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Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit (NaBrüEis, P978)

Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit (NaBrüEis, P978)
Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tim Zinke

Projektgruppe:

Life-Cycle Engineering

Förderung:

FOSTA, AiF

Partner:

Universtität Stuttgart, 

Technische Universität München, 

DB Netz AG

Laufzeit:

2013 - 2015

Eisenbahnbrücke

Projektübersicht

Stählerne Eisenbahnbrücken machen im deutschen Eisenbahnstreckennetz fast ein Viertel der rund 27.000 Eisenbahnbrücken unter Verkehr aus. In den nächsten Jahren sind sehr viele dieser bestehenden Eisenbahnbrücken zu ersetzen. Nicht nur im Zuge von Neubaustrecken, sondern auch als Ersatzneubauten rechnet man mit einem Bauvolumen von jährlich etwa 250 Eisenbahnbrücken. Der Trend zeigt, dass für die überwiegend kleinen und mittleren Spannweiten Stahl- und Verbundbrücken in Hinblick auf Erstellungskosten gegenüber Massivbrücken häufig nicht konkurrenzfähig sind. Durch die Betrachtung zusätzlicher Kriterien über den Erstellungszeitraum hinaus auf den gesamten Lebenszyklus einer Brücke können sich Chancen für stählerne Brückenkonstruktionen gegenüber den Massivbaulösungen ergeben.
Im Bereich Ingenieurbau/Brückenbau gibt es derzeit noch kein eingeführtes Beurteilungssystem zur Nachhaltigkeit. Eisenbahnbrücken werden in der Regel rein nach Kosten beim Neu- oder Ersatzbau vergeben. Bei Eisenbahnbauwerken ergeben sich aber weitergehende Auswirkungen. Wichtige weitere Einflussfaktoren sind Betriebserschwerniskosten, Nutzerkosten und externe (volkswirtschaftliche) Kosten. Hier existieren bisher keine systematischen Untersuchungen, die die Vorteilhaftigkeit von Eisenbahnbrücken mit einem hohen Vorfertigungsgrad und geringen Instandhaltungsaufwand und den sich daraus ergebenden geringen Sperrzeiten in den Mittelpunkt stellen. Wegen der schlankeren Bauweise und der besonderen Möglichkeiten, durch Farbe und Formen die Gestalt eines Bauwerks zu prägen, würden durch eine stärkere Einbeziehung von Gestaltungsgrundsätzen in Entscheidungen sich ebenfalls u.U. Zusatzargumente für Stahl bieten. Daneben sind ökologische Aspekte von großer gesellschaftlicher Relevanz. Für diese ganzheitliche Herangehensweise liegen für Eisenbahnbrücken und ihren netzspezifischen Besonderheiten bisher keine ausreichenden Planungshilfen vor. Hierzu sollen innovative Lösungsansätze zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit und ganzheitliche an die besonderen Bedürfnisse des Eisenbahnbrückenbaus angepasste Bewertungsmöglichkeiten entwickelt werden.
Die ganzheitliche Bewertung von Eisenbahnbrücken als Stahl- und Verbundbrücken ist das übergeordnete Ziel. Die drei Aspekte der ökologischen, ökonomischen und sozial/funktionalen Qualität werden über den gesamten Lebenszyklus für die spezifischen Anforderungen von Eisenbahnbrücken betrachtet. Die Untersuchungen werden alle Phasen des Lebenszyklus einer Eisenbahnbrücke, von der Planung, über den Bau, während der Nutzung und bis zum Abriss einschließen. Die ganzheitliche Betrachtung wird nicht nur im zeitlichen Rahmen, sondern auch auf verschiedenen Untersuchungsebenen vollzogen. Es werden Detailuntersuchungen an kritischen Punkten, die für die Dauerhaftigkeit eine Rolle spielen, durchgeführt. Da die Verbesserung solcher ermüdungskritischer Details für das gesamte Bauwerk und somit für die Eingriffe und Störungen im Netz Auswirkungen haben, sind hier neben gezielten versuchsgestützten Untersuchungen numerische Untersuchungen geplant. Die Lebensdauer von Details wirkt sich auf Instandhaltungskosten und Instandhaltungszyklen so wie auch auf Wartungsarbeiten aus, die in der Folge zu Streckensperrungen und damit zu Auswirkungen auf das betroffene Eisenbahnnetz in der größeren Untersuchungsebene führen können. Es ist ersichtlich, dass zwischen den Ebenen zahlreiche Abhängigkeiten und Wechselwirkungen bestehen, die identifiziert, untersucht und quantifiziert werden müssen.

Im Einzelnen sollen folgende Forschungsziele erreicht werden:

  • Erarbeitung einer ganzheitlichen Datenbasis für Eisenbahnbrücken zur Entscheidungsunterstützung nach Kriterien der Nachhaltigkeit
  • Entwicklung innovativer Lösungen zur Stärkung der Konkurrenzfähigkeit von Stahl- und Verbundbrücken im Sinne der Dauerhaftigkeit und Verkürzung von Bauzeiten
  • Entwicklung einer für Eisenbahnbrücken angepassten Bewertungsmethodik zur Entscheidungsunterstützung nach Kriterien der Nachhaltigkeit
  • Erstellung einer Beispielsammlung und eines Empfehlungskatalogs

 

Industriepartner

  • Dillinger Hütte
  • Donges Steeltec
  • Meyer+Schubart
  • Büchting+Streit
  • Ingenieurgruppe Bauen
  • Eifel Deutschland
  • MCE
  • Stahlbau Magdeburg
  • Max Bögl
  • Ingenieurbüro Dr. Schleicher