2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 63 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle Dr. Iris Hindersmann Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach Dr.-Ing. Matthias Müller Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach Felix Kaplan, M. Sc. Landesbetrieb Straßenwesen Brandenburg, Hoppegarten Zusammenfassung Monitoring ist für die Erhaltung der Ingenieurbauwerke eine gute Möglichkeit den vielfältigen Herausforderungen zu begegnen. Damit kann ein Beitrag zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Sicherheit der Ingenieurbauwerke geleistet werden. Monitoring erhöht die zur Verfügung stehenden Informationen zum Bauwerk. Diese können genutzt werden, um bessere Entscheidungen in Bezug auf die Erhaltung zu treffen. Die Anwendung von Monitoring ist komplex, daher werden einzelne Anwendungsfälle beschrieben. Vorteile der Anwendungsfälle sind, dass neue Technologien in abgegrenzten und definierten Bereichen erprobt werden können. Die Anwendungsfälle „Monitoring bei bekannten lokal verorteten Schäden“, „Monitoring bei bekannten Defiziten aus Nachrechnung oder Konstruktion“ und „Monitoring zur Ermittlung von Einwirkungen in Bezug auf die Verkehrsbelastung“ haben aktuell den größten Anteil an den durchgeführten Monitoringmaßnahmen. Exemplarisch wird Ihre Umsetzung anhand von Anwendungsbeispielen des Landesbetrieb Straßenwesen Brandenburg belegt. „Monitoring zu Unterstützung der Bauwerksprüfung“ mit beispielsweise dem Einsatz bildgebender Verfahren und „Monitoring zur Begleitung bedeutender Bauwerke“ beispielsweise bei großen Talbrücken, gewinnen an Bedeutung und erste Praxisbeispiele sind in Europa vorhanden. Die zukünftigen Anwendungsfälle zeigen Potenziale für weitere Einsatzgebiete auf, „Monitoring im prädiktiven Lebenszyklusmanagement“ wird im Rahmen der Umsetzung Digitaler Zwillinge, welche im BIM Masterplan angekündigt werden, eine Bedeutung bekommen. Das Anwendungsbeispiel „Geburtszertifikat“ hat das Ziel einen Referenzzustand des Bauwerks vor der Verkehrsfreigabe zu ermitteln und über Folgemessungen abzugleichen. Das Zusammenwirken der einzelnen Anwendungsfälle ist über die Implementierung von Digitalen Zwillingen vorstellbar. 1. Einführung Das Erhaltungsmanagement von Ingenieurbauwerken ist aktuell durch ein reaktives Vorgehen gekennzeichnet. Maßnahmen werden erst eingeleitet, wenn Schäden erkennbar sind. Mit der Einführung eines prädiktiven Lebenszyklusmanagements kann ein bedeutender Beitrag zur Erreichung einer zuverlässigen und verfügbaren Infrastruktur geleistet werden. Ingenieurbauwerke stehen aktuell einer Vielzahl von Herausforderungen gegenüber. Hier sind neben dem hohen Alter der Bauwerke, ein Stau der Erhaltungsmaßnahmen, gesteigerte Verkehrsmengen und Personalknappheit bei der Planung und Durchführung von Erhaltungsmaßnahmen zu nennen. Den Herausforderungen gegenüber stehen Entwicklungen im Bereich der Digitalisierung. Beispielhaft kann die Planung mit BIM, die Datenauswertung mit Verfahren der Künstlichen Intelligenz, der Einsatz von Digitalen Zwillingen oder der Einsatz von AR/ VR für die periodische Zustandserfassung im Rahmen der Bauwerksprüfung genannt werden. Diese Technologien können ebenso wie der im Rahmen des Artikels aufgezeigte Einsatz von Monitoring einen Beitrag zur Unterstützung der Erhaltungsziele ermöglichen. Der Einsatz der unterschiedlichen Verfahren ermöglicht dann über die Zusammenführung eine ganzheitliche Bewertung digital vorliegender Informationen. 