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Book Review:
Design, Analysis and Construction of Space Structures

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Zum Titelbild:
Der Beitrag des Teams RoofKIT zum Solar Decathlon Europe SDE 21/22 ist die Aufstockung auf ein Bestandsgebäude, um neue Funktionen und Wohnraum zu schaffen (siehe S. 57). Hauptzielsetzungen sind das sortenreine und kreislaufgerechte Bauen sowie eine CO2-neutrale solargestützte Energieversorgung. Das Bestandsgebäude bleibt äußerlich als Identifikationspunkt im Quartier weitgehend unverändert unter energetischer Aufwertung der Gebäudehülle; u. a. werden die Bestandsfenster durch eine zweite Fensterebene aus der urbanen Mine ergänzt. Der neu gestaltete Ballsaal wird um ein Geschoss nach oben versetzt. Der dadurch gewonnene Raum des ehemaligen Tanzsaals wird zu Unterkünften für internationale Künstler und andere temporäre Bewohner umgestaltet. Die Aufstockung weiterer Wohneinheiten auf den neuen Tanzsaal wird in vorgefertigten Holzmodulen ausgeführt. Das Bild zeigt eine Visualisierung. (Quelle: Team RoofKIT).

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Der Beitrag des Teams RoofKIT zum SDE 21/22 ist die Aufstockung auf ein Bestandsgebäude, um neue Funktionen und Wohnraum für das Gebäude zu schaffen bei gleichzeitiger energetischer Aufwertung. Hauptzielsetzungen sind das sortenreine und kreislaufgerechte Bauen sowie eine CO2-neutrale solargestützte Energieversorgung. Im Fokus dieses Berichts stehen die Konstruktion der Gebäudehülle einer Demoeinheit sowie deren passive Kühlung durch Nachtlüftung.

RoofKIT - on the way to a new building philosophy
The contribution of the RoofKIT team to the SDE 21/22 is the extension for an existing building to create new functions and living space for the building with simultaneous energetic upgrading. Main targets are mono-fraction and cycle-based building, as well as a CO2-neutral solar-based energy supply. This article focuses on the construction of the building envelope of a demo unit as well as its passive cooling by night ventilation.

Aufbauend auf den Ergebnissen aus dem Projekt “Feuchteeinträge in die Außenwandkonstruktion von Untergeschossen aufgrund von Kletterpflanzen wurden im Folgeprojekt detaillierte Untersuchungen zur Feuchtigkeit in Ziegelmauerwerk im Zusammenhang mit Kletter-pflanzen durchgeführt. Vier Prüfstande, welche eine erdberührte Kellerwand aus Ziegel simulieren sollten, wurden konstruiert. Um Auswirkungen der Begrünung zu erfassen, wurde die Feuchtigkeit im Erdreich (Substrat) und im Ziegelmauerwerk kontinuierlich gemessen. Um Unterschiede zwischen verschiedenen Pflanzen untersuchen zu können, wurden drei der Prüf-stände mit verschiedenen Kletterpflanzen bepflanzt und der vierte Prüfstand als Referenz ohne Bepflanzung verwendet. Bei der Auswertung wurde die Feuchtigkeit im Substrat und des Ziegelmauerwerks verglichen. Die Kletterpflanzen haben grundsätzlich für eine geringere Feuchtigkeit in Substrat und Mauerwerk gesorgt, gleichzeitig konnte kein direkter Zusammen-hang zwischen den gemessenen Parametern festgestellt werden. Bei im Vergleich höherer Feuchtigkeit im Substrat liegt nicht zwangsläufig höhere Feuchtigkeit im Mauerwerk vor. Die vorgefundene Feuchtigkeit im Mauerwerk wurde anschließend in Anlehnung an ÖNORM B 3355 bewertet. Zusätzlich wurde für das verwendete Substrat und die verwendeten Ziegel die Saugspannungskurve mithilfe von Drucktopf-Extraktoren bestimmt und ausgewertet.

Investigation of moisture penetration into brick masonry in contact with soil, due to irrigation of climbing plants
Based on the results of the project “Moisture ingress into the exterior wall construction of basements due to climbing plants”, the moisture in brick masonry in connection with climbing plants was investigated. Four test stands, which were to simulate a brick basement wall in contact with the ground, were constructed. The moisture content in the soil and the brick masonry was measured. Three of the test stands were each planted with a different climbing plant and the fourth test stand served as reference without planting. The climbing plants basically provided lower moisture in the substrate and brickwork, but no direct correlation could be established. Higher humidity in the substrate does not necessarily mean higher humidity in the masonry. The moisture found in the masonry was then evaluated in accordance with ÖNORM B 3355. In addition, the suction stress curve was determined for the substrate and bricks used, with the aid of pressure pot extractors.

Bereits in den Jahren 1992 bis 1994 wurden über 30 Eignungs- und Baumusterprüfungen an vorgehängten hinterlüfteten Fassaden (VHF) im Prüfstand der ita Ingenieurgesellschaft für Technische Akustik mbH durchgeführt. Damals wurde bei den Messungen eine 60 mm und eine 120 mm dicke Wärmedämmung verbaut. Da sich im Zuge der fortschreitenden Anforderungen an die Energieeinsparung die Dicken der Wärmedämmung erhöht haben, wurden erneut über 40 Messungen der Luftschalldämmung im Labor der ita Ingenieurgesellschaft für Technische Akustik mbH an vorgehängten hinterlüfteten Fassaden vorgenommen. Hierbei erfolgten die meisten Messungen mit einer Mineralwolldämmung in einer Dicke von d = 180 mm. Weiterhin hat sich die Vielfalt an Fassadenbekleidungen sowie Befestigungssystemen vergrößert, was die Notwendigkeit einer Neuauflage nochmals unterstreicht. Da in der DIN 4109-34:2016-07 “Schallschutz im Hochbau - Teil 34: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) - Vorsatzkonstruktionen vor massiven Bauteilen” noch keine Ausarbeitungen für vorgehängte hinterlüftete Fassaden vorliegen, können die hier vorgestellten Messergebnisse auch für die Planung des Schallschutzes gegenüber Außenlärm in Verbindung mit vorgehängten hinterlüfteten Fassaden eine erste Hilfestellung bieten.

Sound insulation with rear-ventilated rainscreen façades
As early as 1992-1994, more than 30 suitability and type tests on rear-ventilated rainscreen façades were carried out in the test stand of ita Ingenieurgesellschaft für Technische Akustik mbH. At that time, 60 mm and 120 mm thick thermal insulation was used for the measurements. Since the thickness of the thermal insulation has increased in the course of progressive requirements for energy saving, more than 40 measurements of the airborne sound insulation were again carried out in the laboratory of ita Ingenieurgesellschaft für Technische Akustik mbH on rear-ventilated rainscreen façades. Most of the measurements were carried out with mineral wool insulation with a thickness of d = 180 mm. Furthermore, the variety of façade claddings and fastening systems has increased, which again underlines the necessity of a new measurement campaign. Since DIN 4109-34:2016-07 “Sound insulation in buildings - Part 34: Data for the analytical verification of sound insulation (component catalogue) - Facing constructions in front of solid building components” does not yet contain any elaborations for rear-ventilated rainscreen façades, the measurement results presented in this article provide useful information for the planning of sound insulation.

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Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) stellen nicht nur eine kostengünstige Möglichkeit der Reduktion des Wärmeverlustes durch Außenwände dar, sondern haben, je nach Material, auch Auswirkungen auf das Schalldämm-Maß dieser Bauteile. Das vorliegende Prognosemodell für das bewertete Schalldämm-Maß von Außenwänden mit WDVS wurde in dieser Form in die derzeit in Überarbeitung befindlichen österreichischen bauakustischen Prognosenorm ÖNORM B 8115-4 aufgenommen und stellt deren derzeitigen Bearbeitungsstand dar. Das erwähnte Modell bedeutet nicht nur einen signifikanten Sprung in der Prognosegenauigkeit, sondern führt erstmals auch alle wesentlichen, in Österreich gebräuchlichen, Massivwände in ein Modell zusammen. Es ist damit möglich, das bewertete Schalldämm-Maß von Außenwänden aus Ziegel, Beton und Massivholz mit WDVS in einfacher und transparenter Weise zu berechnen. Darüber hinaus ermöglicht das Modell auch die Ermittlung des Spektrum-Anpassungswertes Ctr des Schalldämm-Maßes, wodurch die Eignung des Außenbauteils zum Schutz vor Verkehrslärm durch den Planer charakterisierbar wird. Das vorliegende, materialübergreifende Prognosemodell resultiert aus der Zusammenführung früherer, materialspezifischer Forschungsarbeiten der beiden Autoren zu diesem Thema.

Prediction of sound insulation of external walls with external thermal insulation compound system - Development of a prediction model for light and heavy massive basic walls as contribution to the revision of ÖNORM B 8115-4
External thermal insulation compound systems (ETICS) are not only a cheap opportunity to reduce thermal losses through external walls, but have, depending on the material, a significant impact on the weighted sound reduction index of these building components as well. The prediction model at hand for the weighted sound reduction index of external walls has already been adopted into the revision of the Austrian standard for acoustic prediction methods, ÖNORM B 8115-4, representing the present status. The mentioned model not only implies a significant leap in accuracy, but also addresses all massive walls commonly used in Austria for the first time. It can be applied for the prediction of the weighted sound reduction index of external walls made from concrete, bricks or mass timber in a simple and transparent way. Moreover, it can be used for prediction of the spectrum adaptation term Ctr, which is of importance for the characterisation of the traffic noise frequency spectrum. The presented comprehensive prediction model results from the combination of previous material specific research activities of the authors to this topic.

Während aktuell das Neue Europäische Bauhaus mit einer interdisziplinären Ausrichtung die zukünftige Gestaltung unserer Lebens- und Bauweisen in den Blickpunkt rückt, fielen vor wenigen Jahren zwei Jubiläen zusammen. 100 Jahre waren seit der Bauhaus-Gründung vergangen und 90 Jahre seit der Gründung eines der ersten Forschungsinstitute mit dem Schwerpunkt Bauphysik. Natürlich trennt beide Institutionen nicht nur ein 10-jähriger “Altersunterschied”. Mit dem historisch einzigartigen Bauhaus ist die anfangs sehr kleine Stuttgarter Gruppe bauphysikalischer Enthusiasten nicht zu vergleichen. Rückblickend lassen sich aber Ähnlichkeiten der Motive beider Initiativen konstatieren und es ist anzunehmen, dass beim “Neuen Bauen” von Anfang an auch Überlegungen in den Entwurfsprozess einflossen, die der Bauphysik zentrale Fragestellungen und wichtige Impulse mit auf den Weg gaben. Diese Beziehung zwischen Bauhaus und Bauphysik wird am Beispiel des Reihenhauses Oud in der Weißenhofsiedlung in Stuttgart untersucht.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Bausubstanz im Reihenhaus Oud eine deutlich schlankere Konstruktion als Vergleichsbauten seiner Zeit aufwies. Die daraus resultierenden bauphysikalischen Auswirkungen, mit Fokus auf den Wärme-, Feuchte- und Schallschutz, werden analysiert. In Summe stellte das Haus Oud einen wertvollen Beitrag zur Erforschung und Weiterentwicklung von kostengünstigen, innovativen Wohnformen dar und war prägend für zukünftige Bauprozesse bis in die Gegenwart.

Bauhaus and building physics - A building physics analysis using the example of House of Oud
While the New European Bauhaus is currently focusing on the future design of our ways of living and building with an interdisciplinary orientation, two anniversaries coincided a few years ago. 100 years have passed since the founding of the Bauhaus and 90 years since the founding of one of the first research institutes focusing on building physics. The two institutions are not only separated by a 10-year “age difference”. The initially Stuttgart group of building physics enthusiasts cannot be compared with the historically unique Bauhaus. Retrospective, however, similarities in the motives of both initiatives can be observed, and it can be assumed that, from the very beginning, the Bauhaus also incorporated considerations into the design process that gave building physics central questions and important impulses along the way. This relationship between Bauhaus and building physics is investigated using the example of the house Oud in the Weißenhofsiedlung in Stuttgart.

Persönliches:
Zum Tod von Eberhard Schöck

Aktuell:
Deutscher Ingenieurbaupreis 2022 ausgelobt
ift-Richtlinie FE-18/1 Öffnungsbegrenzer
Modernisierte Prüfhalle für Bauakustik beim PfB
Wegweiser durch die Klima- und Lüftungsbranche des FGK
Whitepaper “BIM und Brandschutz” der buildingSMART-Fachgruppe
Modulare Weiterbildung in Bauphysik und energetischer Gebäudeoptimierung mit CAS

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Zum Titelbild:
Einzigartige Brückenerneuerung über dem Hracholusky-Stausee: Eine renovierungsbedürftige Brücke zur Erneuerung um die eigene Längsachse drehen? Was im ersten Moment unmöglich erscheint, setzte das tschechische Ingenieurbüro Contruss engineering bei der Erneuerung der Eisenbahnbrücke über den Hracholusky-Stausee um - und gewann damit den SCIA User Contest in der Kategorie Civil Structures. Die größte Herausforderung bei diesem Projekt war der Austausch der Stahlfachwerke. Da die Brücke von unterhalb nur schwer zugänglich war, entwickelte das Ingenieurbüro einen innovativen Ansatz mithilfe von SCIA Engineer. (Foto: SCIA)

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Die Bewertung des Bauwerkszustands von Brückenbauwerken erfolgt in Deutschland anhand der auf Grundlage regelmäßiger Bauwerksprüfungen ermittelten Bauwerksnote. Eine Methodik zur Einbindung von Monitoringdaten in die Bauwerksbewertung existiert dagegen derzeit noch nicht. Dabei kann ein Bauwerksmonitoring zur Unterstützung der klassischen Bauwerksprüfung genutzt werden, um das Auftreten oder die Entwicklung von Bauwerksschäden vorübergehend oder dauerhaft zu überwachen und so die von den Schäden ausgehenden Risiken zu mindern. Des Weiteren können in vielen Fällen rechnerische Standsicherheitsdefizite mittels gezielt eingesetzter Messmaßnahmen kompensiert werden. Herausforderungen hinsichtlich der integralen Zustandsbewertung ergeben sich aus der unterschiedlichen Bewertung von Bauwerksschäden (Benotung) und Standsicherheitsnachweisen (Ausnutzungsgrad). Dieser Beitrag stellt eine Methodik vor, die Monitoringdaten und Bauwerksschäden in einer Echtzeitbewertungskennzahl aggregiert, die auch für Nichtfachleute verständlich ist. Neben dem allgemeinen Bewertungsverfahren, das bekannte Elemente aus dem Bewertungsschema nach SIB-Bauwerke einschließt, werden zwei konkrete Anwendungsfälle anhand des smartBRIDGE-Konzepts an der Köhlbrandbrücke in Hamburg gezeigt. Dabei handelt es sich um zwei aktuelle rechnerische Standsicherheitsdefizite, die durch eine messtechnische Überwachung kompensiert werden.

Aggregation of condition indicators for bridge structures based on inspection and monitoring data
In Germany, the assessment of existing structures is based on a uniform structural rating obtained from regular in situ inspections. However, a method to include monitoring data into the structural rating does not yet exist. Though, a structural monitoring can be used to monitor the occurrence or the growth of damages, thereby reducing the risks emanating from theses damages. Furthermore, calculative safety deficits can, in many cases, be compensated by specific monitoring measures. Challenges concerning the integral assessment result from the differences in the assessment of structural damages (rating) and limit state checks (utilization). This paper presents a method which aggregates monitoring data and structural damages into a real time condition indicator that is also comprehensible for non-experts. Apart from the general rating procedure that includes well-known elements of the rating system of the German structural information database “SIB-Bauwerke”, two use cases of the smartBRIDGE concept for the Köhlbrandbrücke in Hamburg will be shown. The use cases consist of two current calculative safety deficits which are compensated by monitoring measures.

