SPP 2388:  Hundert plus - Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur ; Geowissenschaften ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Mathematik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461030501

Das Schwerpunktprogramm (SPP) 2388 „Hundert plus“ zielt darauf ab, die Lebensdauer von Infrastrukturbauwerken durch innovative Instandhaltungsstrategien signifikant zu verlängern. In Phase 1 lag der Fokus auf der automatisierten Erfassung von Bestandsdaten, der Erstellung präziser 3D-Modelle und der Integration von Echtzeitmessdaten in digitale Zwillinge, um Bauwerke kontinuierlich zu überwachen. Diese Grundlagen ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von Schäden und die Entwicklung präventiver Maßnahmen. In Phase 2 wird aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase 1 der Forschungsbereich der Zustandsindikatoren und Prognosemodelle vertieft, um eine ganzheitliche, objektive Bewertung und Prognose der Bauwerkszustände zu ermöglichen. Zudem werden Methoden zur Ableitung von Handlungsempfehlungen entwickelt, die prädiktive und präskriptive Instandhaltungsstrategien unterstützen. Diese Ansätze werden an realen Bauwerken wie der Nibelungenbrücke in Worms, dem Validierungsbauwerk des SPP 2388, oder auch der Brücke „openLab“ in Bautzen getestet. Das Koordinationsprojekt spielt eine zentrale Rolle bei der Förderung der interdisziplinären Zusammenarbeit und der Netzwerkbildung. Es unterstützt die nationale und internationale Vernetzung der Forschenden innerhalb und außerhalb des SPP, fördert den wissenschaftlichen Nachwuchs und setzt gezielt Gleichstellungsmaßnahmen um. Außerdem wird die Kommunikation der Ergebnisse an Fachleute und die allgemeine Öffentlichkeit aktiv betrieben, um gesamtgesellschaftlich das Bewusstsein für die Relevanz des Themas stärken und die Sichtbarkeit des SPP zu erhöhen. Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Begleitforschung im Koordinationsprojekt liegt auf der Weiterentwicklung und Fusion der in beiden Phasen installierten Structural-Health-Monitoring-Systeme der Nibelungenbrücke zu einem kollaborativen Gesamtsystem unter Berücksichtigung von Datenqualität und Unsicherheiten. Außerdem werden die Datenplattformen weiter ausgebaut, um die Interoperabilität zwischen Systemen zu verbessern, automatisierte Metadatenprozesse zu integrieren und eine hohe Datenqualität zu sichern. Ergänzt wird dies durch eine Strategie für intelligentes Wissensmanagement. Die Nibelungenbrücke als zentrales Demonstratorbauwerk bietet eine Plattform für die praktische Anwendung und beispielhafte Validierung der im SPP entwickelten Methoden, die auf weitere Ingenieurbauwerke allgemein übertragen werden und damit die Instandhaltungsprozesse künftig nachhaltig verbessern können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: China, USA

Projekte

• Automatische datengetrieben Modellbildung und H2/H-unendlich - Norm basierte Dimensionsreduktion von prozessorientierten und kooperativen Systemen zur SHM-Zustandsanalyse mit Methoden der Systemidentifikation und maschinellem Lernen an exponierten Bauwerken - Phase zwei (Antragsteller Lenzen, Armin )
• Automatisierte digitale Bauwerksmodellierung aus heterogenen Bestandsdaten unter Berücksichtigung von deren Qualitätsmerkmalen - ADIBAMOD-Q (Antragsteller Neitzel, Frank )
• Datenbasierte Verbesserung von Simulationsmodellen zur Identifikation von stochastischen digitalen Zwillingen von Brücken (Antragsteller Unger, Jörg F. ;  Weiser, Martin )
• Datengestützte probabilistische Vorhersage des Betonkriechens unter Berücksichtigung der hygrischen und mechanischen Vorgeschichte bestehender Bauwerke (CreepStatus) (Antragsteller Haist, Michael )
• Dauerüberwachung von Bauwerken mit modellbasierter Schadensdetektion unter Einsatz nichtlinearer Modellanpassungen und Methoden der Künstlichen Intelligenz (Antragstellerin Schnellenbach-Held, Martina )
• Digitale Verknüpfung von Multiskalenanalysen in Modellierung und Monitoring (DIVING) (Antragsteller Könke, Carsten ;  Zabel, Volkmar )
• Digitaler Zwilling als Vermittler zwischen in-situ-Schadensdetektion und globaler Tragwerksanalyse (Antragsteller Unglaub, Julian )
• Entwurfsmethodik für ein lebensdauerübergreifendes Bauwerksmonitoring bei unbekanntem Schadensprozess – Optimierte Sensornetze (Antragsteller Marx, Steffen )
• Intelligente Resilienzanalyse von Infrastruktur unter Berücksichtigung unsicherheitsbehafteter Echtzeitdaten (Antragsteller Beer, Michael ;  Broggi, Matteo )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Marx, Steffen )
• LEbensdauerMOnitoring von TRAgwerken mittels Datenassimilation im Digitalen Zwilling mit Künstlicher Intelligenz – LEMOTRA (Antragsteller Petryna, Yuri S. )
• Messwertgestützte Zustandserfassung, Belastungsidentifikation und Lebensdauerprognose von Spannbetonbrücken mit geringem Querkraftbewehrungsgrad anhand der 2D-FOS-Methode (Antragsteller Claßen, Martin )
• Methodenentwicklung und Bewertungssystematik für die lebensdauerübergreifende Verknüpfung von Structural Health Monitoring Daten und Bestandwissen über Deep Transfer Learning (Antragsteller Herrmann, Ralf )
• Modellierung von Ingenieurbauwerken unter besonderer Berücksichtigung von unvollständigen und unsicheren Messdaten durch erklärbares maschinelles Lernen (MoCES) (Antragsteller Reiterer, Alexander )
• Monitoringdatengetriebenes Lebensdauermanagement auf Basis einer adaptiven, KI-gestützen Korrosionsprognose für Infrastrukturbauwerke aus Stahlbeton unter kombinierten Einwirkungen (Antragsteller Leusmann, Thorsten ;  Lowke, Dirk ;  Wessels, Henning )
• Musterdetektion innerer Spanndrahtbrüche an Betonoberflächen (Antragsteller Sanio, David )
• Optische 3D-Brücken-Inspektion: Innovative Inspektion komplexer Infrastrukturen durch die Kombination von hochauflösenden UAV-gestützten Bildern und Streifenlicht-Aufnahmen (Antragsteller Bestmann, Ulf ;  Gerke, Markus )
• Optische 3D-Messverfahren zur Generierung, Nachführung und Messdatenerfassung für digitale Zwillinge komplexer Baustrukturen (Antragsteller Maas, Hans-Gerd )
• Qualitätsbewertung digitaler Zwillinge auf der Basis mathematischer Abstraktion und Tangle-basierten Blockchain-Architekturen (Antragsteller Smarsly, Kay )
• RaumLink: Räumlich-Temporale Verknüpfungen heterogener Informationen im Infrastrukturbau (Antragsteller Beetz, Ph.D., Jakob )
• Scan2SAM - Datengetriebene Erzeugung baustatischer Systeme aus 3D-Punktwolken und formalisiertem Wissen zur VPINN-basierten Zustandsprognose (Antragsteller Blankenbach, Jörg ;  Klinkel, Sven )
• Schadenserkennung und -bewertung basierend auf Multi-Eigenschaft-Sensor-Netzwerken und hochparametrischer numerischer Systemidentifikation (Antragsteller Lowke, Dirk ;  Wüchner, Roland )
• Spatio-B-RAG - Methoden für die Wissenserschließung für räumlich annotierte heterogene Daten zur prädiktiven Schadensbeurteilung in Brückenbauwerken (Antragsteller Beetz, Ph.D., Jakob )
• Stochastische Digitale Zwillinge von Brücken zur Ermittlung von Zustandsindikatoren unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten (Antragsteller Unger, Jörg F. ;  Weiser, Martin )
• Structural Health Information Patterns (SHIPs) für die Analyse der Zustandsveränderung von Brücken in einem automatisierten digitalen Zwilling - [TwinSHIP] (Antragsteller Braml, Thomas )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Steffen Marx