Innovative Verfahren zur Substanzbewertung als Grundlage für die Erhaltungsplanung

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Lena Arnold
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1 16. Sachsen-Anhaltinisches Bauseminar Investitionsstau und Sanierungsbedarf für Straßen und Brücken Innovative Verfahren zur Substanzbewertung als Grundlage für die Erhaltungsplanung Bastian Wacker, Dr. Dirk Jansen Referat: Dimensionierung und Straßenaufbau 23. Oktober 2014, Magdeburg Bundesanstalt für Straßenwesen

2 Gliederung des Vortrages Vorgehen Stand der Technik und Forschung Anwendung Ausblick

3 Vorgehen bei der Substanzbewertung

4 Vorgehen Definitionen Zeit Restnutzungsdauer Technische Nutzungsdauer Strukturelle Substanz äquiv. 10-t AÜ Strukturelle Grundsubstanz Folie Nr. 4

5 Vorgehen Module zur Erfassung der Substanz Materialuntersuchungen Erfahrungen vorhanden Zerstörungsfreie Messungen Aktuelle Forschung Module zur Bewertung der Substanz Abschreibungsmodelle in Anwendung Periodische Messungen und Untersuchungen auf Netzebene Forschung Folie Nr. 6

6 Vorgehen Idealer Datenmix wichtig für umfassende Substanzerfassung und -bewertung Folie Nr. 7

7 Vorgehen Angepasstes Vorgehen Aufgabenstellung, Netzgröße, Aufbau ZEB DTV SV Folie Nr. 8

8 Vorgehen Oberflächenbild Irritationen Oberflächenschäden -Verfüllte Risse -Nahtstellen Röntgenbild Bruch / Riss Folie Nr. 9

9 Vorgehen Oberflächenbild Irritationen Oberflächenschäden -Verfüllte Risse -Nahtstellen Röntgenbild Folie Nr. 10

10 Stand der Forschung und Technik Erfassung und Bewertung

Äquivalenzfaktor Innovative Verfahren zur Substanzbewertung Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung - Abschreibungsmodell RStO Dimensionierung anhand aktueller

11 Äquivalenzfaktor Innovative Verfahren zur Substanzbewertung Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung - Abschreibungsmodell RStO Dimensionierung anhand aktueller DTV SV Werte Alter vorhandene Schichtdicken Äquivalenzfaktoren äquivalente Schichtdicken erforderliche Schichtdicken Verhältniswert Normierung Substanzwert Bestand Folie Nr. 12

12 Stand der Forschung und Technik Zustandserfassung und Bewertung (ZEB) Ebenheit Oberflächenschäden Normierung Substanzwert Oberfläche Folie Nr. 13

13 Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung - Tragfähigkeit FWD 0 km/h Deflectograph Lacroix 5 km/h Curviametro 18 km/h TSD 80 km/h Abbildungen: FGSV / Greenwood Eng. Folie Nr. 14

Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung Schichtdicken und Inhomogenitäten Sender- Antenne Empfänger -Antenne Inventarisierung

14 Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung Schichtdicken und Inhomogenitäten Sender- Antenne Empfänger -Antenne Inventarisierung des Netzes Schnellfahrender Einsatz möglich Kopplung mehrerer Antennen (Multi-Array) Hohe Anforderungen an das Post-Processing Folie Nr. 15

15 Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung RSO-Verfahren (FGSV AK4.4.3) Festlegung von homogenen Abschnitten Entnahme von Bohrkernen Ermittlung der Steifigkeiten und Ermüdungsfunktionen im Labor Berechnung von Restnutzungsdauern mittels umgekehrter Dimensionierungsrechnungen Folie Nr. 16

16 Stand der Forschung und Technik Substanzbewertung RSO-Verfahren (FGSV AK4.4.3) Festlegung von homogenen Abschnitten TW SuB I II III IV V VI VII VIII XIII IX X XI XII XIV XV XVI GPR DTV SV TSD!Farben spiegeln keine Wertung wieder!

17 Anwendung Aktuelle Projektbeispiele

Anwendung Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7 Ziel: Praxiserprobung der RSO Asphalt auf längerem Autobahnabschnitt Ausgangslage: Straßenaufbau am zu erwartenden Ende der

18 Anwendung Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7 Ziel: Praxiserprobung der RSO Asphalt auf längerem Autobahnabschnitt Ausgangslage: Straßenaufbau am zu erwartenden Ende der Nutzungsdauer BAB A7, nördlich von Hamburg 2x 25 km Alter der Asphalttragschicht rd. 44 Jahre Alter der Asphaltdeckschicht rd. 10 bis 15 Jahre Deges: Übersichtslageplan ÖPP A7 Folie Nr. 19

19 Anwendung Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7 Versuchsprogramm» Aufbaudaten» ZEB-Daten» GPR-Messungen inkl. Videobefahrung» TSD-Messungen Festlegung der homogenen Abschnitte Erkenntnisse Ingenieurtechnischer Sachverstand ist unbedingt erforderlich Vielschichtige Datengrundlage erforderlich Wahl und Anpassung geeigneter Maßstäbe z.b. in Abhängigkeit der Objektgröße Folie Nr. 20

Anwendung Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7 Versuchsprogramm Auswahl von homogenen Abschnitten für die Testanwendung» RSO konform» Abschnittsbeprobung» Querschnittsbeprobung Bohrkernentnahme

20 Anwendung Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7 Versuchsprogramm Auswahl von homogenen Abschnitten für die Testanwendung» RSO konform» Abschnittsbeprobung» Querschnittsbeprobung Bohrkernentnahme Erkenntnisse Umgang mit geschädigten Bohrkernen? RSO pro homogenem Abschnitt 16 Bohrkerne im ersten Kilometer, jeder weitere Kilometer zusätzlich 5 Bohrkerne 1 km = 16 Stk. / 2 km = 21 Stk. / 3 km = 26 Stk. / 4 km = 31 Stk. / Tagesleistung rd. 50 Stk. (1 Kolonne inkl. Verfüllung bei guten Bedingungen) Annahme: 50 km 8 Abschnitten rd. 328 Bohrkerne Zeitbedarf rd. 1,5 Wochen Folie Nr. 21

21 Anwendung Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7 Versuchsprogramm» Ermittlung der Steifigkeitsmodul-Temperaturfunktion und Ermüdungsfunktionen im Labor Vorgehen gemäß AL-Sp-Asphalt Erkenntnisse Auswahl der Bohrkerne (insbesondere bei probabilistischem Verfahren)» Berechnung der strukturellen Substanz und Restnutzungsdauern Probabilistisches Verfahren Deterministisches Verfahren Folie Nr. 22

Prognosen durch die Zuwendungsempfänger Simulierte Belastung mit dem Mobile Load Load Simulator Simulator MLS10

22 Anwendung Nationales Innovationsprogramm Straße des BMVI Innovationen im Straßenbau Zerstörungsfreie Verfahren zur Bewertung der strukturellen Substanz Ablauf: Zustandserfassung zerstörungsfrei (verschiedenste Möglichkeiten) Prognosen durch die Zuwendungsempfänger Simulierte Belastung mit dem Mobile Load Load Simulator Simulator MLS10 MLS10 (bis zur spezifischen Bauklassengrenze) Modellstraße Asphaltbauweise der BASt (Baujahr 2003) nach RStO 01 Folie Nr. 23

Universität Stellenbosch, Südafrika» 4 Maschinen weltweit (2x MLS10 und 2x

23 Anwendung Full Scale APT MLS10 Großmaßstäblich zeitraffende Belastungsversuche mit dem MLS10 Mobile Load Simulator» Entwicklung an der Universität Stellenbosch, Südafrika» 4 Maschinen weltweit (2x MLS10 und 2x MLS66) Seit April 2013 im Versuchsbetrieb rd. 6Mio Überrollungen seit dem Bau Folie Nr. 24

t-achse) LMT Products (Pty) Ltd Ausführung der Belastungsräder» Zwillings- oder

24 MLS10 der BASt Full Scale APT MLS10 Belastung durch vier Radsatzzüge mit Belastungsrädern» Radlast bis zu 75 kn» Standardbetrieb mit 50 kn (äquivalente 10 t-achse) LMT Products (Pty) Ltd Ausführung der Belastungsräder» Zwillings- oder Einzelbereifung lineare Belastungsstrecke» 3,50 m Geschwindigkeit» bis zu 22 km/h = 6000 Ü/h Folie Nr. 25

25 MLS10 der BASt Impressionen des MLS10 Folie Nr. 26

26 MLS10 der BASt Voraussetzungen: Actio Reactio Neben der reinen Belastungsmaschine MLS10 ist es elementar, ausgereifte Sensorkonzepte und weitere Messverfahren in das Versuchsprogramm zu integrieren. Folie Nr. 27

Anwendung Nationales Innovationsprogramm Straße des BMVI Innovationen im Straßenbau Zerstörungsfreie Verfahren zur Bewertung der strukturellen Substanz Ablauf: Zustandserfassung zerstörungsfrei

27 Anwendung Nationales Innovationsprogramm Straße des BMVI Innovationen im Straßenbau Zerstörungsfreie Verfahren zur Bewertung der strukturellen Substanz Ablauf: Zustandserfassung zerstörungsfrei (verschiedenste Möglichkeiten) Prognosen durch die Zuwendungsempfänger Simulierte Belastung mit dem Mobile Load Simulator MLS10 (bis zur spezifischen Bauklassengrenze) Verifizierung der Verfahren ggf. Anpassung (inkl. zerstörende Untersuchungen) Folie Nr. 28

28 Zusammenfassung und Ausblick

29 Zusammenfassung Anwendbare Verfahren und Techniken existieren oder sind im Entstehen Einzelne Verfahren und Techniken besitzen ihre Vor- und Nachteile Deutlicher Innovationsschub zerstörungsfreier Verfahren im letzten Jahrzehnt Ziel sollten technisch und ökonomisch optimierte Verfahren sein, die eine vorausschauende Substanzbewertung erlauben. Folie Nr. 30

30 Ausblick Anwendung der RSO Asphalt Erarbeitung der RSO Beton Erweiterung der Kenntnisse über Schädigungsmechanismen in Situ Begleitung und Evaluierung messtechnischer Entwicklungen und Innovationen Folie Nr. 31

Periodische Erfassung im Gesamtnetz (Teil-)

Verkehrszählung Maß- nahme- daten Labor-

Äquivalen z-faktoren Messwerte äquivalente

31 Faktor Innovative Verfahren zur Substanzbewertung Ausblick Wunschziel Periodische Erfassung im Gesamtnetz (Teil-) Automatisierte Auswertung Alter Bauakte Verkehrszählung Maß- nahme- daten Labor- ergebnisse vorhandene Schichtdicken Äquivalen z-faktoren Messwerte äquivalente Schichtdicken Vertiefte Untersuchungsergebnisse relevanter Teilnetze Folie Nr. 32

32 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!

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