Nachdem andere Wirtschaftszweige wie die Automobilindustrie mit statusbasierten Wartungsintervallen für Autos oder dem autonomen Fahren bereits erheblichen Erfolg im Bereich der Digitalisierung verzeichnen dürfen, befindet sich nun auch die Bauindustrie im Wandel. Der digitale Zwilling spielt insbesondere bei der prädiktiven Instandhaltung eine zentrale Rolle. Durch ihn können alle Daten und Informationen zum Bauwerk gesammelt, strukturiert und mit einem zeitlichen und räumlichen Kontext versehen werden. Die Grundlage zur Verortung von Informationen ist ein 3-D-Modell. Das Building Information Modeling liefert dafür im Bauwesen die perfekte Basis, ist im Bestand aber häufig nur mit großem Aufwand umsetzbar. Da die Erstellung und Änderung solcher Modelle oftmals durch Experten erfolgen muss, einen i. d. R. aufwendigen Prozess darstellt und die Datenstruktur keine Verwaltung von Massendaten zulässt, ist zu überlegen, welche Daten direkt in das 3-D-Modell integriert werden und wo der Linked-Data-Ansatz sinnvoller ist. Der Beitrag zeigt verschiedene Datenintegrationsmöglichkeiten für digitale Modelle und verdeutlicht am Beispiel des Pilotprojekts smartBRIDGE Hamburg die Vorgehensweise als Proof of Concept. Ziel ist die optimale Nutzung von 3-D-Modellen im Kontext des digitalen Brückenzwillings. Im Ergebnis kann festgehalten werden, dass sowohl für Massendaten als auch für singuläre Ergebnisse aus der Bauwerksinspektion der Linked-Data-Ansatz ein vielversprechender ist.

The 3-D model as the basis of the digital twin
With other industries such as the automotive industry already achieving great success in the field of digitization with status-based maintenance intervals for cars or autonomous driving, the construction industry is now also experiencing a transformation. The digital twin plays a key role in predictive maintenance in particular. It enables all data and information on the asset to be gathered, structured and linked to a temporal and spatial context. In the digital twin, the basis for the localization of information is a 3-D model. The Building Information Modeling method provides the perfect basis for this in the construction industry, but can often only be applied to existing assets with a large amount of effort. Since the creation and modification of such models often must be carried out by experts and is usually a time-consuming process, and since the data structure does not allow for the management of mass data, it is necessary to carefully consider which data should be directly integrated into the 3-D model and in which areas the linked data approach makes more sense. The article shows different data integration methods for digital models and illustrates the approach as a proof of concept using the example of the pilot project smartBRIDGE Hamburg. The goal is the optimal use of 3-D models in the context of the digital bridge twin. As a result, it can be stated that for mass data as well as for singular results from the building inspection, the linked data approach is a promising one.

Auf dem Weg zur digitalen Brücke existieren bereits erste Lösungen, die den Lebenszyklus einer Brücke abbilden können. Für die Planung, den Bau und den Unterhalt stehen unterschiedlichste Werkzeuge, z. B. BIM, DIN 1076, SIB-Bauwerke, Monitoring etc. zur Verfügung, die jeweils mit unterschiedlichen Datenformaten arbeiten. Für ein intelligentes Erhaltungsmanagement müssen aber alle Daten mit den verschiedenen Datenformaten zusammengeführt, abgelegt und so verwaltet werden können, dass über den gesamten Lebenszyklus einer Brücke die Abbildung eines ganzheitlichen digitalen Zwillings eines Bauwerks möglich ist. Die Autoren haben dafür mit BBox den Prototyp einer Verwaltungsschale (VWS) auf Grundlage von Industrie 4.0 entwickelt. Damit wird das physikalisch-ingenieurtechnische Modell zur Zustandsbewertung der Brücke in den Mittelpunkt gestellt und der gesamte Lebenszyklus einer Brücke kann unabhängig von Datenformaten digital erfasst werden. Da der Aufbau der VWS durch die Granularität optimal strukturiert ist, bietet die Ablage und Einspeisung von Messdaten sowohl die Grundlage eines Live-Monitorings als auch den Grundstein für maschinelles Lernen (ML). Der Datenzugriff via S3-Schnittstelle erleichtert die Entwicklung von eigenen Prognosemodellen mit Informationsmustern (SHIP - Structural Health Information Pattern). Am Beispiel der Heinrichsbrücke Bamberg wird die praktische intelligente Umsetzung des Bauwerksmonitorings inkl. VWS mit Informationsmustern und ML gezeigt.

Digital twin: asset administration shell BBox as data storage over the life cycle of a bridge
On the way to the digital bridge, initial solutions already exist that can map the life cycle of a bridge. A wide variety of tools are available for planning, construction and maintenance, e. g. BIM, DIN 1076, SIB structures, monitoring etc., each of which works with different data formats. For an intelligent maintenance management, however, all data with the different data formats must be merged, stored, and managed in such a way that the mapping of a holistic digital twin of a structure is possible over the entire life cycle of a bridge. For this purpose, the authors have developed BBox, a prototype of an asset administration shell (AAS) based on Industry 4.0. This places the physical-engineering model for assessing the condition of the bridge at the center, and the entire life cycle of a bridge can be digitally recorded independently of data formats. Since the structure of the AAS is optimally structured through granularity, the storage and feeding of measurement data provides both the basis of live monitoring and the cornerstone for machine learning (ML). The data access via S3 interface facilitates the development of own prognosis models with information patterns (SHIP - Structural Health Information Pattern). Using the Heinrichsbrücke Bamberg as an example, the practical intelligent implementation of structural monitoring incl. AAS with information patterns and ML is shown.

Für die Verbesserung der Infrastruktur in der Bundesrepublik Deutschland ist der Neu- und Ausbau von Straßen und Autobahnen mit dem Ersatz von Brücken und Widerlagern erforderlich, der auch mit Nachdruck betrieben wird. In diesem Zusammenhang werden auch alternative Bauweisen untersucht, die zu einer Zeit- und Kostenreduzierung führen sollen. Eine dieser neuen und innovativen Bauweisen stellt die Herstellung der Brückenwiderlager aus geokunststoffbewehrter Erde (KBE) dar. Hierbei handelt es sich im Gegensatz zu den bisher vorhandenen und im Bau befindlichen Brücken in Deutschland um eine bisher nicht geregelte Bauweise, sodass für ein Pilotprojekt eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich wurde. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Konstruktion, der Aufbau, die Berechnungs- und Bemessungsansätze, das begleitende Messprogramm und die Messergebnisse für die Brückenwiderlager dieses Pilotprojekts vorgestellt. Ebenso werden die Erkenntnisse dieses Pilotprojekts im Hinblick auf Standsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Bauzeit bewertet und ein Ausblick auf die Übertragbarkeit auf vergleichbare Bauprojekte gegeben.

Bridge abutments made of geosynthetic-reinforced earth (KBE) - a fast and sensible alternative for the construction of new and replacement bridges
The improvement of the infrastructure in the Federal Republic of Germany requires the new construction and expansion of roads and highways with the replacement of bridges and abutments. In this context, alternative construction methods are also being investigated, which should lead to a reduction in building time and costs. One of these new and innovative construction methods is the construction of bridge abutments made of geosynthetic reinforced earth (KBE). In contrast to the bridges currently existing and under construction in Germany, this construction method has not been regulated to date, so that approval in individual cases was required for a pilot project. As part of a pilot project, a geosynthetic-reinforced earth (KBE) was constructed as abutments for a bridge over the highway. The load-bearing behavior was checked by an accompanying measurement program and i. a. evaluated with regard to stability and usability. The results allow an outlook on the transferability to comparable construction projects.