2. Aktueller Einsatz von Monitoring bei Bundesfernstraßen Im Rahmen dieses Artikels wird der Definition des DBV Merkblatt gefolgt. In diesem beschreibt Monitoring den Gesamtprozess zur Erfassung, Analyse und Bewertung von Bauwerksreaktionen und/ oder der einwirkenden Größen mittels eines Messsystems über einen repräsentativen Zeitraum (zeitliche Entwicklung der Messgröße; kontinuierliche, periodische oder ereignisbasierte Messung, global - lokal) [1]. Der Einsatz von Monitoring ist auf vorhandene Schäden und Defizite beschränkt, wie eine Umfrage des BMDV bei den Straßenbauverwaltungen der Länder und der Autobahn des Bundes gezeigt hat. Die im Rahmen der Abfrage aus dem Jahr 2020 ermittelten 100 Monitoringmaßnahmen bezogen sich hauptsächlich auf Brücken mit Baujahren zwischen 1960 und 1980. Die Erfassung der Bauwerksreaktion ist der Hauptgrund für den Monito- 64 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle ringeinsatz und es werden zumeist Verformungs- und Temperatursensoren eingesetzt. [2]. Die Ursachen für den bislang relativ wenig verbreiteten Einsatz von Monitoring an Brücken der Bundes-fernstraßen sind vielfältig. Zum einen sind fehlende Fachkenntnisse in Bezug auf den Einsatz von Monitoring zu nennen. Abhilfe können Regelwerke und Standardisierung wie das DBV Merkblatt „Monitoring: Planung, Vergabe und Betrieb“, das DGZf P-Merkblatt B 09 „Dauerüberwachung von Bauwerken“ und die kommende Erfahrungssammlung „Monitoring bei Bestandsbrücken“ schaffen [1; 3; 4]. Weiterbildungen und die Einbeziehung von Ingenieurbüros und Fachplaner für verschiedene Aspekte des Monitorings können ebenfalls eine Unterstützungsleistung bieten. Die Schwierigkeit den Nutzen des Monitorings insbesondere in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit zu ermitteln, ist ein weiterer Grund für den wenig verbreiteten Einsatz. Die im Projekt „Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen von Monitoringmaßnahmen“ gezeigte Vorgehensweise zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit und des Nutzens von Monitoringmaßnahmen können zum vermehrten Einsatz beitragen [5]. Die hohe Komplexität des Themas in Bezug auf die Planung, Durchführung und Bewertung von Monitoringmaßnahmen sind ein Hemmnis. Hier kann der Einsatz von Anwendungsfällen und damit die Etablierung von neuen Technologien in abgegrenzten und definierten Bereichen eine gute Unterstützungsleistung darstellen. 3. Anwendungsfälle Monitoring Um Monitoring vermehrt zum Einsatz zu bringen, ist die Implementierung von Anwendungsfällen eine Strategie. Anwendungsfälle können aus Projektzielen abgeleitet werden und stellen Prozesse zur Zielerreichung dar [6]. Der Vorteil der Anwendungsfälle ist, dass der Einsatz von neuen Technologien in abgegrenzten und definierten Bereichen erprobt und Hemmnisse abgebaut werden können. Die im Bundesfernstraßenbereich vorhandenen Anwendungsfälle für Monitoring sind in Abb. 1 gezeigt. Abb. 1: Anwendungsfälle Monitoring 3.1 häufige Anwendungsfälle Die Anwendungsfälle Monitoring bei bekannten lokal verorteten Schäden, bei bekannten Defiziten aus Nachrechnung oder Konstruktion und zur Ermittlung von Einwirkungen sind die häufigsten Anwendungsfälle in Deutschland. Diese Anwendungsfälle werden genutzt, um konkrete Fragestellungen in Bezug auf die Ingenieurbauwerke, deren Zustand und dessen Entwicklung zu ermitteln. Ausgehend von bekannten Schäden oder Defiziten wird ein auf das Bauwerk und die konkrete Fragestellung bezogenes Monitoringkonzept entwickelt. 