Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger

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1 Fortbildungsveranstaltung Programmsteuerung /Erhaltungsmanagement - Potsdam, - Prof. 14. Dr.-Ing. März Randolf 2012 Anger BUNDESVERBAND UNABHÄNGIGER INSTITUTE -1- Erhaltungsstrategien im Landesbetrieb Brandenburg - Zustand als Indikator für verwaltungsmäßiges Handeln Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung / Erhaltungsmanagement

2 -2- Zustand als Indikator für ein Erhaltungsmanagement 1. Einleitung 2. Zustandserfassung und -bewertung 3. Pavement-Management Management-System t (PMS) 4. Erhaltungsstrategie

3 -3- Unter Einwirkung i von Klima und Verkehr verändert sich die Straßenbefestigung Blow-up Spurrinnen Risse Eckabbrüche

4 -4- Asphalt: Schadenszustände d richtige Maßnahme! Schlaglöcher Mulden Waschbrett Spurrinnen

5 -5- Imperfektionen beim Bau Bindemittelträger überfettete Oberfläche AKR-Schädigung Nahtschaden Blasenbildung Spurrinnen

6 -6- RPE-Stra 01 rechtliche Bestimmungen E EMI 2009 Straßen- und Wegegesetze beinhalten: Verkehrssicherungspflicht Die Straßen sind so herzustellen und zu unterhalten, dass sie den Erfordernissen von Sicherheit e und Ordnung genügen. Haushaltsgrundsätzegesetz, Bundeshaushaltsordnung beinhalten: Erhaltung des Anlagevermögens - Gewährleistung der Sicherheit und der Nutzungsfähigkeit - Minimierung der gesamtwirtschaftlichen Kosten

7 Erforderliches Budget für unsere Straßen -7- Mittel für die Erhaltung l äßi planmäßig! / Jahr 7

8 -8- Der Landesbetrieb b Straßenwesen betreut t 795 km Autobahn km Bundesstraßen km Landesstraßen 805 km Radwege Mehr als km Straße!

9 -9-33Md 3,3 Mrd. 2,5 Mrd. 9 Neue Bedarfsprognose liegt seit Ende 2011 vor

10 -10- Systematische Erhaltungsplanung von Verkehrsflächenbefestigungen 1. Einleitung 2. Zustandserfassung und -bewertung 3. Pavement-Management Management-System t (PMS) 4. Erhaltungsstrategie 5. Weitere zu behandelnde Themen

11 -11- Festlegung der Erhaltungskategorie - Asphaltbauweise - Betonbauweisen - Pflasterbauweisen BETRIEBLICHE UNTERHALTUNG (WARTUNG) (z.b. Bankettschneiden, Straßenreinigung, Winterdienst) E (örtlich-punktuelle oder kleinflächige Maßnahmen) R BAULICHE UNTERHALTUNG (INSTANDHALTUNG) - U H BAU - (z.b. Vergießen von Rissen, kleinflächige Flickarbeiten ) A LICHE I1 - auf der Deckschicht L INSTAND - (z.b. Oberflächenbehandlung, Dünnschichtbelag) T SETZUNG I2 - an der Deckschicht U ERHAL- (größerflächige (z.b. Hoch-/Tiefeinbau der Deckschicht) N TUNG Maßnahmen) E1 - an der Decke G (z.b. Hoch- oder Tiefeinbau der Decke) ERNEUERUNG E2 - an Tragschicht(en) / am Oberbau (z.b. Verstärkung, Tiefeinbau der Tragschicht)

12 -12- Bauverfahren der Instandhaltung Asphaltbauweise U Anspritzen und Abstreuen Aufbringen von bitumenhaltigen Schlämmen und Porenfüllmasse Ausbessern mit Asphaltmischgut Verfüllen und Vergießen Aufrauen Aufrauen Verfüllen und Vergießen Anspritzen und Abstreuen Aufbringen von bitumenhaltigen Schlämmen und Porenfüllmassen Ausbessern mit Asphaltmischgut