Für eine präventive und nachhaltige Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken sind regelmäßige visuelle Inspektionen von großer Bedeutung, um Schäden frühzeitig zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Moderne Technologien wie unbemannte Flugsysteme, ausgerüstet mit hochauflösenden Kameras, unterstützen immer mehr den Inspektionsprozess und die damit verbundene Dokumentation. Dadurch entstehen große Mengen an Bilddaten, Orthofotos, Punktwolken und Oberflächennetzen, welche die gesamte Bauwerksoberfläche in einem ausreichend hohen Detailgrad darstellen und die Annotation von visuell detektierbaren Anomalien ermöglichen. Um diese Datenmenge effektiv nutzen und verwalten zu können, sind Methoden zur Verarbeitung und entsprechend verknüpfte Datenmodelle notwendig. Vor dem Hintergrund einer kontinuierlich zu wiederholenden Bauwerksüberwachung ist eine Automatisierung der einzelnen Analyseschritte besonders vielversprechend. In diesem Aufsatz werden Ansätze für die Verarbeitung großer bildbasierter Datensätze zu einem verknüpften Inspektionsmodell beschrieben. Dazu wird gezeigt, wie Annotationen in Bildern und Orthofotos im Kontext von idealisierten Simulationsmodellen genutzt werden und den Prozess der Zustandsbewertung unterstützen können. Der daraus entstehende digitale Zwilling soll eine konsistente Datenbasis über mehrere Zustände abbilden und damit die Verwaltung heterogener Inspektionsdaten ermöglichen.

Integration and linking of inspection data in digital bridge models
For a preventive and systematic maintenance of infrastructures, periodic visual inspections are of significant importance in order to detect structural defects at an early stage and to initiate necessary interventions. Modern technologies such as unmanned aircraft systems equipped with high-resolution cameras increasingly support the inspection process and the associated documentation. This creates large amounts of image data, orthophotos, point clouds and surface meshes that represent the entire structural surface in a sufficiently high level of detail and enable the annotation of visually detectable anomalies. Processing methods and linked data models allow for an effective data management. Given the need for continuously repeated structural monitoring, an automation of the individual analysis steps is particularly desirable. This article describes approaches for processing large image-based data sets into a linked inspection model. To this end, it is shown how annotations in images and orthophotos are used in the context of idealised simulation models and support the process of condition assessment. The resulting digital twin represents a consistent database over multiple states and thus enables the effective management of heterogeneous inspection data.

Unter einem 3-D digitalen Zwilling wird gemeinhin ein virtuelles Abbild eines physischen Elements verstanden. Solche virtuellen Abbilder können in verschiedenen Erscheinungsformen mit sehr unterschiedlichen Charakteristiken und Einsatzbereichen - und zu stark unterschiedlichen Preisen - auftreten. Hohe Kosten bei der Erstellung von 3-D-Modellen von Bestandsbrücken sowie fehlende Integration behindern jedoch die großflächige Adoption einer vielversprechenden Technologie für das Monitoring und Management von Bestandsbrücken und anderen Bauwerken und technischen Anlagen. Der Bericht erläutert, wie durch eine Weiterentwicklung von Spieletechnologie und dem Einsatz von KI die Kosten und Hürden für die Erstellung von digitalen Zwillingen signifikant reduziert und damit eine skalierbare Lösung für viele Anwendungsbereiche geschaffen wird. Damit die 3-D Digital Twins den gewünschten Mehrwert entfalten, ist neben einer einfachen Handhabung insbesondere die Integration der jeweiligen Systeme von entscheidender Bedeutung. Dabei sind Aspekte wie Cloud-, IoT- und ERP-Anbindung, Fragen der Konnektivität sowie Security & Privacy zentrale Elemente einer gelungenen Integration von 3-D digitalen Zwillingen in ein bestehendes Daten- und IT-Ökosystem.

AI-based generation of 3-D digtal twins of existing bridges
A 3-D digital twin is commonly understood to be a virtual image of a physical element. Such virtual images can appear in various forms with very different characteristics and areas of application - and at very different prices. However, the high cost of creating 3-D models of as-built bridges and the lack of integration hinder the widespread adoption of a promising technology for monitoring and managing as-built bridges. The report explains how an evolution of gaming technology and the use of AI significantly reduces the cost and barriers to creating digital twins, creating a scalable solution for many application areas. In order for the 3-D digital twins to unfold the desired added value, the integration of the respective systems is of decisive importance in addition to simple handling. Aspects such as cloud, IoT and ERP connection, questions of connectivity as well as security and privacy are central elements of a successful integration of 3-D digital dwins into an existing data and IT ecosystem.

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