Projekte

Das Ziel des Projekts (Projektlaufzeit 01.09.2022 bis 31.08.2025) ist die Entwicklung eines verteilten Sensor- und BIM-basierten Systems zur automatisierten Integration und Visualisierung von Sensordaten in BIM-Modellen zur Gewährleistung des kontinuierlichen Monitorings und damit des sicheren Betriebs von Wasserbauwerken.

Aufgrund der sich verschlechternden Altersstruktur weisen Wasserbauwerke vermehrt Mängel auf. Ein sich verschlechternder Bauwerkszustand und ein sich daraus ergebender Instandsetzungsbedarf werden aktuell durch händische und periodische Vorort-Prüfungen häufig erst (zu) spät erkannt. Ein vorausschauendes Instandhaltungsmanagement ist auf dieser Grundlage nicht umsetzbar. Eine Lösungsmöglichkeit stellt der Einsatz von Sensorik dar, welche die Wasserbauwerke in Echtzeit überwacht. Ein Problem hierbei ist, die Vielzahl an verfügbaren Informationen eines Bauwerks in einen räumlichen und zeitlichen Zusammenhang zu bringen, um so eine Grundlage für ein Instandhaltungsmanagement zu schaffen. Hierfür bietet sich die BIM-Methodik, die grundsätzlich dafür vorgesehen ist, ein Bauwerksmodell mit Informationen aus dessen Lebenszyklus anzureichern, an. BIM-Modelle sind bisher allerdings nicht in der Lage, Echtzeit-Monitoringdaten zu integrieren.

In diesem Projekt soll daher ein verteiltes Sensor- und BIM-basiertes System zur Erweiterung des BIM-Prozesses entwickelt werden, mit der der Bauwerkszustand fortlaufend erfasst und überwacht werden kann. Dazu werden erstmals sensorgestützte Monitoringdaten mit Bauwerksteilen in einem BIM-Modell gekoppelt und in eine BIM-Umgebung integriert. Anschließend werden diese kontinuierlichen Sensordaten aufbereitet, ausgewertet und analysiert. Durch die BIM-Umgebung können Schadstellen und deren Auswirkungen übersichtlich dargestellt und Handlungsempfehlungen für verschiedene Anwendergruppen auch ohne Expertenwissen abgeleitet werden. Für die betriebliche tägliche Steuerung der Wasserbauwerke soll dadurch das Ziel erreicht werden, dass das Betriebspersonal bei sich verändernden Randbedingungen durch einen visuellen Check in der neuen BIM-basierten Visualisierung, schnell und zuverlässig mittels Ampelfarbendarstellung zu erkennen, ob ein Bauwerksversagen droht (rot), oder ob der Betrieb der Anlagen unter Einschränkungen weitergeführt (gelb) bzw. uneingeschränkt aufrechterhalten (grün) werden kann.

Für weitergehende Informationen kontaktieren Sie gerne einen der am Entwicklungsprojekt beteiligten Netzwerkpartner:

• WTM Engineers GmbH
• Gewecke Teamplan GmbH
• Geodätisches Institut und Lehrstuhl für Bauinformatik & Geoinformationssysteme (RWTH Aachen University)
• Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (RWTH Aachen University)

Das Ziel des Projekts (Projektlaufzeit 01.08.2022 bis 31.07.2024) ist die Entwicklung dissipativer Elemente zur Entkopplung und Sicherung von nichttragenden Wänden in Geschossbauten.

Weltweit leben mehr als zwei Milliarden Menschen in erdbebengefährdeten Gebieten. Viele von ihnen wohnen jedoch nicht in entsprechend erdbebensicheren Häusern. Da eine präzise Vorhersage von Erdbeben nicht möglich ist, können nur durch vorsorgliche Schutzmaßnahmen beim Errichten der Häuser die Ausfallsicherheit erhöht und somit zahlreiche Menschenleben geschützt werden. Die meisten Todesfälle bei Erdbeben sind nicht die Folge der Bodenbewegungen oder Schockwellen, sondern das Versagen von nichttragenden Elementen und Einstürzen von Bauwerken. Die Hauptursache in Stahlbetonrahmentragwerken ist hierfür die fehlende Entkopplung zwischen Stahlbetonrahmen und Ausfachungsmauerwerk, sodass es bei einem Erdbeben in der Regel zur Aktivierung der Ausfachung und zu einem unerwünschten Lastübertrag auf diese kommt.