3.1.1 Monitoring bei bekannten lokal verorteten Schäden Im Bereich der Bundesfernstraßen ist der Einsatz von Monitoring bei Bestandsbauwerken am häufigsten bei bekannten und lokal verorteten Schäden zu finden. Grundlage für den Einsatz sind vorhandene Schäden am Bauwerk, welche aus der Bauwerksprüfung, der objektbezogenen Schadensanalyse (OSA) oder dem Einsatz von Zerstörungsfreien Prüfungen (Zf P) bekannt sind [7; 8]. In diesem Fall wird zumeist ein lokales Monitoringsystem eingesetzt. Dieses lokale Monitoring bietet eine gute Möglichkeit zur Überwachung des Schädigungsfortschritts. Von der Überwachung des lokalen Sachverhalts kann eine Abschätzung der weiteren lokalen Entwicklung erfolgen. Dieses Vorgehen dient der Verlängerung der Restnutzungsdauer und Erhöhung der Sicherheit. Dieser Anwendungsfall kommt bei der Brücke über die Anlagen der DB im Zuge der B1 in Brandenburg an der Havel zum Einsatz ( Abb. 2 ). Das Bauwerk wurde 1971 errichtet und als einfeldriger Überbau mit einer Stützweite von 47 m ausgeführt. Die beiden Fahrtrichtungen werden von separaten parallel liegenden Überbauten überführt. Deren Querschnitt ist nahezu identisch und besteht aus 2 Stahlhohlkästen und orthotroper Fahrbahnplatte. Abb. 2: Brücke über die Gleise der DB im Zuge der B1 in Brandenburg an der Havel An dem Bauwerk wurden im Rahmen der Bauwerksprüfung zahlreiche Schäden festgestellt. Die betrifft u. a. Querschnittsminderungen infolge Korrosion, Ermüdungsrisse in der Fahrbahn und eine außerplanmäßige Stellung der Rollenlager. Durch eine OSA konnte gezeigt werden, dass die Lagerstellungen auf eine Schiefstellung der Widerlager infolge Setzungen zurückzuführen sind. Geodätische Vermessungen der Widerlager zeigten, dass dieser Prozess noch nicht abgeklungen ist und somit weitere Verkippungen zu erwarten sind. Da gleichzeitig die Verformungskapazität der Rollenlager bereits sehr hoch 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 65 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle ausgelastet ist, ist hier ein permanentes Monitoring der Lagerbewegung erforderlich. Abb. 3: Monitoringsystem am Lager Diese Überwachungsaufgabe wird realisiert, indem an jedem Rollenlager induktive Wegaufnehmer installiert wurden (Abb. 3) [9]. Dadurch kann überwacht werden, dass der restliche zur Verfügung stehende Lagerweg nicht überschritten wird. Zur Identifizierung von langfristigen Trends werden zusätzlich die Messdaten aus der Temperaturmessanlage des Überbaus herangezogen. Über die Jahre zeigt sich eine nahezu lineare Abhängigkeit der Lagerbewegung von der Temperatur (Abb. 4). Veränderungen in der Beschreibung der Regression zwischen Temperatur und Lagerbewegung können als Indikator für eine Systemänderung herangezogen werden. Abb. 4: Auswertung der Messdaten für ein Jahr 3.1.2 Monitoring bei bekannten Defiziten aus Nachrechnung oder Konstruktion Dieser Anwendungsfall ist von Bedeutung, wenn bei Bauwerken Defizite im Rahmen der Nachrechnung oder Defizite an ähnlichen Konstruktion festgestellt werden. Häufig liegen noch keine sichtbaren Schäden vor und die Art eines potenziellen Schadens und der Schadensort sind nicht bekannt. Das globale Monitoring ermöglicht die Überwachung des defizitären Bauwerks. Ein globales Monitoring ist darauf ausgerichtet, globale Parameter eines Bauwerks, die auf eine Schädigung schließen lassen, zu erfassen und zu bewerten. Diese Parameter können aus der Systemreaktion z. B. über die Messung von Beschleunigung oder Verformung bestimmt werden. Die Messungen dienen dazu Veränderungen, welche sich im Lauf der Zeit am Bauwerk entwickeln, zu erfassen. Unter der Voraussetzung eines duktilen Bauwerksverhalten mit Versagensvorankündigung ist die Grundlage für das globale Monitoring der Systemreaktionen, dass sich Einwirkungen und Schäden signifikant auf die Systemsteifigkeit auswirken und damit einen direkten Einfluss auf das Tragverhalten des Bauwerks haben. Die verschiedenen Methoden der globalen Bauwerksüberwachung basieren also auf der Annahme, dass Schädigungen am Bauwerk anhand von Änderungen des globalen Tragverhaltens erkannt werden können. Über die Messungen der Parameter und die spätere Auswertung können Rückschlüsse auf die Art des Schadens und den Schadensort gezogen werden. [10; 11] Alternativ kann das globale Monitoring auf die Detektion der Schädigungsursache ausgelegt werden. Hierfür kann beispielsweise eine Schallemissionsmessanlage zur 66 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle Messungen von Spanndrahtbrüchen in Spannbetonbauwerken [12] oder Ermüdungsrissbildung in orthotropen Fahrbahnplatten [13] eingesetzt werden. Durch ein hinreichend großes Monitoringsystem sind dabei sämtliche Bereiche, in denen das Defizit ermittelt wurde, zu erfassen. Das Monitoringsystem erfasst und lokalisiert jeden Schaden der ab Überwachungsbeginn eintritt. Der Einsatz eines lokalen Monitorings kann beispielsweise bei dem Nachrechnungsdefizit Ermüdung Koppelfuge oder dem Nachrechnungsdefizit Querkraft beispielsweise bei der lokalen Überwachung der Schubbereiche zur Detektion entstehender Schubrisse eingesetzt werden. Abb. 5: Brücke über die Havel im Zuge der B96 in Fürstenberg/ Havel Die Maßnahme Schleusenbrücke über die Havel im Zuge der B96 in Fürstenberg/ Havel stellt ein Beispiel für diesen Anwendungsfall dar (Abb. 5). Das Bauwerk wurde 1968 als einfeldrige Spannbetonplatte mit einer Stützweite von ca. 16 m errichtet. Dabei kam Hennigsdorfer Spannstahl zum Einsatz, der mittlerweile als spannungsrisskorrosionsgefährdet eingestuft ist. Im Rahmen der objektbezogenen Untersuchungen zum Nachweis des Ankündigungsverhaltens wurden Spanndrahtproben entnommen. Bereits bei der Probenentnahme wurden gebrochene Spanndrähte erkannt. Die Laboruntersuchungen bestätigen, dass die Spanndrähte weder die erforderliche Bruchdehnung noch die Zugfestigkeit erreichen. Die Bruchbilder zeigen ausgeprägte Anrisse infolge Spannungsrisskorrosion. Aufgrund der Verkehrsbedeutung des Bauwerks ist eine Sperrung für den Verkehr nur im äußersten Fall zulässig. Daher wurde ein Monitoring mittels Schallemission vor Ort installiert. Die Messanlage besteht aus 12 Schallemissionssensoren, die jeweils außerhalb der Fahrrinne der Havel angeordnet sind. Seit Inbetriebnahme wurden bis Ende 2022 insgesamt 10 Spanndrahtbrüche am Bauwerk. Die festgestellten Spanndrahtbrücke führen jeweils zu Veranlassung einer ereignisbasierten Bauwerksprüfung. 3.1.3 Monitoring zur Ermittlung von Einwirkungen Einwirkungen auf das Bauwerk können direkte Einwirkungen aus äußeren Lasten (Eigenlast, Verkehr, Wind, Schnee) und indirekte Einwirkungen infolge behinderter Verformungen (Zwang) durch klimatische Einwirkungen (Temperatur) oder von Setzungen sein. Die klimatischen Einwirkungen wie Feuchte und Temperatur können über Wetterstation ermittelt werden. Der Einfluss der Temperatur auf das Bauwerk wird durch Temperatursensoren im und am Bauwerk gemessen. Die Bestimmung der Temperatur spielt bei der Kompensation des Temperatureinflusses auf die Messung eine große Rolle. In bestimmten Anwendungsfällen (z. B. der Überwachung von Koppelfugen) stellt die Temperatur eine für die Bewertung maßgebende Einwirkungsgröße dar. Der Verkehr und die Zusammensetzung des Verkehrs sind ebenfalls von großer Bedeutung für die Erfassung der maßgebenden Einwirkung auf Brückenbauwerke. Mit dem Einsatz von Bridge Weigh-in-Motion-Systemen (B- WIM) kann beispielsweise die Bestimmung der realen aktuellen Verkehrslasten erfolgen [14]. Im Landesbetrieb Straßenwesen wurde eine Untersuchung zur realistischen Erfassung von objektbezogenen Ziellastniveaus durchgeführt. Dabei wurde an einzelnen Bauwerken Monitoringanlagen installiert um die jeweiligen