Das Schwerpunktprogramm SPP 2388 „Hundert plus - Verlängerung der Lebensdauer komplexer Baustrukturen durch intelligente Digitalisierung“ zielt auf die methodische Entwicklung einer adaptiven, intelligenten und digitalen Repräsentanz von realen Bauwerken ab, um ein prädiktives Bauwerksmanagement lebensdauerbegleitend bereitzustellen. Der digitale Zwilling des Bauwerks soll dabei als einzige Quelle aller erforderlichen Informationen (Single Source of Truth) agieren und die praktischen Entscheidungen der Bauverwaltungen bezüglich der Instandhaltung maßgeblich unterstützen. Das Projekt LEMOTRA verfolgt die gesetzten Ziele systematisch und konsequent in Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus dem SPP. In der ersten Phase wurden methodische Bausteine für digitale Repräsentanz von Tragkonstruktionen in Form von BIM-Modellen und daraus ableitbaren FE-Modellen verschiedener Komplexität, die Erfassung von Verkehrseinwirkungen aus Messdaten sowie das Konzept eines digitalen Zwillings für SHM entwickelt und anhand von Ersatztragwerken experimentell wie numerisch getestet. 

Das Hauptziel des Projektes LEMOTRA in der zweiten Förderphase ist die Entwicklung von praxisrelevanten Zustandsindikatoren, welche in Anlehnung an die Nachrechnungsrichtlinie zielgerichtete Handlungshinweise ermöglichen. Diese Zustandsindikatoren sollen aus den Monitoringdaten und in der Baupraxis nachvollziehbaren mechanischen Modellen gewonnen werden und die Erstellung von kurz- bzw. mittelfristigen Prognosen des Bauwerkszustandes bezüglich relevanter Grenzzustände ermöglichen. Auf dieser Grundlage wird der Prozess der Entscheidungsfindung, eine prädiktive Zustandsbewertung und gezielte Maßnahmen für die Instandhaltung der Baukonstruktion entwickelt. Folglich kann ein wichtiger Baustein für die Erweiterung der Nachrechnungsrichtlinie in Richtung der Handlungshinweise in Phase 3 und 4 gelegt und exemplarisch erprobt werden. Als Voraussetzung dafür sollen die entwickelten Verfahren aus der ersten Förderperiode weiterentwickelt und an der Nibelungenbrücke angewendet werden.

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens LEMOTRA ist für die zweite Förderphase in zwei Forsschungsschwerpunkte und fünf Teilziele gegliedert. Jedem Teilziel ist ein entsprechendes Arbeitspaket zugeordnet.

Schwerpunkt Zustandsindikatoren und Prognosemodelle (ZIP)

• ZIP1: Entwicklung von Methoden zum Extrahieren von FE-Modellen verschiedener Komplexität und Dimensionalität aus dem BIM-Modell für die Nibelungenbrücke.

• ZIP2: Erweiterung des Monitoringsystems an der und Entwicklung des digitalen Zwillings (DZ) für die Nibelungenbrücke.

• ZIP3: Entwicklung von Verfahren zur automatisierten Erfassung und Prognose von Verkehrslasten an der Nibelungenbrücke mittels DZ und KI-Methoden.

• ZIP4: Entwicklung und Erprobung von praxisrelevanten Zustandsindikatoren für die Nibelungenbrücke.

   

Schwerpunkt Methoden für die Handlungshinweise (MH)

• MH1: Entwicklung von BIM-Komponenten für die Abbildung des Bauwerkszustandes im SHM-BIM an der Nibelungenbrücke.

   

Projektübergreifend wird hier ein Gesamtkonzept für das Lebensdauermanagement von Bauwerken auf der Basis von Monitoring, digitalen Zwillingen und künstlicher Intelligenz vorgeschlagen, einschließlich des generalisierten Datenflusses. Dieses projektübergreifende Gesamtkonzept für das Lebensdauermanagement von Bauwerken ist in Abbildung 1 dargestellt.