Objektbezogenes Ziellastniveau für Brücken im Zuge von ... 7... · für Brücken im Zuge von...

In Kooperation

Objektbezogenes Ziellastniveau

für Brücken

im Zuge von Landesstraßen

Herangehensweise des Landes Brandenburg

unter Berücksichtigung wissenschaftlicher Bewertungsverfahren

01

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Dipl.-Ing. Kay Degenhardt

LS Brandenburg

Prof. Dr.-Ing. Karsten Geißler

TU Berlin

Dipl.-Ing. Nico Steffens

TU Berlin

In Kooperation

• Motivation

• Methodik

• Pilotvorhaben und

erste Ergebnisse

• Fazit

02

Agenda

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Anzahl Fläche

723 135.697 m²

Brücken Teilbauwerke nach ASB-ING

Netzlänge rd. 5.707 km

Objektbezogenes Ziellastniveau für Brücken

im Zuge von Landesstraßen

In Kooperation

03

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Motivation

Verkehrsarten Bedeutung

„Große Entfernung“ Verkehr mit hohem mehrachsigen LKW-Anteil

überwiegend im überregionalen Streckennetz

mit großen Entfernungen

„Mittlere Entfernung“ Verkehr mit relativ gleichmäßig verteiltem

LKW-Anteil im regionalen Streckennetz mit

Entfernungen bis zu 100 km

„Ortsverkehr“ örtliche Lieferverkehr mit einem hohen LKW-

Anteil mit zwei und drei Achsen im Ortsverkehr

10.1.2 (2) Das Ziellastniveau wird durch die

beauftragende Straßenbauverwaltung festgelegt.

28% 72%

204 Teil-BW

519 Teil-BW

Bundesfernstraßen

Landesstraßen ?

98,3 % ZLN BK 60

0,3 % ZLN BK 60/30

1,4 % ZLN DIN FB LM 1

In Kooperation

04

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Methodik

Verkehrslast-

simulation

b

Verkehrs-

daten

Verkehrs-

monitoring

Stufe / Objektbezug

Ggf. unscharfe

Zuordnung zu einer

der drei Verkehrs-

kategorien bzw.

einem zu

konservativen LM

nach NRR

a

a

Aktuell gem.NRR 1 2 3

b

c

Aufwand je Bauwerk

Festlegung des Ziellastniveaus in mehreren Stufen

Objektbezug und die Genauigkeit der Näherung des Ziellastniveaus

an die tatsächliche Verkehrscharakteristik steigen

Anzahl Bauwerke

In Kooperation

05

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Methodik

DTV-SV

Verkehrsart

Ziellastniveau Anzahl

Fz/24h

Zusammensetzung

Tab. 10.3, NRR

Stufe 1 - Detailliertere Betrachtung der Verkehrszahlen, sonst bekanntes Vorgehen

Tab. 10.1/10.2, NRR

Problematik der Unschärfe bei der Anwendung → Im Zweifelsfall zu konservativ

In Kooperation

06

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Methodik

Stufe 1 berücksichtigt bekannte oder ggf. zusätzlich gewonnene Verkehrsdaten

1a - Verkehrszahlen angrenzender Dauerzählstellen (DZS)

1b - Kurzzeit-Verkehrszählungen in Kombination mit angrenzenden DZS

1c - Verkehrszählung am Bauwerk

Ablauf der Kombination / Hochrechnung

mit DTV-Werten angrenzender DZS

[BASt, Straßenverkehrszählung 2010 – Methodik]

Abgrenzung der Fahrzeugarten für die

Verkehrszählung

[BASt, Straßenverkehrszählung 2010 – Methodik]

Netz im Land Brandenburg mit Dauerzählstellen

In Kooperation

07

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Methodik

In Stufe 2 wird das Ziellastniveau durch Verkehrslastsimulationen ermittelt.

-Verkehrsstärke und Fahrzeugtypenverteilung aus Stufe 1

-zusätzliche Daten von Weigh-In-Motion-Anlagen vergleichbarer Standorte

Verkehrslastsimulation

Brücken

Statisches System Querschnitt Fahrstreifenanordnung

Verkehrszustände

DTV / DTSV Tagesganglinie Fahrzeugabstände Stauwahrscheinlichkeit Spurbelegung

Kolonnenbildung

Fahrzeugkollektiv

Fahrzeugtypenverteilung Fahrzeuggesamtgewichts-

verteilung Achslastverteilung Achsabstände

Eingangsdaten:

Simulationsbeispiel:

In Kooperation

08

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Methodik

In Stufe 3 wird das Ziellastniveau direkt aus am Bauwerk gemessenen

Beanspruchungen begründet

In Kooperation

09

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Methodik

Nachrechnungsfaktor αNR Ek,Norm

(Brückenklasse)

… z. B. 1,12 BK 30/30

… z. B. 1,05 BK 60

… z. B. 0,70 < 1 Ziellastniveau BK 60/30

… z. B. 0,50 LM1DIN-FB

… z. B. 0,30 LM1EC

Mit Bezug auf die vorhandenen

Brückenklasssen

Ohne Bezug auf die vorhandenen

Brückenklasssen

Nachrechnung mit

z. B. LM 1 (DIN-FB)

und einem objektspezifischen

Nachrechnungsfaktor αNR

→ feine Abstufung (vgl. Tab. 10.3/NRR)

→ Nutzung weiterer Reserven

Stufe 2 / 3 𝛼𝑁𝑅𝑖 =𝐸𝑘,𝑆𝑖𝑚/𝑀𝑜𝑛

𝐸𝑘,𝑁𝑜𝑟𝑚𝑖

≤ 1,0

𝐿𝑀𝑁𝑅 = 𝛼𝑁𝑅 ∗ 𝐸𝑘,𝐿𝑀1𝐷𝐼𝑁−𝐹𝐵

In Kooperation

10

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Pilotvorhaben und erste Ergebnisse

Spreebrücke Kossenblatt

Baujahr 1968 – BK 30/30

Spreebrücke Fürstenwalde

Baujahr 1961 – BK 30/30

ZLN 60/30

„Mittlere Entfernung“

ZLN 60

In Kooperation

11

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Pilotvorhaben und erste Ergebnisse

Stufe 1 Bauwerk Stufe DZS DTV-SV Verkehr ZLN

Bw.Nr. Baujahr Lage Gr. 1 Gr. 2 Art

3650509 1961 L 35

1a 3645 585 0,28 0,72 Groß LM1

3674 54 0,50 0,50 Mittel BK 60/30

1b 3645 649 0,65 0,35 Mittel BK 60/30

3674 531 0,54 0,46 Mittel BK 60/30

1c - 458 0,76 0,24 Ortsv. BK 60

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

An

teil a

m S

V [

%]

Fahrzeugtyp

1c)

Bauwerk Stufe DZS DTV-SV Verkehr ZLN

Bw.Nr. Baujahr Lage Gr. 1 Gr. 2 Art

3650509 1961 L 35

1a 3645 585 0,28 0,72 Groß LM1

3674 54 0,50 0,50 Mittel BK 60/30

1b 3645 649 0,65 0,35 Mittel BK 60/30

3674 531 0,54 0,46 Mittel BK 60/30

1c - 458 0,76 0,24 Ortsv. BK 60

0,76

0,24<0,85

0,15

Annahme

Ortsverkehr

korrekt?

In Kooperation

12

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Pilotvorhaben und erste Ergebnisse

Stufe 2

Kalibriertes FE-Brückenmodell Fahrzeugkollektiv

LKW-Typ Häufigkeit Gesamtgewicht

8 66,2%

33 1,8%

41 2,2%

97 1,7%

98 27,0%

+ Ersatzfahrzeuge für

gen.pfl. Schwerverkehr ca. 1,0% …

-20

0

20

40

0 10 20 30 40 50 60

Sp

an

nu

ng [1

0-3

N/m

m²]

Spannweite [m]

Fahrstreifen 2

DTV-SV = 1000 (inkl. Hochrechnung mit 1,1% p.a. über 50 Jahre)

Gesamtgewichte analog zu WiM-Daten der Messstelle A61 Bliesheim

Spannungseinflusslinie aus kalibriertem

FE-Modell am Beispiel LT-D-2

LT-D-2

In Kooperation

13

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Pilotvorhaben und erste Ergebnisse

Stufe 3

In Kooperation

14

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Pilotvorhaben und erste Ergebnisse

Stufe 2 + 3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

QT-2-M QT-2-W LT-D-2 Zugband Ost

Sp

an

nu

ng

[N

/mm

2]

Bauteil

DIN FB 101 BK 60 BK 60/30 Verkehrslastsimulation Verkehrsmonitoring

Nachrechnungsfaktor αNR Ek,Norm

(Brückenklasse) Verkehrslast-

simulation

Verkehrs-

monitoring

0,70 0,63 DIN FB 101

1,03 0,93 BK 60/30

1,11 1,01 BK 60

Nachrechnungsfaktoren αNR

mit Bezug auf die vorhandenen

Brückenklasssen

LT-D-2 ist

maßgebend

Nachrechnungsfaktor αNR Ek,Norm

(Brückenklasse) Verkehrslast-

simulation

Verkehrs-

monitoring

0,70 0,63 DIN FB 101

1,03 1 0,93 BK 60/30

1,11 1,01 1 BK 60

In Kooperation

15

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Pilotvorhaben und erste Ergebnisse

Stufe 1 (Verkehrszählung) BK 60

Stufe 2 (Verkehrslastsimulation) BK 60/30

Stufe 3 (Verkehrsmonitoring) BK 60

Nachrechnung für BK 60

0,70 * LM 1DIN-FB

0,63 * LM 1DIN-FB

Nachrechnung für 0,63 * LM 1DIN-FB ggf. Ertüchtigung

45 nach TGL O-1072

In Kooperation

Ansatz

16

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Fazit

• Es bedarf hinreichend genauer Informationen zur sicheren und wirtschaftlichen

Bestimmung eines Ziellastniveaus im Landesstraßennetz.

• Die vorgestellte Methodik eines gestuftes Verfahrens bildet einen brauchbaren

und zielgerichteten Lösungsansatz.

• Durch das gestufte Vorgehen lässt sich der Untersuchungsaufwand

entsprechend der jeweiligen Objektmenge, der Objektbedeutung und des

Erhaltungszustandes sinnvoll beschränken bzw. steuern.

• Ein Nachrechnungsfaktor αNR mit Bezug auf ein normatives Lastmodell

(z. B. LM 1) würde zu noch wirtschaftlicheren Ergebnissen führen.

aNR

Verkehrsmonitoring

Ek,Norm

(Brückenklasse)

0,63 DIN FB 101

0,93 BK 60/30

1,01 BK 60

0,63 * LM 1DIN-FB

0,93 * BK 60/30

(1,0) * BK 60/30

7 %

„zusätzliche“

Ziellast

Erforderlich

Von cactus cowboy - Open Clipart, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64953698

In Kooperation

17

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit