Substanzbewertung Zerstörungsfrei arbeitende Messverfahren zur Substanzbewertung

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1 Substanzbewertung Zerstörungsfrei arbeitende Messverfahren zur Substanzbewertung Andreas Großmann 12./13. Februar 2009 Bamberg

2 Ziel der Substanzbewertung Zielsetzung der Substanzbewertung? Zustand [-] Jahre Aufgabe und Anforderungen Folie 2

3 Messsysteme zur Substanzbewertung Messsysteme gemäß ZTV ZEB-StB Messsysteme zur Erfassung des Oberflächenbildes Quelle: TU Dresden Folie 3

4 Messungen mit dem Georadar Möglichkeiten des Georadars - Dickenbestimmung der Schichten - Erkennen von unterschiedlichen Baulosen - Aufnahme von Aufbauwechseln zur Festlegung von homogenen Abschnitten - Detektion von Bewehrung, Spannstahl etc. - Detektion von Anomalien (z.b. Hohlstellen, Lösen des Verbundes, Feuchtigkeit etc.) Untergr. Beton Untergr. Asph.Tragschicht Untergr. HGT Untergr. Beton Untergr. HGT Planum Aufbauwechsel Planum Quelle: GeoBau Controlling GmbH Folie 4

5 Messungen mit dem Georadar Ergebnisse des Workshop Georadar Messkonfiguration - Messgeschwindigkeit - Anzahl der Scans je Meter - Antennentyp (bodengekoppelt / frei schwebend), Anzahl und Frequenz in Abhängigkeit der Aufgabenstellung Genauigkeit der Schichtdickenbestimmung - Erfahrungswerte: 5 bis 10 % der realen Schichtdicke oder ± 1 cm für Schichten - Probleme: ältere Konstruktionen mit Mikrorissbildung oder eingedrungener Feuchtigkeit Auswertung - Semi-automatisierte Auswertung Schadendetektion und Substanzbewertung - Bestimmung des Feuchtegehaltes über die Dielektrizitätskonstante - Risserkennung in der Asphalttragschicht - Schichtenverbund Folie 5

6 Tragfähigkeitsmessungen zur Substanzbewertung Stationär arbeitende Messsysteme bedingt schnellfahrende Messsysteme Schnellfahrende Messsysteme Folie 6

7 FGSV-Arbeitspapiere zur Tragfähigkeit Teil A Überblick über die Messsysteme verfügbar (1994) (Benkelman-Balken, FWD, Lacroix) Teil B Beschreibung der Messsysteme B 1 Benkelman-Balken verfügbar (2005) B 2 FWD Asphalt verfügbar (2008) FWD Beton in Bearbeitung B 3 Lacroix verfügbar (2008) Teil C Bewertung C 1 Benkelman-Balken verfügbar (2005) Teil D C 2 FWD Asphalt in Bearbeitung FWD Beton in Bearbeitung C 3 Lacroix verfügbar (2008) Standardisierung von Tragfähigkeitsmessdaten verfügbar (2008) Folie 7

8 Tragfähigkeitsmessungen zur Substanzbewertung Folie 8

9 Forschungsarbeiten zum FWD seit der letzten AG-Tagung in Weimar Betonfahrbahnen: - FE /2005/AGB: Erarbeiten von Grundlagen für einen abnahmetauglichen Bewertungshintergrund für Tragfähigkeitsmessungen an Betonbefestigungen unter Beachtung temperatur- und jahreszeitbedingter Einflüsse Universität, in Bearbeitung Asphaltbauweisen: FE /2002/BGB: Erarbeiten eines Bewertungshintergrundes für Tragfähigkeitsmessungen auf Basis von Zustandsindikatoren nach JENDIA Universität, abgeschlossen - FWD-Referenzmesszahlen wurden Katalogisiert. - Anwendbarkeit des Katalogs wurde dargelegt. - Aufgrund der wesentlichen Einschränkung, dass nur ein kleiner Stichprobenumfang je untersuchter Zelle vorliegt, ist eine eindeutige und belastbare, mithin vertragsrelevante Zuordnung derzeit noch nicht möglich. Folie 9

10 Forschungsarbeiten zum FWD seit der letzten AG-Tagung in Weimar Asphaltbauweisen: Dissertation Riedl: Rückrechnung dynamischer Tragfähigkeitswerte aus den Messdaten des FWD TU Darmstadt, veröffentlicht - Die dynamische Methode ermöglicht eine Differenzierung von Bauklassen und den Nachweis der Wirkungsweise von Erhaltungsmaßnahmen - Erweiterung des Ansatz von Grätz um Verkehrsgeschwindigkeit Asphaltbauweisen: Habilitation Grätz: Bauliche Erhaltung von Asphaltstraßen - Grundlagen für die Prüfung und die Bewertung der Tragfähigkeit sowie der Standfestigkeit der Unterlage im Hinblick auf die Planung von Erhaltungsmaßnahmen TU Darmstadt, unveröffentlicht - Bewertungshintergrund für sämtliche Bauklassen (SV bis VI) liegt vor - Ansätze für die Oberbauverstärkung wurden erarbeitet Folie 10

11 Schnellfahrende Tragfähigkeitsmesssysteme USA: RWD (Rolling Wheel Deflectometer) Allgemeine Angaben: - Entwicklung 2002 durch Fa. Applied Research Associatess (ARA) - Unterstützung durch die Federal Highway Administration - Seit 2003 intensive Messungen Technische Angaben: - Messgeschwindigkeit (88 km/h) - 4 Laser an einem starren Balken Quelle: ARA Folie 11

12 Schnellfahrende Tragfähigkeitsmesssysteme:TSD (Traffic Speed Deflectometer) Dänemark: TSD (Traffic( Speed Deflectometer) Allgemeine Angaben: - Entwicklung seit 1996 durch Fa. Greenwood mit dem dänischen Straßeninstitut - Standardmessverfahren in Dänemark seit Deutschland: Messungen im Herbst 2008 Technische Angaben: - Messgeschwindigkeit ca. 40 bis 80 km/h - 3 bis 5 Doppler-Laser an einem starren Balken - Belastung: 10 to Quelle: Fa. Greenwood Folie 12

13 Schnellfahrende Tragfähigkeitsmesssysteme: TSD (Traffic Speed Deflectometer) Balken-Theorie Quelle: Fa. Greenwood Folie 13

14 Schnellfahrende Tragfähigkeitsmesssysteme: TSD (Traffic Speed Deflectometer) 80km/h 60km/h 70km/h 50km/h Quelle: Fa. Greenwood Folie 14

15 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro Allgemeine Angaben: - Entwicklung seit 1996 durch Fa. EUROCONSULT - Standardmessverfahren in Spanien seit Französische Norm: 1997; spanische Norm: Deutschland: Pilotmessungen im Frühjahr und Sommer 2008, allein in BW ca. 400 km auf BAB Technische Angaben: - Messgeschwindigkeit 18 km/h - 3 Geophone an einer 15 m langen Kette - Belastung: 10 bis 13 to Folie 15

16 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro Bildung von homogenen Abschnitten durch statistische Analyse charakteristische Deflektion: dk = m + 2 δ m Mittelwert des homogenen Bereiches δ Standardabweichung Folie 16

17 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro Tool zur Visualisierung der Mess- bzw. Berechnungsergebnisse Folie 17

18 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro Vergleichsuntersuchung Wiederholungsmessungen A Deflektion 1/100 mm A8121 A Per. Gleitender Durchschnitt (A81214) 20 Per. Gleitender Durchschnitt (A8121) 0 677, , , , , , Betriebskilometer Folie 18

19 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro Vergleichsmessungen mit dem FWD Vergleich FWD / Curviametro BAB 96 Fahrtrichtung Lindau (Bodensee) D Curviametro [5m Werte] FS2 D0 FWD FS Deflektion [1/100 mm] Betriebskilometer Folie 19

20 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro L2141 Witterda Gierstädt OD Kleinfahner Folie 20

21 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro A 81 Deflektion [mm] A81 21 A81 22 A81 12 A81 11 A81 21 A81 22 A A A81 12 A81 11 Folie 21

22 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro Folie 22

23 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro BAB A 81 zwischen Bkm ca bis ca ; FR WürzburgW bis Baujahr 1978, Maßnahme 1995 Bauklasse I bis Baujahr 1978, Maßnahme 1995 Bauklasse SV bis Baujahr 1978, Maßnahme 1994 Bauklasse II 4 cm SMA 0/11 10 cm ABi 0/16 8 cm bit. TS 0/32 4 cm SMA 0/11 8 cm ABi 0/16 6 cm ABi 0/22 8 cm bit. TS 0/32 4 cm SMA 0/11 6 cm ABi 0/22 8 cm bit. TS 0/32 20 cm STS 20 cm STS 20 cm STS 32 cm FSS 32 cm FSS 32 cm FSS Folie 23

24 Erste Erfahrungen mit dem Messsystem Curviametro bis Baujahr 1978, Maßnahme 1995 Bauklasse I bis Baujahr 1978, Maßnahme 1995 Bauklasse SV bis Baujahr 1978, Maßnahme 1994 Bauklasse II Folie 24

25 Zusammenfassung / Erkenntnisse / Ausblick Georadar - Standardisierung des Verfahrens Tragfähigkeitsmessungen als Ergänzung zur Erhaltungsplanung Ziel: - auf Netzebene: schnellfahrende Messsysteme - auf Objektebene: Einsatz der Messsysteme in Abhängigkeit der Objektgröße derzeit: - auf Netzebene: - - auf Objektebene: in Abhängigkeit der Zielsetzung und der Objektgröße Tragfähigkeitsmessungen zur Ermittlung der Restnutzungsdauer - Derzeit zerstörungsfrei nicht ermittelbar (Lösung Verfahren TU Dresden Ausblick: Weiterentwicklung der ZEB -Messsysteme - digitale Oberflächenbildauswertung Folie 25