13 Bauverfahren der Instandsetzung t Hierzu zählen für die Asphaltbauweise: Oberflächenbehandlungen - OB Dünne Asphaltdeckschichten in Kaltbauweise - DSK I1 Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise i - DSH Rückformen - RF Ersatz einer Asphaltdeckschicht EAD I2 p Dünne Asphaltdeckschicht in Kaltbauweise Ersatz einer Asphaltdeckschicht Rückformen -13- Oberflächenbehandlung Dünne Asphaltdeckschicht in Heißbauweise

14 Bauverfahren der Instandhaltung Hierzu zählen für die Betonbauweise: das Ausbessern von Fugenfüllungen das Aufweiten und Verfüllen von Rissen das nachträgliche Verdübeln und Verankern von Betonplatten das Ausbessern von Kantenschäden und Eckabbrüchen U das Abtragen von Beton Abtragen von Beton Ausbessern von Kantenschäden und Eckausbrüchen -14- Ausbessern von Fugenfüllungen Aufweiten und Verfüllen von Rissen Nachträgliches Verdübeln und Verankern

15 Bauverfahren der Instandsetzung t Hierzu zählen für die Betonbauweise: Ersatz von Fugenfüllungen Heben und Festlegen von Platten I1 Ersatz von Platten und Plattenteilen Oberflächenbehandlung mit Reaktionsharz die Oberflächenbeschichtung b hi ht mit Reaktionsharzmörtel Streifenweiser Ersatz E2-15- Streifenweiser Ersatz OB mit Reaktionsharz/ -mörtel Ersatz von Fugenfüllungen Heben und Festlegen von Platten Ersatz von Platten und Plattenteilen

16 -16- Bauverfahren der Erneuerung Hierzu zählen für die Betonbauweise: E2 Erneuerung im Hocheinbau Erneuerung im Tiefeinbau Erneuerung in Kombination von Hoch- und Tiefeinbau Erneuerung der Betondecke im Tiefeinbau

17 -17- Bauverfahren der Erneuerung E1 / E2 Hierzu zählen für die Asphaltbauweise: Erneuerung im Hocheinbau Erneuerung im Tiefeinbau Erneuerung im Hocheinbau bei teilweisem Ersatz der vorhandenen Befestigung Erneuerung im Tiefeinbau

18 -18- Relevante Zustandsmerkmale - für Asphaltfahrbahnen Spurrinnen bei Nässe Allgemeine Unebenheiten Schäden: Risse, Ausmagerungen, g Flickstellen! Griffigkeitsmängel

19 -19- REGELWERK

20 Datengrundlagen (für( die ZEB an Erfasser zu übergeben) -20- Straßendaten t aus TT-SIB: Netzknotenfolge (NKF) Koordinaten (KRD) Verwaltungsangaben (VERW) Fahrstreifen (FS) Bahnigkeit (BAHN) Bauweisen (BAUW OD-Tabelle (OD_FS) Baujahr (Jahr)

21 -21- Messtechnische Zustandserfassung TP 1 Ebenheit 1a im Längsprofil 1b im Querprofil TP 2 Griffigkeit TP 3 Substanz Oberfläche TP 4 Bewertung TP Teilprojekt

22 -22- Zustandserfassung- und bewertung an Bundesfernstraßen Ersterfassung Folgeerfassungen 1. Kampagne 2. Kampagne 3. Kampagne 4. Kampagne usw. 1. FS alle FS alle FS alle FS usw. einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS

23 -23- Zustandserfassung- und bewertung an Landesstraßen (Brandenburg) Ersterfassung 1. Kampagne 2. Kampagne Folgeerfassungen 3. Kampagne usw. einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS usw. einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS einbahnig: 1. Richtung zweibahnig: 1. FS

24 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger -24- Welche Bereiche werden gemessen? Bei einbahnigen Straßen: Messung in einer Richtung Spiegelung des Zustands auf die andere Richtung Beispiel Landesstraße Beispiel Bundesstraße

25 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger Welche Bereiche werden gemessen? Bei zweibahnigen Straßen: Messung des 1. Fahrstreifens Spiegelung des Zustands auf den 2. Fahrstreifen der jeweiligen Richtung -25-

26 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger -26- Welche Bereiche werden gemessen? Bei Autobahnen: Messung jedes durchgehenden Fahrstreifens ausgenommen sind Seitenstreifen und Astfahrbahnen Beispiel dreistreifig Beispiel vierstreifig

27 ZEB in Brandenburg -27- Ebenheit Griffigkeit Substanz Oberfläche Bewertung 1a im ZEB Längsprofil BAB b im ZEB Querprofil Landesstraßen 2006 und 2010 (Grundnetz) ZEB Landesstraßen 2007 und 2011 (Grünes Netz) Ergebnisse liegen vor ZEB Radwege 2007 ZEB Bundesstraßen 2012 Ergebniss 11/2012 ZEB Astfahrbahnen auf BAB 2004 und 2009

28 Zustandserfassung und bewertung - Normierung Zustandswert sehr schlecht 5,0 4,5 Beseitigung des Schadens durch Maßnahme Schwellenwert schlecht 4,0 35 3,5 Warnwert -28- ausreichend 3,0 Beschilderung; Einleitung der 2,5 Schadensanalyse 2,0 1,5 max. Zustand bei Verkehrsfreigabe Zielwert sehr gut 1,0 Normierung der Zustandswerte abhängig von der Funktionsklasse dimensionsbehaftete Zustandsgröße (z.b.: Spurrinnentiefe in mm)

29 -29- ZEB-Ergebnisse Ergebnisse Landesstraßen 2007 ZEB-Bewertungsraster Bewertungsraster 100 m: freie Strecke 20 m: bei Ortsdurchfahrten

30 -30- Grundsatz Auslöser für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen (Instandsetzung und Erneuerung) Erreichen oder ist grundsätzlich das Erreichen Überschreiten des Warnwertes bei mindestens einem Merkmal oder Teilzielwert!!!!!

31 -31- Autobahnen ZEB 1) % 5 % 25 % sehr gut 66 % (Note 1,0 bis 1,5) gut / ausreichend (Note >1,5 bis 3,5) schlecht (Note >3,5 bis 4,5) sehr schlecht (Note >4,5) ZEB 1) % 5 % 3 % 66 % Erhaltungsmittel l 40 Mio. /Jahr 1) Zustandserfassung und -bewertung 8% beeinträchtigte Flächen

32 Teilnetze Til der Landesstraßen (OD+FS) Grundnetz Grünes Netz -32- ZEB 2006 Erhaltungsmittel [Mio. ] 20 % 21 % 26 % ,5 25 % Jahr ZEB % ,5 30 % % 24 % ZEB ZEB % % 26 % 20 % 20 % 31 % 23 % 31 % Status quo gehalten!... Aber in Zukunft?

33 Zustandsnote, Warn- und Schwellen-wert, -BRÜCKEN -33- BRÜCKEN- Zust andsnote des Teilbau uwerks 4 3,5 3 2,5 2 1,5 ungenügend nicht mehr ausreichend ausreichend befriedigend gut 3,4 1,8 Schwellen- wert Eingreifwerte e Zielwert Standsicherheit Verkehrssicherheit 1 sehr gut Zustandszahl in Abhängigkeit von der Schadensbewertung 33 Dauerhaftigkeit

34 -34- Zustand als Indikator für ein Erhaltungsmanagement 1. Einleitung 2. Zustandserfassung und -bewertung 3. Pavement-Management Management-System t (PMS) 4. Erhaltungsstrategie

35 Festlegung der erforderlichen Maßnahmen mit Hilfe eines Pavement Management System Was ist ein PMS? Mit Hilfe eines PMS (Pavement Management System) erfolgt die Planung und Festlegung von Erhaltungsmaßnahmen aufgrund von gemessenen Zuständen Es dient unseren Aufgaben zur Gewährleistung der Verkehrs- sicherungspflicht und dem Erhalt der Substanz.

