smartBridge Hamburg – prototypische Pilotierung eines digitalen Zwillings

Abstract

Zyklische, handnahe Inspektionen nach DIN 1076 bilden die Datenbasis für die Instandhaltungsplanung unserer Ingenieurbauwerke, die Berechnung von Zustandsnoten erfolgt dabei auf Grundlage erkannter Schäden. Die Dokumentation der Prüfung erfolgt überwiegend im Programmsystem SIB‐BW. Das System sorgt für einen vergleichsweise einheitlichen Bewertungsstandard und ermöglicht in begrenztem Umfang retrospektive und prospektive Betrachtungen für die Instandhaltungsplanung. Neuere Entwicklungen wie BIM oder die in anderen Wirtschaftszweigen etablierte kontinuierliche, sensorbasierte Zustandserfassung bleiben bislang konzeptionell unberücksichtigt. Vor dem Hintergrund der digitalen Transformation stellt sich die Frage, wie sich die etablierte manuelle und die digitale Zustandsbeurteilung sowie BIM‐generierte Daten in eine durchgängige digitale Prozesskette integrieren lassen und welcher Nutzen sich so generieren lässt. Die Hamburg Port Authority (HPA) hat daher das Projekt „smartBridge Hamburg“ initiiert, das prototypisch, anhand der Köhlbrandbrücke in Hamburg das Konzept des digitalen Zwillings pilotiert. Der digitale Zwilling dient dazu, BI‐Modell sowie analoge und elektronische Zustandserfassung konzeptionell zu vereinigen und die über mehrere Schichten aggregierten Daten unterschiedlichsten Nutzergruppen bedarfsgerecht bereitzustellen. Der Beitrag stellt Prämissen und Grundüberlegungen zur Projektinitiierung vor.

BIM-Based Digital Twin and XR Devices to Improve Maintenance Procedures in Smart Buildings: A Literature Review

“…One of the first improvements highlighted by the researchers concerns the global monitoring of the building and its equipment. Thanks to the centralised database provided by the DT, the different stakeholders obtain easier access to data related to the equipment they want to monitor [16,22,26,34,35,39,43,[46][47][48][49][50][51][52][53]. For example, Peng et al created a specific platform that allowed them to visualise in real time both the status of all the equipment in a hospital and the occupation of its different rooms [35].…”

“…We observed that many researchers have highlighted the improvements that specific and BIM-based DT can bring to such planning. Some authors have used prediction algorithms (e.g., machine learning, neural networks and linear regression) to visualise the later degradation and remaining life of equipment [15,22,39,44,46,48,53,57,58,[60][61][62][63][64]. Tahmasebinia et al use such algorithms to estimate the impact of long-term dead load creep and shrinkage on the Sydney Opera House [61].…”

Beurteilung der Bauwerkszuverlässigkeit durch Bauwerksmonitoring

“…Um das Abstandsgebot mittelfristig aufheben zu können, wurden im Zuge des Projekts smartBRIDGE Hamburg [19], der Pilotierung eines digitalen Zwillings der Köhlbrandbrücke, vorgezogene Monitoringmaßnahmen durch die Hamburg Port Authority AöR (HPA) beauftragt. Diese beinhalten Dehnungsmessungen in den Steg‐ und Bodenblechen im beulgefährdeten Bereich sowie Beschleunigungsmessungen an einem Teil der Harfenseile zur Beurteilung der Beulgefährdung.…”

“…Die Sensorik fällt mit insgesamt 94 Dehnungssensoren im Überbau, 44 Beschleunigungssensoren an den Seilen, neun Beschleunigungssensoren am Überbau, 20 Temperatursensoren und acht weiteren meteorologischen Sensoren sehr umfangreich aus. Der Umfang der Messungen erklärt sich auch aus der weiteren Verwendung der Messanlage im Rahmen des Projekts smartBRIDGE Hamburg [19], in dem neben der Beulgefährdung auch weitere Zustandsparameter entwickelt und überwacht werden. Zudem sollte überprüft werden, ob die FE‐Stabwerks‐ und Schalenmodelle des Bauwerks zutreffende Dehnungszustände unter einer definierten Beanspruchung liefern, was eine genaue Messung der Dehnungsverteilung über die gesamte Querschnittshöhe erfordert.…”

Erweiterte Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit der Westrampe der Köhlbrandbrücke

“…Die globale Restsicherheit von 1,43 wurde in letzterem Nachweispunkt zudem als ausreichend bewertet, auch da das Eigengewicht der Konstruktion durch Messungen bestätigt wurde. Zusätzlich werden im Zuge des Projekts smartBridge Hamburg [33] die beiden defizitären Felder durch ein Schubrissmonitoring überwacht.…”