Randbedingungen exakt erfassen zu können [15]. Ein Beispiel ist die Brücke über die Spree im Zuge der L35 in Fürstenwalde/ Spree. Die Spreequerung besteht aus einer Strombrücke und einer Brücke über einen Nebenarm (Archenarm) ( Abb. 6 ). Die Strombrücke ist als vorgespannter Stabbogen mit einer Stützweide von 67 m ausgeführt worden. Bei der Brücke über den Archenarm wurde eine Verbundkonstruktion mit Stahlträgerrost und Fahrbahnplatte hergestellt. Sie weist Einzelstützweiten von 25,5 m, 28 m und 29 m auf. Abb. 6: Brücke über die Spree im Zuge der L35 in Fürstenwalde/ Spree Die Ermittlung des Ziellastniveaus ist relevant, weil eine vergleichsweise hohe Verkehrsbelastung und Stausituationen aufgrund von Knotenpunkten vor und hinter dem Bauwerk vorliegen. 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 67 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle Abb. 7: Messzentrale auf der Widerlagerbank Zur Erfassung der Einwirkung wurden Dehnmessstreifen und zur Temperaturkompensation der Messwerte Temperatursensoren eingesetzt. Die Messzentrale wurde auf der Widerlagerbank installiert ( Messzentrale auf der Widerlagerbank Abb. 7). Die Verifizierung der Messergebnisse erfolgte über Kameraaufzeichnungen des laufenden Verkehrs. Insgesamt dauerte die Messung ca. 2 Jahre. Im Ergebnis konnte nachgewiesen werden, dass für das Bauwerk das Ziellastniveau BK30/ 30 gerechtfertigt werden kann. Die anschließende Nachrechnung liefert Defizite bei den Ermüdungsnachweisen. Die vorliegenden Messdaten ermöglichen jedoch die Ableitung eines objektbezogenen Ermüdungslastmodells zur Optimierung der Nachweisführung. Dieser Schritt steht noch aus. 3.2 Anwendungsfälle mit ersten Einsatzbeispielen „Monitoring zu Unterstützung der Bauwerksprüfung“ und „Monitoring zur Begleitung bedeutender Bauwerke“ sind Anwendungsfälle, bei denen erste Umsetzungen in der Praxis vorhanden sind, aber weiterhin Forschung und eine Unterstützung der Implementierung notwendig sind. 3.2.1 Monitoring zu Unterstützung der Bauwerksprüfung Im Rahmen der Bauwerksprüfung nach [8] kann Monitoring zur Unterstützung eingesetzt werden. Mit dem Einsatz von Monitoring sollen ergänzende Informationen zur Optimierung der Beurteilung generiert werden, welche durch eine konventionelle Prüfung nicht ermittelt werden können. Der Einsatz von Monitoring ist an verschiedenen Stellen im Prozess der Bauwerksprüfung möglich. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von instrumentierten Bauteilen zur Beurteilung des Verhaltens. Die Instrumentierung z. B. von Fahrbahnübergängen und die messtechnische Erfassung von Performanceparametern hat den Vorteil, dass diese Bauteile in Abhängigkeit von der tatsächlichen Beanspruchung ertüchtigt werden. Instrumentierte Bauteile ermöglichen Aussagen zu vorhandenen Schäden an den entsprechenden Bauteilen und ggf. die Prognose zukünftiger Entwicklungen [16]. Eine Alternative ist der Einsatz des bildbasierten Monitorings, hier werden Bauwerksbilder automatisiert erfasst und im Anschluss die georeferenzierte 3D-Geometrie des Bauwerks ermittelt. Hiermit können Stellen am Bauwerk identifiziert werden, die im Rahmen der Bauwerksprüfung genauer untersucht werden sollen. Das Bildmaterial kann auch für eine KI-gestützte Auswertung der Bilder und damit automatisierte Erkennung von Rissen, Abplatzungen oder Veränderungen genutzt werden [17; 18]. Das Herausfiltern von Schadensinformationen und -orten, wie beispielsweise Rissen aus den erfassten Bilddatensätze bildet eine direkte Parallele zu den Systemidentifikationsmethoden eines sensorbasierten Monitorings [19]. Teile der bisherigen handnahen Prüfung können durch digitale Tools angereicht und verbessert werden. Alternativ kann auch Virtuell und Augmented Reality (VR/ AR) im Rahmen der Bauwerksprüfung eingesetzt werden. Grundlage sind auch hier bildgebende Verfahren, hierbei Bilddaten georeferenziert an ein bestehendes 3D Modell angeknüpft werden. 