36 -36- Anleitung und Hilfestellung ll

37 Visualisierung der PMS-Strategieliste Strategieliste Maßnahmeart Jahr der Ausführung Abschnitt SM Brandenburg Bundesstraßen -37- Maßnahmenvorschlag einschließlich feste Maßnahmen 2008 OB Oberflächenbeschichtung DB Dünnschichtbelag DT Tiefeinbau Deckschicht TD Tiefeinbau Deck- und Binderschicht TG Tiefeinbau gebundenen Schichten VB Hocheinbau Asphalt

38 -38- Prognose des Erhaltungsbedarfs zur Verbesserung des Zustandes unserer Straßennetzes (Bundesfern (Bundesfern- und Landesstraßen) 100 % - Fläche Risse/Schäden 100 % - Fläche Substanz Legende: Zustandsklassen: < 1, > 1,5 bis 2,5 >25bis35 2,5 3,5 > 3,5 bis 4, > 4, Budget-Zusammenfassung Jahre mit Mitteln > 0: Fläche in 1000 qm: X Durchschnittswerte Z Jahr Z Jahr verfügbar Mio. /Jahr: verwendet /qm und Jahr: Mio. /Jahr: X X X

39 -39- Finanzszenario FS1 Finanzszenario FS2 Finanzszenario FS3 Finanzszenario FS0 36 Mio. pro Jahr 24 Mio. pro Jahr 20 Mio. pro Jahr 5,1 Mio. pro Jahr für Straßenerhaltung für Straßenerhaltung für Straßenerhaltung für Straßenerhaltung Gesamtwert Gesamtwert Gesamtwert Gesamtwert 100 % der Länge 100 % der Länge 100 % der Länge 100 % der Länge

40 -40- Nur bauliche Unterhaltung (FLICKUNG) - 5,0 Mio. Euro pro Jahr 100% % der Fläche Gesamtwert Gebrauchswert Substanzwert-Oberfläche 100% % der Fläche 100% % der Fläche 90% 90% 90% 80% 80% 80% 70% 70% 70% 60% 60% 60% 50% 50% 50% 40% 40% 40% 30% 30% 30% 20% 20% 20% 10% 10% 10% 0% 0% 0%

41 Start Planung, Datengrundlagen Landesbetrieb Straßenwesen Brandenburg Zusta ndswert (Note) Stationen zum systematisierten Erhaltungsprogramm Zustandserfassung und -bewertung + Definition von Eingreifwerten sehr schlecht 5 Schwellenwert 4,5 4 Warnwert 3, ,5 2 1,5 1 Zustandsgröße sehr gut Erfassung der Zustandsgrößen [z.b. mm, m², %] für Längs- und Querebenheit, Griffigkeit und Oberflächenschäden mit schnellfahrenden Erhaltungsplanung Messfahrzeugen. in Brandenburg Normierung BD Dipl.-Ing. nach Wolfgang Funktionsklassen Macheleidt in dimensionslose Erhaltungsprogramme Bauwerk-Management-System Zustandswerte (Noten) Maßnahmen, Jahresscheiben, Abschnitte Ebenheit im Längsprofil Ebenheit im Querprofil Griffigkeit Oberflächenschäden Zustandsdaten + Bausteine eines Pavement Management Systems Datenbank Bestandsdaten Zustandsdaten Beanspruchungsdaten PMS-Analyse Strategielisten möglicher Maßnahmen Berechnung beurteilender Kenngrößen Mathematische Optimierung PMS-Ergebnisse Netzbezogene Ergebnisse Abschnittsbezogene Ergebnisse Erhaltungsprogramme Qualitäts-/Finanzszenarien strategische Erhaltungsplanung operative Erhaltungsplanung Baustellenkoordinierung Maßnahmeart Abstimmung Leitungsträger -41- Eingreifwerte für systemasplanung tisierte Erhaltunhs Randbedingungen Maßnahmekataloge Budgetvorgaben Erhaltungsziele Modelle Zustandsprognose/ Verhaltensmodelle Kostenmodelle Zustandsbewertungsmodelle Erhaltungsplanung in Brandenburg BD Dipl.-Ing. Wolfgang Macheleidt Erhaltungsprogramme BD Dipl.-Ing. Wolfgang Macheleidt Erhaltungsplanung Erhaltungsprogramme in Brandenburg PMS-Analyse + + Erhaltungsprogramm: Bearbeitung durch den Bauingenieur Straßenerhalter Ziel

42 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger Griffigkeit Teilwert Gebrauch Ebenheit (längs / quer) Gesamtwert Teilwert Substanz -42- Subtanz- merkmale Oberfläche Subtanz-? merkmale Bestand

43 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger -43- Beispiel Beurteilung der Tragfähigkeit: B 101, Ortsdurchfahrt Herzberg Baulänge: m Aufbau: historisch gewachsen (7 bit. geb. Schichten) vorhandene Bauklasse: III 191 m 1 2 3

44 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger -44- Erscheinungsformen und mögliche Ursachen Spurrinne = 16 mm Zustandswert sehr 50 5,0 schlecht 4,5 40 4,0 3,5 Beseitigung des Schadens durch Maßnahme Schwellenwert Warnwert 30 3,0 Beschilderung; 2,5 Einleitung der Schadensanalyse 20 2,0 1,5 Zielwert sehr gut 10 1,0 dimensionsbehaftete Zustandsgröße (z.b.: Spurrinnentiefe in mm)

45 Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung - Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger Erscheinungsformen und mögliche Ursachen Verdrängung 1 Verformungen der Deck-/Binderschicht mit Materialverdrängung Kanalisierung des Verkehrs, hohe SV-Belastung hohe Temperaturen mangelnde Stabi- lität der Deck- und Binderschichten Einsenkung 2 Plastische Verformung der gesamten Asphaltbefestigungsschichten ungenügende Verdichtung und/oder Tragfähigkeit der un- gebundenen Schichten Setzungen im Unterbau/Untergrund Unterdimensionierung der Befestigung Nachverdichtung 3 Nachverdichtung der Asphaltschichten zu frühe Verkehrsfreigabe hohe Oberflächentemperaturen und hohe Achslasten Verschleiß/Abrieb 4 4 Verschleiß/Abrieb der Deckschicht in den Radspuren Schneeketten (Spikesreifen)

46 -46- Zustand als Indikator für ein Erhaltungsmanagement 1. Einleitung 2. Zustandserfassung und -bewertung 3. Pavement-Management Management-System t (PMS) 4. Erhaltungsstrategie

47 Systematik tik der Netze -47- Abstimmung von Zielvorgaben

48 -48- Zustandsentwicklung t bis 2025 bei 15 Mio. Budget Landesstraßen, Grundnetz, Freie Strecke Gebrauchswert Freie Strecke: Substanzwert-Oberfl. t Substanzwert % der Fläche 100 % der Fläche Nachholbedarf Zbis % sehr gut gut / ausreichend schlecht sehr schlecht

49 -49- Verschiedene Zielkriterien abwägen bei Nässe

50 Netze in Brandenburg -50- Neubau Eh Erhaltung

51 Fragen? -51- Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und Geduld! Prof. Dr.-Ing. Randolf Anger Vorstandsbereich Planung und Bau Programmsteuerung g / Erhaltungsmanagement g BUNDESVERBAND UNABHÄNGIGER INSTITUTE FÜR BAUTECHNICHE C PRÜFUNGEN E.V. Vortrags- und Fortbildungsveranstaltung - Potsdam, 14. März 2012