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Stahlbau, Korrosionsschutz, Brückenausstattung

Building Information Modeling (BIM) im Brückenbau (15.0622)
Der „Stufenplan Digitales Planen und Bauen“ des BMVI sieht die standardmäßige Anwendung der Arbeitsmethodik Building Information Modeling (BIM) im gesamten Verkehrsinfrastrukturbau bei neu zu planenden Projekten ab Ende 2020 vor. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Ausarbeitung eines praxisgerechten Konzepts zur Umsetzung der BIM-Methodik in der Betriebsphase. Weiterhin soll im Rahmen des Forschungsprojektes untersucht werden, wie das Erhaltungsmanagement auf Basis digitaler hochwertiger Daten aussehen kann, welche Chancen sich daraus ergeben und welche weiteren Entwicklungen für dieses systematisierte Erhaltungsmanagement notwendig sind.

Verstärkung des Deckblechs orthotroper Fahrbahnplatten durch Aufkleben von Stahlblechen – Konstruktionsdetails (2217004)
Brücken werden in der Regel für eine Lebensdauer von etwa 100 Jahren bemessen. Zahlreiche Stahlbrücken, die in den 1960er Jahren gebaut wurden, haben damit zurzeit etwa die Hälfte ihrer ursprünglich vorgesehenen Lebenszeit hinter sich. Seit etwa 25 Jahren ist bei diesen Brücken jedoch eine stetige Zunahme von Schäden in lokalen Lasteinleitungsbereichen zu verzeichnen, die immer wieder Anlass zu kostspieligen und aufwendigen Instandsetzungsmaßnahmen geben. In vielen Fällen wird voraussichtlich ein Ersatzneubau erforderlich, bevor die ursprünglich vorgesehene Lebensdauer erreicht ist. Da es aufgrund der in Deutschland üblichen baurechtlichen Bestimmungen viele Jahre dauern kann, bevor die Bauarbeiten beginnen, muss der Betrieb der bestehenden Brücke bis zur Verkehrsfreigabe des Ersatzneubaus so weit wie möglich aufrecht erhalten werden. In der Vergangenheit durchgeführte Instandsetzungen erwiesen sich im Nachhinein oft als kostspielige und zwecklose Maßnahmen. Daher sind wirksame Konzepte und neue Lösungen für die Instandsetzung von Stahlbrücken erforderlich. Idee ist, mit der Verstärkung des Deckblechs orthotroper Fahrbahnplatten durch Aufkleben von Stahlblechen einen speziellen, jedoch vielversprechenden Lösungsansatz zu verfolgen und eingehend zu untersuchen. Ziel mehrerer Projekte ist es, die Eignung von Klebstoffen und Klebverbindungen für eine praxisgerechte Verstärkung des Deckblechs orthotroper Fahrbahnplatten nachzuweisen und somit eine Grundlage für neue Lösungen für Instandsetzungsmaßnahmen von Stahlbrücken zu schaffen. Im Rahmen des Projekts „Konstruktionsdetails“ werden insbesondere die Anordnung von Fugen und die Gestaltung von Randabschlüssen untersucht. Die Erprobung erfolgt anhand praxisnaher Dauer-Schwell-Biege-Versuche.

Austausch des Fahrbahnbelags auf Stahlbrücken (2216012)
Mit dem Einsatz von immer größeren Baumaschinen haben sich die Prozesse beim Austausch der Fahrbahnbeläge auf Brücken in den vergangenen Jahrzehnten deutlich verändert. Einerseits konnten die Zeitabläufe deutlich verkürzt werden, andererseits ist damit eine erhöhte Belastung verbunden, die insbesondere bei älteren Stahlbrücken zu Schäden in der orthotropen Fahrbahnplatte führen kann. Um einen Überblick zum aktuellen Stand der Technik zu erhalten und dessen Auswirkungen beurteilen zu können, sollen entsprechende Bauprojekte fachtechnisch und messtechnisch begleitet werden. Basierend auf den Ergebnissen sollen Grenzen definiert und Empfehlungen gegeben werden, um zukünftig Schäden zu vermeiden, die ihre Ursache in unsachgemäßer Ausführung beim Belagsaustausch haben.

Anpassungsvermögen von Brückenbauwerken an geänderte Nutzungsbedingungen – konzeptionelle Ansätze zur Optimierung (15.0624)
Die Anpassungen an vorhersehbare oder künftig denkbare Nutzungsänderungen von Brückenbauwerken führen bei der gewohnten Bauweise von Infrastrukturen zu erheblichen Eingriffen in die Substanz. Sie lassen sich im Bestand nicht realisieren und erfordern einen Neubau. Analysen zu möglichen künftigen Nutzungsänderungen und deren Auswirkungen auf Brücken sind bisher weder für typische Straßenbrücken noch für die Belange anderer Verkehrsträger verfügbar. Für die Zukunft ist es notwendig, Möglichkeiten zu entwickeln, wie sich diese späteren Nutzungsänderungen bereits bei der Neubau-Planung und Erstellung von Beton-, Stahl- und Verbundbrücken so berücksichtigen lassen, dass sie kostengünstig und mit möglichst geringem Eingriff in den Verkehr ermöglicht werden. Ziel des Projekts ist es, neuartige Konzepte zu erarbeiten, um Brückenbauwerke während ihrer Nutzungsdauer und unter Verkehr an geänderte Bedingungen flexibel anpassen zu können. Dabei soll auch bei Änderungen der Rahmenbedingungen kein Ersatzneubau erforderlich werden.

Expertennetzwerk: Geänderte Nutzungsbedingungen - Anpassung von Brückenbauwerken (2216000)
Die Infrastrukturbauwerke von Straße, Schiene und Wasserstraße haben im Mittel ein hohes Alter, was zunehmende Schäden und damit einhergehend mögliche Einschränkungen der Verfügbarkeit der Anlagen bedeutet. Diese Effekte überlagern sich vielfach mit vorhersehbaren oder künftig denkbaren Nutzungsänderungen wie der Erhöhung der Verkehrs- und Ermüdungslasten oder der Notwendigkeit einer kapazitiven Erweiterung. Dies kann bei der gewohnten Bauweise von Infrastrukturen zu erheblichen Eingriffen in die Substanz führen oder ist im Bestand nicht zu realisieren. Für typische Nutzungsänderungen sollen im Rahmen des Projekts Bauwerke der einzelnen Verkehrsträger analysiert und für die Zukunft Möglichkeiten entwickelt werden, wie diese späteren Nutzungsänderungen sich bereits bei der Neubau-Planung so berücksichtigen lassen, dass Nutzungsänderungen kostengünstig und mit möglichst geringem Eingriff in den Verkehr ermöglicht werden. Vorhersehbare oder künftig denkbare Nutzungsänderungen für typische Bauwerke der einzelnen Verkehrsträger Straße, Schiene, Wasserstraße sind zu quantifizieren, Brückenbauwerke im Hinblick auf tatsächliche Kapazität und Nutzung zu analysieren und Auswirkungen und Anforderungen im Hinblick auf Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit zu bestimmen.