3.2.2 Monitoring zur Begleitung bedeutender Bauwerke Monitoring zur Unterstützung bedeutender Bauwerke bezieht sich auf Bauwerke, deren Ausfall große Auswirkungen auf das Verkehrsnetz hat. Hier sind beispielsweise große Talbrücken oder Flussquerungen zu nennen. F ür diese Bauwerke kann der Einsatz von Monitoring eine sinnvolle Ergänzung zur Sicherstellung der Verfügbarkeit sein, auch wenn aktuell kein Schaden oder Defizit bekannt ist. Zur Realisierung dieses Anwendungsfalls ist eine Identifikation der Bauwerke notwendig, die Bedeutsamkeit kann sich aus verkehrlichen oder konstruktiven Gründen ergeben. Verkehrliche Gründe sind z. B. die Bedeutung der Bauwerke für die Netzverfügbarkeit oder hohe Verkehrszahlen. Konstruktive Gründe ergeben sich z. B. aus der Größe und Lage der Bauwerke unter Berücksichtigung ggf. eingeschränkter Möglichkeiten zur Schaffung von kurzfristigem Ersatz. Für diesen Anwendungsfall ist das globale Monitoring relevant. Im Unterschied zum Anwendungsfall „Monitoring bei bekannten Defiziten“ müssen bei diesem keine Defizite bekannt sein. Dieser Anwendungsfall kann bei Neubauten und bestehenden Bauwerken zum Tragen kommen. Das Monitoring bedeutender Bauwerke hat im Ausland eine größere Verbreitung, wie beispielsweise die Überwachung der 2007 gebauten Brücke Ponte da Lezíria in Portugal zeigt [20]. Die Brücke wurde mit einem umfangreichen Monitoringsystem zur Ermittlung statischer und dynamischer Parameter ausgestattet. Hiermit wird u. a. die Bauwerksprüfung unterstützt und für den Bauwerkseigentümer steht eine Einschätzung des Zustands permanent zur Verfügung [20]. Auch an der Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn wird durch die eingebaute Sensorik und die Aggregation der gemessenen Daten zu Zustandsinformationen für den Bauwerkseigentümer dauerhaft die Möglichkeit geschaffen, den aktuellen Zustand der Brücke abrufen zu können und damit schnelle und effektive Entscheidungen bei Veränderungen der Zustandsinformationen vornehmen zu können [21]. Der Nutzen für den Einsatz eines präventiven Monitoring bei Brücken ohne Schäden konnte in [22] dargelegt werden. 68 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle 3.3 potenzielle zukünftige Anwendungsfälle Die zukünftigen Anwendungsfälle zeigen Potenziale für weitere Einsatzgebiete des Monitorings auf. Der Anwendungsfall „Monitoring im prädiktiven Lebenszyklusmanagement“ wird im Rahmen der Umsetzung Digitaler Zwillinge, welche im BIM Masterplan angekündigt werden, eine große Bedeutung bekommen [23]. Erste Schritte und Ideen zur Umsetzung dieses Anwendungsfalls wurden in [19] skizziert. Das Potential von Monitoring ergibt sich aus der Möglichkeit, Bauwerke über lange Zeiträume zu überwachen und Veränderungen zu erkennen. Potentiale liegen in der Ermittlung des Tragwerkszustandes und Quantifizierung der Tragwerkszuverlässigkeit, der Charakterisierung des Bauwerksverhaltens mit dem Ziel der Anomalie-Detektion und der Absicherung der Restnutzungsdauer [19]. Aus den Monitoringdaten können Informationen beispielsweise zu Schädigungsmechanismen abgeleitet werden. Diese Informationen wiederum können als Grundlage für die Ermittlung von Performancekennwerten in Kombinationen mit anderen Daten verwendet werden. Dieses Vorgehen dient dazu, Unsicherheiten in der Zustandsbeurteilung zu reduzieren und geeignete Instandhaltungsmaßnahmen zu identifizieren [19]. Das Anwendungsbeispiel „Geburtszertifikat“ hat das Ziel einen Referenzzustand des Bauwerks vor der Verkehrsfreigabe zu ermitteln und damit eine Grundlage für die Interpretation der Auswirkungen von späteren Veränderungen zu haben und Aussagen über das zu erwartende Verhalten der Tragwerks- und Ausstattungskomponenten zu treffen. Dieser Referenzzustand kann mit Folgemessungen abgeglichen werden und somit eine Entscheidungsgrundlage für den Einsatzzeitpunkt erforderlicher Maßnahmen, wie beispielsweise ein dauerhaftes Monitoring, darstellen. Die Durchführung eine Nullmessung inkl. einer Belastungsprobe ist in der Schweiz, Italien und Frankreich vorgeschrieben [24-26]. In [17] wird die Durchführung einer Nullmessung an der Hochmoselbrücke beschrieben. Hier wurden neben der Durchführung einer Schwingungs- und Dehnungsmessung zur Feststellung des Verhaltens der Brücke auch ein bildgebendes Verfahren u. a. zur Ermittlung der 3D-Geometrie eingesetzt. 4. Zusammenführung der Anwendungsfälle Das Zusammenwirken der einzelnen Anwendungsfälle ist über die Implementierung von Digitalen Zwillingen vorstellbar. Ein Digitaler Zwilling kann als digitales Abbild der realen Straßeninfrastruktur verstanden werden, das in Wechselwirkung mit der realen Struktur steht, sämtliche Eigenschaften über den gesamten Lebenszyklus hinweg erfasst und aus den Daten Informationen zur Entscheidungsunterstützung erzeugt [27]. Die Abb. 8 zeigt schematischen einen Digitalen Zwilling Brücke. Abb. 8: Digitaler Zwilling [28] Das Monitoring und die daraus gewonnenen Informationen und Erkenntnisse sind wichtige Grundlagen für die Entwicklung und Nutzung von Digitalen Zwillingen. Die Monitoringdaten geben einen Aufschluss zum aktuellen Zustand des Bauwerks und dienen als Eingangsdaten für die Ermittlung des zukünftigen Verhaltens. Damit ist der Monitoringeinsatz grundlegend für die im Digitalen Zwilling ablaufenden Prozesse Überwachung, Analyse, Vorhersage und Steuerung. 5. Fazit Der Monitoringeinsatz an Ingenieurbauwerken der Bundesfernstraßen ist aktuell noch nicht sehr stark verbreitet, gewinnt aber an Bedeutung. Über die Anwendungsfälle besteht die Möglichkeit das Potenzial von Monitoring aufzuzeigen und Hemmnisse für den Einsatz von Monitoring abzubauen. Aktuell ist Monitoring bei der Unterstützung der Sicherstellung der Verfügbarkeit der Ingenieurbauwerke und insbesondere der Absicherung der Restlebensdauer von großer Bedeutung. Im Rahmen dieser Anwendungsfälle werden bereits heute eine Vielzahl von Erfahrungen gesammelt, die langfristig für die Einführung von Digitalen Zwillingen von Vorteil sein können. Aktuell können erste Ergebnisse bereits im Rahmen von Digitalen Schatten das Potenzial im kleinen Rahmen aufzeigen. Der Nutzen, der sich als der Anwendung von Monitoringmaßnahmen ergibt ist monetär quantifizierbar, für den Digitalen Zwilling ist der Nutzen aktuell noch nicht quantifizierbar, aber beschreibbar. 2. Fachkongress Digitale Transformation der Verkehrsinfrastruktur - Juni 2023 69 Monitoring von Ingenieurbauwerke - aktuelle und zukünftige Anwendungsfälle Literaturverzeichnis [1] Deutscher Beton- und Bautechnikverein (2018) Merkblatt: Brückenmonitoring. [2] Hindersmann, I. (2021) Anwendung von Monitoring bei Brücken der Bundesfernstraßen und zukünftige Monitoringstrategien in: Krieger, J. [Hrsg.] Fachkongress Digitale Transformation im Lebenszyklus der Verkehrsinfrastruktur: Tagungshandbuch 2021. Tübingen: Expert Verlag. [3] Novák, B. et al. (2023) Erfahrungssammlung Monitoring von Brückenbauwerken - unveröffentlichter Schlussbericht. [4] DGZfP (2022) Merkblatt B 09 - Dauerüberwachung von Ingenieurbauwerken. [5] Schubert, M. et al. 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