilized for the updating of the model parameters and is performed on the basis of the developed classification of structural information and the corresponding procedures. These methodologies allow to consistently incorporate all available information into the model and the prediction. Thereby, the precision and the validity of the data and observations are explicitly accounted for. The condition assessment of the bridge system and its components is updated by updating the model parameters, and maintenance actions can be planned and optimized taking into account all available information in a rational and consistent manner. In this way, the intelligent bridge with inspections, measurements, and monitoring information becomes an adaptive system, which has the ability to adjust to changes. KW - Berechnung KW - Brücke KW - Dauerhaftigkeit KW - Deutschland KW - Echtzeit KW - Forschungsbericht KW - Kontinuierlich KW - Kontrolle KW - Messung KW - Prognose KW - Prüfverfahren KW - Rechenmodell KW - Sachschaden KW - Tragfähigkeit KW - Wahrscheinlichkeit KW - Zustandsbewertung PY - 2014 UR - http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2014/768/pdf/BASt_B_99_ELBA_PDF.pdf SN - 978-3-95606-078-6 SN - 0943-9293 IS - B 99 SP - 1 EP - 111 PB - Fachverlag NW in der Carl Schünemann Verlag GmbH CY - Bremen AN - OPUS4-31300 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - TY - JOUR A1 - Straub, D. A1 - Schneider, Ronald A1 - Bismut, E. A1 - Kim, H.-J. T1 - Reliability analysis of deteriorating structural systems N2 - Reliability analysis of deteriorating structural systems requires the solution of time-variant reliability problems. In the general case, both the capacity of and the loads on the structure vary with time. This analysis can be approached by approximation through a series of time-invariant reliability problems, which is a potentially effective strategy for cases where direct solutions of the time-variant reliability problem are challenging, e.g. for structural systems with many elements or arbitrary load processes. In this contribution, we thoroughly Review the formulation of the equivalent time-invariant reliability problems and extend this approximation to structures for which inspection and monitoring data is available. Thereafter, we present methods for efficiently evaluating the reliability over time. In particular, we propose the combination of sampling-based methods with a FORM (first-order reliability method) approximation of the series system reliability problem that arises in the computation of the lifetime reliability. The framework and algorithms are demonstrated on a set of numerical examples, which include the computation of the reliability conditional on inspection data. KW - Monitoring KW - Reliability KW - Deterioration KW - Structural systems KW - Bayesian analysis KW - Inspection PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2019.101877 VL - 82 SP - Paper 101877, 1 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-48952 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Rogge, Andreas A1 - Thöns, S. A1 - Bismut, E. A1 - Straub, D. ED - Caspeele, Robby ED - Taerwe, Luc ED - Frangopol, Dan M. T1 - A sampling-based approach to identifying optimal inspection and repair strategies for offshore jacket structures N2 - Identifying optimal inspection and repair strategies for offshore jacket structures is a challenging task. We pre-sent an approach, which is based on recent developments in the field of risk-based operation and maintenance planning at the structural system level. The approach utilizes heuristics to define inspection and repair strate-gies at the system level and to reduce the search space of possible strategies. For each defined strategy, the expected service life cost of inspection, repair and failure is evaluated based on simulated inspection and re-pair histories. Subset simulation is applied to compute the conditional repair and failure probabilities required for this analysis. It also forms the basis for simulating inspection and repair histories. The strategy that mini-mizes the expected service life cost is the optimal one in the set of pre-selected strategies. The underlying condition and performance model accounts for the stochastic dependence among the deterioration states of the different structural elements and the structural redundancy. The approach is demonstrated in a case study considering a jacket-type frame. In this study, we essentially vary the inspection interval, the minimum num-ber of inspected components and the target reliability, and identify the combination that minimizes the ex-pected total service life cost. T2 - The sixth international symposium on life-cycle civil engineering (IALCCE 2018) CY - Ghent, Belgien DA - 28.10.2018 KW - Offshore steel structures KW - Fatigue KW - Reliability KW - Risk KW - Inspection planning PY - 2019 SN - 978-1-138-62633-1 SN - 978-1-315-22891-4 SP - 1081 EP - 1088 PB - Taylor & Francis Group CY - London AN - OPUS4-46434 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -