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Buch (Monographie) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2015/1418/


Nachhaltigkeitsberechnung von feuerverzinkten Stahlbrücken

Hot-dip galvanized steel bridges according to criteria of sustainability

Kuhlmann, Ulrike ; Maier, Philippa ; Ummenhofer, Thomas ; Zinke, Tim ; Fischer, Matthias ; Schneider, Sarah

pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): Berechnung , Beschichtung , Deutschland , Forschungsbericht , Kosten , Lebenszyklus , Nachhaltige Entwicklung , Metallbrücke , Ökobilanz , Organisch , Verbundbrücke , Zink
Freie Schlagwörter (Englisch): Calculation , Coating , Composite bridge , Cost , Ecobalance , Germany , Life-cycle , Metal bridge , Organic , Research report , Sustainability , Zinc
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 24 Brückenentwurf
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 53 Brückenbau
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Institut für Konstruktion und Entwurf (Stuttgart)
Dokumentart: Buch (Monographie)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau
Bandnummer: 112
ISBN: 978-3-95606-141-7
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 04.08.2015
Bemerkung: Außerdem beteiligt: Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (Karlsruhe); Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung
Kurzfassung auf Deutsch: Am Beispiel einer real ausgeführten Verbundbrücke als Referenzbauwerk werden hier im Rahmen einer Nachhaltigkeitsanalyse drei Varianten des Korrosionsschutzes untersucht. Über den gesamten Lebenszyklus dieser integralen Autobahnüberfuehrung wird eine Ökobilanz erstellt, die Lebenszykluskosten sowie die externen Effekte (Umweltwirkungen aus Fahrzeugbetrieb, Fahrzeugbetriebskosten und Verspätungskosten) ermittelt und für die drei Varianten verglichen. Dabei ist eine herkömmliche organische Beschichtung, die während des Lebenszyklus zweimal erneuert wird mit einer Feuerverzinkung zu vergleichen. Betrachtet wird als weitere Variante in den Analysen eine Feuerverzinkung, bei der nach 66 Jahren das Aufbringen einer organischen Beschichtung erfolgt. Im Rahmen der Ökobilanz werden sechs Wirkungskategorien ausgewiesen. Bei Ausführung der Feuerverzinkung ergeben sich Einsparungen über den gesamten Lebenszyklus im Vergleich zur organischen Beschichtung. Die Umweltwirkungen aus dem Herstellungsprozess der Feuerverzinkung sind in der Ökobilanz deutlich sichtbar und demnach nicht zu vernachlässigen. Allerdings können diese erhöhten Auswirkungen in der Herstellung durch Einsparungen während der Nutzungsphase kompensiert werden. Die Berechnungen der Lebenszykluskosten zeigen, dass sich bereits für die Herstellungskosten eine Reduzierung durch den Einsatz einer Feuerverzinkung ergibt. Darüber hinaus sind bei der Variante der Feuerverzinkung weniger eingreifende Instandhaltungsmaßnahmen während der Nutzugsphase notwendig, so dass in Bezug auf die Lebenszykluskosten die Feuerverzinkung die absolut geringsten Kosten aufweist. Die externen Effekte können einerseits in die Ökobilanz integriert und andererseits über einen Monetarisierungsansatz als externe Kosten ausgewiesen werden. Die durch Baumaßnahmen verursachten Eingriffe in den Verkehr (geänderte Geschwindigkeiten) lassen gegenüber der Normalstrecke veränderte Schadstoffausstöße und Treibstoffverbräuche entstehen. Diese Emissionen verursachen für die hier untersuchten Varianten Umweltwirkungen, die in der Größenordnung der Emissionen des Brückenbauwerks bzw. auch darüber liegen. Bei der Berechnung von Fahrzeugbetriebskosten und Verspätungskosten übersteigen auch diese die Lebenszykluskosten des Brückenbauwerks in allen Varianten. Im Vergleich mit einer organischen Beschichtung ergeben sich für die untersuchte Referenzbrücke über den Lebenszyklus reduzierte externe Effekte für die Feuerverzinkung, gefolgt durch das Duplexsystem. Zusammenfassend ergibt sich für die hier untersuchte Referenzbrücke die Variante der Feuerverzinkung als die Lösung, die den größten Beitrag zu nachhaltigen Entwicklung leistet. Da es sich um eine Referenzbrücke mit klar definierten Randbedingungen handelt, ist die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Brückenbauwerke nicht ohne Weiteres gegeben. So kann bei einem geringeren durchschnittlichen täglichen Verkehr (DTV) die Bedeutung der externen Effekte stark zurückgehen. Die Ergebnisse sind damit als einzelfallbezogen einzustufen.
Kurzfassung auf Englisch: Based on a built steel-composite bridge as reference case three different systems of corrosion protection are analyzed according to criteria of sustainability. Over the entire life-cycle of an integral motorway crossing a life-cycle environmental analysis and a life-cycle costs analysis are carried out and external effects (environmental inputs caused by vehicle operating, vehicle operating costs and traffic delay costs) determined and compared for the three variants. A traditional organic coating which is renewed twice during the operation stage is compared to a hot-dip galvanization. As third variant a hot-dip galvanization being coated after 66 years with an organic corrosion protection is analyzed. In the framework of the life-cycle analysis six environmental indicators are adopted. The hot-dip galvanization leads to a reduction of environmental inputs over the entire life-cycle compared to the organic coating. The environmental inputs caused during production stage by the hot-dip galvanization are visible in the life-cycle environmental analysis and should therefore not be neglected. However these increased inputs due to the production stage are compensated during the operation stage. The life-cycle costs analysis shows that the construction costs are reduced due to the hot-dip galvanization. In addition the hot-dip galvanization requests less maintenance actions during the operation stage so that the hot-dip galvanization leads in total to the lowest life-cycle costs. On one hand the external effects can be integrated in the life-cycle environmental analysis and on the other hand can be given as external costs by a monetary evaluation. Construction and maintenance actions cause traffic restrictions (e.g. changed traffic velocities) and therefore compared with the undisturbed traffic lead to changed pollutant emissions and changed fuel consumptions. For the analyzed variants these emissions lead to environmental inputs of the same order or even bigger than the ones caused by the bridge structure itself. The calculation of vehicle operating costs and traffic delay costs also show higher values for all variants than the life-cycle costs of the bridge structure itself. For the entire life-cycle of the reference bridge the hot-dip galvanization leads to reduced external effects. It can be concluded that for the analyzed reference bridge the variant of the hot-dip galvanization contributes the most to a sustainable development. As a bridge with specific boundary conditions was analyzed, results may not be transferred to other bridge structures without further analyses. For a reduced average daily traffic (ADT) the influence of the external effects decreases. Results should be regarded on a case-by-case basis.