VSVI Seminar. Substanzerhaltung und Bewertung von Straßen

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1 VSVI Seminar Substanzerhaltung und Bewertung von Straßen Prof. Dr.-Ing. Andreas Großmann Weiskirchen, 17. April 2012 Folie 1

2 Inhalt Einführung Methoden zur Zustandserfassung Substanzbewertung Erhaltungsmanagement für Kommunen Folie 2

3 Folgen nicht hinreichender Investitionen Wertentwicklung Anlagenbestand Aufwand für Unterhalt Gesamtaufwand Anlagenbestand [%] Kosten [TEUR] Nutzungsdauer [Jahre] 0 Quelle: LEHMANN + PARTNER Folie 3

4 Prinzip der Werterhaltung Technische Planung (Bottom up) Finanzplanung (Top down) Optimierung und Realisierung Verkehrsinfrastruktur Koordination Wiederbeschaffungswert Maßnahmenauswahl Tatsächliche Gebrauchsdauer Zustandsbewertung Wertverlust Quelle: Schweizer Norm Folie 4

5 Folgen nicht hinreichender Investitionen - Wertverlust - Hauptverkehrsstraßen 2001/2006 Gesamtwert (GW) nach FGSV Messlänge 175 km ZK % 5% ZK % 29% 2001 ZK % 4% ZK % 18% ZK % 50% Quelle: Großmann, Roos, Wenzel, 2008 Folie 5

6 realisierte Maßnahmen jährlicher Wertverlust Mio. EUR Jahr der Bewertung Jährliche Abschreibung (2001): ca. 6 Mio. EUR Quelle: Großmann, 2007 Folie 6

7 Teilflächen am Rand Große Teilflächen Gemischte Teilflächen Kleine Teilflächen Teilflächen in den Radspuren HOCHSCHULE KONSTANZ TECHNIK, WIRTSCHAFT UND GESTALTUNG Beratung Der Weg Ordnungssystem / Datenbank / GIS Bestandserfassung Zustandserfassung und - bewertung 15 % 15 % 15 % 15 % 15 % Ziel Erhaltungsmanagement und Werterhaltung für kommunale Straßen Finanzielle Bewertung ZIEL Quelle: LEHMANN + PARTNER Folie 7

8 Infrastrukturmanagement (kommunal) Pavementmanagement (kommunal) Ing.-Bauwerke E EMI Erhaltungsmanagement (komm.) Straßenzubehör Straßeninstandsetzung Erhaltungsmanagementssystem EMS-K Str.zustandserfassung Straßenunterhaltung Straßenerneuerung Aufgrabungen Neubau / Sonst. Baumaßnahmen Verkehrsleiteinrichtungen Finanzbedarf / NKF Erh.-Koordinierung Fremdbaumaßnahmen Entwässerung etc. Vermögensänderung / NKF Gesamt-Koordinierung Quelle: Management der Straßenerhaltung, Reihe K, kommunale Belange Unterabschnitt K 4.1, Entwurf AK 4.1.2, Stand März 2011, FGSV Folie 8

9 Welche Erfassungstechnologie? Folie 9

10 wesentliche Entscheidungskriterien Folie 10

11 wesentliche Entscheidungskriterien Merkmal? Maßnahme? Schädigungsgrad? Ursache? Folie 11

12 Zustand unserer Straßen 12 Welcher Schädigungsgrad? Offene Arbeitsnaht / Riss? Flickstelle (wo)? Folie 12

13 visuell sensitiv visuell messtechnisch Folie 13

14 Beispiele: Kommune A, 60 km Netzlänge Ziel: Einfache Flächenermittlung und Zustandserfassung Erstellen eines Bauprogrammes für Gemeinderat Vorgehen: Quelle: LEHMANN + PARTNER, Durth Roos Consulting Folie 14

15 Beispiele: Kommune A, 60 km Netzlänge Neue Zielsetzung: Flächenerfassung für GIS Zustandserfassung für finanzielle Bewertung Erfassung weiterer Anlagebestandteile, Einbindung in GIS Werterhaltungsmanagement Vorgehen: Folie 15

16 Beispiele: Kommune B, 380 km Netzlänge Ziel: Flächenerfassung für GIS aus Luftbild Zustandserfassung für finanzielle Bewertung Dezidierte Zustandserfassung für Hauptverkehrsstraßen Keine Erfassung weiterer Anlagebestandteile Erhaltungsstrategie / Werterhaltung Vorgehen: Folie 16

17 Einzelbildbus Folie 17

18 Bestandserfassung im Bild Erhebung von: Punktobjekten Linienobjekten Flächenobjekten Folie 18

19 Bestandserfassung im Bild Folie 19

20 Zustandserfassung im Bild Folie 20

21 S.T.I.E.R 1 - Modul Längsebenheit 2 - Modul Querebenheit 4 - Einzelbilder 5 - Positionierungssystem 3 - Modul Oberflächenbild 1 cm Folie 21

22 Messsystem Oberflächenkameras Stroboskopbeleuchtung Folie 22

23 Auswertung der Substanzmerkmale aus Oberflächenbildern spezielle Rissbeleuchtung Erkennung aller Schadensmerkmale bei Tag- und Nachtbefahrung Folie 1

24 Oberflächenbild TP3, Zustandsgrößen - Asphalt Folie 2

25 Laserscanner - Messsystem Folie 3

26 Laserscanner - Messsystem Laserscanner: Hersteller: Fraunhofer IPM 800 Hz 900 Punkte im Querprofil IP 64 Infrarotlaser, Klasse 1 (augensicher) Messabstand: 1,3m bis 10m Folie 4

27 Intensitätsbild Fraunhofer Laserscanner, 4m Aufnahmebreite, B507 Folie 5

28 Laserscanner - Messsystem Folie 6

29 Beispiele: Kommune A, 60 km Netzlänge Ziel: Einfache Flächenermittlung und Zustandserfassung Erstellen eines Bauprogrammes für Gemeinderat Vorgehen: Folie 7

30 Rohdatenauswertung: - Ansatz der lagegetreuen Visualisierung der Zustandsmerkmale - Vorteile: Verbesserte Zuordnung der Bauabschnitte, Plausibilitätskontrolle - Verfahren auch bei visueller Zustandserfassung / Änderung der Erfassungsmethodik Quelle: Heller Ingenieurgesellschaft mbh, Darmstadt Folie 8

31 Quelle: Heller Ingenieurgesellschaft mbh, Darmstadt Folie 9

32 Beispiel Zustandskarten Ausgangszustand 2003 Quelle: Landeshauptstadt, Wiesbaden, Dipl.-Ing. W. Specht Folie 10

33 Beispiel Zustandskarten Anwendung PMS bis 2007 Quelle: Landeshauptstadt, Wiesbaden, Dipl.-Ing. W. Specht Folie 11

34 SUBSTANZBEWERTUNG Folie 12

35 Strukturelle Substanz Grundlage RDO Asphalt 1 Ermüdungsfunktion log. elastische Anfangsdehnung [ ] y = 1,1848x -0,2554 y = 1,1855x -0,2667 R 2 = 0,9616 R 2 = 0,9762 0,1 Erm VS 3N Makroriss Erm VS 3R Makroriss Erm VS 3 neben der Rollspur Erm VS 3 in der Rollspur 0, log. Lastwechsel [-] Folie 13

36 Substanzbewertung Möglichkeiten des Georadars - Dickenbestimmung der Schichten - Aufnahme von Aufbauwechseln zur Festlegung von homogenen Abschnitten - Detektion von Anomalien (z.b. Hohlstellen, Lösen des Verbundes) Untergr. Beton Untergr. Asph.Tragschicht Untergr. HGT Untergr. Beton Untergr. HGT Planum Aufbauwechsel Planum Ergebnis: - kontinuierliche Aufbaudaten in guter Qualität, Abgleich mit Bohrkernen Folie 14

37 System CURVIAMETRO Folie 15

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39 Zielsetzung operativ oder strategisch operativ strategisch Ziel: fundiertes Bauprogramm Ziel: Netzbetrachtung / Strategie detaillierte Betrachtung im Netz (objektscharf) objektbezogenes Bauprogramm Dringlichkeitsreihung über Priorisierungsparameter Koordination der Maßnahmen Netzbetrachtung (pauschal) netzweites Bauprogramm Dringlichkeitsreihung über Nutzen- / Kosten-Analyse Erhaltungsplanung Quelle: Stöckner, 2010 Folie 17

40 Netz + Bestand operativ oder strategisch Netz + Bestand ZEB + Abschnitte ZEB + Abschnitte Maßnahmenzuordnung Dringlichkeitsreihung Zustand [-] Verhaltensfunktionen Prognose Prognose Maßnahmen + Kosten Kostenermittlung Erhaltungsstrategien manuelle Bearbeitung Optimierung Koordinierung heute Jahr Erhaltungsplanung Folie 18

41 Beispiel: Erhaltungsplanung / Werterhalt Statistik Erfassungsnetz HVS Gesamtlänge: ca. 50 km Erfassungsfläche: ca. 255 km² Asphalt: ca. 75 % Beton: ca. 20 % Pflaster: ca. 5 % Berechnungsgrundlagen Planungszeitraum: 20 Jahre Annahme 1: verfügbares Budget EUR/a ,-- Annahme 2: verfügbares Budget EUR/a ,-- Folie 19

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45 Empfehlung Analyse Umsetzung Ziel Ganzheitliche Betrachtung der Aufgaben: vom Ziel her denken und handeln verwenden des am besten passenden Lösungsansatzes langfristigen Nutzen und langfristige Kosten im Blick haben Folie 23