Richtlinie. Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bauwerksteile von Kunstbauten

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1 Bundesamt für Strassen Richtlinie Anprall von Strassenfahrzeugen auf Ergänzungen zur Norm SIA 261 Einwirkungen auf Tragwerke 2005

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3 Bundesamt für Strassen Office fédéral des routes Ufficio federale delle strade Uffizi federal da vias ASTRA OFROU USTRA UVIAS Eidg. Dep. für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation Dép. fédéral de l environnement, des transports, de l énergie et de la communication Dip. federale dell ambiente, dei trasporti, dell energia e delle comunicazioni Dep. federal da l'ambient, dals transports, da l'energia e da la communicaziun Richtlinie Anprall von Strassenfahrzeugen auf Ergänzungen zur Norm SIA 261 Einwirkungen auf Tragwerke Impressum Autor Daniel Schuler, Bürkel Baumann Schuler, Winterthur Begleitung Willi Schuler, ASTRA Herausgeber Bundesamt für Strassen ASTRA, Abteilung Strassennetze; Standards, Forschung, Sicherheit, 3003 Bern Ort, Jahr Bern, 2005 Bezugsquelle BBL, Vertrieb Publikationen, CH-3003 Bern, Bestell-Nr d Download: Preis (gedruckte Version) CHF 40.- (inkl. MWSt.) ASTRA 2005, Abdruck unter Angabe der Quelle gestattet

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5 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Vorwort Die vorliegende Richtlinie richtet sich an die Bauherrenvertreter sowie die von ihnen beauftragten Ingenieure. Sie liefert detaillierte Informationen zu den Aspekten des Anpralls von Strassenfahrzeugen an Tragwerke. Solche Angaben sind in den heute verfügbaren technischen Grundlagen nicht vorhanden. Die bisher in den Normen angegebene Anprallkraft zur Berücksichtigung des Anpralls von Schweren Lastfahrzeugen wurde weitgehend auf Grund von sehr alten, aus den Jahren 1958 bis 1961 stammenden Resultaten von Anpralltests oder sogar ohne Grundlage festgelegt. Für den Fall, dass der Fahrzeuganprall an ein Bauteil verhindert werden soll, enthält die Schweizer Norm SN , Passiver Schutz im Strassenraum, Einsatz, Wahl und Anordnung von Fahrzeugrückhaltesystemen, Angaben zu Schutzeinrichtungen wie Leitschranken oder Leitmauern. Diese Informationen sind jedoch auf die Verkehrssicherheit ausgerichtet und damit unzureichend um Massnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit von Tragwerken zu beurteilen. Als Folge dieser Ausgangslage mussten Grundlagen als einheitliche Basis für die Bemessung und Überprüfung geschaffen werden. Das Bundesamt für Strassen erteilte deshalb dem Ingenieurbüro Bürkel Baumann Schuler, Winterthur, den Auftrag, die Grundlagen zum Anprall von Schweren Lastfahrzeugen an bzw. zum Objektschutz zu erarbeiten. Der im Rahmen dieses Auftrags erstellte Bericht enthält die Grundlagen für die differenzierte Ermittlung der beim Anprall eines Strassenfahrzeugs massgebenden Einwirkungen. Diese Grundlagen sind in der vorliegenden Richtlinie in den informativen Anhängen kurz zusammengefasst dargestellt. Die im Rahmen der Grundlagenerarbeitung ermittelten Anprallkräfte wurden in die Norm SIA 261, Einwirkungen auf Tragwerke, aufgenommen. Bei der Verwendung der vorliegenden Richtlinie ergeben sich somit keine Widersprüche zu den geltenden Schweizer Normen. Indem Einflussfaktoren wie der Abstand des Tragwerks von der Strasse, der Verkehr oder Schutzeinrichtungen berücksichtigt werden, können die Anprallkräfte mit Hilfe der Richtlinie jedoch differenzierter bestimmt werden. Im Weiteren gibt die Richtlinie auch Hinweise zur Beurteilung von bestehenden Bauwerken. BUNDESAMT FÜR STRASSEN Rudolf Dieterle Direktor Ausgabe 2005 Seite 1 / 50

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7 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 0 GELTUNGSBEREICH Allgemeines Abgrenzungen Ausnahmen Bestehende Bauwerke 6 1 VERSTÄNDIGUNG Begriffe Bezeichnungen Lateinische Grossbuchstaben Griechische Grossbuchstaben Lateinische Kleinbuchstaben Griechische Kleinbuchstaben Masseinheiten 10 2 GRUNDSÄTZE Allgemeines Übersicht Massnahmen Strategien und Vorgehen bei der Projektierung von Massnahmen Angemessenheit Tragsicherheitsnachweis Allgemeines Begleiteinwirkungen Angrenzende Bauteile Fahrzeugrückhaltesysteme Leitschranken Leitmauern Anpralldämpfer Organisatorische Massnahmen 17 Ausgabe 2005 Seite 3 / 50

8 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf 3 EINWIRKUNGEN Ausgangslage Übersicht Anprallarten Ausgangswerte der Anprallkraft Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) Übersicht und Bezeichnungen Bemessungswert der Anprallkraft Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen Übersicht und Bezeichnung Anprall an Stützen und Wände Anprall an Überbauten Lage, Richtung, Höhe und Fläche der Krafteinwirkung Reduktions- und Erhöhungsfaktoren Einfluss der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand Einfluss des Verkehrs Einfluss von Fahrzeugrückhaltesystemen Einfluss der lichten Höhe Bestehende Bauwerke Rechnerische Beurteilung Massnahmen Anprallrisiko Angemessenheit von Massnahmen Bauwerksklassen 33 Anhang A Grundlagen der Stossbelastung 35 Anhang B Grundlagen der probabilistischen Berechnung der Anprallkraft 37 Anhang C Abirren von Strassenfahrzeugen 41 Anhang D Wirksame Fahrzeugmasse 43 Anhang E Anprall an Überbauten 45 Anhang F Übersicht Fahrzeugrückhaltesysteme und Leistungsklassen 47 Anhang G Quellenverzeichnis 49 Seite 4 / 50 Ausgabe 2005

9 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen 0 GELTUNGSBEREICH 0.1 Allgemeines Die vorliegende Richtlinie beschreibt die durch den Anprall von Strassenfahrzeugen auf Tragwerke hervorgerufenen Einwirkungen. Die Einwirkungen werden als Anprallkräfte berücksichtigt. Stosszuschläge sind bei den angegebenen Anprallkräften bereits enthalten. Die Anprallkräfte können deshalb als statische Ersatzlasten eingesetzt werden. Beim Anprall von Strassenfahrzeugen an Tragwerke wird ein wesentlicher Teil der kinetischen Energie durch Verformung des Fahrzeugs aufgenommen, weshalb der Fahrzeuganprall als sogenannter weicher Stoss bezeichnet wird. Harte Stösse lassen sich nicht durch statische Ersatzlasten repräsentieren. Sie werden in der vorliegenden Richtlinie nicht behandelt (siehe Anhang A). 0.2 Abgrenzungen Der Anprall von Strassenfahrzeugen ist zu berücksichtigen, wenn das Tragwerk bzw. die zum Tragwerk gehörenden Bauteile innerhalb einer Entfernung vom Fahrbahnrand liegen, bei der eine Gefährdung durch Anprall relevant ist. Bei ebenem Gelände neben der Fahrbahn ist das 10 m bei Autobahnen, Autostrassen und Ausserortsstrassen mit Verkehrsgeschwindigkeiten 80 km/h 3 m bei Innerortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit von 50 bzw. 60 km/h Die in dieser Richtlinie angegebenen Anprallkräfte beziehen sich auf den Anprall von Schweren Lastfahrzeugen (SLF). Durch den Anprall von Fahrzeugen mit einem maximalen Gesamtgewicht von weniger als 3'500 kg verursachte Kräfte sind im Allgemeinen wesentlich kleiner. Sie sind gemäss den Normen SIA 261 [24] oder ENV 1991 [10] festzulegen. 0.3 Ausnahmen Ausnahmen von der vorliegenden Richtlinie sind zulässig, wenn spezielle Verhältnisse dies rechtfertigen. Sie müssen durch umfassende Untersuchungen begründet und dokumentiert sein. Ausgabe 2005 Seite 5 / 50

10 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf 0.4 Bestehende Bauwerke Die vorliegende Richtlinie ist wie die Normen des SIA grundsätzlich für neue Bauwerke gültig. Die Richtlinie sowie die Norm SIA 261 [24] beschreiben unter anderem auch die Einwirkungen, welche durch den Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen von Schweren Lastfahrzeugen (SLF) hervorgerufen werden. Solche Angaben waren in der alten Norm SIA 160 [22] nicht enthalten, weshalb bestehende Bauwerke diesen Einwirkungen möglicherweise nicht genügen. Unter Ziffer 3.8 der Richtlinie sind Kriterien zur Beurteilung der Tragsicherheit bestehender Bauwerke in Bezug auf die durch den Anprall von SLF hervorgerufenen Einwirkungen angegeben. Seite 6 / 50 Ausgabe 2005

11 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen 1 VERSTÄNDIGUNG 1.1 Begriffe In der vorliegenden Richtlinie, den Normen SIA 260 [23] und SIA 261 [24], dem Merkblatt SIA 2018 [27] sowie der Norm EN 1998 [10] werden die folgenden Begriffe verwendet: Anprall Anprallkraft (-last) Aufhaltestufe Aussergewöhnliche Einwirkung Auswirkungen Bauteil Bemessungswert Zusammenstoss eines bewegten Körper mit einem Bauwerk Auf das Bauwerk wirkende Kraft bei einem Anprall Das durch eine Anfahrprüfung definierte Aufhaltevermögen eines Fahrzeugrückhaltesystems Einwirkung mit geringer Eintretenswahrscheinlichkeit, in der Regel von kurzer Dauer und beträchtlicher Wirkung Antworten des Tragwerks auf Einwirkungen, wie beispielsweise Spannungen, Schnittgrössen, Verformungen oder Verschiebungen Physisch unterscheidbarer Teil eines Tragwerks Aus einem charakteristischen Wert bzw. aus einer Funktion von Bemessungswerten in Verbindung mit Partialfaktoren bestimmter Wert. Im Fall der Anpralllasten ist der Bemessungswert ein direkt festgelegter in den Nachweis eingehender Wert. Durchschnittlicher täglicher Verkehr Mit DTV bezeichnete Anzahl Fahrzeuge, welche während 24 Stunden auf einer Strasse in beiden Fahrtrichtungen durchschnittlich verkehren Erfüllungsfaktor Fahrzeuganprall Fahrzeugrückhaltesystem Gefährdung Leitmauer Leitschranke Probabilistische Berechnung Numerischer Aussage, in welchem Mass ein bestehendes Tragwerk die rechnerischen Anforderungen an Neubauten gemäss geltender Norm erfüllt. Zusammenstoss eines Fahrzeugs mit einem Bauwerk Bauliche Massnahme ausserhalb der Fahrbahn, welche von der Strasse abkommende Fahrzeuge umlenkt bzw. aufhält. Sie kommen als Leitschranken, Leitmauern oder Anpralldämpfer vor. Die Tragsicherheit in Frage stellender Umstand Starre oder wenig deformierbare, allgemein aus Beton bestehende Schutzeinrichtung, die von der Fahrbahn abkommende Fahrzeuge umlenkt bzw. aufhält Deformierbare, in der Regel aus Stahlplanken und Stahlpfosten bestehende Schutzeinrichtung, die von der Fahrbahn abkommende Fahrzeuge umlenkt bzw. aufhält Berechnung, bei der die Variablen nicht feste (deterministische) Grössen, sondern durch eine Verteilungsfunktion definierte sind. Die Ergebnisse solcher Berechnungen sind mit einer Wahrscheinlichkeit behaftet. Ausgabe 2005 Seite 7 / 50

12 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Schweres Lastfahrzeug Risiko Schutzziel Sicherheit Sicherheitsmassnahme Sicherheitskosten Tragsicherheit Tragwerk Tragwiderstand Versagenswahrscheinlichkeit Wiederkehrperiode Schwere Lastfahrzeuge (SLF) sind Strassenfahrzeuge mit einem maximalen Gesamtgewicht über 3,5 t. Es sind dies Lastwagen, Lastenzüge, Sattelzüge und Busse. Qualitative oder quantitative Charakterisierung eines Schadens hinsichtlich der Möglichkeit seines Eintreffens und seiner Grösse Qualitative und quantitative Festlegung der Anforderungen an ein Tragwerk für den Fall aussergewöhnlicher Ereignisse und Bedingungen Zustand gegenüber einer Gefährdung, wenn diese durch geeignete Massnahmen unter Kontrolle gehalten oder auf ein akzeptierbares Mass beschränkt wird Massnahme zur Erreichung oder Erhaltung von Sicherheit Kosten für Sicherheitsmassnahme. In der vorliegenden Richtlinie sind sie als Jahreskosten definiert. Fähigkeit eines Tragwerks und seiner Bauteile, die Gesamtstabilität sowie einen für die anzunehmenden Einwirkungen ausreichenden Tragwiderstand entsprechend einer festgelegten erforderlichen Zuverlässigkeit zu gewährleisten Gesamtheit der Bauteile und des Baugrunds, die für das Gleichgewicht und die Formerhaltung eines Bauwerks notwendig sind Grenze der Tragfähigkeit Relative Häufigkeit (z.b. pro Jahr) mit der das Versagen (eines Tragwerks) bei vielen unabhängigen Ereignissen unter den gleichen Bedingungen eintritt (frequentistisch) Kehrwert der Auftretenswahrscheinlichkeit eines bestimmten Ereignisses innerhalb einer festgelegten Zeitspanne 1.2 Bezeichnungen Lateinische Grossbuchstaben (teilweise in Kombination mit Reduktionsbeiwert ψ 1 ) A d ASV BWK DF DTV E d IK M d Bemessungswert einer aussergewöhnlichen Einwirkung Anteil Schwerverkehr Bauwerksklasse Diskontierungsfaktor Durchschnittlicher täglicher Verkehr Bemessungswert einer Auswirkung Investitionskosten Bemessungswert des Biegemoments Seite 8 / 50 Ausgabe 2005

13 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen M R,pl M Rd N d N Rd Q Q d Q α Q d,α Q y Q d,y Q h Q h,α Q h,x Q h,y Q hd Q hd,α Q hd,x Q hd,y Q o Q o,α Q o,y Q R ψ 1i Q ki R d S SK SLF V d V Rd W pl plastischer Biegewiderstand Bemessungswert des Biegewiderstands Bemessungswert der Normalkraft Bemessungswert des Normalkraftwiderstands Anprallkraft von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) Bemessungswert der Anprallkraft von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) Anprallkraft von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) beim frontalen Anprall an Stützen Bemessungswert der Anprallkraft beim frontalen Anprall an Stützen Anprallkraft von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) beim seitlichen Anprall an Wände Bemessungswert der Anprallkraft beim seitlichen Anprall an Wände Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen beim frontalen Anprall an Stützen Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen beim frontalen Anprall an Überbauten Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen beim seitlichen Anprall an Wände Bemessungswert der Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen Bemessungswert der Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen beim frontalen Anprall an Stützen Bemessungswert der Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen beim frontalen Anprall an Überbauten Bemessungswert der Anprallkraft von Fahrzeugaufbauten und Ladungen beim seitlichen Anprall an Wände Ausgangswert der Anprallkraft Ausgangswert der Anprallkraft für den frontalen Anprall an Stützen Ausgangswert der Anprallkraft für den seitlichen Anprall an Wände Anprallkraft, für welche der rechnerische Tragsicherheitsnachweis genau erfüllt ist Häufiger Wert einer veränderlichen Begleiteinwirkung Bemessungswert des Tragwiderstands Schaden Sicherheitskosten Schweres Lastfahrzeug Bemessungswert der Querkraft Bemessungswert des Querkraftwiderstands plastisches Widerstandsmoment Griechische Grossbuchstaben ΔR Δp f Risikoreduktion Reduktion der Versagenswahrscheinlichkeit Ausgabe 2005 Seite 9 / 50

14 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Lateinische Kleinbuchstaben a b f u h Q h Qh k m s s o s r v t x y z Fahrzeugverzögerung Breite Zugfestigkeit Höhe Kraftangriff beim Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) Höhe Kraftangriff beim Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen Fahrzeugsteifigkeit Fahrzeugmasse Distanz des Tragwerks zum Fahrbahnrand Distanz des Tragwerks zum Fahrbahnrand bei ebenem Gelände Distanz zwischen Tragwerk und Fahrzeugrückhaltesystem Verkehrsgeschwindigkeit, Abirrgeschwindigkeit Zeit, Schichtdicke Raumrichtung Raumrichtung, seitliche Abirrdistanz Raumrichtung Griechische Kleinbuchstaben α Abirrwinkel, Anprallwinkel, Kraftangriffswinkel α adm α eff α min Zulässiger Wert für Erfüllungsfaktor Erfüllungsfaktor Minimaler Wert für Erfüllungsfaktor µ Statistischer Mittelwert σ Statistische Standardabweichung ψ h ψ r ψ s ψ v Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung der lichten Höhe bei Überbauten Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung von Fahrzeugrückhaltesystemen Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand Erhöhungsfaktor zur Berücksichtigung des Verkehrs 1.3 Masseinheiten Für die Bemessung auf Anprall von Strassenfahrzeugen sind SI-Einheiten zu verwenden. Die folgenden Einheiten werden empfohlen: Flächenlast kn/m 2 Länge Masse Kraft Streckenlast m kg, t (Tonne) kn kn/m Seite 10 / 50 Ausgabe 2005

15 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen 2 GRUNDSÄTZE 2.1 Allgemeines Übersicht Massnahmen Die Figur 1 liefert eine Übersicht möglicher Massnahmen bei einer Gefährdung durch Fahrzeuganprall. Dabei wird generell in Massnahmen zum Schutz des Tragwerks und in Massnahmen zum Schutz der Fahrzeuginsassen unterschieden. Die vorliegende Richtlinie behandelt Massnahmen zum Schutz des Tragwerks und liefert dabei primär die Grundlagen für die Bemessung auf Anprall. In diesem Zusammenhang werden jedoch auch die Wirkungen von Leitschranken und Leitmauern behandelt. Figur 1: Übersicht der Massnahmen gegen Fahrzeuganprall Ausgabe 2005 Seite 11 / 50

16 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Strategien und Vorgehen bei der Projektierung von Massnahmen Gemäss der Norm SIA 260, Grundlagen der Projektierung von Tragwerken [23], sind zur Verhinderung eines Tragwerkversagens grundsätzlich die folgenden Strategien und Massnahmen zu prüfen: Das Vermeiden oder die Verminderung der Gefährdung lässt sich durch die Tragwerkskonzeption erreichen, beispielsweise wenn Bauteile des Tragwerks in einem grossen Abstand zur Fahrbahn angeordnet werden. Mit dem Einsatz von Schutzeinrichtungen, zum Beispiel Leitmauern oder organisatorischen Massnahmen wie Verkehrsbeschränkungen, kann die Gefährdung ebenfalls umgangen oder vermindert werden. Das Vorsehen von Schutzmassnahmen besteht im Einsatz passiver Schutzeinrichtungen wie Leitmauern oder Leitschranken. Anpralldämpfer sind Einrichtungen für den Schutz von Fahrzeuginsassen. Zum Schutz von Tragwerken sind sie nicht wirksam. Die Wahl von Tragsystemen mit geringer Anfälligkeit gegenüber der Gefährdung oder von Systemen, die beim Ausfall eines Bauteils nicht versagen sind konzeptuelle Massnahmen. Es ist dies unter anderem der Verzicht auf Bauelemente, welche empfindlich auf Anprall sind (z.b. schlanke Stützen) sowie die Wahl von Tragwerkskonzepten, bei denen der Ausfall eines gefährdeten Tragelements nicht zum vollständigen Tragwerksversagen führt. Tragwerkskonzepte sowie Schutzmassnahmen, mit denen ein Anprall verhindert werden kann, sind in jedem Fall zu prüfen. Kann die Anprallgefährdung nicht verhindert werden, ist das Tragwerk auf Anprall zu bemessen oder so zu projektieren, dass durch den Ausfall des betroffenen Bauteils die Tragsicherheit des gesamten Tragwerks nicht gefährdet wird. Figur 2: Grundsätze zum Vorgehen bei der Projektierung Seite 12 / 50 Ausgabe 2005

17 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Angemessenheit Massnahmen zur Gewährleistung der Tragsicherheit bei einer Gefährdung durch Anprall sind immer nach den Grundssätzen der Angemessenheit zu beurteilen. Neben den Aspekten der architektonischen Gestaltung und der Einpassung in den Strassenraum sind dabei auch die Risiken sowie die wirtschaftlichen Kriterien massgebend. Die Grundsätze der Angemessenheit sind im Speziellen bei bestehenden Bauwerken von Bedeutung (siehe Ziffer 3.8). 2.2 Tragsicherheitsnachweis Allgemeines Die Anprallkräfte sind gemäss den im Kapitel 3 angegebenen Grenzen grundsätzlich immer in der für das Tragwerk ungünstigsten Lage und Richtung anzunehmen. Für die Bemessung von Bauteilen auf Anprall kann es vorteilhaft sein, die kinematische Methode der Plastizitätstheorie anzuwenden, um die gesamte Kapazität des Bauteils respektive des Tragwerks zu nutzen Begleiteinwirkungen Gemäss SIA 260, Ziffer [23], muss für die Bemessungssituation Anprall fallweise entschieden werden, ob neben der aussergewöhnlichen Leiteinwirkung A d resp. Q d und den ständigen und quasi-ständigen Begleiteinwirkungen noch eine veränderliche Begleiteinwirkung mit ihrem häufigen Wert ψ 1i Q ki zu berücksichtigen ist. In der Figur 3 sind drei Beispiele dargestellt, bei denen bei der Bemessungssituation Anprall eine veränderliche Begleiteinwirkung mit ihrem häufigen Wert berücksichtigt werden muss. Im Fall von Brückenkonsolen (Figur 3a) oder Brückenstützen (Figur 3b) sind die aus dem Strassenverkehr resultierenden Lasten, repräsentiert durch das Lastmodell 1 gemäss der Norm SIA 261 [24], als veränderliche Begleiteinwirkungen zu berücksichtigen. Bei Galeriestützen (Figur 3c) muss gegebenenfalls eine Schneelast mit ihrem häufigen Wert als veränderliche Begleiteinwirkung berücksichtigt werden. Figur 3: Beispiele für Bemessungssituationen Anprall, bei denen veränderliche Begleiteinwirkungen mit ihrem häufigen Wert berücksichtigt werden müssen Ausgabe 2005 Seite 13 / 50

18 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Angrenzende Bauteile Tragsicherheitsnachweise sind grundsätzlich nicht nur für die direkt vom Anprall betroffenen, sondern auch für die angrenzenden Bauteile zu erbringen. Dabei ist nachzuweisen, dass die durch den Anprall hervorgerufenen Kräfte und Moment auch von diesen Bauteilen aufgenommen werden können. Die Figur 4a) zeigt das Beispiel einer monolithisch mit dem Brückenrand verbundenen Leitmauer. Der Tragsicherheitsnachweis der angrenzenden Brückenkonsole muss in diesem Fall mit den durch die Anprallkraft Q d,y im Nachweisquerschnitt erzeugten Kräften V d und Momenten M d erfolgen. Beim Anprall an vergleichsweise wenig steife Bauteile aus Stahl, wie die in der Figur 4b dargestellte Leitschranke, sind für den Tragsicherheitsnachweis der Brückenkonsole die maximal von den Stahlpfosten übertragbaren Kräfte und Momente massgebend. Die Bemessungswerte V d und M d dieser Einwirkungen werden ausgehend vom plastischen Biegewiderstand M R,pl der Stahlpfosten berechnet. Der Biegewiderstand bei plastischer Verformung wird mit dem plastischen Widerstandsmoment W pl und der in der Norm SIA 263 [26] angegebenen Zugfestigkeit f u ermittelt. Das von einem Leitschrankenpfosten maximal auf den Brückenrand übertragbare und als Bemessungswert einzusetzende Moment M d ist gleich dem 1,4-fachen plastischen Biegewiderstand M R,pl des Pfostens. Der Faktor 1,4 berücksichtigt dabei die Differenz zwischen dem für den Widerstand massgebenden 5%- und dem für die Einwirkung massgebenden 95%-Fraktilwert. Die zum einwirkenden Moment M d korrespondierende Querkraft V d berechnet sich mit der für die Deformation des Stahlpfostens massgebenden Höhe h Q. Dabei kann angenommen werden, dass die Anprallkraft auf der Höhe des Plankenprofils bzw. in der Mitte bei Leitschranken mit mehreren Profilen wirkt. Figur 4: Für den Tragsicherheitsnachweis von angrenzenden Bauteilen massgebende Bemessungswerte der einwirkenden Momente M d und Kräfte V d Die Dübelbefestigungen oder die eingelegten Befestigungen von Leitschrankenpfosten sind in der Regel so bemessen, dass sie beim Umbiegen des Pfostens nicht versagen. Die maximale bei einem Anprall mögliche Einwirkung auf den Konsolkopf ist somit nur vom plastischen Biegewiderstand der Pfosten, jedoch nicht vom Tragwiderstand der Pfostenbefestigung abhängig. Seite 14 / 50 Ausgabe 2005

19 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Ist bei bestehenden Bauwerken der Tragsicherheitsnachweis mit der üblichen Annahme der Ausbreitung der Kräfte bis zum Nachweisschnitt unter 45 nicht möglich, kann der Nachweis auch mit anderen Modellen, beispielsweise auf der kinematischen Methode der Plastizitätstheorie basierend, erbracht werden. Bei einem Brückenrand mit einer Leitmauer, wie er in der Figur 4a dargestellt ist, kann die Leitmauer als Torsion übertragendes Element, oder wie in der Figur 5 dargestellt, als Platte, Schale oder Membrane betrachtet werden. Figur 5: Für den Tragsicherheitsnachweis eines Brückenrandes mit einer Leitmauer verwendetes Widerstandsmodell "Platte, Schale oder Membran" 2.3 Fahrzeugrückhaltesysteme Leitschranken Leitschranken sind primär auf den Schutz von Fahrzeuginsassen ausgerichtete Systeme. Je nach Konstruktion vermögen sie aber auch von der Strasse abgekommene Schwere Lastfahrzeuge ganz oder teilweise zurückzuhalten bzw. umzulenken. Leitschranken sind deshalb auch Einrichtungen zum Schutz von Tragwerken. Dabei ist ihre Wirksamkeit von der Rückhaltewirkung des Systems sowie von der Distanz der Leitschranke zum Tragwerk abhängig. Beim Einsatz von Leitschranken kann die Anprallkraft gemäss Ziffer dieser Richtlinie reduziert werden. Ausgabe 2005 Seite 15 / 50

20 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Leitmauern Leitmauern aus Beton sind Fahrzeugrückhaltesysteme, welche allgemein eine hohe Rückhaltewirkung aufweisen. In den meisten Fällen vermögen sie Schwere Lastfahrzeuge (SLF) aufzuhalten. Der Anprall von Personenwagen an Betonleitmauern ist generell heftig, allgemein jedoch akzeptabel. Der Einsatz als Einrichtung zum Schutz des Tragwerks ist in den meisten Fällen günstig. In Bezug auf den Schutz von Fahrzeuginsassen ungünstig ist jedoch der Einsatz kurzer Leitmauern als Objektschutz in Strassenabschnitten mit Leitschranken. Betonleitmauern, welche Elemente des Tragwerks darstellen oder mit dem Tragwerk verbunden sind, müssen auf Anprall bemessen werden. Beispiele sind in der Figur 6 dargestellt. Die massgebenden Anprallkräfte sind im Kapital 3 angegeben. Als passive Schutzeinrichtungen eingesetzte Leitmauern aus vorfabrizierten Betonelementen sind nach der Norm SN EN [9] geprüfte Rückhaltesysteme. Werden solche Systeme nicht mit dem Tragwerk verbunden und gemäss den in Figur 6 dargestellten Beispielen eingesetzt, müssen sie grundsätzlich nicht auf Anprall bemessen werden. Figur 6: Beispiele für den Einsatz von Leitmauern als Tragwerkselement und als Fahrzeugrückhaltesystem Seite 16 / 50 Ausgabe 2005

21 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Anpralldämpfer Für gefährdete Bauteile, beispielsweise einzelne Stützen, können spezielle Schutzeinrichtungen vorgesehen werden. Anpralldämpfer sind für solche Zwecke jedoch grundsätzlich nicht geeignet, da es sich dabei üblicherweise um passive Schutzeinrichtungen handelt, welche auf den Schutz der Insassen von Personenwagen ausgerichtet sind. Solche Anpralldämpfer sind im Fall des Anpralls eines Schweren Lastfahrzeugs wirkungslos. Werden speziell auf den Anprall Schwerer Lastfahrzeuge ausgelegte Anpralldämpfer als Einrichtungen zum Schutz des Tragwerks vorgesehen, ist ihre Funktion und Wirksamkeit nachzuweisen. Dabei sind die Grundsätze der Angemessenheit zu beachten. Speziell zu berücksichtigen ist zudem die mit dem Einsatz einer solchen Schutzeinrichtung verbundene erhöhte Gefährdung für die Insassen von Personenwagen. 2.4 Organisatorische Massnahmen Organisatorische Massnahmen, welche die Wahrscheinlichkeit und/oder die Auswirkungen eines Anpralls vermindern, sind zu prüfen. Beispiele für solche Massnahmen sind verkehrstechnische Beschränkungen wie Gewichts- oder Geschwindigkeitsbeschränkungen. Ausgabe 2005 Seite 17 / 50

22 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf 3 EINWIRKUNGEN 3.1 Ausgangslage Die für die Bemessung von Tragwerken auf Fahrzeuganprall festgelegten Anprallkräfte wurden mit Hilfe von probabilistischen Berechnungen bestimmt. Die so berechneten Bemessungswerte sind unter anderem von der Distanz des zu bemessenden Tragwerkelements vom Fahrbahnrand und von der Verkehrsmenge abhängig. Die Bemessung von Tragwerken mit diesen Anprallkräften ist risikoorientiert und ergibt ein ausgewogenes Sicherheitsniveau. 3.2 Übersicht Anprallarten Der Anprall eines Schweren Lastfahrzeugs kann auf verschiedene Arten ablaufen. Abhängig vom Tragwerk (Stütze, Wand, Überbau) und vom anprallenden Fahrzeugbereich (Fahrzeugchassis, Fahrzeugaufbau oder Ladung) werden die folgenden in der Figur 7 dargestellten Anprallarten unterschieden. Figur 7: Übersicht Anprallarten Seite 18 / 50 Ausgabe 2005

23 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen 3.3 Ausgangswerte der Anprallkraft In der folgenden Tabelle sind die Ausgangswerte Q o für die Bestimmung der Bemessungswerte der Anprallkräfte Q d für Autobahnen und Autostrassen sowie für Ausserortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit v = 80 km/h für den frontalen Anprall an Stützen und für den seitlichen Anprall an Wände angegeben. Die Bemessungswerte der Anprallkräfte können ausgehend von diesen Werten mit den Gleichungen (1) und (4) bestimmt werden. Frontaler Anprall an Stützen Q o,α [kn] Seitlicher Anprall an Wände und Leitmauern Q o,y [kn] Autobahnen/Autostrassen ) 600 1) Strassen mit v = 80 km/h ) Ausgangswerte Q o entsprechen den Bemessungswerten Q d gemäss Norm SIA 261 [24] Tabelle 1: Ausgangswerte zur Bestimmung der Bemessungswerte der Anprallkraft bei Autobahnen und Autostrassen sowie Ausserortsstrassen mit v = 80 km/h 3.4 Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) Übersicht und Bezeichnungen Der Anprall eines Schweren Lastfahrzeugs an ein Tragwerkselement kann ein frontaler Anprall an eine Stütze oder ein seitlicher Anprall an eine Wand sein. Der frontale Anprall an Stützen erfolgt unter einem Winkel α ausgehend von der normalen Fahrtrichtung bzw. der Strassenachse (x-richtung). Die Anprallkraft wird mit Q α bezeichnet (Figur 8a). Beim seitlichen Anprall an Wände ist die in y-richtung senkrecht zur Strassenachse wirkende Anprallkraft massgebend. Sie wird mit Q y bezeichnet (Figur 8b). In x-richtung auf das Tragwerk wirkende Kräfte entstehen hauptsächlich auf Grund von Reibungskräften zwischen Fahrzeug und Wand. Sie sind vergleichsweise klein und müssen nicht berücksichtigt werden. Figur 8: Übersicht Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) Ausgabe 2005 Seite 19 / 50

24 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bemessungswert der Anprallkraft Einwirkungen in Folge von Fahrzeuganprall sind als aussergewöhnliche Einwirkungen zu behandeln. Die nachfolgend angegebenen Anprallkräfte sind deshalb als Bemessungswerte zu berücksichtigen. Autobahnen, Autostrassen und Ausserortsstrassen Bei Autobahnen und Autostrassen sowie bei Ausserortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit v = 80 km/h wird der Bemessungswert der Anprallkraft Q d aus den Ausgangswerten gemäss Tabelle 1 mittels Reduktions- und Erhöhungsfaktoren wie folgt bestimmt: Q d = Q o ψ s ψ v ψ r (1) Q o : Ausgangswert zur Bestimmung des Bemessungswerts der Anprallkraft [kn], Tabelle 1 ψ s : Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand, Ziffer ψ v : Erhöhungsfaktor zur Berücksichtigung des Verkehrs, Ziffer ψ r : Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung von Fahrzeugrückhaltesystemen, Ziffer Innerortsstrassen Bei Innerortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit von 50 bzw. 60 km/h ist der Fahrzeuganprall durch die folgenden Bemessungswerte Q d zu berücksichtigen, falls sich das Tragwerk näher als 3 m vom Fahrbahnrand entfernt befindet (s 3,0 m): Frontaler Anprall an Stützen Q d,α = 500 kn (2) Seitlicher Anprall an Wände Q d,y = 200 kn (3) Diese Bemessungswerte sind als Richtwerte zu verstehen. Die lokalen Gegebenheiten, wie die Exposition des Tragwerks, Böschungen, Kurven und allfällige Fahrzeugrückhaltesysteme sowie die Verkehrsdichte, der Schwerverkehrsanteil und das Unfallgeschehen können wie folgt berücksichtigt werden: Ist keine Gefährdung des Tragwerks durch Fahrzeuganprall vorhanden, muss dieser nicht berücksichtigt werden. Bei einer geringen Gefährdung des Tragwerks, kann der Bemessungswert um maximal 50% reduziert werden. Wird die Gefährdung des Tragwerks auf Grund der lokalen Situation als gross beurteilt, ist eine Erhöhung des angegebenen Bemessungswerts bis maximal 50% zu prüfen. Seite 20 / 50 Ausgabe 2005

25 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen 3.5 Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen Übersicht und Bezeichnung Ein Anprall des Fahrzeugaufbaus oder der Ladung an ein Tragwerkselement kann frontal an eine Stütze, seitliche an eine Wand oder frontal an einen Überbau auftreten. Die Krafteinwirkung findet dabei in grösserer Höhe statt, als beim Anprall des Fahrzeugchassis. Die Anprallkraft wird deshalb mit Q h bezeichnet. Der frontale Anprall an Stützen erfolgt unter einem Winkel α ausgehend von der normalen Fahrtrichtung bzw. der Strassenachse (x-richtung). Die Anprallkraft wird mit Q h,α bezeichnet (Figur 9a). Beim seitlichen Anprall an Wände ist die in y-richtung senkrecht zur Strassenachse wirkende Anprallkraft massgebend. Sie wird mit Q h,y bezeichnet (Figur 9b). In x-richtung auf das Tragwerk wirkende Kräfte entstehen hauptsächlich auf Grund von Reibungskräften zwischen Fahrzeugaufbau und Wand. Sie sind vergleichsweise klein und müssen nicht berücksichtigt werden. Der frontale Anprall an Überbauten erfolgt in der Fahrtrichtung bzw. der Richtung der Strassenachse (x-richtung). Die Anprallkraft wird mit Q h,x bezeichnet (Figur 9c). Figur 9: Übersicht Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen Ausgabe 2005 Seite 21 / 50

26 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Anprall an Stützen und Wände Die für den Fall des Anpralls von Fahrzeugaufbauten und Ladungen an Stützen oder Wände festgelegten Anprallkräfte betragen generell einen Drittel der statischen Ersatzlasten, welche für den Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) festgelegt sind. Autobahnen, Autostrassen und Ausserortsstrassen Bei Autobahnen und Autostrassen sowie bei Ausserortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit v = 80 km/h wird der Bemessungswert der Anprallkraft Q hd aus den Ausgangswerten gemäss Tabelle 1 mittels Reduktions- und Erhöhungsfaktoren wie folgt bestimmt: Q hd = Q o 3 ψ s ψ v ψ r (4) Q o : Ausgangswert zur Bestimmung des Bemessungswerts der Anprallkraft [kn], Tabelle 1 ψ s : Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand, Ziffer ψ v : Erhöhungsfaktor zur Berücksichtigung des Verkehrs, Ziffer ψ r : Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung von Fahrzeugrückhaltesystemen, Ziffer Innerortsstrassen Bei Innerortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit von 50 bzw. 60 km/h ist der Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen durch die folgenden Bemessungswerte Q dh zu berücksichtigen, falls sich das Tragwerk näher als 3 m vom Fahrbahnrand entfernt befindet (s 3,0 m): Frontaler Anprall an Stützen Q hd,α = 150 kn (5) Seitlicher Anprall an Wände Q hd,y = 60 kn (6) Diese Bemessungswerte sind als Richtwerte zu verstehen. Die lokalen Gegebenheiten, wie die Exposition des Tragwerks, Böschungen, Kurven und allfällige Fahrzeugrückhaltesysteme sowie die Verkehrsdichte, der Schwerverkehrsanteil und das Unfallgeschehen können wie folgt berücksichtigt werden: Ist keine Gefährdung des Tragwerks durch Fahrzeuganprall vorhanden, muss dieser nicht berücksichtigt werden. Bei einer geringen Gefährdung des Tragwerks, kann der Bemessungswert um maximal 50% reduziert werden. Wird die Gefährdung des Tragwerks auf Grund der lokalen Situation als gross beurteilt, ist eine Erhöhung des angegebenen Bemessungswerts bis maximal 50% zu prüfen. Seite 22 / 50 Ausgabe 2005

27 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Anprall an Überbauten Bei Brückenüberbauten und insbesondere bei Längsträgern von Brücken sowie bei Tunnelportalen muss, für den Fall, dass die Ladung eines Schweren Lastfahrzeugen zu hoch oder ein Fahrzeugaufbau (z.b. Kipper, Kran) nicht in ordnungsgemässer Position ist (vgl. Anhang E) die Einwirkung einer Anprallkraft berücksichtigt werden. Autobahnen, Autostrassen und Ausserortsstrassen Bei Autobahnen und Autostrassen sowie bei Ausserortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit v = 80 km/h wird der Bemessungswert Q hd,x für den frontalen Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen an Überbauten aus dem Ausgangswert Q o,α gemäss Tabelle 1 wie folgt bestimmt: Q hd,x = Q o,α 2 ψ h (7) Q o,α : Ausgangswert zur Bestimmung des Bemessungswerts der Anprallkraft [kn], Tabelle 1 ψ h : Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung der lichten Höhe über der Fahrbahn, Ziffer Innerortsstrassen Bei Innerortsstrassen mit einer Verkehrsgeschwindigkeit von 50 bzw. 60 km/h ist der frontale Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen an Überbauten durch den Bemessungswert Q hd,x zu berücksichtigen, falls die lichte Höhe über der Fahrbahn weniger als 5 m beträgt (h L 5,0 m): Frontaler Anprall an Überbau Q hd,x = 250 kn (8) Dieser Bemessungswert ist als Richtwerte zu verstehen. Er kann auf der Basis einer Risikoabschätzung, welche die lokalen Gegebenheiten, die Exposition des Tragwerks, die Verkehrsdichte, den Schwerverkehrsanteil usw. berücksichtigt, reduziert werden. Ist der frontale Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen an Überbauten überhaupt nicht relevant, muss diese Einwirkung nicht berücksichtigt werden. Ausgabe 2005 Seite 23 / 50

28 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf 3.6 Lage, Richtung, Höhe und Fläche der Krafteinwirkung Für den frontalen Anprall an Stützen und den seitlichen Anprall an Wände ist die Anprallkraft horizontal auf einer rechteckigen Fläche von 0,40 m auf 1,50 m (bzw. Bauteilbreite, falls kleiner) wirkend anzunehmen. Diese Krafteinwirkung ist sowohl für den Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) sowie für den Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen anzunehmen. Beim frontalen Anprall an Stützen ist die Anprallkraft unter einem Winkel α zwischen 0 und 30, ausgehend von der Strassenachse (x-richtung), anzunehmen (Figur 10a). Massgebend ist der für die Bemessung ungünstigste Anprallwinkel α. Beim seitlichen Anprall an Wände ist die Anprallkraft in y-richtung wirkend anzunehmen (Figur 10b). Figur 10: Richtung der Krafteinwirkung Die horizontal auf eine Fläche von 0,40 m auf 1,50 m wirkende Anprallkraft ist auf der Höhe h Q bzw. h Qh anzunehmen. Die Höhe wird von der Fahrbahn (Figur 11a) bzw. dem Terrain im Fall einer Böschung (Figuren 11b und 11c) bis zur Mitte der Kraftangriffsfläche gemessen. Massgebend ist jeweils die für die Bemessung ungünstigste Höhe. Anprall von Fahrzeugen (Fahrzeugchassis) h Q = 0,75-1,50 m Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen h Qh = 1,50-4,00 m Figur 11: Höhe der Krafteinwirkung Seite 24 / 50 Ausgabe 2005

29 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Für den Fall des frontalen Anpralls von Ladungen und Fahrzeugaufbauten an Überbauten ist die Anprallkraft horizontal in Fahrtrichtung (x-richtung) auf einer rechteckigen Fläche von 0,40 m auf 1,50 m bzw. der Bauteilhöhe gleichmässig verteilt anzunehmen. In der Figur 12 sind Beispiele für den Kraftangriff bei verschiedenen Längsträgern von Brückenüberbauten dargestellt. Bei sehr schmalen Bauteilen, beispielsweise bei Flanschen von Stahlträgern, wirkt die Anprallkraft als Linienlast. Der Kraftangriff erfolgt immer unten am exponierten Bauteil. Figur 12: Beispiele für die Grösse der Kraftangriffsfläche bei einem Anprall an unterschiedliche Längsträger Bezüglich der Lage der Anprallkraft in y-richtung ist die für die Bemessung des Überbaus ungünstigste Position des Kraftangriffs über den Fahr- und Standstreifen massgebend (Figur 13). Figur 13: Lage der Krafteinwirkung beim Anprall an Überbauten Ausgabe 2005 Seite 25 / 50

30 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf 3.7 Reduktions- und Erhöhungsfaktoren Einfluss der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand Der Reduktionsfaktor ψ s zur Berücksichtigung der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand wird gemäss Figur 14 bestimmt. Massgebend ist dabei der Abstand s o bei ebenem Gelände neben der Fahrbahn. Für Tragwerke mit einem Abstand s o > 10 m muss die Gefährdung durch Fahrzeuganprall nicht berücksichtigt werden (ψ s = 0). Figur 14: Reduktionsfaktor ψ s zur Berücksichtigung der Distanz des Tragwerks vom Fahrbahnrand Seite 26 / 50 Ausgabe 2005

31 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Im Fall von neben der Fahrbahn ansteigenden oder abfallenden Böschungen wird die zur Ermittlung des Reduktionsfaktors ψ s massgebende Distanz s o mit Hilfe des folgenden Diagramms (Figur 15) aus der Distanz s und der Böschungsneigung bestimmt. Figur 15: Diagramm zur Bestimmung der für ebenes Gelände massgebenden Distanz s o aus der Distanz und der Böschungsneigung Ablesebeispiel: Das Tragwerk befindet sich bei einer mit 1:2 abfallenden Böschung in s = 7,0 m Distanz zum Fahrbahnrand. Die für die Bestimmung des Reduktionsfaktors ψ s mittels Figur 14 massgebende Distanz beträgt s o = 4,5 m Ausgabe 2005 Seite 27 / 50

32 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Einfluss des Verkehrs Der Erhöhungsfaktor zur Berücksichtigung des Verkehrs, ψ v, wird gemäss Figur 16 bestimmt. Er ist abhängig vom durchschnittlichen täglichen Verkehr, DTV und vom Anteil Schwerverkehr, ASV am Gesamtverkehr. Bei einem mittleren ASV beträgt der Anteil der Schweren Lastfahrzeuge am Gesamtverkehr 6% [5]. Das Diagramm, Figur 16, zeigt den Bereich zwischen einem kleinen Schwerverkehrsanteil (ASV = 3%) und einem grossen Anteil Schwerverkehr (ASV = 9%). Figur 16: Erhöhungsfaktor ψ v zur Berücksichtigung des Verkehrs Einfluss von Fahrzeugrückhaltesystemen Durch Fahrzeugrückhaltesysteme am Fahrbahnrand werden von der Strasse abirrende Schwere Lastfahrzeuge ganz oder teilweise zurückgehalten bzw. umgelenkt. Bei hinter einem Fahrzeugrückhaltesystem liegenden Tragwerken kann die Anprallkraft reduziert werden. Die Höhe der Reduktion ist dabei von der Rückhaltewirkung des Systems abhängig. Gemäss den geltenden Normen ausgeführte Betonleitmauern sind starre Fahrzeugrückhaltesysteme, welche auch beim Anprall Schwerer Lastfahrzeuge generell wenig deformiert und kaum durchbrochen werden. Bei Tragwerken, welche durch Betonleitmauern geschützt sind, muss der Fahrzeuganprall (Fahrzeugchassis) deshalb nicht berücksichtigt werden (ψ r = 0). Zu berücksichtigen ist jedoch der Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen, falls sich das Tragwerk zwei Meter oder näher (s 2 m) hinter der Leitmauer befindet. Fahrzeugrückhaltesysteme aus Stahl sind im Allgemeinen Leitschrankensysteme. Sie sind in der Norm EN [9] durch eine Aufhaltestufe charakterisiert. Abhängig von der Distanz s r zwischen der Leitschranke und dem Tragwerk sowie der Aufhaltestufe des Systems kann der Reduktionsfaktor ψ r mit Hilfe des folgenden Diagramms, Figur 17, ermittelt werden. Seite 28 / 50 Ausgabe 2005

33 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Figur 17: Reduktionsfaktor ψ r zur Berücksichtigung von Fahrzeugrückhaltesystemen Eine Übersicht über Fahrzeugrückhaltesysteme und ihre Aufhaltestufen findet sich im Anhang F. Die Systeme lassen sich jedoch im Allgemeinen wie folgt charakterisieren: Leitschranken, welche die Anforderungen der Aufhaltestufe N2 erfüllen, sind üblicherweise Systeme mit einem Plankenprofil (z.b. ein Kastenprofil 150/180 mm oder ein Plankenprofil A). Solche Systeme werden beispielsweise an Fahrbahnrändern eingesetzt. Leitschranken, welche die Anforderungen der Aufhaltestufe H1 erfüllen, sind üblicherweise Systeme mit zwei Plankenprofilen (z.b. zwei Kastenprofile 150/180 mm). Solche Systeme werden beispielsweise an Brückenrändern eingesetzt. Leitschranken, welche die Anforderungen der Aufhaltestufe H2 erfüllen, sind Rückhaltesysteme, die beispielsweise zum Objektschutz eingesetzt werden (z.b. Systeme mit zwei oder drei Kastenprofilen 150/180 mm, mit steifen Pfosten und/oder kleinen Pfostenabständen). Ausgabe 2005 Seite 29 / 50

34 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Einfluss der lichten Höhe Der Reduktionsfaktor ψ h zur Berücksichtigung der lichten Höhe bei Überbauten wird gemäss Figur 18 bestimmt. Massgebend ist dabei die vorhandene lichte Höhe h L über der Fahrbahn. Für Tragwerke in Höhen von h L 6 m ist der Anprall von Fahrzeugaufbauten und Ladungen nicht relevant und muss nicht berücksichtigt werden (ψ h = 0). Figur 18: Reduktionsfaktor ψ h zur Berücksichtigung der lichten Höhe bei Überbauten 3.8 Bestehende Bauwerke Rechnerische Beurteilung Die rechnerische Beurteilung des Tragwiderstands von bestehenden Bauwerken bezüglich Fahrzeuganprall erfolgt gemäss dem im Merkblatt SIA 2018 [27] angewandten, unter Ziffer 9.1 beschriebenen Konzept mit sogenannten Erfüllungsfaktoren. Als numerische Aussage, in welchem Mass ein bestehendes Tragwerk die rechnerischen Anforderungen an Neubauten gemäss geltender Norm erfüllt wird dabei der Erfüllungsfaktor α eff bestimmt. Er ist allgemein definiert als Quotient aus dem normgemässen Widerstand R d und der normgemässen Auswirkung E d. α eff = R d E d (9) Der Erfüllungsfaktor α eff kann auch direkt aus dem Vergleich der Anprallkraft Q R, für welche der rechnerische Tragsicherheitsnachweis genau erfüllt ist (Grenzzustand der Tragsicherheit) und dem Bemessungswert der Anprallkraft Q d bzw. Q dh gemäss dieser Richtlinie, bestimmt werden. α eff = Q R Q d (10) Seite 30 / 50 Ausgabe 2005

35 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Für die Beurteilung des vorhandenen Widerstandes gegenüber Fahrzeuganprall wird der gemäss Gleichung (9) bzw. (10) ermittelte Erfüllungsfaktor α eff mit den Grenzwerten α adm und α min gemäss Tabelle 2 verglichen. Die Grenzwerte sind von der Bauwerksklasse (BWK) gemäss Tabelle 3 abhängig. Ist der Erfüllungsfaktor grösser als der zulässige Wert α adm, müssen keine Massnahmen ergriffen werden. Ist er kleiner als der minimale Wert α min, sind Massnahmen erforderlich. Bei Erfüllungsfaktoren zwischen diesen Grenzwerten sind Massnahmen (Ziffer 3.8.2) auf Grund des Anprallrisikos (Ziffer 3.8.3) und der Angemessenheit der Massnahmen (Ziffer 3.8.4) zu prüfen. α eff α adm α min α eff < α adm α eff < α min Keine Massnahmen notwendig Massnahmen auf Grund des Risikos und ihrer Angemessenheit prüfen Massnahmen erforderlich Grenzwerte Bauwerksklasse I und II Bauwerksklasse III Zulässiger Wert, α adm 0,80 0,90 Minimaler Wert, α min 0,40 0,70 Tabelle 2: Grenzwerte α adm und α min Massnahmen Die Ziffer dieser Richtlinie liefert eine Übersicht über Massnahmen zum Schutz des Tragwerks in Bezug auf Fahrzeuganprall. Weiter sind unter Ziffer mögliche Strategien zur Berücksichtigung des Anpralls angegeben. Bei bestehenden Bauwerken können bauliche Massnahmen zur Verstärkung oder Fahrzeugrückhaltesysteme zum Schutz des Tragwerks vorgesehen werden. Das Risiko eines Anpralls kann auch durch organisatorische Massnahmen reduziert werden Anprallrisiko Das Anprallrisiko ist von der jeweiligen lokalen Situation abhängig. Faktoren welche das Risiko ungünstig beeinflussen sind unter anderem Unfallschwerpunkte, Strassenverlauf, welcher ein Abirren von Fahrzeugen begünstigt (z.b. unstetige Linienführung, enge Kurven), in Bezug auf Fahrzeuganprall ungünstige Anordnungen des Tragwerks (z.b. Lage nahe bei Ausfahrten von Autobahnen und Autostrassen). Ausgabe 2005 Seite 31 / 50

36 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Angemessenheit von Massnahmen Die Beurteilung der Angemessenheit von Sicherheitsmassnahmen basiert grundsätzlich auf einem Vergleich der Kosten für die Massnahmen (Sicherheitskosten) und der mit der Massnahme erzielbaren Risikoreduktion. Eine Sicherheitsmassnahme ist dann angemessen, wenn die Sicherheitskosten SK die Risikoreduktion ΔR nicht übersteigt: SK ΔR SK > ΔR Angemessene Massnahme Massnahme nicht angemessen Die Sicherheitskosten und die Risikoreduktion sind dabei als jährliche Kosten in Franken pro Jahr einzusetzen. Verursacht die Massnahme einmalige Investitionskosten, beispielsweise bei einer Verstärkung des Tragwerks, so berechnen sich die Sicherheitskosten SK aus den Investitionskosten und dem Faktor für Abschreibung und Verzinsung (Diskontierungsfaktor) wie folgt: SK = IK. DF [Franken/Jahr] (11) IK : Investitionskosten für Massnahme [Franken] DF : Diskontierungsfaktor [1/Jahr] Die massgebende Abschreibungsdauer und der Zinssatz lassen sich in vielen Fällen nur grob abschätzen. Wenn keine gesicherten Informationen vorliegen, wird deshalb empfohlen, den Diskontierungsfaktor entsprechend einer Dauer von 25 bis 30 Jahren und einem Jahreszins von 4%, wie folgt anzunehmen: DF = 0,06 [1/Jahr] Die Risikoreduktion ΔR berechnet sich aus dem bei einem Versagen des Tragwerks infolge Anprall resultierenden Schaden und der mit der Massnahmen verbundenen Reduktion der Versagenswahrscheinlichkeit wie folgt: ΔR = S. Δp f [Franken/Jahr] (12) S : Schaden [Franken] Δp f : Reduktion der Versagenswahrscheinlichkeit [1/Jahr] Die Bestimmung der mit einer Massnahme erzielbaren Reduktion der Versagenswahrscheinlichkeit Δp f ist nur mit sehr aufwändigen probabilistischen Berechnungen möglich. Auf Grund der Versagenswahrscheinlichkeit, die den normgemässen Anprallkräften dieser Richtlinie zu Grund liegt, kann jedoch die Reduktion der Versagenswahrscheinlichkeit wie folgt angenommen werden: Δp f = 0,001 [1/Jahr] Diese grobe Abschätzung ist höchstens um eine Zehnerpotenz falsch. Dies ist angesichts der grossen Bandbreite der Investitions- und Schadenkosten sowie der oftmals weit auseinander liegenden Sicherheitskosten und Risikoreduktionen ausreichend für eine Beurteilung der Angemessenheit einer Massnahme. Seite 32 / 50 Ausgabe 2005

37 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen Bauwerksklassen Die Bauwerke werden analog zu der in der Norm SIA 261 [24] unter Ziffer 16.3 vorgenommen Zuordnung in drei Bauwerksklassen (BWK) gemäss der folgenden Tabelle 3 eingeteilt. Die Einteilung erfolgt auf Grund der Bedeutung der Strasse, der Dauer des Unterbruchs der Strassenverbindung bei einem Tragwerksversagen, der mit einem Versagen des Tragwerks verbundenen Gefährdung von Personen sowie dem daraus entstehenden Schaden am Bauwerk. BWK Merkmale Beispiele I II III Verkehrsweg von untergeordneter Bedeutung Einige Tage dauernder Unterbruch der Strassenverbindung Keine oder nur geringe Gefährdung von Personen Moderater Bauwerksschaden Bedeutender Verkehrsweg Gefährdung von Personen, Grosser Schaden am Bauwerk Wochen bis Monate dauernder Unterbruch des Verkehrswegs Verkehrsweg von zentraler Bedeutung Grosse Gefährdung zahlreicher Personen Ausserordentlich grosser Schaden am Bauwerk Mehrere Monate bis Jahre dauernder Unterbruch der Strassenverbindung Zur Erschliessung nicht zwingend notwendige Haupt- und Nebenstrassen Brücken von untergeordneter Bedeutung Stützmauern, sofern ein Versagen nicht eine wichtige Strasse gefährdet, kleinere und mittlere Galerien Lärmschutzwände Hauptstrassen, Autostrassen und Autobahnen mit üblicher verkehrstechnischer Bedeutung Brücken, Tunnels, Galerien, grosse Stützmauern, grosse Lärmschutzbauwerke Einziger Verkehrsweg für die Erschliessung eines Gebiets Einzige Strassenverbindung für die Erschliessung einer grossen Region Bedeutende Transitverbindung Brückenbauwerk mit grosser Spannweite und/oder sehr grosser Höhe Tabelle 3: Bauwerksklassen für Kunstbauten von Strassen Ausgabe 2005 Seite 33 / 50

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39 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen ANHANG A GRUNDLAGEN DER STOSSBELASTUNG Der Anprall von Strassenfahrzeugen an Stahlbetonteile hat eine stossartige Beanspruchung des getroffenen Bauteils zur Folge. Im Gegensatz zu Explosions- und Sprungbelastungen handelt es sich dabei um eine eigentliche Stossbelastung. Bei Stossbelastungen werden sogenannte harte und weiche Stösse unterschieden. Beim harten Stoss trifft ein sehr steifer meistens vergleichsweise kleiner Körper mit grosser Geschwindigkeit auf das Stahlbetonteil, dringt in dieses ein (Penetration) und durchdringt es (Perforation). Der stossende Körper wird dabei praktisch nicht verformt. Die Stosszeit ist sehr kurz und der Stossvorgang ist äusserst komplex. Er kann analytisch nicht exakt erfasst werden. Die Beanspruchung des getroffenen Tragelements ist durch Materialverdrängung im Allgemeinen und durch Betonabplatzungen an der Bauteilvorder- und -rückseite ("Spalling" und "Scabbing") gekennzeichnet. Diese Versagensarten treten bei einer statischen Belastung nicht auf. Der weiche Stoss ist dadurch gekennzeichnet, dass der grösste Teil der kinetischen Energie des aufprallenden Körpers durch plastische Verformung aufgenommen wird. Beim weichen Stoss prallen wenig steife, deformierbare Körper auf vergleichsweise steife Bauteile. In Bezug auf die Versagens- und Bruchmechanismen unterscheiden sich weiche Stösse nicht wesentlich von einer statischen Belastung. Die Stossbeanspruchung führt beim getroffenen Bauteil zu einem Durchstanzen (Schubversagen) oder zur Bildung von Fliessgelenken (Biegeversagen). Die Einwirkungen des weichen Stosses können durch statische Ersatzlasten beschrieben werden. Der Fahrzeuganprall an ein Tragelement kann üblicherweise als weicher Stoss betrachtet werden, da beim Anprall auf das Bauteile aus Stahlbeton der grösste Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs durch die plastische Verformung des Fahrzeugs aufgenommen wird. In selteneren Fällen können steife Ladungen, beispielsweise Stahlträger oder steife Lastwagenaufbauten wie Krane, bei einem Anprall auch harte Stösse verursachen. Massnahmen um Tragwerke gegenüber Fahrzeuganprall zu schützen sind unter anderem der Einsatz von Schutzeinrichtungen [22] [24]. Die Anordnung von Schutzeinrichtungen kann bei harten und bei weichen Stössen zweckmässig sein. Bestehen keine Möglichkeiten zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit eines Anpralls, ist der Widerstand des Tragelements auf die Anpralleinwirkung auszulegen. In Bezug auf den harten Stoss ist der Einsatz von Schutzschichten aus Beton oder Stahl zum Schutz des Bauteils gegen Penetration zweckmässig. Die Massnahme bei weichen Stössen ist die adäquate Bemessung des Tragwerks bezüglich der einwirkenden Stosskraft. Die nachfolgend als massgebende Einwirkungen für die Bemessung von Tragwerken angegebenen Anprallkräfte beziehen sich auf die von Schweren Lastfahrzeugen erzeugten weichen Stösse. Ausgabe 2005 Seite 35 / 50

40 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Figur 19: Übersicht Stossbelastungen Seite 36 / 50 Ausgabe 2005

41 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen ANHANG B GRUNDLAGEN DER PROBABILISTISCHEN BERECHNUNG DER ANPRALLKRAFT Modell der probabilistischen Berechnung Die Höhe der Anprallkraft bei einem Anprall eines Strassenfahrzeugs an ein Tragwerksteil neben der Strasse, wird hauptsächlich durch die folgenden Parameter bestimmt: Fahrzeugmasse, m Abirrgeschwindigkeit, v Abirrwinkel, α Fahrzeugverzögerung, a Fahrzeugsteifigkeit, k Im Fall einer probabilistischen Berechnung der Anprallkraft werden die Variablen nicht als feste (deterministische) Grössen, sondern als durch ihre Verteilungsfunktion definierte Bemessungsvariablen eingeführt. Die Resultate sind Anprallkräfte, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftreten. Das einer solchen probabilistischen Berechnung zu Grunde liegende Modell ist in der Figur 20 synoptisch dargestellt. Figur 20: Modell der probabilistischen Berechnung der Anprallkraft Ausgabe 2005 Seite 37 / 50

42 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Probabilistische Berechnung gemäss ENV 1991 Im Anhang A der Norm ENV :1998 (Eurocode 1) [10] sind die für eine probabilistische Berechnung der Anprallkraft notwendigen Variablen definiert. Für die Abirrgeschwindigkeit, die Fahrzeugverzögerung und die Fahrzeugmasse sind Verteilungsfunktionen mit Verteilungstyp, Mittelwert und Standardabweichung angegeben. Sowohl der Abirrwinkel sowie die Fahrzeugsteifigkeit werden als deterministische Werte angegeben. Die Variablen gemäss ENV 1991 finden sich in der Tabelle 4. Variable Physikalische Grösse Verteilungstyp Mittelwert µ Standardabweichung σ v Abirrgeschwindigkeit Autobahn Städtisches Gebiet lognormal lognormal 80 km/h 40 km/h 10 km/h 8 km/h a Fahrzeugverzögerung lognormal 4 m/s 2 1,3 m/s 2 m Fahrzeugmasse Schweres Lastfahrzeug Personenwagen normal deterministisch 20'000 kg 1'500 kg 12'000 kg α Abirrwinkel deterministisch 30 k Fahrzeugsteifigkeit deterministisch 300 kn/m Tabelle 4: Variable zur probabilistischen Berechnung der Anprallkraft gemäss ENV : 1998, Annex A, Tabelle A.1 [10] Probabilistische Berechnung mit realistischeren Variablen Die probabilistische Berechung der Anprallkraft mit den Variablen gemäss Tabelle 4 ergibt auch in grossen Distanzen zum Fahrbahnrand hohe Anprallkräfte, welche mit einer vergleichsweise grossen Wahrscheinlichkeit auftreten. Beispielsweise werden 20 m vom Fahrbahnrand entfernt 1'000 kn noch mit einer Wahrscheinlichkeit von 65% erreicht. Diese Ergebnisse müssen als wenig realistisch beurteilt werden. Die Gründe dafür sind der grosse und mit 30 deterministisch definierte Abirrwinkel α sowie die als Normalverteilung definierte Fahrzeugmasse m. Für eine realistischere Berechnung der Anprallkräfte wird der Anprallwinkel gemäss der im Anhang C angegebenen Verteilung definiert. Gemäss dieser Verteilung sind Winkel von 30 selten und kommen nur bei 10% der Abirrunfälle vor. Der mittlere Abirr- bzw. Anprallwinkel ist wesentlich kleiner und beträgt ca. 15. Gemäss Figur 22, Anhang C, wird der Abirrwinkel α als lognormalverteilte Variable mit einem Mittelwert von µ = 15 und einer Standardabweichung von σ = 12,5 definiert. Die Fahrzeugmasse m wird ebenfalls mit einer Lognormal-Verteilung definiert. Da bei diesem Verteilungstyp keine negativen Werte möglich sind, ist er definitionsgemäss besser geeignet als die Normalverteilung. Aufgrund der Ergebnisse der Untersuchung [8] wird die Fahrzeugmasse als Lognormal-Verteilung mit µ = 12'000 kg und σ = 6'000 kg beschrieben. Diese Verteilung entspricht weit gehend der in Figur 23, Anhang D, angegebenen Verteilung. Seite 38 / 50 Ausgabe 2005

43 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen In der folgenden Tabelle sind die für die probabilistische Berechnung der Anprallkraft verwendeten Bemessungsvariablen zusammengestellt. Variable Physikalische Grösse Verteilungstyp Mittelwert µ Standardabweichung σ v Abirrgeschwindigkeit 1) lognormal 80 km/h 10 km/h a Fahrzeugverzögerung 1) lognormal 4 m/s 2 1,3 m/s 2 m Fahrzeugmasse 2) lognormal 12'000 kg 6'000 kg α Abirrwinkel 3) lognormal 15 12,5 k Fahrzeugsteifigkeit 1) determnistisch 300 kn/m 1) gemäss ENV : 1998 [10] 2) gemäss BBS [7] 3) gemäss Vulin, Quincy [31] Tabelle 5: Zur probabilistischen Berechnung der Anprallkraft für Schwere Lastfahrzeuge und Autobahnen verwendete Variablen Ausgabe 2005 Seite 39 / 50

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45 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen ANHANG C ABIRREN VON STRASSENFAHRZEUGEN Übersicht Der Bereich neben der Strasse, in dem eine Bemessung auf Fahrzeuganprall relevant ist, ist abhängig vom Abirrverhalten der Fahrzeuge. Die seitliche Distanz, bis zu welcher Fahrzeuge abirren und der Winkel, unter welchem die abirrenden Fahrzeuge die Fahrbahn verlassen, sind keine festen Grössen. Nachfolgend werden Verteilungen für die Abirrdistanz und den Abirrwinkel angegeben. Abirrdistanz Die "American Association of State Highway and Transportation Officials" (AASHTO) gibt eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die seitliche Distanz an, mit der von der Strasse abgekommene Fahrzeuge abirren. Die angegebene Verteilung basiert auf Beobachtungen von Abirrunfällen in vergleichsweise ebenen Mittelstreifen von Autobahnen. Sie ist jedoch statistisch nicht abgesichert [1]. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung, Figur 21, zeigt, dass eine Abirrdistanz von 10 m bei weniger als 20% aller Unfälle erreicht bzw. überschritten wird. Figur 21: Wahrscheinlichkeitsverteilung der seitlichen Abirrdistanz in ebenen Mittelstreifen von Autobahnen nach [1] (modifizierte Darstellung) Ausgabe 2005 Seite 41 / 50

46 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Abirrwinkel Vulin und Quincy haben Abirrunfälle in Mittelstreifen auf Autobahnen untersucht [31]. Die Figur 22 zeigt die dabei festgestellte Verteilung der Anprallwinkel an die Schutzeinrichtungen im Mittelstreifen. Aus der Verteilung geht hervor, dass der Winkel unter dem die Fahrzeuge abirren, nur bei 10% der Unfälle mehr als 30 beträgt. Auf Grund der Resultate einer anderen zitierten Studie [Duverge] sind Abirrwinkel mit mehr als 30 sogar nur in 5% der Fälle zu erwarten. Figur 22: Wahrscheinlichkeitsverteilung der Anprallwinkel an Schutzeinrichtungen im Mittelstreifen von Autobahnen nach [28] (modifizierte Darstellung) Seite 42 / 50 Ausgabe 2005

47 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen ANHANG D WIRKSAME FAHRZEUGMASSE Allgemeines Für die Beurteilung des Anpralls an Tragwerke oder Schutzeinrichtungen ist eine Analyse des Schwerverkehrs notwendig. Im Rahmen einer für die Kantone Bern und Solothurn durchgeführten Forschungsarbeit [7] wurde die Zusammensetzung des Schwerverkehrs nach Fahrzeugart, Gesamtgewicht und Beladung untersucht. Dabei zeigte sich, dass die bei einem Anprall wirksame Fahrzeugmasse üblicherweise wesentlich geringer ist, als das zulässige Maximalgewicht des Lastfahrzeugs. Zusammensetzung des Schwerverkehrs Die Analysen der Zusammensetzung des Schwerverkehrs nach Fahrzeugart und Gesamtgewicht auf Grund von Verkehrszählungen und der Auswertung verschiedener statistischer Quellen ergaben im Wesentlichen identische Resultate. Die Zählung des Schwerverkehrs auf der Autobahn N1 zeigt, dass Lastwagen, Lastenzüge und Sattelzüge je etwa einen Drittel des Schwerverkehrs ausmachen. Nur ein kleiner Prozentsatz der Schweren Lastfahrzeuge sind Busse: Lastwagen : 30% Bus : 3% Lastenzug : 34% Sattelzug : 33% Die Zusammensetzung des Schwerverkehrs auf Grund des Gesamtgewichts der Schweren Lastfahrzeuge (SLF) zeigt das folgende Bild: Ein Drittel der SLF haben ein Gesamtgewicht < 10'000 kg Die Hälfte der SLF haben ein Gesamtgewicht < 15'000 kg 10% der SLF sind schwerer als 28'000 kg Verteilung der wirksamen Fahrzeugmasse Die bei einem Anprall wirksame Fahrzeugmasse entspricht in den meisten Fällen nicht dem maximalen Gesamtgewicht des Fahrzeugs. Die Fahrzeugmasse, die dynamisch am Anprall beteiligte ist und als wirksame Masse bezeichnet wird, kann aus den folgenden Gründen wesentlich geringer sein: Die Lastfahrzeuge sind leer oder nur teilweise beladen Die Ladung ist nicht starr mit dem Fahrzeug verbunden Es handelt sich um zusammengesetzte Fahrzeuge (Lastenzug, Sattelzug) In der Figur 23 ist die im Rahmen der Forschungsarbeit [7] ermittelte Verteilung der wirksamen Fahrzeugmasse dargestellt. Verglichen mit dem maximal zulässigen Gesamtgewicht der Schweren Lastfahrzeuge sind die wirksamen Fahrzeugmassen gering. 95% aller Fahrzeuge weisen eine wirksame Fahrzeugmasse von 15'000 kg oder weniger auf. Ausgabe 2005 Seite 43 / 50

48 Bundesamt für Strassen Anprall von Strassenfahrzeugen auf Figur 23: Häufigkeits- und Summenhäufigkeitsverteilung der wirksamen Fahrzeugmasse von Schweren Lastfahrzeugen (SLF) nach [7] Seite 44 / 50 Ausgabe 2005

49 Anprall von Strassenfahrzeugen auf Bundesamt für Strassen ANHANG E ANPRALL AN ÜBERBAUTEN Allgemeines Durch Anprall hervorgerufene Schäden an Überbauten über Strassen sind vergleichsweise häufig [6]. In Frankreich, Deutschland und in Grossbritannien werden pro Jahr jeweils etwa 250 Schadenfällen angegeben. In Anbetracht der Grösse dieser Staaten muss für die Schweiz mit jährlich etwa 30 Ereignissen gerechnet werden. Schadenbilder Da die Fahrzeugaufbauten sowie die Ladungen in einer Vielzahl der Fälle vergleichsweise leicht und wenig steif sind, sind im Allgemeinen auch die durch den Anprall hervorgerufenen Schäden marginal [18]. Figur 24 zeigt einen solchen "harmlosen" Anprall eines Kippers an eine Brücke. Die Figuren 25 und 26 zeigen durch Anprallereignisse hervorgerufene schwerere Schäden an der Bewehrung. Solche Ereignisse können die Tragsicherheit von Brücken gefährden. Figur 25: Schaden an schlaffer Bewehrung, Deutschland, 1993 (aus [18]) Figur 24: Anprall eines Kippers an eine Brücke, Deutschland 1999 (aus [18]) Figur 26: Schaden an Spannbewehrung, Niederlande (aus [18]) Ausgabe 2005 Seite 45 / 50