Studiengang Bauingenieurwesen – Bauen im Bestand an der OTH Modulbezeichnung Sensorbasiertes Monitoring bautechnischer Strukturen Modulniveau Master Wahlpflichtmodul Kürzel M2a-6 Unterteilung Das Modul besteht aus 2 Teilfächern a und b Teilmodule

Studiengang Bauingenieurwesen – Bauen im Bestand an der OTH Modulbezeichnung Sensorbasiertes Monitoring bautechnischer Strukturen

Modulniveau Master Wahlpflichtmodul

Kürzel M2a-6

Unterteilung Das Modul besteht aus 2 Teilfächern a und b

Teilmodule

Grundlagen; Anforderungen an Mess- und Monitoringsysteme (M2a-6a) Praxis des Bauzustandsmonitorings; neue Monitoringverfahren (M2a-6b)

Studiensemester /HS 1. oder 2. Studiensemester an der OTH Regensburg Modulverantwortliche(r) Prof. Dipl.-Ing. Dr. Wolfgang Kusterle

Dozent(in) a) Dr.-Ing. Wolfgang Habel b) Dr.-Ing. Wolfgang Habel Sprache

Deutsch (Englisch optional)

Zuordnung zum

Curriculum

Masterstudiengang Bauingenieurwesen mit Studienschwerpunkt „Bauen im Bestand“, Wahlpflichtmodul, 1. und 2. Regelsemester

Lehrform/SWS

M2a-6a: Seminaristischer Unterricht und Praktika / 2 SWS M2a-6b: Seminaristischer Unterricht und Praktika / 2 SWS

Arbeitsaufwand

M2a-6a: 75 Stunden Gesamtstudieraufwand, davon - 20 Stunden seminaristische Lehrveranstaltungen - 10 Stunden Praktika

- 45 Stunden eigenverantwortliches Lernen M2a-6b: 75 Stunden Gesamtstudieraufwand, davon

- 20 Stunden seminaristische Lehrveranstaltungen¹ - 10 Stunden Praktika

- 45 Stunden eigenverantwortliches Lernen

Kreditpunkte

^{5 CP}

Voraussetzung nach

Prüfungsordnung

^keine

Empfohlene

Voraussetzungen

Grundkenntnisse der Messtechnik und bautechnischer Messgrößen Grundkenntnisse der experimentellen Messdaten-Erfassung

Angestrebte Lernergebnisse

M2a-6a: Grundlagen; Anforderungen an Mess- und Monitoringsysteme Die Studierenden sollen fundamentale Kenntnisse für die Auswahl und den richtigen Einsatz von Messtechnik und Sensoren für Aufgaben des

Bauwerkmonitorings erhalten. Neben Grundlagen der Messtechnik sollen die wesentlichen Monitoring-Aspekte verstanden und Anforderungen an ein Monitoring des Bauzustands sowie die Beobachtung des betriebsmäßigen Verhaltens von Baustrukturen erfasst werden.

Die Studierenden sollen befähigt werden zu entscheiden, wann neben der klassischen Bauzustandsbewertung die Integration von Sensoren für ein Langzeit-Monitoring sinnfällig ist und welche Aspekte bei der Konzipierung und Auswahl von Sensorik zu beachten sind. Sie lernen Kriterien für den zuverlässigen Betrieb von Messsystemen für wesentliche Mess- und Bewertungsaufgaben an Bauwerken und bautechnischen Strukturen (Verformungen, Schwingungen, Verhalten des Baustoffs bzw. von

Baumaterial-Kombinationen) kennen. Das Basiswissen soll auch bei Einsatz moderner Messverfahren, z. B. faseroptischer Verfahren, abrufbar sein. Sie werden vertraut gemacht mit diesen neuen Messverfahren.

M2a-6b: Praxis des Bauzustandsmonitorings; neue Monitoringverfahren Die Studierenden sollen anhand von unterschiedlichen Beispielen aus praktischen Messungen an Bauwerken und bautechnischen Strukturen die Fragen kennenlernen, die für zuverlässige Messungen wichtig sind. Der

Schwerpunkt liegt auf der Vermittlung eines Überblicks über neue, moderne Messverfahren, z. B. auf Basis faseroptischer Messtechniken, die einmalige Monitoringaussagen ermöglichen. Die Studierenden sollen befähigt werden, moderne Messverfahren mit ihren Vor- und Nachteilen richtig bewerten zu können.

Die Studierenden sollen Probleme bei der Anwendung von Messverfahren auf der Baustelle kennen und vermeiden lernen. Sie sollen sich vertraut machen mit der Frage, wie die Zuverlässigkeit von Sensoren und Messsystemen eingeschätzt werden kann. Sie lernen Validierungsverfahren und Aspekte der Kalibrierung von im Betrieb befindlichen Messsystemen kennen.

Als künftige Bauexperten sollen die Studierenden die wichtigsten

messtechnischen Fragestellungen und Zuverlässigkeitsaspekte verstehen, um mit Anbietern auf gleicher Augenhöhe eine optimale Auswahl von

Messtechnik diskutieren zu können.

Inhalt

M2a-6a: Grundlagen; Anforderungen an Mess- und Monitoringsysteme Monitoring-Strategien als Bestandteil der Bauwerksdiagnostik.

- Was will Monitoring? Typische Monitoring-Aufgaben.

- Welche Ziele und Effekte müssen für einen sinnvollen Einsatz von Monitoring-Systemen erreicht werden? Ökonomische Zwänge.

- Wie sind Monitoring-Systeme strukturiert, welche Querverbindungen zu anderen Wissensgebieten sollten beachtet werden? Interdisziplinäre Betrachtung und Nutzung von Synergien.

Messaufgaben und Anforderungsprofile.

- Welche Messaufgaben sind für die Bewertung der Bausubstanz wichtig, welche typische Messgrößen bzw. Messroutinen sind für die

Schadensfrüherkennung bzw. Schadensbewertung von Bedeutung?

- Wie werden zuverlässige Messungen erreicht? Aufbau einer Messkette, Grundlagen zur Bewertung und Behandlung der Messdaten.

- Welche Störeinflüsse die gewünschten Messdaten sind zu beachten?

Grundlegende Kriterien für Auswahl und Einsatz von Sensorik.

- Welche messtechnologischen Fragen müssen geklärt sein vor Auswahl der Sensorlösung? Finden der bestens geeigneten Lösung.

- Welche Anforderungen sind an die Messverfahren und die Messtech-nik, insbesondere unter Beachtung zusätzlicher Beanspruchungen, zu stellen?

Bewertung von Spezifikationen in Prospekten.

- Worauf ist zu achten, damit die gewünschten Messaufgaben zuverlässig und mit ausreichender Dauerhaftigkeit gelöst werden können

(Charakterisierung der Messtechnik, Validierung der Systemkomponenten, Langzeitbewertung des Sensorverhaltens, Wartung, …)

M2a-6b: Praxis des Bauzustandsmonitorings; neue Monitoringverfahren Messverfahren und Sensortechniken für die jeweiligen Messaufgaben

- Beschreibung / Funktionsweise der wichtigsten Messverfahren

- Vorstellung neuer optischer/faseroptischer Mess- und Monitoringverfahren;

- Ausblick auf wichtige NDT-Methodiken (z. B. Ultraschall, Thermografie) als komplementäre Diagnostik-Methodik

Anwendungsaspekte

- Zuverlässigkeitsaspekte bei der anwendungsspezifischen Anpassung (Adaption) der Messverfahren für die jeweilige Messaufgabe - Aspekte der Applikation bzgl. Langzeitstabilität

- Fragen der Bewertung von Sensortechniken vor Ort, Fragen der Kalibrierung und Wartung

- Nutzung von Standards und Richtlinie für den Sensoreinsatz Anwendungsbeispiele

- Verdeutlichung der praktischen Aspekte an Hand von zahlreichen

Beispielen aus der messtechnischen Praxis an unterschiedlichen Bauwerken bzw. bautechnischen Strukturen

Studien-

/Prüfungsleistungen

M2a-6a:

Leistungsnachweis: 1 Referat ( 20 Min.) bzw.1 Studienarbeit sowie 1 Kolloquium (15 Min.) bzw. Klausur (60 Min.) M2a-6b:

Leistungsnachweis: 1 Referat (20 Min.) bzw.1 Studienarbeit sowie 1 Kolloquium (15 Min.) bzw. Klausur (60 Min.)

Medienformen

Seminar mit Beamerunterstützung, Overheadprojektor, Tafelanschrieb und Laborexperimente

Literatur

ENCYCLOPEDIA OF STRUCTURAL HEALTH MONITORING.

(Eds: Boller, C. et al.), John Wiley & Sons. Insbesondere vol. 3/part 5:

Sensors, vol. 5/part 9: Civil Engineering Applications und vol. 5/part 11:

Specifications and Standardization. ISBN-13: 978-0-470-05822-0.

HANDBOOK OF TECHNICAL DIAGNOSTICS – FUNDAMENTALS AND APPLICATION TO STRUCTURES AND SYSTEMS. (Ed.: H. Czichos), Springer- Verlag 2013. ISBN 978-3-642-25850-3.

HANDBOOK OF OPTICAL SENSORS (Eds: SANTOS, JL; FARAHI, F), CRC Press. 2014, 718 pp. ISBN 9781439866856 -CAT# K12997.

VIM - INTERNATIONAL VOCABULARY OF BASIC AND GENERAL TERMS IN METROLOGY, Joint Committee For Guidance In Metrology (JCGM/WG 2).

Document JCGM 200:2008, 90 pp. (Deutsche Version: Internationales Wörterbuch der Metrologie - Grundlegende und allgemeine Begriffe und zugeordnete Benennungen. (Herausgeber DIN, Beuth-Verlag Berlin, 4., überarbeitete Auflage (2012), 76 Seiten.

Bernd Pesch: Bestimmung der Messunsicherheit nach GUM - Grundlagen der Metrologie. 2004. ISBN 3-8330-1039-8.

Am Laufwerk k bereitgestellte Literatur und Umdruckmaterial zur Lehrveranstaltung (mit weiteren Literaturhinweisen)

Stand: 28.02.2015 Habw