TY - JOUR A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan A1 - Braml, T. A1 - Taffe, A. A1 - Strübing, T. T1 - Bewertung von Bestandsbauwerken mit gemessenen Daten - Teil 2: Berechnung der Tragwerkszuverlässigkeit unter Einbeziehung der ZfP-Messergebnisse T1 - Reassessment of existing structures based on measured data - Part 2: Structural reliability analyses using NDT results N2 - Durch die Einbeziehung von gemessenen Daten bei der Bewertung von bestehenden Bauwerken können Unsicherheiten bei der Beurteilung des Tragverhaltens reduziert werden, ohne das normative Zuverlässigkeitsniveau einzuschränken. Informationen sind die wesentliche Grundlage für die Analyse der Zuverlässigkeit von Tragwerken. Umso wichtiger ist die Kenntnis über die Präzision und die Richtigkeit der verwendeten Informationen. Aus messtechnischer Sicht kann ein Messwert, dem keine Messunsicherheit beigeordnet wurde, als wertlos erachtet werden. Liegt ein vollständig dokumentiertes Messergebnis vor, so ist die Qualität der gemessenen Information bekannt und deren Vergleichbarkeit gewährleistet. In diesem Beitrag wird am Beispiel einer Spannbetonbrücke und zweier Grenzzustände gezeigt, wie Messergebnisse aus der zerstörungsfreien Prüfung in probabilistische Nachweise von Bestandsbauwerken einfließen können und welche Auswirkungen die Implementierung von gemessenen Daten bei der Bewertung von Bestandsbauwerken haben kann. N2 - Every decision about the reliability of a structure is associated with uncertainties. The reassessment of existing structures remains a major challenge. The decisive difference compared to the design of new structures is the possibility and necessity to collect individual information about the actual condition and properties of the structure. Such knowledge should be appreciated in the reassessment in order to reduce uncertainties and increase the validity of the results. Reliability analyses using measured data require the comparability of measurement results and the evaluation of the quality of the measured information. Both requirements can be met by adequate measurement uncertainty considerations. Besides, the destructive interventions necessary for the measurements should be kept to a minimum. This paper shows how non-destructively gathered measurement results can be incorporated into probabilistic reassessments and which effects the implementation of measured data can have when evaluating existing structures, using a prestressed concrete bridge as a case-study. KW - Nachrechnung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Zuverlässigkeitsanalyse KW - Messung KW - Spannbetonbrücke PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-519480 DO - https://doi.org/10.1002/best.202000087 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 116 IS - 3 SP - 183 EP - 199 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-51948 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Epple, Niklas A1 - Aligholizadeh, M. T1 - Die Ultraschall-Echomethode – von der Messung zur bautechnischen Kenngröße T1 - Ultrasonic Echo Method - Deriving structural parameters from measured values N2 - Zerstörungsfreie Prüfverfahren liefern wichtige Informationen zur Beurteilung von Bauwerken. Mit ihnen können Materialeigenschaften bestimmt oder die innere Struktur von Bauteilen beschrieben werden. Für letzteres werden in der Regel Volumenverfahren angewandt. Einen besonderen Stellenwert haben in der Praxis die Radar- und die Ultraschall-Echoverfahren. Ihre Anwendung erfordert lediglich eine einseitige Zugänglichkeit zum Bauteil. Zudem lassen sich zahlreiche unterschiedliche Prüfaufgaben lösen. Zum Stand der Technik gehören beispielsweise die Ortung von Bewehrung und Spannkanälen, die Bestimmung der Dicke von Bauteilen oder die Fehlerlokalisierung. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie mithilfe von Ultraschall-Echomessungen gesammelte Messwerte in ein quantitatives Messergebnis überführt werden können, das wiederum in ingenieurtechnische Berechnungen einfließen kann. Einleitend werden die Prüfmethode und die Messtechnik erläutert. Anschließend wird das Vorgehen von der Auswertung der Messergebnisse bis zur Bestimmung der bautechnischen Kenngröße – Bauteildicke – gezeigt. Abschließend wird die Methodik an einem Referenzprüfkörper aus Polyamid demonstriert und den Ergebnissen von Messungen an Beton gegenübergestellt. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschall-Echoverfahren KW - Messunsicherheit KW - Bildgebende Darstellung KW - Schallgeschwindigkeit PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521113 DO - https://doi.org/10.1002/best.202000091 VL - 116 IS - 3 SP - 200 EP - 211 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-52111 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Taffe, A. A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan T1 - ZfPStatik - Messergebnisse rechenbar machen N2 - ZfPStatik bezeichnet die Verwendung von statistisch bewerteten Messergebnissen, die mit zerstörungsfreien Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau) gewonnen werden und in statischen Berechnungen zum Nachweis der Tragfähigkeit verwendet werden. Dazu ist die Ermittlung der Messunsicherheit der Versuchsdaten auf der Basis des GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) der erste Schritt. Der statische Nachweis erfolgt durch Grenzzustandsgleichungen, die im Bauwesen angewandt werden. Diese müssen modifiziert werden, so dass jede Messgröße als Zufallsvariable in der Grenzzustandsgleichung vorhanden ist. Der statische Nachweis erfolgt mit probabilistischen Berechnungsmethoden aus der Zuverlässigkeitstheorie. Diese Vorgehensweise wird exemplarisch für den Standsicherheitsnachweis eines Plattenbalkenquerschnitts einer Stahlbetonbrücke auf Biegung angewandt. Auf die möglichen Schlussfolgerungen aus den probabilistischen Berechnungen wird abschließend kurz eingegangen. T2 - DGZfP-Fachtagung Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - ZfP KW - ZfPBau KW - ZfPStatik KW - Zuverlässigkeitstheorie PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-442266 UR - https://www.bauwerksdiagnose2018.de/Portals/bauwerksdiagnose2018/BB/20.pdf UR - https://www.bauwerksdiagnose2018.de SN - 978-3-940283-90-0 VL - BB 165 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-44226 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan T1 - ZfP Statik – Zuverlässigkeitsbewertung von Bestandsbauwerken mit ZfP-Ergebnissen N2 - Messen heißt wissen. Dieses Wissen spiegelt die Realität wider und soll den Statiker eines bestehenden Bauwerkes bei der Entscheidungsfindung über die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Konstruktion unterstützen. Gegenüber dem Neubauentwurf können bei der Bewertung von bestehender Bausubstanz Sicherheitsreserven genutzt werden, da Unsicherheiten, die beim Bau auftreten können, besser bekannt oder nicht mehr vorhanden sind. Können solche Unsicherheiten genauer bewertet werden, z. B. durch die Feststellung der genauen Lage der Spannglieder bei einer Spannbetonbrücke, so können Sicherheitsbeiwerte reduziert werden, ohne dass es dabei zu Auswirkungen auf das normativ festgelegte Zuverlässigkeitsniveau kommt. Mittlerweile sind Prüfmethoden an Bauwerken wirtschaftlich einsetzbar und auch so leistungsfähig, dass die für die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit wesentlichen Parameter identifiziert werden können. Ein wesentlicher Punkt ist hierbei die Integration derartiger Messergebnisse in Rechenmodelle, die für die Nachrechnung des Bauwerks verwendet werden. Dies können sowohl semiprobabilistische Rechenmodelle als auch vollprobabilistische Modelle sein. Bei semiprobabilistischen Methoden können aus den Messergebnissen Teilsicherheitsbeiwerte berechnet und abgeleitet werden, die dann in den bekannten Nachweisformaten gemäß den Eurocodes und