Beschreibung
P 978 – Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit
Eisenbahnbrückenbauten stellen als Infrastrukturkomponenten einen wesentlichen Bestandteil unserer Verkehrswege dar und werden für eine lange Nutzungsdauer von mehr als 100 Jahren geplant. Daher rückt zunehmend die Frage der Errichtung und des Betriebs dieser Bauwerke auf Grundlage der Ziele einer nachhaltigen Entwicklung in den Vordergrund. Denn trotz der langen Nutzungsdauer richtet sich die heutige Bewertungspraxis (Vergabepraxis) von Eisenbahnbrücken hauptsächlich an den Herstellungskosten aus.
Mit dem Ziel, die lebensdauerbezogenen Vorteile und Dauerhaftigkeitsaspekte von Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken herauszuarbeiten, werden in dem vorliegenden Forschungsprojekt Lebenszyklusbetrachtungen von verschiedenen Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken unter den Kriterien der Nachhaltigkeit durchgeführt. Die Untersuchungen finden unter Anwendung der drei modellbasierten Methoden der Lebenszykluskostenrechnung, der Ökobilanzierung und der Berechnung von Betriebserschwerniskosten von Brückenbauwerken statt. Vor allem bei Eisenbahnbrücken, die hohe zyklische Beanspruchungen erfahren, spielt die Dauerhaftigkeit einzelner Konstruktionsdetails eine bedeutende Rolle. Kann die Dauerhaftigkeit nicht für die Lebensdauer von 100 Jahren gewährleistet werden, müssen aufwändige Instandsetzungsarbeiten an den Bauwerken vorgenommen werden. Diese führen zu einem insgesamt erhöhten Instandhaltungsaufwand und damit verbunden zu erhöhten Kosten. Zudem wird der Regelbetrieb des Schienenverkehrs gestört, was wiederum Folgekosten verursacht. Deshalb werden anhand der definierten drei Referenzbrücken vor allem im Bereich des Ermüdungsverhaltens detaillierte Untersuchungen angestellt. So wird beispielsweise an Versuchskörpern, die aus skalierten Dickblech-Trogbrücken entwickelt wurden, das mehraxiale Ermüdungsverhalten unter zyklischer Beanspruchung untersucht. Die Erkenntnisse der Detailbetrachtungen führen zu einem verbesserten Sicherheitsniveau bzw. zu einer Verlängerung der Lebensdauern. Diese sind wiederum Grundlage für die Lebenszyklusanalysen der Brückentypen, die in den drei Nachhaltigkeitsdimensionen durchgeführt werden. In die gesamtheitliche Betrachtung fließen u. a. die Erkenntnisse aus dem FOSTA Vorgängerprojekt P 843 „Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit“ mit ein, in dem Bewertungsansätzen für Straßenbrücken entwickelt wurden. Diese können teilweise auf die Anforderungen für Eisenbahnbrücken angepasst werden, teilweise musste eine methodische Neuentwicklung von eisenbahnbrückenbezogenen Berechnungsabläufen erfolgen. Ein weiteres wichtiges Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, vorwiegend mit Hilfe von modellbasierten Methoden eine ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken durchzuführen. Vor allem durch die Analysen der unterschiedlichen Arten von Referenzbauwerken mit verschiedenen Spannweiten können die wichtigsten ergebnisbeeinflussenden Parameter in Abhängigkeit der standortspezifischen Randbedingungen identifiziert werden. Außerdem kann brückentypübergreifend festgestellt werden, dass sowohl die Kosten als auch die Auswirkungen, die in den meisten ökobilanziellen Wirkungskategorien entstehen, in der Herstellungsphase den mit Abstand größten Anteil an den Gesamtergebnissen besitzen. Durch ergänzende Optimierungen des Bauprozesses kann es zu Kostensteigerung kommen, gleichzeitig ist aber dadurch auch eine deutliche Reduzierung der Betriebserschwerniskosten möglich.
FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V.
Veröffentlichung:
April 2019