Durch die Entwicklung universeller sowie skalierbarer, dissipativer Elemente sollen erstmals die Bewegungen von Ausfachungsmauerwerk und Stahlbetonrahmen entkoppelt werden können. Zusätzlich sollen die neuartigen Entkopplungselemente einen sichereren Anschluss von nichttragenden Trennwänden an Geschossdecken ermöglichen. Durch die neuartigen Anschlusselemente wird ein schädigender Lastübertrag von der Tragstruktur auf das Mauerwerk verhindert und die Standsicherheit von Geschossbauten erhöht. Die Entkopplungselemente sollen insbesondere bei kombinierten Belastungen (in und senkrecht zur Wandebene) für eine nahezu vollständige Entkopplung des Ausfachungsmauerwerks sorgen. Aufgrund der Skalierbarkeit sollen die Elemente für jede Wandgeomerie und Mauersteinart eingesetzt und vor Ort einfach montiert werden können.

Für weitergehende Informationen kontaktieren Sie gerne den am Entwicklungsprojekt beteiligten Netzwerkpartner:

• SDA-engineering GmbH

Das Ziel des Projekts (Projektlaufzeit 01.10.2021 bis 30.09.2023) ist die Entwicklung eines digitalen Verfahrens zur kontinuierlichen baudynamischen Überwachung von Neubauten und bestehenden Bauwerken durch die Kopplung von Sensorik und einer Zustandserfassung mit BIM (Building Information Modelling).

Dynamische Einwirkungen wie Bahn- und Straßenverkehr, Baustellen und Maschinen oder Wind und Erdbeben können zu Nutzungseinschränkungen und erheblichen Schäden an Bauwerken führen. Beispielsweise mussten nach Erdbeben in der Emilia Romagna (Italien) über Monate Gebäude gesperrt werden, da diese einzeln vor Ort auf Schäden untersucht werden mussten. Von dynamischen Einwirkungen besonders betroffen sind schlanke und architektonisch komplexe Bauwerke, älterer Bauwerksbestand und Standorte hochsensibler industrieller Produktionstechnik. Durch kostspielige Sanierungsmaßnahmen und Nutzungseinschränkungen können massive finanzielle Schäden entstehen. 

In diesem Projekt soll eine kontinuierliche Überwachung ermöglicht werden, die den dynamischen Bauwerkszustand über einen langen Zeitraum automatisiert erfasst. Die aufgezeichneten Daten werden mit BIM gekoppelt und baudynamische Zustände wie Erschütterungen oder Schwingungen echtzeitnah simuliert. Durch die echtzeitnahe, kontinuierliche Auswertung können Veränderungen in der Bauwerksstruktur durch die dynamischen Einwirkungen direkt erkannt werden. Das ermöglicht die frühzeitige Durchführung gezielter Sanierungsmaßnahmen, wodurch schnelle und materialeffiziente Lösungen z. B. zur nachträglichen Verstärkung oder baudynamischen Ertüchtigung (z. B. Einbau von Dämpfern) der Bauwerke ermöglicht werden.

Für weitergehende Informationen kontaktieren Sie gerne einen der am Entwicklungsprojekt beteiligten Netzwerkpartner:

• SDA-engineering GmbH
• Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik (RWTH Aachen University)

Das Ziel des Projekts (Projektlaufzeit 01.08.2020 bis 31.01.2023) ist die Entwicklung einer intuitiv bedienbaren Lösung, die eine halbautomatische Erstellung von BIM-Modellen sowie Bauwerksinspektionen in einer neuartigen „VR/AR“-Umgebung für Wirtschafts- und Ingenieurbauwerke ermöglicht.

„Building Information Modeling“ (BIM) bietet bereits erste Ansätze für die Digitalisierung von Bauwerksmodellen zur Dokumentation und Visualisierung des Bauwerkszustands. In der Praxis liegen von Bestandsbauwerken (bspw. Wohn-, Wirtschafts- oder Ingenieurbauten) jedoch in der Regel nur Papierpläne und analoge Fotos vor. Die manuelle Vorgehensweise ist extrem fehleranfällig und kann schlimmstenfalls zu einem Verlust relevanter Daten des Bauwerks führen. Im Ergebnis sind eine effiziente Planung und erfolgreiche Umsetzung von Instandhaltungsmaßnahmen nur eingeschränkt möglich.

Zur Umsetzung des Projektziels wurde eine neue VR-Umgebung entwickelt, die aus Erfassungsdaten (bspw. Punktwolken aus 3D-Laserscans der Bauwerke oder Fotos) effizient ein digitales, bauteilorientiertes 3D-Bauwerksmodell zur Einbindung in BIM ermöglicht. Zudem können Ergänzungen im 3D-Modell durch eine neue AR-Umgebung im Rahmen von Vor-Ort-Begehungen intuitiv erfasst werden.

Sollten Sie weitere Informationen benötigen, kontaktieren Sie gerne einen der am Entwicklungsprojekt beteiligten Netzwerkpartner:

• TEMA Technologie Marketing AG
• Geodätisches Institut und Lehrstuhl für Bauinformatik & Geoinformationssysteme (RWTH Aachen University)
• Bundesanstalt für Wasserbau (assoziierter Partner)