der Nachrechnungsrichtlinie berücksichtigt werden. Bei vollprobabilistischen Nachweisen können die Messdaten in Form von Verteilungsdichtefunktionen mit gemessenen Variationskoeffizienten direkt in das Rechenmodell eingehen. T2 - Abteilungsseminar der Abteilung 8 CY - Online meeting DA - 28.04.2021 KW - Bestandsbauwerke KW - Zuverlässigkeitsbewertung KW - Nachrechnung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Messunsicherheit PY - 2021 AN - OPUS4-52531 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Braml, T. A1 - Wimmer, J. A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kuhn, T. A1 - Reingruber, M. A1 - Gordt, A. A1 - Hamm, J. ED - Krieger, J. T1 - Datenablage als Grundlage für den digitalen Zwilling eines Bauwerks – Verwaltungsschale BBox N2 - Der Beitrag stellt die Entwicklung und die Systemarchitektur der BBox am Beispiel von 2 Projekten dar. T2 - 1. Fachkongress Digitale Transformation im Lebenszyklus der Verkehrsinfrastruktur CY - Esslingen, Germany DA - 29.06.2021 KW - Digitaler Zwilling KW - Bestandsbauwerke KW - Physikalisches Modell PY - 2021 SN - 978-3-8169-3530-8 SP - 75 EP - 84 PB - expert Verlag CY - Tübingen AN - OPUS4-52938 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Braml, T. A1 - Wimmer, J. A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kuhn, T. A1 - Reingruber, M. A1 - Gordt, A. A1 - Hamm, J. ED - Krieger, J. T1 - Datenablage als Grundlage für den digitalen Zwilling eines Bauwerks – Verwaltungsschale BBox N2 - Der Weg zur digitalen Brücke ist eingeschlagen. Im Bereich der Planung, Bauüberwachung und -ausführung wird aktuell das Building Information Modelling (BIM) eingeführt. Ist eine Brücke in der Baulast von Bund und Ländern errichtet, wird ihr Zustand im Zuge von wiederkehrenden Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 lückenlos überwacht. Abgespeichert werden die Informationen der Überwachung in einer Datenbank (ASB-ING Teilsystem Bauwerksdaten). Aus dieser Datenbank können anschließend relevante Informationen in ein objektspezifisches Bauwerksbuch überführt werden. In dieser Datenbank werden im Vorfeld definierte Daten abgespeichert. Reine Messdaten oder aber auch die verwendeten ingenieurtechnisch-physikalischen Modelle verbleiben in der Regel bei den beauftragen Dienstleistern. Zusammengefasst existieren verschiedene parallele Insellösungen der Informationsablage. Gegenstand verschiedener Forschungsanstrengungen ist es nun Lösungen zu finden, die einen ganzheitlichen Ansatz für den Informationsfluss von der Errichtung über den Betrieb bis hin zum Abbruch eines Bauwerkes sicherstellen. Im Rahmen einer prototypischen Entwicklung wird auf Grundlage, des für die Industrie 4.0 entwickelten open source Software Framework Eclipse BaSyx, ein möglicher Lösungsansatz – die Verwaltungsschale BBox (Bridge Box) - präsentiert. Dieser Lösungsansatz stellt das physikalisch-ingenieurtechnische Modell zur Zustandsbewertung der Brücke gedanklich in den Mittelpunkt. Unter der Voraussetzung einer durchgängigen Digitalisierung der gesamten Prozessschritte innerhalb der Lebensdauer der Brücke, kann jeder Planungs- und Fertigungsschritt, die Instandhaltung einschließlich des Rückbaus erfasst werden. Das Besondere hierbei ist, dass auch die Grundlagen der Bewertung, wie Messdaten, mit abgespeichert werden. Die Modellstruktur der Verwaltungsschale erlaubt hierbei eine bedarfsgerechte Granularität hinsichtlich der Messdaten auf allen virtuellen Ebenen, um das physikalisch-ingenieurtechnisch Modell mit Daten zu versorgen. Die gewählte Form der Datenablage bildet den Grundstein für zukünftige KI-Auswertungen z.B. mit den Methoden des Maschinellen Lernens (ML). Der Zugriff auf die dafür jeweils benötigten Daten wird durch die Ablage der Daten einschließlich Metadaten und den Einsatz einer Standard S3 Schnittstelle stark vereinfacht. Der Beitrag stellt die Entwicklung und die Systemarchitektur der BBox am Beispiel von 2 Projekten dar. T2 - 1. Fachkongress Digitale Transformation im Lebenszyklus der Verkehrsinfrastruktur CY - Esslingen, Germany DA - 29.05.2021 KW - Brücke KW - Digitalisierung KW - Digitaler Zwilling KW - Datenablage PY - 2021 UR - https://elibrary.narr.digital/article/99.125005/dtv202110075 SN - 2748-9221 IS - 1 SP - 75 EP - 84 PB - expert verlag AN - OPUS4-56159 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taffe, A. A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan T1 - Verwendung von Messergebnissen zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen in statischen Nachweisen - Statistisch abgesicherte Messgrößen beschreiben dem Prüfingenieur die tatsächlich ausgeführte Konstruktion N2 - Zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfPBau-Verfahren) sind auch im Bauwesen stets an praxisrelevante Prüfaufgaben gekoppelt. Die Ermittlung beispielsweise eines Ist-Zustandes im Vorfeld einer Betoninstandsetzung oder die Ermittlung von Schadensursache und Schadensumfang als Folge wiederkehrender Untersuchungen von Brücken nach DIN 1076 sind etablierte Anwendungsgebiete der ZfPBau. Mit der Einführung der Nachrechnungsrichtlinie für Straßenbrücken im Jahr 2011 hat die Nachfrage nach ZfPBau-Dienstleistungen einerseits stark zugenommen, andererseits eröffnet sie Möglichkeiten, in statischen Nachweisen die tatsächlichen Eigenschaften bestehender Konstruktionen rechnerisch anzusetzen. Dazu aber müssen Messergebnisse statistisch bewertet werden können. Dies geschieht durch eine einheitliche Ermittlung der Messunsicherheit, mit der die Voraussetzungen geschaffen werden, um Messergebnisse von ZfPBau-Verfahren in statischen Berechnungen verwenden zu können. Im folgenden Beitrag wird gezeigt, wie Messgrößen der ZfPBau als (stochastische) Basisvariablen in probabilistische Nachweise zur Berechnung der Zuverlässigkeit einfließen können, indem Grenzzustandsgleichungen modifiziert werden. Mit dieser Vorgehensweise sind weitere Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen möglich. KW - Bestandsbauwerke KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Probabilistik KW - Statischer Nachweis KW - Brücken PY - 2018 UR - http://www.bvpi.de/bvpi-content/ingenieur-box/pruefingenieur.htm SN - 1430-9084 VL - 05 IS - 52 SP - 46 EP - 53 PB - Bundesvereinigung der Prüfingenieure für Bautechnik e.V. CY - Berlin AN - OPUS4-45477 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zoega, A. A1 - Krause, Martin A1 - Kurz, J. A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Boßmann, N. T1 - Ultraschalluntersuchungen zur Rissdetektion an Spannbetonschwellen N2 - Im deutschen Eisenbahnnetz sind ca. 80 Millionen Spannbetonschwellen verbaut. Analog zu anderen Bauwerken werden Wpannbetonschwellen regelmäßig visuell inspiziert. Die Rissbildung ist bei diesen Inspektionen ein Kriterium für die Schädigung einer Spannbetonschwelle. Durch Rissbildung kann es passieren, dass Betonschwellen ihre Nutzungsdauer nicht erreichen. KW - ZfPBau KW - Spannbeton PY - 2017 VL - März 2017 IS - Ernst & Sohn Special 2017 SP - 20 EP - 22 PB - Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-48112 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Braml, T. A1 - Wimmer, J. A1 - Varabei, Y. A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kuhn, T. A1 - Reingruber, M. A1 - Gordt, A. A1 - Hamm, J. T1 - Digitaler Zwilling: Verwaltungsschale BBox als Datenablage über den Lebenszyklus einer Brücke T1 - Digital twin: Asset administration shell BBox as data storage over the life cycle of a bridge N2 - Auf dem Weg zur digitalen Brücke existieren bereits erste Lösungen, die den Lebenszyklus einer Brücke abbilden können. Für die Planung, den Bau und den Unterhalt stehen unterschiedlichste Werkzeuge, z. B. BIM, DIN 1076, SIB-Bauwerke, Monitoring etc. zur Verfügung, die jeweils mit unterschiedlichen Datenformaten arbeiten. Für ein intelligentes Erhaltungsmanagement müssen aber alle Daten mit den verschiedenen Datenformaten zusammengeführt, abgelegt und so verwaltet werden können, dass über den gesamten Lebenszyklus einer Brücke die Abbildung eines ganzheitlichen digitalen Zwillings eines Bauwerks möglich ist. Die Autoren haben dafür mit BBox den Prototyp einer Verwaltungsschale (VWS) auf Grundlage von Industrie 4.0 entwickelt. Damit wird das physikalisch-ingenieurtechnische Modell zur Zustandsbewertung der Brücke in den Mittelpunkt gestellt und der gesamte Lebenszyklus einer Brücke kann unabhängig von Datenformaten digital erfasst werden. Da der Aufbau der VWS durch die Granularität optimal strukturiert ist, bietet die Ablage und Einspeisung von Messdaten sowohl die Grundlage eines Live-Monitorings als auch den Grundstein für maschinelles Lernen (ML). Der Datenzugriff via S3-Schnittstelle erleichtert die Entwicklung von eigenen Prognosemodellen mit Informationsmustern (SHIP – Structural Health Information Pattern). Am Beispiel der Heinrichsbrücke Bamberg wird die praktische intelligente Umsetzung des Bauwerksmonitorings inkl. VWS mit Informationsmustern und ML gezeigt. N2 - On the way to the digital bridge, initial solutions already exist that can map the life cycle of a bridge. A wide variety of tools are available for planning, construction and maintenance, e. g. BIM, DIN 1076, SIB structures, monitoring etc., each of which works with different data formats. For an intelligent maintenance management, however, all data with the different data formats must be merged, stored, and managed in such a way that the mapping of a holistic digital twin of a structure is possible over the entire life cycle of a bridge. For this purpose, the authors have developed BBox, a prototype of an asset administration shell (AAS) based on Industry 4.0. This places the physical-engineering model for assessing the condition of the bridge at the center, and the entire life cycle of a bridge can be digitally recorded independently of data formats. Since the structure of the AAS is optimally structured through granularity, the storage and feeding of measurement data provides both the basis of live monitoring and the cornerstone for machine learning (ML). The data access via S3 interface facilitates the development of own prognosis models with information patterns (SHIP – Structural Health Information Pattern). Using the Heinrichsbrücke Bamberg as an example, the practical intelligent implementation of structural monitoring incl. AAS with information patterns and ML is shown. KW - Digitaler Zwilling KW - Lebenszyklus KW - Bauwerksmonitoring KW - Industrie 4.0 KW - Maschinelles Lernen KW - Digital twin KW - Life cycle KW - Structural health monitoring KW - Industry 4.0 KW - Machine learning PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202100094 SN - 1437-0999 SP - 1 EP - 9 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-54017 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Jansen, D. A1 - Bald, S. A1 - Birbaum, J. A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Krause, J. A1 - Maack, Stefan A1 - Pichottka, S. A1 - Scherkenbach, M. A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Villaret, K. A1 - Wöllenstein, J. T1 - Sensorik zur Substanzbewertung von Straßen N2 - Das vorliegende Arbeitspapier stellt den Stand des Wissens und der Forschung zum Einsatz von Sensorik in Straßenbefestigungen zur Erfassung von Eingangsgrößen und Merkmalen für die Substanzbewertung zusammenfassend dar. Unter Sensorik versteht dieses Arbeitspapier ganz allgemein technische Einrichtungen, mit denen man die Werte von physikalischen Größen erfassen und zur Interpretation darstellen kann. KW - Sensorik KW - Beton KW - Asphalt KW - Messkette KW - Zustandsbewertung PY - 2022 SN - 978-3-86446-314-3 SP - 1 EP - 28 PB - Forschungsgemeinschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V. CY - Köln AN - OPUS4-54530 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -