{"id":50346,"date":"2026-09-10T09:41:22","date_gmt":"2026-09-10T07:41:22","guid":{"rendered":"https:\/\/biblus.accasoftware.com\/de\/?p=50346"},"modified":"2026-09-10T10:52:21","modified_gmt":"2026-09-10T08:52:21","slug":"strukturelles-gesundheitsmonitoring-shm-alles-was-sie-wissen-muessen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/biblus.accasoftware.com\/de\/strukturelles-gesundheitsmonitoring-shm-alles-was-sie-wissen-muessen\/","title":{"rendered":"Strukturelles Gesundheitsmonitoring (SHM): Alles, was Sie wissen m\u00fcssen"},"content":{"rendered":"

Die strukturelle \u00dcberwachung, oder Structural Health Monitoring (SHM), ist ein Prozess, der eine Reihe von Techniken umfasst, die entwickelt wurden, um die Bedingungen verschiedener Arten von Strukturen zu bewerten. Erfahren Sie mehr<\/p>\n

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Die strukturelle \u00dcberwachung<\/strong> (Structural Health Monitoring<\/strong>) ist unerl\u00e4sslich, um m\u00f6gliche Probleme zu verhindern, die die \u00f6ffentliche Sicherheit gef\u00e4hrden k\u00f6nnen. Lassen Sie uns sehen, worum es dabei geht und wie sich diese Aktivit\u00e4ten dank der Anwendung neuer Technologien und innovativer digitaler Systeme zur \u00dcberwachung und Wartung von Strukturen entwickeln.<\/p>\n

Um Ihre Arbeit zu erleichtern, ben\u00f6tigen Sie eine Software zur strukturellen Gesundheits\u00fcberwachung<\/a>, damit Sie alle notwendigen Informationen sammeln k\u00f6nnen, um die Integrit\u00e4t und Sicherheit von Geb\u00e4uden, Br\u00fccken, Stra\u00dfen und allen anderen Arten von Infrastrukturen zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

\"Structural

Elemente eines strukturellen \u00dcberwachungssystems (Structural Health Monitoring)<\/h2>\n

Ein strukturelles \u00dcberwachungssystem<\/strong> ist eine Sammlung von Werkzeugen und Verfahren, die entwickelt wurden, um die Bedingungen einer Struktur, wie einem Geb\u00e4ude, einer Br\u00fccke, einem Damm oder einer anderen Infrastruktur, zu \u00fcberwachen und zu bewerten. Es umfasst Sensoren, Hardware zur Datenerfassung, BIM IoT Platform<\/a> zur Analyse und Interpretation der Daten sowie Strategien zur Entscheidungsfindung basierend auf den erfassten Daten.<\/p>\n

Es handelt sich um grundlegende Systeme, um die Sicherheit zu gew\u00e4hrleisten, potenzielle strukturelle Probleme zu identifizieren und Wartungsaktivit\u00e4ten zu planen:<\/p>\n

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  1. Sensoren<\/strong>: Sensoren sind die grundlegendsten Elemente eines strukturellen \u00dcberwachungssystems. Sie k\u00f6nnen Beschleunigungsmesser, Neigungsmesser, Dehnungssensoren, Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren und viele andere umfassen. Diese Sensoren erfassen und protokollieren verschiedene physikalische Parameter, die auf Ver\u00e4nderungen im Zustand der Struktur hinweisen k\u00f6nnen;<\/li>\n
  2. Hardware zur Datenerfassung<\/strong>: Diese Komponente sammelt die Daten von den Sensoren und \u00fcbertr\u00e4gt sie an das Datenverarbeitungssystem. Dies kann Datenerfassungsmodule, Daten\u00fcbertragungssysteme und andere Ger\u00e4te umfassen;<\/li>\n
  3. Software zur Datenverarbeitung (SHM \u2013 Structural Health Monitoring software)<\/strong>: Dies ist das Herzst\u00fcck des strukturellen \u00dcberwachungssystems. Diese Software erh\u00e4lt die Daten von der Hardware zur Datenerfassung, verarbeitet sie und erzeugt n\u00fctzliche Ergebnisse. Diese Ergebnisse k\u00f6nnen Grafiken, Diagramme, Tabellen und andere Visualisierungen umfassen, die die Daten leicht verst\u00e4ndlich machen;<\/li>\n
  4. Modelle zur Dateninterpretation<\/strong>: Dies sind Algorithmen oder Verfahren, die verwendet werden, um die gesammelten Daten zu interpretieren. Diese Modelle k\u00f6nnen helfen, Trends zu identifizieren, Anomalien zu erkennen und m\u00f6gliche zuk\u00fcnftige Probleme vorherzusagen;<\/li>\n
  5. Reaktionsprotokolle<\/strong>: Dies sind Aktionspl\u00e4ne, die implementiert werden, wenn das strukturelle \u00dcberwachungssystem ein Problem erkennt. Diese k\u00f6nnen Wartungsverfahren, Evakuierungen oder andere Ma\u00dfnahmen umfassen.<\/li>\n<\/ol>\n

    Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass ein strukturelles \u00dcberwachungssystem eine komplexe Sammlung von Komponenten ist, die zusammenarbeiten, um die Integrit\u00e4t einer Struktur zu \u00fcberwachen und aufrechtzuerhalten. Der Erfolg dieser Systeme h\u00e4ngt von der Qualit\u00e4t der Sensoren, der Effektivit\u00e4t der Hardware und Software zur Datenerfassung und -verarbeitung sowie von der F\u00e4higkeit ab, die gesammelten Daten angemessen zu interpretieren und darauf zu reagieren.<\/p>\n

    Die strukturelle \u00dcberwachung im Bauingenieurwesen<\/h2>\n

    Das Structural Health Monitoring im Bauwesen besteht aus der Beobachtung und Verfolgung der Bedingungen einer Struktur \u00fcber die Zeit, unter Verwendung von Sensoren und Messinstrumenten, mit dem Ziel, m\u00f6gliche Probleme zu identifizieren, bevor sie kritisch werden. Diese Aktivit\u00e4ten fallen in die breiteren Praktiken der Infrastruktur\u00fcberwachung<\/a>, die verwendet werden, um Sicherheit, pr\u00e4ventive Wartung und Asset-Management zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

    Bauingenieure verwenden eine Reihe von Techniken und Werkzeugen zur \u00dcberwachung von Strukturen<\/a>. Dazu geh\u00f6ren unter anderem Dehnungssensoren, Beschleunigungsmesser, Feuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren, Verschiebungssensoren usw. Solche Instrumente erfassen Ver\u00e4nderungen in den strukturellen Bedingungen (Bewegungen, Deformationen, Temperatur- oder Feuchtigkeits\u00e4nderungen) und \u00fcbertragen die Informationen an ein Datenerfassungssystem.<\/p>\n

    Die gesammelten Daten werden dann mit Hilfe von Datenverarbeitungssoftware analysiert. Diese Programme sind in der Lage, gro\u00dfe Datenmengen zu interpretieren und Muster sowie Trends zu identifizieren. Dank der durchgef\u00fchrten Analyse k\u00f6nnen Ingenieure feststellen, ob die Struktur Stress oder Sch\u00e4den erleidet und ob Ma\u00dfnahmen erforderlich sind.<\/p>\n

    Ein weiterer kritischer Aspekt der strukturellen \u00dcberwachung im Bauingenieurwesen ist die Planung und Implementierung von Reaktionsprotokollen. Wenn das \u00dcberwachungssystem ein Problem erkennt, bieten diese Protokolle einen Fahrplan f\u00fcr die zu ergreifenden Ma\u00dfnahmen, die weitere Inspektionen, Reparaturen, strukturelle Verst\u00e4rkungen oder in schwerwiegenden F\u00e4llen Evakuierungen und Abrisse umfassen k\u00f6nnen.<\/p>\n

    Dank des Einsatzes fortschrittlicher Technologien und der F\u00e4higkeit, gro\u00dfe Datenmengen zu analysieren und zu interpretieren, k\u00f6nnen Bauingenieure strukturelle Probleme verhindern, Wartungskosten minimieren und die Sicherheit von Personen und Eigentum gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

    \"Strukturelle

    Strukturelle \u00dcberwachung von Br\u00fccken<\/h2>\n

    Dieses System beschr\u00e4nkt sich nicht nur auf die Zeit nach dem Bau, sondern beginnt bereits in der Planungsphase. W\u00e4hrend dieser Phase verwenden Ingenieure eine Reihe von Berechnungstools, um das Verhalten der Struktur unter verschiedenen Lasten und Umweltbedingungen vorherzusagen. Diese Modelle basieren jedoch auf einer Reihe von Annahmen, die m\u00f6glicherweise nicht genau der Realit\u00e4t entsprechen. Daher ist es notwendig, nach dem Bau der Br\u00fccke eine st\u00e4ndige \u00dcberwachung durchzuf\u00fchren, um zu \u00fcberpr\u00fcfen, ob das tats\u00e4chliche Verhalten der Struktur den Prognosen entspricht.<\/p>\n

    Das Hauptziel der strukturellen \u00dcberwachung von Br\u00fccken ist es, die Sicherheit der Infrastruktur und derjenigen, die sie nutzen, zu gew\u00e4hrleisten. Dazu m\u00fcssen Ingenieure jede Anomalie im Verhalten der Struktur erkennen, wie \u00fcberm\u00e4\u00dfige Bewegungen, unerwartete Verformungen oder Sch\u00e4den, die durch Umweltereignisse oder Verkehrslasten verursacht werden. Dies geschieht durch den Einsatz einer Reihe von Sensoren, die an der Br\u00fccke installiert sind (Beschleunigungsmesser, Deformationssensoren, Gyroskope, Thermoelemente usw.).<\/p>\n

    Die von den Sensoren gesammelten Daten werden dann mit spezialisierter Software analysiert, die es erm\u00f6glicht, jede Abweichung von den erwarteten Verhaltensmodellen zu identifizieren und zu interpretieren. Wenn die Daten auf ein potenzielles Problem hinweisen, k\u00f6nnen die Ingenieure rechtzeitig eingreifen, um Reparaturen oder strukturelle Verst\u00e4rkungen durchzuf\u00fchren und so Unf\u00e4lle oder schwerwiegendere Sch\u00e4den zu vermeiden.<\/p>\n

    Dar\u00fcber hinaus tr\u00e4gt die strukturelle \u00dcberwachung von Br\u00fccken auch zur langfristigen Wartung und Verwaltung bei. Durch die Analyse historischer Daten k\u00f6nnen Ingenieure besser verstehen, wie die Struktur im Laufe der Zeit auf verschiedene Faktoren reagiert, wie Verkehrslasten, Wetterbedingungen, Materialalterung usw. Dies erm\u00f6glicht eine effektivere Planung der Wartung und die Vermeidung von Problemen, bevor sie auftreten.<\/p>\n

    Schlie\u00dflich ist es nur durch eine genaue und kontinuierliche \u00dcberwachung m\u00f6glich, die Sicherheit und Effizienz der Br\u00fccken<\/a> zu gew\u00e4hrleisten, das Leben der Menschen zu sch\u00fctzen und zur Nachhaltigkeit unserer Infrastrukturen beizutragen.<\/p>\n

    Strukturelle \u00dcberwachung von Geb\u00e4uden<\/h2>\n

    \u00c4hnlich wie bei Br\u00fccken erfordern auch Geb\u00e4ude eine st\u00e4ndige \u00dcberwachung, um ihre Sicherheit und Integrit\u00e4t zu gew\u00e4hrleisten, und k\u00f6nnen Anzeichen von Verfall, Sch\u00e4den durch Ereignisse wie Erdbeben oder \u00dcberschwemmungen oder einfach die nat\u00fcrliche Abnutzung der Zeit aufzeigen.<\/p>\n

    Um eine genaue Bewertung des strukturellen Gesundheitszustands eines Geb\u00e4udes zu liefern, ist es wichtig, eine Reihe von Phasen und grundlegenden Komponenten zu ber\u00fccksichtigen, die miteinander kombiniert werden:<\/p>\n

      \n
    1. Planung der \u00dcberwachung<\/strong>: umfasst die Definition der \u00dcberwachungsziele, die Auswahl der zu messenden Parameter und die Gestaltung des \u00dcberwachungssystems. Die Ziele k\u00f6nnen je nach Art der Struktur, ihrem aktuellen Zustand, der Nutzung des Geb\u00e4udes und anderen Faktoren variieren. Die zu \u00fcberwachenden Parameter k\u00f6nnen strukturelle Bewegungen, Verformungen, Spannungen, Temperaturen, Feuchtigkeit, Vibrationen und andere umfassen;<\/li>\n
    2. Installation der Sensoren<\/strong>: je nach den ausgew\u00e4hlten Parametern werden verschiedene Arten von Sensoren im Geb\u00e4ude installiert. Diese k\u00f6nnen Beschleunigungsmesser zur Messung von Vibrationen, Dehnungsmesser zur \u00dcberwachung von Verformungen, Thermoelemente f\u00fcr die Temperatur, Hygrometer f\u00fcr die Feuchtigkeit usw. umfassen. Die Position und Konfiguration der Sensoren werden basierend auf der Struktur des Geb\u00e4udes und den kritischen Punkten, die \u00fcberwacht werden sollen, ausgew\u00e4hlt;<\/li>\n
    3. Datenaufnahme<\/strong>: die Sensoren erfassen Daten in Echtzeit oder in festgelegten Intervallen und senden diese an ein Datenerfassungssystem. Dieses System kann auf einem lokalen Computer oder auf einer Cloud-Plattform<\/a> basieren und erm\u00f6glicht die Registrierung, Speicherung und Verarbeitung der Daten;<\/li>\n
    4. Datenanalyse<\/strong>: die gesammelten Daten werden dann mit spezifischer Software analysiert. Diese Werkzeuge erm\u00f6glichen es, eventuelle Abweichungen von den Referenzwerten zu identifizieren und m\u00f6gliche Anomalien oder strukturelle Probleme zu melden. Die Analyse kann auch Modellierungs- und Simulationstechniken<\/a> umfassen, um das zuk\u00fcnftige Verhalten der Struktur vorherzusagen;<\/li>\n
    5. Intervention<\/strong>: basierend auf den Ergebnissen der Analyse k\u00f6nnen Ingenieure entscheiden, ob sie korrigierende oder Wartungsma\u00dfnahmen an der Struktur durchf\u00fchren. Diese k\u00f6nnen strukturelle Verst\u00e4rkungen, Reparaturen, \u00c4nderungen der Last oder der Nutzung des Geb\u00e4udes und andere Ma\u00dfnahmen umfassen;<\/li>\n
    6. Bericht und Kommunikation<\/strong>: schlie\u00dflich werden die Ergebnisse der \u00dcberwachung und die ergriffenen Ma\u00dfnahmen dokumentiert und den Interessengruppen mitgeteilt. Dies kann Eigent\u00fcmer von Geb\u00e4uden, Regulierungsbeh\u00f6rden, Versicherer und andere umfassen.<\/li>\n<\/ol>\n

      Strukturelle Haltbarkeit und Gesundheits\u00fcberwachung<\/h2>\n

      Das zuvor Gesagte dient dazu, die strukturelle Haltbarkeit<\/strong> durch die Gesundheits\u00fcberwachung<\/strong> zu gew\u00e4hrleisten, Aspekte, die Hand in Hand gehen.<\/p>\n

      Die Haltbarkeit<\/strong> bezieht sich auf die F\u00e4higkeit einer Struktur, \u00fcber die Zeit hinweg zu bestehen und den Umweltbedingungen standzuhalten, und ist ein grundlegendes Merkmal in Strukturen. Sie wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter die verwendeten Materialien, die Bautechniken, die Umweltbedingungen, die Nutzung der Struktur und die Wartungspraktiken. Um die strukturelle Haltbarkeit zu gew\u00e4hrleisten, ist es notwendig, eine Reihe von potenziellen Problemen und Risiken zu antizipieren und zu managen, wie die Verschlechterung der Materialien aufgrund ung\u00fcnstiger Umweltbedingungen, \u00fcberm\u00e4\u00dfige Lasten, Vibrationen, Baufehler und andere. Die Gesundheits\u00fcberwachung<\/strong> hingegen hilft sicherzustellen, dass die Struktur diese Haltbarkeit bewahrt.<\/p>\n

      Durch einen integrierten Ansatz, der qualitativ hochwertige Planung und Konstruktion mit effektiver \u00dcberwachung und Wartung kombiniert, ist es m\u00f6glich, die Sicherheit, Funktionalit\u00e4t und Haltbarkeit der Strukturen im Laufe der Zeit zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

      \"Verwaltung

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      K\u00fcnstliche Intelligenz im strukturellen Monitoring: Eine Perspektive des Machine Learning<\/h2>\n

      Die k\u00fcnstliche Intelligenz (KI) und das Machine Learning haben das Feld des Structural Health Monitoring<\/strong> erheblich ver\u00e4ndert. Die Algorithmen des maschinellen Lernens k\u00f6nnen riesige Datenmengen, die von Sensoren gesammelt werden, analysieren, Muster und Trends identifizieren und potenzielle strukturelle Probleme mit einer noch nie dagewesenen Genauigkeit vorhersagen. Dies er\u00f6ffnet neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr das strukturelle Monitoring und macht unsere Infrastrukturen noch sicherer und effizienter.<\/p>\n

      Die Anwendung der k\u00fcnstlichen Intelligenz (KI) im strukturellen Monitoring basiert auf der F\u00e4higkeit der KI, gro\u00dfe Datenmengen zu verarbeiten und zu interpretieren und daraus Informationen zu lernen. Die KI kann somit helfen, strukturelle Probleme zu identifizieren und vorherzusagen, wodurch die Effizienz und Effektivit\u00e4t des Monitorings und der Wartung verbessert wird.<\/p>\n

      Hier sind einige M\u00f6glichkeiten, wie die KI im strukturellen Monitoring angewendet werden kann:<\/p>\n

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      1. Erkennung und Diagnose von Anomalien<\/strong>: Die Algorithmen des maschinellen Lernens k\u00f6nnen trainiert werden, um Muster in den Daten des strukturellen Monitorings zu erkennen, Anomalien oder Abweichungen von diesen Mustern zu identifizieren und potenzielle Probleme zu diagnostizieren. Zum Beispiel k\u00f6nnte ein Algorithmus darauf trainiert werden, Ver\u00e4nderungen in den Vibrationen einer Br\u00fccke zu erkennen, die auf einen strukturellen Schaden hinweisen k\u00f6nnten;<\/li>\n
      2. Vorhersage des strukturellen Verfalls<\/strong>: Die KI kann verwendet werden, um Vorhersagemodelle zu entwickeln, die sch\u00e4tzen, wann und wo strukturelle Probleme auftreten k\u00f6nnten, basierend auf verschiedenen Faktoren wie historischen Monitoring-Daten, Umweltbedingungen und den Eigenschaften der Struktur. Zum Beispiel k\u00f6nnte die Entstehung von Korrosion in einem Stahlgeb\u00e4ude basierend auf Faktoren wie Feuchtigkeit und Temperatur vorhergesagt werden;<\/li>\n
      3. Optimierung der Wartung<\/strong>: Die KI-Algorithmen k\u00f6nnen helfen, Wartungsoperationen zu planen und zu optimieren, indem sie den optimalen Zeitpunkt f\u00fcr Reparaturen bestimmen, um Kosten und Auswirkungen auf die Abl\u00e4ufe zu minimieren. Dies wird oft als pr\u00e4diktive Wartung bezeichnet;<\/li>\n
      4. Bildanalyse<\/strong>: Die KI kann verwendet werden, um Bilder oder Videos von Strukturen zu analysieren, die mit Drohnen oder anderen Technologien aufgenommen wurden. Die Algorithmen des maschinellen Lernens k\u00f6nnen dabei helfen, bestimmte Merkmale wie Risse oder Verformungen zu erkennen, die auf einen strukturellen Schaden hinweisen k\u00f6nnten.<\/li>\n<\/ol>\n

        Um ein Beispiel zu geben: K\u00fcrzlich haben einige Ingenieurb\u00fcros begonnen, Drohnen mit hochaufl\u00f6senden Kameras und KI-Algorithmen einzusetzen, um die Strukturen von Br\u00fccken und Geb\u00e4uden zu inspizieren. Die Algorithmen haben die Bilder analysiert, um potenzielle Probleme wie Risse oder Korrosion zu erkennen, die mit blo\u00dfem Auge schwer zu erkennen sind. Dies erm\u00f6glicht schnellere, sicherere und effektivere Inspektionen im Vergleich zu traditionellen Methoden.<\/p>\n

        Das strukturelle Monitoring ist ein schnell wachsendes Feld, das eine grundlegende Rolle f\u00fcr die Sicherheit und Effizienz unserer Infrastrukturen spielt. Mit dem Aufkommen von Technologien wie k\u00fcnstlicher Intelligenz und Machine Learning sind die M\u00f6glichkeiten wirklich unbegrenzt.<\/p>\n

        Die Zukunft der Kontrolle und des strukturellen Monitorings von Geb\u00e4uden: Die Integration von IoT und Digital Twin<\/h2>\n

        Der technologische Fortschritt erm\u00f6glicht die Implementierung kontinuierlicher und permanenter Systeme f\u00fcr das strukturelle Monitoring, die das Management von Immobilien von reaktiv zu proaktiv transformieren k\u00f6nnen. Dieser Paradigmenwechsel zeigt sich in den Ergebnissen eines k\u00fcrzlich in Italien durchgef\u00fchrten prototypischen Experiments am „Condominio Libert\u00e0“ in Reggio Calabria<\/strong>.<\/p>\n

        Das Projekt, das aus der Zusammenarbeit zwischen dem akademischen Spin-off BIG der Mediterranen Universit\u00e4t von Reggio Calabria<\/em>, Sisdev<\/em>, ACCA Software<\/em> und dem Unternehmen Berna Engineering<\/em> hervorgegangen ist, zeigt, wie die Verbindung zwischen Informationsmodellierung und dem Internet der Dinge (IoT) die neue Grenze f\u00fcr den Schutz des menschlichen Lebens und die Resilienz des Gebauten darstellt.<\/p>\n

        Durch diesen Ansatz ist das strukturelle Monitoring von Geb\u00e4uden nicht mehr eine Notfallma\u00dfnahme, sondern ein Instrument f\u00fcr kontinuierliches Wissen \u00fcber das Bauwerk. Die Kombination aus Echtzeitdaten und digitalen Modellen erm\u00f6glicht es, selbst die kleinsten Anzeichen von Verfall rechtzeitig zu erkennen. Dies reduziert drastisch das Risiko von dringenden, kostspieligen und belastenden Eingriffen, w\u00e4hrend gleichzeitig die Verwaltungskosten optimiert und die Wiederherstellung der Aktivit\u00e4ten und der Nutzbarkeit nach katastrophalen Ereignissen beschleunigt wird.<\/p>\n

        Vom Scan-to-BIM zur digitalen Zwillings f\u00fcr das Structural Health Monitoring<\/h3>\n

        Der operative Kern eines modernen seismischen und strukturellen \u00dcberwachungssystems liegt in der Schaffung eines interaktiven digitalen Zwillings. Im genannten Fallstudie begann der Prozess mit der Phase der Vermessung und digitalen R\u00fcckf\u00fchrung des Geb\u00e4udes mittels der Scan-to-BIM-Methode. Diese Aktivit\u00e4t erm\u00f6glichte die Erstellung eines hochpr\u00e4zisen as-built strukturellen und architektonischen Modells, das entscheidend f\u00fcr die Planung des genauen Einsatzplans der Sensoren ist. Der innovative Aspekt der Technologie digital twin structural health monitoring<\/em> liegt in der bidirektionalen Verbindung zwischen dem dreidimensionalen geometrischen Modell (im IFC-Format) und der Cloud-Plattform f\u00fcr IoT-Management. Innerhalb des digitalen Zwillings wird jeder physische Sensor mit einem einzigartigen Referenzcode zugeordnet. Auf diese Weise animiert die Plattform das 3D-Modell dynamisch, indem sie die Farben und Beschriftungen der Elemente in Echtzeit basierend auf den erfassten Belastungen \u00e4ndert. Diese Flexibilit\u00e4t erm\u00f6glicht es, bedingte Farbregeln festzulegen, um visuell kritische Situationen hervorzuheben, in denen die Werte die festgelegten Sicherheitsgrenzen \u00fcberschreiten, und bietet den Betreibern ein sofortiges Verst\u00e4ndnis des Verhaltens des Bauwerks.<\/p>\n

        Die Sensortechnologie f\u00fcr die strukturelle \u00dcberwachung: drahtlose Netzwerke und Multisensor-Knoten<\/h3>\n

        Die Wahl der Sensorik ist ein entscheidendes Puzzlest\u00fcck bei der Planung eines effizienten structural health monitoring<\/em>-\u00d6kosystems, insbesondere wenn es um bestehende Geb\u00e4ude geht. Traditionelle Stahlbetonbauwerke, wie das sechs Stockwerke hohe Geb\u00e4ude, das Gegenstand der kalabresischen Erprobung war, erfordern eine strategische Platzierung, die Datenredundanz vermeidet. Um die seismische Reaktion eines Geb\u00e4udes zu steuern, ist es notwendig, die beiden Hauptfaktoren zu untersuchen, die sie bestimmen: die Masse (in der Regel konzentriert in den Decken) und die Steifigkeit (repr\u00e4sentiert durch tragende Elemente, Treppenh\u00e4user und die am weitesten vom Schwerpunkt entfernten Knotenpunkte).<\/p>\n

        Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ohne die \u00c4sthetik oder Funktionalit\u00e4t der Wohnr\u00e4ume zu beeintr\u00e4chtigen, bevorzugt die heutige Technologie den Einsatz von drahtlosen Multisensor-Knoten. Das Fehlen von Kabeln und die Verwendung von \u00dcbertragungsprotokollen mit gro\u00dfer Reichweite und niedrigem Verbrauch, wie LoRaWAN, erleichtern die Installation an jedem zug\u00e4nglichen Punkt der Struktur. Ein einzelner Knoten, der auf der Struktur platziert ist, kann gleichzeitig bis zu zehn verschiedene Parameter speichern und analysieren, darunter Temperatur, Inklinometrie, Beschleunigung, Verschiebung und Deformation. Bei der statischen und dynamischen strukturellen \u00dcberwachung ist die Unterscheidung zwischen diesen beiden letzten Parametern entscheidend: W\u00e4hrend die Verschiebungssensoren die Entwicklung physischer Risse \u00fcberwachen, messen die Deformationssensoren (auch bekannt als strain gauges<\/em>) die inneren Ausdehnungen der Materialien, um die tats\u00e4chliche mechanische Reaktion der Struktur unter Last oder w\u00e4hrend eines Erdbebens zu bewerten.<\/p>\n

        Management von Big Data und interaktive Dashboards f\u00fcr die pr\u00e4diktive Wartung<\/h3>\n

        Die enorme Datenmenge, die von den zahlreichen Messpunkten auf den verschiedenen Etagen des Geb\u00e4udes erzeugt wird, erfordert fortschrittliche Werkzeuge f\u00fcr Cloud-Computing und Visualisierung, um den Endbenutzer nicht zu \u00fcberlasten. Die modernen Plattformen f\u00fcr IoT-structural health monitoring \u00fcberwinden dieses Problem, indem sie die Logik der „strukturierten Ansichten“ einf\u00fchren, die es erm\u00f6glichen, bestimmte Ebenen oder spezifische Zonen des Geb\u00e4udes zu isolieren, um gezielte Analysen durchzuf\u00fchren. Neben der Echtzeit\u00fcberwachung erm\u00f6glichen die zugeh\u00f6rigen Software-Systeme die Strukturierung interaktiver Dashboards, die die Daten im Laufe der Zeit in Form von Zeitreihen aufzeichnen und historisieren. Die Analyse dieser historischen Daten, kombiniert mit der Anwendung von Machine-Learning-Modellen und pr\u00e4diktiven Simulationen, erm\u00f6glicht es, latente anomale Muster oder langfristige Verschlechterungstrends zu identifizieren. So wird aus einer einfachen \u00dcberwachung ein echtes Werkzeug f\u00fcr pr\u00e4ventive und pr\u00e4diktive Wartung, das in der Lage ist, automatische Warnmeldungen zu generieren und Ingenieuren, Bauherren und Betreibern die Schl\u00fcsselinformationen zu liefern, um Menschen zu sch\u00fctzen und die Resilienz von Wohn- und Infrastrukturverm\u00f6gen zu f\u00f6rdern.<\/p>\n

        Fallstudie zum IoT Structural Health Monitoring: Die Integration von Open BIM und IoT-Sensoren<\/h2>\n

        Die technologische Evolution im Bauwesen definiert die Methoden zur Gew\u00e4hrleistung der Sicherheit unserer Infrastrukturen radikal neu. Ein konkretes Beispiel f\u00fcr diese digitale Transformation ist das Forschungs- und Entwicklungsprojekt mit dem Titel „Open IBAM Advance Visual Technologies“, das in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich f\u00fcr Strukturen der Ingenieur- und Architekturwissenschaften der Universit\u00e4t Federico II in Neapel durchgef\u00fchrt wird. Dieses Projekt hat gezeigt, wie die Anwendung der 2022 ver\u00f6ffentlichten Br\u00fcckenrichtlinien des Ministeriums f\u00fcr Infrastruktur und Verkehr durch den Einsatz von Open BIM-Standards und innovativen Systemen zur strukturellen \u00dcberwachung optimiert und digitalisiert werden kann. Das grundlegende Ziel besteht darin, die technologischen Grenzen traditioneller Systeme zu \u00fcberwinden und allen beteiligten Projektbeteiligten eine kollaborative, interoperable und hochpr\u00e4zise Verwaltung der strukturellen Sicherheit zu bieten.<\/p>\n

        Der regulatorische Kontext und die zentrale Rolle des SHM<\/h3>\n

        Die\u00a0Br\u00fcckenleitlinien von 2022<\/strong>\u00a0f\u00fchren einen mehrstufigen Ansatz zur Bewertung der Sicherheit bestehender Bauwerke ein. Dabei reicht die Vorgehensweise von der Erfassung grundlegender Informationen im Rahmen der Bestandsaufnahme (Stufe 0<\/strong>) und der visuellen Inspektionen (Stufe 1<\/strong>) bis hin zur algorithmischen Berechnung der\u00a0Aufmerksamkeitsklasse (Stufe 2)<\/strong>. Wenn signifikante Risiko- oder Verwundbarkeitsklassen festgestellt werden, wird die Einf\u00fchrung kontinuierlicher Systeme zur SHM (Structural Health Monitoring) zu einer strategisch wichtigen Entscheidung f\u00fcr den Betreiber. Diese Art der strukturellen \u00dcberwachung erm\u00f6glicht es, Datenstr\u00f6me in Echtzeit \u00fcber die Reaktion des Bauwerks auf Umwelt- und Verkehrseinfl\u00fcsse zu erfassen, was die Entscheidungen der Betreiber lenkt und die Nutzungsdauer der Strukturen verl\u00e4ngert. Dieselben methodologischen Ans\u00e4tze und der Einsatz fortschrittlicher Werkzeuge zur strukturellen \u00dcberwachung finden heute nicht nur in Infrastrukturen, sondern auch in der strukturellen \u00dcberwachung von Geb\u00e4uden Anwendung und bieten wesentliche pr\u00e4diktive Strategien zum Schutz des gebauten Erbes.<\/p>\n

        Die Fallstudie: das Viadukt der Strecke Neapel\u2013Salerno<\/strong><\/h3>\n

        Die G\u00fcltigkeit dieses Ansatzes wurde vor Ort durch eine spezifische Fallstudie getestet: ein Hochviadukt auf der Autobahn Napoli-Salerno. Das betreffende Bauwerk besteht aus Stahlbeton und hat eine Gesamtl\u00e4nge von 120 Metern, unterteilt in 11 Felder von jeweils 10 Metern. Um das strukturelle Verhalten des Viadukts pr\u00e4zise zu identifizieren, wurde ein Plan f\u00fcr die IoT-Strukturelle \u00dcberwachung<\/a> entworfen, der auf der gezielten Anordnung fortschrittlicher Sensoren zur strukturellen \u00dcberwachung basiert. Konkret sieht das System die Installation von Beschleunigungssensoren auf den Tr\u00e4gern und Drucksensoren, die auf B\u00f6gen und St\u00fctzen verteilt sind, vor, die alle mit Erfassungsstationen verbunden sind.<\/p>\n

        Diese Konfiguration erm\u00f6glicht eine effektive statische und dynamische strukturelle \u00dcberwachung, die sowohl die Reaktionen auf Vibrationen als auch die Druck- und Last\u00e4nderungen am Bauwerk kontinuierlich \u00fcberwacht.<\/p>\n

        Der digitale Workflow: LOIN und IDS-Standard<\/h3>\n

        Die wahre Innovation der Fallstudie liegt in der vollst\u00e4ndig digitalisierten Verwaltung des Informationsflusses<\/a> innerhalb der usBIM-Plattform. Der Prozess begann mit der Definition des LOIN<\/a> (Level of Information Need), das durch europ\u00e4ische Normen geregelt ist, die auch auf nationaler Ebene \u00fcbernommen wurden, und das die Qualit\u00e4t, Quantit\u00e4t und Granularit\u00e4t der geometrischen und alphanumerischen Daten spezifiziert, die f\u00fcr den Informationsaustausch erforderlich sind.<\/p>\n

        Die Anforderungen des LOIN wurden in ein elektronisches, computerlesbares Format (XML) \u00fcbersetzt, mithilfe des von BuildingSMART International entwickelten IDS-Standards (Information Delivery Specification). Der Einsatz des IDS hat es dem BIM-Modellierer erm\u00f6glicht, sowohl in der Planungs- als auch in der Ausf\u00fchrungsphase die richtigen Eigenschaften der Sensoren zur strukturellen \u00dcberwachung (wie die Anforderungen an die Mindestgenauigkeit oder die Anzahl der Achsen) in die IFC-Modelle einzuf\u00fcgen.<\/p>\n

        Dar\u00fcber hinaus hat die Anwendung die Validierung des ausgegebenen Modells automatisiert und den Validator umgehend auf etwaige Anomalien oder M\u00e4ngel im Vergleich zu den in der Ausschreibung geforderten Anforderungen hingewiesen.<\/p>\n

        Richtung Echtzeit-Strukturelle \u00dcberwachung und digitale Zwillinge<\/h3>\n

        Die native Integration der Daten von IoT-Sensoren in die dreidimensionalen Informationsmodelle stellt den grundlegenden evolution\u00e4ren Schritt zur Schaffung eines Digital Twin Structural Health Monitoring<\/strong> dar. Durch digitale Dashboards oder Management-Dashboards k\u00f6nnen die strukturellen Elemente des IFC-Modells dynamisch ihre Farbe basierend auf den vor Ort durchgef\u00fchrten Messungen \u00e4ndern, was eine sofortige visuelle R\u00fcckmeldung \u00fcber den Zustand des Bauwerks bietet.<\/p>\n

        Dieser standardisierte Workflow optimiert nicht nur die Verwaltungsprozesse von Autobahnviadukten, sondern skizziert auch eine exzellente Methodik f\u00fcr die Kontrolle und strukturelle \u00dcberwachung komplexer oder strategischer Geb\u00e4ude.<\/p>\n

        Dank der Transparenz der Daten und der Interoperabilit\u00e4t, die durch OpenBIM gew\u00e4hrleistet wird, verf\u00fcgen die Betreiber endlich \u00fcber ein wissenschaftliches Werkzeug, um fr\u00fchzeitig Anzeichen von Degradation zu erkennen und die Investitionen in die Instandhaltung rational zu planen.<\/p>\n

        Was Sie mit einer Software zur \u00dcberwachung der strukturellen Gesundheit tun k\u00f6nnen<\/h2>\n

        Um ein IoT-\u00dcberwachungssystem f\u00fcr eine Br\u00fccke basierend auf einem BIM-Modell mit einer Software zur \u00dcberwachung der strukturellen Gesundheit<\/a> zu erstellen, beginnt man mit der Entwicklung des IFC-Modells der Infrastruktur.<\/p>\n

        In diesem Modell werden die Sensoren (Beschleunigungsmesser, Neigungsmesser, Temperatursensoren usw.) integriert, die jeweils mit den relevanten IFC-Eigenschaften versehen sind. Jeder Sensor ist den \u00fcberwachten strukturellen Elementen zugeordnet, was es erm\u00f6glicht, die Daten in Echtzeit direkt im Modell zu sammeln und anzuzeigen.<\/p>\n

        Die Daten k\u00f6nnen nach Sensortyp oder nach Abschnitt der Br\u00fccke, wie der Platten, gefiltert werden, was die Analyse der Informationen erleichtert. Ein Managementsystem erm\u00f6glicht die Anzeige aller Infrastrukturen in einer georeferenzierten Umgebung, mit der M\u00f6glichkeit, spezifische Ansichten zu erstellen, die Sensoren hervorzuheben und historische sowie Echtzeitdaten zu analysieren. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen fortgeschrittene BIM-Interaktionen aktiviert werden, um das Management und die Analyse der Daten aus der \u00dcberwachung zu optimieren, wodurch die pr\u00e4diktive Wartung und das strukturelle Management verbessert werden.<\/p>\n