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
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03
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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
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04
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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
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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
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06
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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
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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:
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08
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Methodik
In Stufe 3 wird das Ziellastniveau direkt aus am Bauwerk gemessenen
Beanspruchungen begründet
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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
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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
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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?
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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
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Pilotvorhaben und erste Ergebnisse
Stufe 3
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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
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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
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Ansatz
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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
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Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit