SimAS - Digitaler Zwilling zur Simulation der Ausbreitung akustischer Wellen in Spannbetonelementen

Ab den 1950er Jahren setzte sich die Spannbetonbauweise für Brücken mit großen Spannweiten durch. Diese Technik ermöglicht den Bau sehr schlanker, eleganter Brücken. Die mangelnde Erfahrung aus der Anfangszeit der Bauweise stellt uns heute vor Probleme. So sind die bis in die 1970er Jahre verwendeten Spannstähle empfindlich gegenüber Spannungsrisskorrosion. Durch hohe Verkehrs- und Temperaturbelastungen können die durch Korrosion vorgeschädigten Spanndrähte reißen. Das kann zum Einsturz von Brücken führen, ohne dass sich dies durch äußerlich sichtbare Schäden ankündigt.

Die derzeit einzige zuverlässige und ökonomisch vertretbare Technik zur Detektion von Spanndrahtbrüchen ist die Schallemissionsanalyse. Damit werden die durch einem Drahtbruch entstehenden und sich im Beton ausbreitenden Ultraschallwellen erfasst.

Im Projekt SimAS wird ein digitaler akustischer Zwilling zur Simulation der Ausbreitung von Ultraschallwellen in Spannbetonkonstruktionen entwickelt. Der Zwilling wird die Planung, Optimierung und den Betrieb von Monitoringsystemen zur Detektion von Spanndrahtbrüchen sowie die Bewertung und Dokumentation der Mess- und Metadaten unterstützen.

Der digitale akustische Zwilling soll es dem Anwender ermöglichen, eine virtuelle Spannbetonstruktur zu erstellen und Positionen von virtuellen Spanndrahtbrüchen in der Struktur festzulegen. Mit der anschließenden Simulation kann die Anordnung der Sensoren im Monitoring optimiert werden. Durch den Vergleich simulierter und im Monitoring detektierter Signale wird die Identifikation von Spanndrahtbrüchen effizienter, die Zuverlässigkeit des Monitorings wesentlich verbessert und es können Aussagen über die Detektionswahrscheinlichkeit getroffen werden. Simulations- und Messdaten werden fusioniert und über anwenderfreundliche Benutzeroberflächen zugänglich gemacht. Im Projekt erzeugte Daten werden nach dem FAIR-Prinzip veröffentlicht.