TY - JOUR A1 - Simon, Patrick A1 - Helmrich, M. A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Baeßler, Matthias A1 - Lorelli, S. A1 - Morgenthal, G. T1 - Maintalbrücke Gemünden: Bauwerksmonitoring und -identifikation aus einem Guss T1 - Maintalbrücke Gemünden – Integrated structural health monitoring and UAS diagnostics JF - Bautechnik N2 - Die Infrastruktursysteme der Industriestaaten erfordern heute und in Zukunft ein effizientes Management bei alternder Bausubstanz, steigenden Lasten und gleichbleibend hohem Sicherheitsniveau. Digitale Technologien bieten ein großes Potenzial zur Bewältigung der aktuellen und künftigen Herausforderungen im Infrastrukturmanagement. Im BMBF-geförderten Projekt Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien (AISTEC) wird untersucht, wie unterschiedliche Technologien und deren Verknüpfung gewinnbringend eingesetzt werden können. Am Beispiel der Maintalbrücke Gemünden werden ein sensorbasiertes Bauwerksmonitoring, bildbasierte Inspektion mit durch Kameras ausgestatteten Drohnen (UAS) und die Verknüpfung digitaler Bauwerksmodelle umgesetzt. Die aufgenommenen Bilder dienen u. a. als Grundlage für spätere visuelle Anomaliedetektionen und eine 3D-Rekonstruktion, welche wiederum für die Kalibrierung und Aktualisierung digitaler Tragwerksmodelle genutzt werden. Kontinuierlich erfasste Sensordaten werden ebenfalls zur Kalibrierung und Aktualisierung der Tragwerksmodelle herangezogen. Diese Modelle werden als Grundlage für Anomaliedetektionen und perspektivisch zur Umsetzung von Konzepten der prädiktiven Instandhaltung verwendet. Belastungsfahrten und historische Daten dienen in diesem Beitrag der Validierung von kalibrierten Tragwerksmodellen. N2 - Infrastructure systems of industrialised countries today and in the future require efficient management with an ageing stock, increasing loads while simultaneously maintaining a high level of safety. Digital technologies offer great potential for the current and future challenges in infrastructure management. The BMBF-funded project AISTEC is investigating how the individual technologies and their interconnection can be used beneficially. With the Maintalbrücke in Gemünden as an exemplary application, sensor-based structural monitoring, image-based inspection using unmanned aircraft systems (UAS) equipped with cameras and the integration of digital structural models are being implemented. The recorded images serve, among others, as basis for subsequent anomaly detection and a 3D reconstruction, which in turn are used for updating digital structural models. Continuously recorded sensor data is used to update the parameters of the structural models, which in turn provide the basis for predictive maintenance. Load tests are used to validate the models. KW - Bauwerksüberwachung KW - Strukturmonitoring KW - Structural Health Monitoring KW - Modell-Update KW - UAS KW - Belastungstest KW - Structural system identification KW - Structural health monitoring KW - Model update KW - UAS KW - Load tests PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-554924 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202100102 SN - 0932-8351 VL - 99 IS - 3 SP - 163 EP - 172 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-55492 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Hille, Falk A1 - Said, Samir A1 - Baeßler, Matthias ED - Curbach, M. ED - Marx, S. ED - Scheerer, S. ED - Hampel, T. T1 - Structural Health Monitoring der Maintalbrücke Gemünden zur Unterstützung einer prädiktiven Instandhaltung T2 - Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden N2 - Nach den bisherigen Regeln werden Bauwerksprüfungen von Brücken in starr definierten Intervallen durchgeführt. Diese starre, periodische, zustandsbasierte Instandhaltungsstrategie soll zukünftig durch eine flexible und prädiktive Instandhaltung ersetzt werden. Hierbei sollen Inspektionen und Instandhaltungsmaßnahmen unterstützt durch autonome Systeme auf der Grundlage von Monitoringdaten geplant und zusätzlich bei unvorhergesehenen Ereignissen ausgelöst werden. Im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens AISTEC wird ein Vorgehen für Großbauwerke und kleinere Regelbauwerke zur Umsetzung eines kombinierten globalen, schwingungsbasierten und quasistatischen Monitorings entworfen. An der Maintalbrücke Gemünden – einer semiintegralen Rahmenbrücke aus Spannbeton auf der Schnellfahrstrecke Hannover–Würzburg – wurde als Demonstrator ein Dauermonitoring realisiert. T2 - 11. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (SEUB) CY - Online meeting DA - 08.03.2021 KW - Structural Health Monitoring KW - Umwelteinflüsse KW - Prädiktive Instandhaltung PY - 2021 UR - https://tu-dresden.de/bu/bauingenieurwesen/imb/ressourcen/dateien/veranstaltungen/seub/11-seub-2021/2021_SEUB11_06_Herrmann_et_al.pdf?lang=de VL - 55 SP - 66 EP - 76 PB - Technische Universität Dresden CY - Dresden AN - OPUS4-52810 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Patrick A1 - Schneider, Ronald A1 - Baeßler, Matthias ED - Yokota, H. ED - Frangopol, D. M. T1 - Bayesian system identification of a reinforced concrete beam subject to temperature variations based on static response data T2 - Bridge Maintenance, Safety, Management, Life-Cycle Sustainability and Innovations N2 - Changes in the measured response of structural systems can be an indication of structural damages. However, such changes can also be caused by the effect of varying environmental conditions. To detect, localize and quantify changes or damages in structural systems subject to varying environmental conditions, physics-based models of the structural systems have to be applied which explicitly account for the influence of ambient conditions on the structural behavior. Data obtained from the structural systems should be used to calibrate the models and update predictions. Bayesian system identification is an effective framework for this task. In this paper, we apply this framework to learn the parameters of two competing structural models of a reinforced concrete beam subject to varying temperatures based on static response data. The models describe the behavior of the beam in the uncracked and cracked condition. The data is collected in a series of load tests in a climate chamber. Bayesian model class selection is then applied to infer the most plausible condition of the beam conditional on the available data. T2 - Tenth International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS 2020) CY - Online meeting DA - 11.04.2021 KW - Structural systems KW - Bayesian system identification KW - Damage identification KW - Environmental effects KW - Structural health monitoring PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1201/9780429279119-125 SP - 934 EP - 941 PB - CRC Press AN - OPUS4-52809 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Baeßler, Matthias T1 - Probabilistic approaches to the design and assessment of offshore foundations considering spatially varying site conditions T2 - Proceedings of the 3rd International Conference on Structural Integrity for Offshore Energy Industry (SI 2021) N2 - In this contribution, we consider two applications in which probabilistic approaches can potentially complement or enhance the design and assessment of offshore wind turbine foundations. First, we illustrate in a numerical example that probabilistic modelling can be helpful in dealing with chang-es in turbine locations during the planning phase of an offshore wind farm. In this case, spatial probabilistic modelling of the ground conditions enables (a) an inference of the soil properties at the modified turbine location from field data collected at different locations across an offshore wind farm site and (b) an optimisation of further site investigations. Second, we discuss the uncer-tainties and risks associated with the installation of large diameter monopiles in soils with hetero-geneities such as strong layers and/or embedded boulders. Subsequently, we present a concept for modelling, understanding, and managing these risks based on a probabilistic model of the subgrade conditions, monopile, and subgrade-pile-interaction. T2 - 3rd International Conference on Structural Integrity for Offshore Energy Industry (SI 2021) CY - Online meeting DA - 15.11.2021 KW - Probabilistic modelling KW - Spatially varying ground conditions KW - Foundation reliability analysis KW - Monopile installation risks PY - 2022 SN - 978-1-8383226-3-2 SP - 9 EP - 17 AN - OPUS4-54531 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Risikoanalyse technischer Systeme: Aktivitäten an der BAM N2 - Die Risikoanalyse ist ein formales Verfahren zur Unterstützung von Entscheidungen unter Unsicherheit und Risiko. Es ermöglicht eine Optimierung von Maßnahmen zur Verhinderung unerwünschter Konsequenzen. Der Vortrag stellt die aktuellen Aktivitäten an der BAM in dem Feld Risikoanalyse technischer System vor. T2 - 4. Sitzung des Beirates „Infrastruktur“ der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) CY - Berlin, Germany DA - 19.04.2018 KW - Risiko KW - Risikoanalyse PY - 2018 AN - OPUS4-46436 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Simon, Patrick A1 - Herrmann, Ralf A1 - Baeßler, Matthias T1 - Sensorbasiertes Monitoring (AP4 + AP7): Ein Überblick N2 - Im AISTEC Projekt erforscht der FB 7.2 Verfahren zur Bewertung von Verkehrsbrücken auf der Gruandlage von sensorbasierten Bauwerksmessungen. In diesem Vortrag wird ein Überlick über die Forschungsarbeiten des FB 7.2 präsentiert. Des Weiteren wird ein Ausblick zur quantitativen Integration von sensorbasierten Bauwerksmessungen in die risiko-basierte prädiktive Planung von Inspektionen und Reparaturen von Ingenieurbauwerken gegeben. T2 - AISTEC 5. Verbundtreffen CY - Online meeting DA - 24.06.2021 KW - AISTEC KW - Structural Health Monitoring KW - Brücken PY - 2021 AN - OPUS4-52982 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eichner, Lukas A1 - Gerards, Paul A1 - Herrmann, Ralf A1 - Schneider, Ronald A1 - Hille, Falk A1 - Baeßler, Matthias T1 - A framework for data and structural integrity management for support structures in offshore wind farms based on building information modelling T2 - Proc. of the 8th Intl. Symp. on Reliability Engineering and Risk Management (ISRERM 2022) N2 - Support structures of wind turbines in German offshore wind farms are regularly inspected. Currently, inspection outcomes are generally not systematically recorded. This prevents their consistent handling and processing, which is a key requirement to enable an efficient structural integrity management. As part of the DiMoWind-Inspect project, a data model and reference designation system for such inspection results is developed to facilitate their identification, localization, quantification, tracing and linking throughout the lifetime of a wind farm and beyond. The inspection results together with structural health monitoring results and information on repairs form the basis for assessing and predicting the structural condition, estimating the remaining lifetime, and planning of future inspections, structural health monitoring, and repairs. As a basis for developing a digital structural integrity management, a generic framework is proposed in this paper, which describes the stakeholders, data, models, processes and workflows of the integrity management of support structures in offshore wind farms and their interrelations. The framework adopts a building information modelling approach to describe the information relevant to the structural integrity management. The central digital space of the framework is a common data environment. An implementation of the framework will enable a digital structural integrity management in which inspection, structural health monitoring, repair, assessment and planning outcomes generated throughout the life cycle of a wind farm can be consistently collected, managed, shared and processed by the relevant shareholders. T2 - 8th International Symposium on Reliability Engineering and Risk Management CY - Hannover, Germany DA - 04.09.2022 KW - Offshore wind energy KW - support structures KW - structural health monitoring KW - building information modelling KW - structural integrity management PY - 2022 DO - https://doi.org/10.3850/978-981-18-5184-1_MS-04-161-cd SP - 111 EP - 117 PB - Research Publishing CY - Singapore AN - OPUS4-55656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald A1 - Herrmann, Ralf A1 - Simon, Patrick A1 - Hille, Falk A1 - Said, Samir A1 - Baeßler, Matthias T1 - Sensorbasiertes Monitoring der Maintalbrücke Gemünden N2 - Monitoringsysteme erfassen kontinuierlich Bauwerksdaten wie z.B. Bauwerksbeschleunigungen, auf deren Grundlage Bauwerksschäden mit Hilfe von SHM-Methoden quantifiziert werden können. Mit den gewonnenen Informationen über den aktuellen Bauwerkszustand können Vorhersagen des Bauwerkszustandes und der Bauwerkszuverlässigkeit aktualisiert und erforderliche Inspektionen und Instandhaltungsmaßnahmen vorausschauend geplant werden. Im BMBF-Forschungsvorhaben AISTEC entwickeln der Fachbereich 7.2 „Ingenieurbau“ innovative Monitoringverfahren zur Systemidentifikation und automatischen Detektion, Lokalisierung und Quantifizierung von Schäden an Infrastrukturbauwerken anhand von gemessenen dynamischen und statischen Bauwerksdaten. Im Rahmen dieses Projektes werden die Verfahren an der Maintalbrücke bei Gemünden angewendet, welche Teil der ICE-Strecke Hannover-Würzburg ist. In diesem Vortrag wird das für die Maintalbrücke Gemünden geplante und umgesetzte Monitoingsystem vorgestellt. T2 - 4. Verbundtreffen AISTEC CY - Weimar, Germany DA - 24.09.2020 KW - Zivile Sicherheit KW - Brücken KW - Structural Health Monitoring PY - 2020 AN - OPUS4-51333 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schneider, Ronald T1 - Structural integrity management research at BAM N2 - This presentation provides an overview on the structural integrity management research at BAM. In addition, a framework for monitoring and risk-informed inspection and maintenance planning for offshore steel structures is presented. T2 - Structural Health Monitoring Using Statistical Pattern Recognition CY - Berlin, Germany DA - 20.03.2023 KW - Structural integrity KW - Monitoring KW - Maintenance KW - Inspeciton KW - Bridges KW - Offshore wind PY - 2023 AN - OPUS4-57864 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eichner, Lukas A1 - Schneider, Ronald A1 - Baeßler, Matthias T1 - Optimal vibration sensor placement for jacket support structures of offshore wind turbines based on value of information analysis JF - Ocean Engineering N2 - Information on the condition and reliability of an offshore jacket structure provided by a vibration-based structural health monitoring system can guide decisions on inspection and maintenance. When selecting the sensor setup, the designer of the monitoring system must assess its overall benefit compared to its costs before installation. The potential benefit of continuously monitoring the dynamic response of a jacket structure can be formally quantified through a value of information analysis from Bayesian decision theory. In this contribution, we present a framework for optimizing the placement of vibration sensors on offshore jacket structures by maximizing the value of information of the monitoring system. To solve the resulting discrete optimization problem, we adapt a genetic algorithm. The framework is demonstrated in a numerical example considering a redundant jacket-type steel frame. The numerical study shows that monitoring the vibration response of the frame is beneficial. Good sensor setups consist of relatively few sensors located towards the upper part of the frame. The adapted genetic algorithm performs similarly well as established sequential sensor placement algorithms and holds substantial promise for application to real jacket structures. KW - Optimal sensor placement KW - Value of information KW - Jacket support structure KW - Offshore wind turbine KW - Monitoring-informed inspection and maintenance planning PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.115407 SN - 0029-8018 VL - 288 IS - 2 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam AN - OPUS4-58725 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -