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Tunnel- und Grundbau, Tunnelbetrieb, Zivile Sicherheit

Building Information Modeling (BIM) im Tunnelbau (15.0623)
BIM-Anwendungen für die digitale Projektabwicklung von Infrastrukturprojekten unterscheiden sich je nach Projekt- und Leistungsphase. Um den Einsatz der digitalen Planungsmethode voranzutreiben, fördert das BMVI BIM-Pilotprojekte auf Schiene, Straße und Wasserstraße bis zum Jahr 2020, aufgeteilt in zwei Pilotphasen. Gegenstand der Pilotprojekte ist hauptsächlich die Planungs- und Bauphase. BIM-Anwendungsfälle, die die Anwendung von BIM im Rahmen der Bauwerkserhaltung (Instandhaltung und laufender Betrieb) von Tunnelbauwerken zum Inhalt haben, spielen bei den bisherigen Betrachtungen keine oder nur eine untergeordnete Rolle. Ziel des vorliegenden Projekts ist es Auswirkungen, Anforderungen und Potenziale bei der Anwendung von BIM für eine optimierte Erhaltungsplanung von Tunnelbauwerken aufzuzeigen sowie ein zielführendes, praxisgerechtes BIM-Konzept für die Bauwerkserhaltung einschließlich Empfehlungen zu entwickeln. Das entwickelte Konzept soll an einem repräsentativen Tunnel demonstriert werden.

Durchführung von großmaßstäblichen Brandversuchen zur Sicherstellung des konstruktiven Brandschutzes von Tunnelinnenschalen (15.0649)
Beim Neubau von Straßentunneln gehört die Verwendung von PP-Faserbeton als baulicher Brandschutz zur Regelbauweise nach ZTV-ING. Im Zuge der Implementierung wurden hierzu mehrere Forschungsvorhaben und Feldversuche durchgeführt (BASt-Bericht B 73). Aktuelle Forschungsvorhaben und Tunnelbaumaßnahmen haben gezeigt, dass es erforderlich ist, ergänzende Versuchsrandbedingungen zu untersuchen. Hierzu zählen unter anderem weitere Fasergeometrien mit größeren Faserdurchmessern, weitere Betonrezepturen sowie der Einfluss der Tunnelbauweise beziehungsweise deren Prüfkörpergeometrie und die Abbildung realitätsnaher Belastungssituationen. Ziel des Projekts ist die Wissenserweiterung hinsichtlich des Einflusses von Mikro PP-Fasern, der Betonrezeptur sowie der Prüfkörpergeometrie auf das Abplatzverhalten von Betonkörpern im Rahmen großformatiger Brandversuche. Ebenso soll die Verarbeitbarkeit regelwerkskonformer und aktuell im Tunnelbau verwendeter Frischbetonrezepturen in Kombination mit unterschiedlichen PP-Fasergeometrien untersucht und hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit diskutiert werden. Die aus den Versuchen gewonnenen Erkenntnisse dienen der Überprüfung und Weiterentwicklung des Regelwerks zum baulichen Brandschutz im Tunnelbau.

RITUN (2318014)
Tunnelbauwerke sind wichtige Elemente des bundesdeutschen Fernstraßennetzes. Ziel des Projekts RITUN ist die Steigerung der Resilienz von Straßentunneln gegenüber äußeren Einflüssen und die schnelle Wiederinbetriebnahme nach disruptiven Ereignissen. Die BASt trägt in diesem Verbund-Forschungsprojekt dazu bei, Lösungen zu erarbeiten, die beispielsweise bei Sperrung einer Tunnelröhre im Richtungsverkehrsbetrieb die Teilnutzung der zweiten Tunnelröhre im Gegenverkehrsbetrieb ermöglichen. Solche Lösungen sollen zu einer höheren Verfügbarkeit der Tunnel führen und gleichzeitig zu einer veritablen Minderung der volkswirtschaftlichen Gesamtkosten nach einem Extremereignis. Als Ergebnis wird ein praxisgerechtes Handbuch für Eigentümer und Betreiber einschließlich eines Anwendertools erstellt. Dadurch soll eine hohe Akzeptanz bei den Endanwendern erzielt werden, wozu auch die von der BASt geleitete Demonstration der Forschungsergebnisse an einem realen Tunnel beiträgt.

Lebenszyklusbetrachtungen zur betriebstechnischen Ausstattung von Straßentunneln (15.0601)
Bei der Planung von Tunnelbauwerken werden im Zuge wirtschaftlicher Betrachtungen für die betriebstechnische Ausstattung gemäß der Ablösungsbeträge-Berechnungsverordnung derzeit 20 Jahre als theoretische Nutzungsdauer lebenszyklusorientiert angesetzt. Einige Ausstattungskomponenten haben eine durchaus höhere Nutzungsdauer, können jedoch im Mittel nicht den zunehmenden Anteil an Schalt- und Steuerungseinheiten kompensieren, der diese theoretische Nutzungsdauer eher nicht erreicht. Ziel des Projekts ist es, präzise Eingangsdaten für Lebenszykluskostenbetrachtungen von Tunnelbauwerken zu ermitteln und bereitzustellen. Durch eine differenzierte Ermittlung von Kosten und Nutzungsdauern der betriebs- und sicherheitstechnischen Ausstattung können zukünftige Aufwendungen besser geplant werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens sollen zu einer besseren Planung und Bewertung von Tunnelbauwerken in wirtschaftlicher Hinsicht genutzt werden und somit letztendlich zu einer verlässlichen Kosten- und Erhaltungsplanung von Straßentunneln beitragen.

Abdichtungen und Abdichtungsübergänge für Tunnel in einschaliger Bauweise (2316005)
Bei geeigneter Geologie und nicht drückendem Bergwasser wird beim Bau von Querstollen in Straßentunneln häufig auf die einschalige Spritzbetonbauweisen zurückgegriffen. Diese Konstruktion bietet einen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber zweischaligen Bauweisen. Durch den Verbund der Spritzbetonlagen kann auch die Außenschale als permanent tragend angesetzt werden, somit sind geringere Gesamtschalenstärken erforderlich. Im Forschungsprojekt "Dichte Spritzbetonkonstruktionen im Straßentunnelbau" wurden anhand umfangreicher experimenteller Untersuchungen Vorgaben für einen dauerhaften und dichten Spritzbeton geschaffen. Im Zuge einer Länderabfrage wurden trotzdem Undichtigkeiten bei einer größeren Anzahl von Rettungsstollen festgestellt, die in einschaliger Bauweise gebaut worden waren. Um jedoch zukünftig Undichtigkeiten bei diesen Konstruktionen zu vermeiden, sollen im Rahmen dieses Forschungsprojekts Regelungen gefunden werden, wie Fugen und Übergänge in zweischaliger Bauweise optimal ausgeführt werden können. Die Ergebnisse sollen in die Regelwerke einfließen (ZTV-ING, Richtzeichnungen).

Expertennetzwerk: Prognosen und Vulnerabilitätsanalysen (2316002)
Einheitliche Ansätze zur Beurteilung und Prognose sowohl der Sicherheit als auch der Verfügbarkeit der Verkehrsinfrastruktur bei ungeplanten und unerwünschten Ereignissen existieren derzeit nicht. Im Rahmen des Projektes sollen Konzepte und Vorgehensweisen für die Quantifizierung I Messung der Verfügbarkeit und Sicherheit von Elementen der Straßeninfrastruktur erarbeitet werden.

Cyber-Safe (2315001)
Ziel des Projektes Cyber-Safe ist es, die Sicherheit von Verkehrs-, Tunnel- und ÖPNV-Leitzentralen vor Cyberangriffen zu erhöhen. Die Betreiber sollen besser als bislang mögliche Gefährdungen erkennen und geeignete Schutzmaßnahmen ergreifen können. Hierzu werden zunächst bestehende Sicherheitskonzepte auf ihre Wirksamkeit hin überprüft. Für Defizite werden anschließend Verbesserungen erarbeitet und deren Effektivität geprüft.

Bewertung des bisherigen Ansatzes der theoretischen Nutzungsdauer der betriebs- und sicherheitstechnischen Ausstattung von Straßentunneln im Rahmen der Lebenszykluskostenanalyse (2315006)
Unter der Analyse von Lebenszykluskosten versteht man eine ganzheitliche Betrachtung der Kosten eines Bauwerks über seine gesamte Lebensdauer. Bisher werden bei Entscheidungen über Ausführungsvarianten in der Regel die reinen Herstellkosten als Entscheidungsgrundlage herangezogen. Ziel dieses Projekts ist es, einen Ansatz zu entwickeln, mit dem unter Berücksichtigung der Lebenszyklusaspekte der verschiedenen betriebstechnischen Komponenten eines Straßentunnels eine differenziertere Ermittlung der Nutzungsdauern und deren Einfluss auf die Lebenszykluskosten erfolgen kann. Hierzu sind neben der Recherche von Lebensdauern und tatsächlicher Erneuerungszyklen einzelner Komponenten umfangreiche Untersuchungen zur Ableitung geeigneter Prognosemodelle erforderlich. Dabei sind auch Untersuchungen und Erfahrungen aus anderen Ländern hinzuzuziehen.

Qualitätssicherung und Instandsetzungskonzepte zum Einsatz von PP-Faserbeton zur Verbesserung des Brand- und Abplatzverhaltens von Straßentunnelinnenschalen (15.0594)
Die Praxistauglichkeit von PP-Faserbeton konnte in zwei Pilotprojekten aufgezeigt werden. Anhand dieser Erfahrungen wurde der Einsatz von PP-Faserbeton bei Tunnelinnenschalen für den Neubau von Straßentunneln bei Bundesfernstraßen durch Festlegung in den Hinweisen zur ZTV-ING zur Regelbauweise. Vor der Überführung dieser Festlegungen in die Fortschreibung der ZTV-ING sollen weitere offene Fragestellungen bezüglich des Einsatzes von PP-Faserbeton geklärt werden. Hierbei sind insbesondere die Einflüsse der verschiedenen Bestandteile des PP-Faserbetons auf die Eigenschaften des Frisch- und Festbetons zu klären. Desweiteren sollen Kriterien für die Anwendung und Auswertung von Brand-versuchen geschaffen werden, die eine ausreichende Wirksamkeit jedes spezifi-schen PP-Faserbetons gewährleisten können.