Modellanpassung zur Modellkalibrierung und Schadenslokalisation unter Berücksichtigung gemischt probabilistisch-possibilistischer Unschärfe am Beispiel von Brücken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Clemens Hübler
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553953837

Ingenieurbauwerke wie Brücken zeichnen sich im Gegensatz zu Anwendungen des Maschinenbaus oder anderer Branchen, die mit Serienfertigungen arbeiten, einerseits durch ihre Individualität, aber andererseits auch durch ihre Langlebigkeit aus. Viele Ingenieurbauwerke werden nur ein einziges Mal gebaut und dann für Jahrzehnte betrieben. Durch lebensdauerverlängernde Maßnahmen werden teilweise Betriebsdauern von über hundert Jahren erreicht. Aus dieser besonderen Konstruktions- und Betriebsweise resultieren viele Herausforderungen. Beispielsweise gibt es in der Regel keine Prototypen für das untersuchte Bauwerk. Auch die Dokumentation des Bauwerks, seines Betriebs und seiner Wartung ist in vielen Fällen, insbesondere bei sehr alten Bauwerken, lückenhaft oder unpräzise. Dies führt zu erheblicher Unschärfe, die zum Beispiel in Informationen über Materialkennwerte oder Anschlusssteifigkeiten vorliegt. Um dennoch eine lange, aber auch sichere und ökonomische Lebensdauer zu gewährleisten, wird in den letzten Jahren vermehrt an der Kombination von Simulationsmodellen und einer Überwachung des realen Bauwerks geforscht. So entstehen digitale Zwillinge der Bauwerke, die diese über ihr gesamtes Leben abbilden können und auftretende Schäden mitberücksichtigen. Die Verknüpfung des Simulationsmodells mit dem realen Bauwerk erfolgt oftmals mit Hilfe von Methoden der Modellanpassung. Wird bei der Modellanpassung die Unschärfe in Modell und Messung explizit berücksichtigt und ggf. durch die Anpassung reduziert, so handelt es sich um robuste Modellanpassung. Modellanpassungen von Ingenieurbauwerken, die einerseits einen nicht genau bekannten Zustand zum Zeitpunkt der ersten Messungen aufweisen (d. h. es sind beispielsweise Modellkalibrierungen aufgrund unscharfer Informationen über das Material oder die Anschlusssteifigkeiten erforderlich) und sich andererseits über die Zeit verändern (z. B. müssen auftretende Schäden detektiert und lokalisiert werden), stellen den Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens dar. Die Modellanpassungen sollen in diesem Forschungsvorhaben exemplarisch an einer für verschiedene Forschungszwecke erbauten Fußgängerbrücke (HUMVIB-Brücke) durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen