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 - Thöns, Sebastian T1 - SHM Strategies, application and measurements on tripod offshore wind energy converters within the German Offshore Park Alpha Ventus T2 - The Fifth International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC 2013) CY - Cape Town, South Africa DA - 2013-09-01 PY - 2013 AN - OPUS4-29183 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - Assessing the Value of Structural Health Monitoring T2 - ICOSSAR 2013, 11th International Conference on Structural Safety & Reliability CY - New York, NY, USA DA - 2013-06-16 PY - 2013 AN - OPUS4-28820 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - Verfahren der Lebenszykluskurven auf der Grundlage der Tragwerkszuverlässigkeit T2 - VDI Wissensforum: Bauwerksmonitoring CY - Hamburg, Germany DA - 2013-04-17 PY - 2013 AN - OPUS4-28112 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - SHM Standardisation Aspects T2 - International Workshop on Structural Health Monitoring 2013 (WSHM 2013) CY - Stanford, CA, USA DA - 2013-09-09 PY - 2013 AN - OPUS4-29182 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - Fallstudie einer Offshore-Windenergieanlage T2 - VDI Wissensforum: Bauwerksmonitoring CY - Hamburg, Germany DA - 2013-04-17 PY - 2013 AN - OPUS4-28110 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - On the Value of Structural Health Monitoring T2 - ESREL 2013 Conference CY - Amsterdam, Netherlands DA - 2013-09-29 PY - 2013 AN - OPUS4-29490 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - RISK AND OPERATION OPTIMIZED DAMAGE DETECTION AND INSPECTION SYSTEMS T2 - ICOSSAR 2013, 11 th International Conference on Structural Safety & Reliability CY - New York, NY, USA DA - 2013-06-16 PY - 2013 AN - OPUS4-28819 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thöns, Sebastian T1 - SHM for Life Cycle Benefits T2 - International Workshop on Structural Health Monitoring 2013 (WSHM 2013) CY - Stanford, CA, USA DA - 2013-09-09 PY - 2013 AN - OPUS4-29181 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thöns, Sebastian A1 - Faber, M. H. A1 - Rücker, Werner T1 - Optimierung des Managements der Tragwerksintegrität für Offshore-Windenergieanlagen N2 - Dieser Artikel enthält aktuelle Forschungsergebnisse im Bereich des überwachungsgestützten Managements der Tragwerksintegrität. Das Management der Tragwerksintegrität hat zum Ziel, die Funktionalität eines Tragwerks während des gesamten Lebenszyklus durch Einhaltung der Zielzuverlässigkeiten sicherzustellen. Ausgehend von Forschungsergebnissen über die Charakteristik von Überwachungsverfahren und -daten im Rahmen von Zuverlässigkeitsanalysen, wird ein Ansatz vorgestellt, wie die erwarteten Kosten für das Management der Tragwerksintegrität durch Überwachungsverfahren optimiert werden können. Dazu wird eine Kosten-Nutzen-Analyse für den Lebenszyklus einer Gründungstruktur von Offshore-Windenergieanlagen durchgeführt. Im Rahmen der Bayes'schen Entscheidungstheorie werden durch eine Prä-posteriori-Entscheidungsanalyse die optimalen Entscheidungsparameter für den Entwurf eines Überwachungssystems bestimmt. Als Fallstudie wird ein Überwachungssystem für die Gründungsstruktur eines Multibrid-M5000-Prototyps konzipiert und die mögliche Reduktion der Risiken und erwarteten Betriebskosten quantifiziert. N2 - This paper contains recent research results in the field of monitoring supported structural integrity management. The structural integrity management aims at ensuring the functioning of a structure throughout the life cycle by compliance with the target reliabilities. Building upon research results concerning the characteristics of monitoring techniques and data within the framework of reliability analyses, an approach is introduced for the optimisation of the expected structural integrity management costs by monitoring information. For this aim, a life cycle cost benefit analysis for offshore wind turbine support structures is formulated. The optimal monitoring decision parameters are then assessed utilizing the Bayesian pre-posterior decision theory. As a case study a monitoring system for a Multibrid M5000 offshore wind turbine prototype support structure is designed and possible reductions of the risks and expected costs are quantified. KW - Management der Tragwerksintegrität KW - Messunsicherheit KW - Tragwerkszuverlässigkeit KW - Bayes'sche Aktualisierung KW - Kosten-Nutzen-Analyse KW - Lebenszyklus KW - Structural integrity management KW - Measurement uncertainty KW - Structural reliability KW - Bayesian updating KW - Cost-benefit analysis KW - Life cycle KW - Bauwerkserhaltung/Sanierung - Maintenance and Repair KW - Meerestechnik - Offshore engineering KW - Stahlbau - Steel construction PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201200021 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 VL - 89 IS - 8 SP - 525 EP - 532 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-26313 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -