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Erscheinungsjahr

  • 2020 (5)
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Dokumenttyp

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  • Forschungsbericht (2)
  • Dissertation (1)

Sprache

  • Englisch (19)
  • Deutsch (18)

Referierte Publikation

  • nein (28)
  • ja (9)

Schlagworte

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  • Deterioration (5)
  • Inspection planning (5)
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Organisationseinheit der BAM

  • 7 Bauwerkssicherheit (25)
  • 7.2 Ingenieurbau (18)
  • 7.0 Abteilungsleitung und andere (7)

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Anwendung von kontinuierlichen sensor-basierten Monitoringverfahren zur Bewertung von Infrastrukturbauwerken (2018)
Baeßler, Matthias ; Schneider, Ronald
Kontinuierliche Sensorbasierte Bauwerksmessungen leisten einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit von Verkehrsbauwerken. Hierzu werden im Vorhaben AISTec Referenzbauwerke und Referenzverfahren untersucht. Der Vortrag stellt die Expertise des FB 7.2, Herangehensweisen und Projektziele vor´.
A sampling-based approach to identifying optimal inspection and repair strategies for offshore jacket structures (2018)
Schneider, Ronald
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.
Reliability assessment of monitored jacket support structures of offshore wind turbines (2015)
Schneider, Ronald
We present a concept for assessing the system reliability of monitored jacket support struc-tures of offshore wind turbines subjected to fatigue. The concept assumes that a structural health monitoring system periodically records accelerations of the jacket structure caused by ambient excitations. The recorded data is processed by a stochastic subspace-based damage detection algorithm to provide information on the global damage state of the jacket structure. This information is generally uncertain. To determine the effect of such uncertain global monitoring information on the structural reliability, the deterioration state of the jacket structure is described by a probabilistic fatigue deterioration model of all structural elements, which considers stochastic dependence among element fatigue behavior. The system deterioration model is coupled with a probabilistic structural model to compute the system failure probability. Global damage detection information is included in the reliability assessment through Bayesian updating of the system failure probability.
Intelligente Bauwerke - Prototyp zur Ermittlung der Schadens- und Zustandsentwicklung für Elemente des Brückenmodells (2015)
Schneider, Ronald ; Fischer, J. ; Straub, D. ; Thöns, S. ; Bügler, M. ; Borrmann, A.
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.
Zuverlässigkeitsbasierte Bauwerksbewertung (2015)
Schneider, Ronald
Die BAM erforscht mit Partnern an der TUM und DTU Methoden und Modelle für ein optimiertes Tragwerksmanagement von Infrastrukturbauwerken. Im Rahmen des vom BMVI und der BASt aufgelegten Projektclusters „Intelligente Brücke“ wurde ein Software-Prototyps zur zuverlässigkeitsbasierten Bewertung eines konkreten Spannbetonüberbaus unter Berücksichtigung von Inspektionen und Überwachungssystemen entwickelt. Der entwickelte Software-Prototyp ermöglicht Benutzern ohne vertiefte Kenntnisse der Zuverlässigkeitstheorie eine Berechnung des Einflusses von Bauwerksinformationen auf den Systemschädigungszustand und die Tragsicherheit. Auf dieser Grundlage können effiziente Inspektions- und Überwachungsmaßnahmen identifiziert und das Erhaltungsmanagement optimiert werden.
Simulating the service life performance of an inspected group of jacket-type structures (2017)
Schneider, Ronald ; Thöns, Sebastian ; Rogge, Andreas
A novel method for risk-based optimization of inspection and repair strategies for deteriorating structural systems has recently been proposed. The method defines heuristics at the system level to reduce the number of possible strategies. For each defined strategy, it computes the updated system failure probability conditional on simulated inspection and repair histories, and evaluates the associated costs and risk. The expected total service life costs and risk for a strategy are finally determined using Monte Carlo simulation. The optimal strategy minimizes the expected total service life costs and risk. We intend to adopt this approach to optimize inspection, monitoring and repair activities for offshore wind park support structures. As a first step, we simulate – in analogy to an offshore wind park – the service life performance of an inspected group of jacket-type frames. The performance is quantified in terms of the group’s system failure probability conditional on simulated inspection and repair histories. The underlying system model accounts for the structural redundancy of the frames and the interdependence among their failure events due to similar loading conditions. The model also captures stochastic dependence among the deterioration states of the frames. As part of the simulation process the a-priori unknown outcome of any planned inspection is generated conditional on the outcome of all previous inspections.
Simulating the service life performance of an inspected group of jacket-type structures (2017)
Schneider, Ronald
A novel method for risk-based optimization of inspection and repair strategies for deteriorating structural systems has recently been proposed. The method defines heuristics at the system level to reduce the number of possible strategies. For each defined strategy, it computes the updated system failure probability conditional on simulated inspection and repair histories, and evaluates the associated costs and risk. The expected total service life costs and risk for a strategy are finally determined using Monte Carlo simulation. The optimal strategy minimizes the expected total service life costs and risk. We intend to adopt this approach to optimize inspection, monitoring and repair activities for offshore wind park support structures. As a first step, we simulate – in analogy to an offshore wind park – the service life performance of an inspected group of jacket-type frames. The performance is quantified in terms of the group’s system failure probability conditional on simulated inspection and repair histories. The underlying system model accounts for the structural redundancy of the frames and the interdependence among their failure events due to similar loading conditions. The model also captures stochastic dependence among the deterioration states of the frames. As part of the simulation process the a-priori unknown outcome of any planned inspection is generated conditional on the outcome of all previous inspections.
Assessing and updating the reliability of concrete bridges subjected to spatial deterioration - principles and software implementation (2015)
Schneider, Ronald ; Fischer, J. ; Bügler, M. ; Nowak, M. ; Thöns, S. ; Borrmann, A. ; Straub, D.
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.
Konzept zur Einbindung der Strukturüberwachung in die risikobasierte Inspektionsplanung von Offshore-Strukturen (2017)
Schneider, Ronald
Das Ermüdungsverhalten einzelner Schweißverbindungen in Offshore-Strukturen ist stark korreliert. Diese Korrelation entsteht zum einen durch die Verwendung gleicher Prozesse und Materialien bei der Herstellung der Verbindungen, zum anderen sind die ermüdungswirksamen Lasten an verschiedene Hospots im Tragwerk ebenfalls von einander abhängig. Hieraus ergeben sich Systemeffekte, die es ermöglichen, durch stichprobenartige Inspektion des Zustandes einzelner Hotspots auf den Zustand der verbleibenden Hotspots im Tragwerk zu schließen. Auf dieser Grundlage können Inspektions- und Reparaturstrategien für ermüdungsbeanspruchte Offshore-Strukturen mit Hilfe von riskobasierten Methoden optimiert werden. In diesem Vortrag wird weiterführend ein Konzept zur Einbindung von globalen Monitoringergebnissen in die risikobasierte Inspektionsplanung vorgestellt.
Bayes‘sche Analyse von Ingenieurmodellen (2018)
Schneider, Ronald
Der Vortrag zeigt, dass Unsicherheiten in Ingenieurmodellen quantitativ mit Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie modelliert werden können. Zusätzlich können durch eine Bayes‘sche Analyse probabilistische Ingenieurmodelle konsistent anhand von Daten „gelernt“ werden.
  • 1 bis 10

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