Ursula Freundt, Rolf Kaschner, Castillo Chang, Omar Bisia

• Die Klimaerwärmung durch Klimaschutzmaßnahmen auf das geringste Maß zu begrenzen ist eine herausfordernde Aufgabe der Gegenwart. Dazu gehören auch Maßnahmen zur Senkung der klima- und umweltschädlichen Auswirkungen des Verkehrs. Mit Blick auf den zunehmenden Güterverkehr hat die Europäische Kommission neue Emissionsziele für schwere Nutzfahrzeuge vorgeschlagen, die ab 2030 gelten sollen. Das führt zu alternativen Antrieben und zu sogenannten emissionsfreien Fahrzeugen (ZEV). Alternative Antriebe wie zum Beispiel Elektroantriebe oder Wasserstoffantriebe führen zu Mehrgewicht im Vergleich zu den aktuellen Diesel LKW‘s und damit bei gleicher Gewichts- und Achslastbeschränkung zu Wettbewerbsnachteilen in der Transportindustrie. Zur Minderung des Problems werden im vorliegenden Bericht Auswirkungen von möglichen Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte Fahrzeuge des Schwerverkehrs auf die Beanspruchung der Brücken untersucht. Auf Grundlage von Verkehrsmessungen werden hierzu Simulationen des aktuellen Schwerverkehrsaufkommens durchgeführt und die Auswirkungen dieser simulierten Verkehrsbänder für verschiedene Tragsysteme und Schnittgrößen berechnet. Aus statistischen Auswertungen der Berechnungsergebnisse werden charakteristische Werte, die über eine Wiederkehrperiode von 1000 Jahren definiert sind, bestimmt. Diese Werte für verschiedene Tragsysteme und Schnittgrößen werden mit den Werten, die sich aus dem Ansatz des Lastmodells 1 des DIN-Fachberichtes 101 (2003) sowie aus historischen Lastmodellen, die im Wesentlichen für die Bestandsbrücken angewandt wurden, verglichen. Diese so entwickelten Referenzwerte werden dann Werten, die auf gleichen Weg durch Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte in 2 t Schritten ermittelt werden, gegenübergestellt. Zur Abrundung der Vergleiche werden Fahrzeugkonstellationen variiert und Berechnungen mit synthetisch erzeugen massekonstanten Verkehren ohne Überladung der Fahrzeuge bereitgestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass das aktuelle Schwerverkehrsaufkommen mit dem Lastmodell 1 des DIN-Fachberichtes 101 (2003) gut erfasst ist, das heißt das Lastmodell 1 des DIN-Fachberichtes 101 ist die aktuell erforderliche Tragfähigkeit der Bestandsbrücken im Zuge des Autobahnnetzes. Im Bestand der Brücken im Autobahnnetz sind infolge der Errichtungsjahre von 1960 bis heute 20,4% der Brücken mit dieser Tragfähigkeit vorhanden. Für Bundesstraßen ist die aktuelle Tragfähigkeit durch das Lastmodell BK 60/30 beschrieben. 48% der Bundesstraßen weisen diese Tragfähigkeit aus. Der Brückenbestand der Bundesstraßen und Autobahnen wird teilweise über seine Tragfähigkeit beansprucht und bedarf Kompensationsmaßnahmen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Moderate Variationen der Fahrzeugkonstellation können keinen Beitrag zur Minderung der Brückenbeanspruchungen leisten. Beanspruchungsmindernde Auswirkungen ergeben sich durch den Einsatz von 6-Achs Fahrzeugen anstatt von 5-Achs Fahrzeugen. Deutliche Minderungen der Auslastung können durch regelkonformen Verkehr nachgewiesen werden. Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte können erst nach Modernisierungen und Instandsetzungen der Brücken diskutiert werden. Bei Einhaltung der StVZO hinsichtlich der zulässigen Gewichte entsprechen fast alle Brücken im Autobahnnetz der aktuell erforderlichen Tragfähigkeit und es sind Steigerungen der zulässigen Gesamtgewichte um 2t zusätzlich möglich. Die Untersuchungen wurden für Brücken der Bundesstraßen erweitert, die Ergebnisse entsprechen dem voraus Zitierten. Die Einhaltung der zulässigen Gesamtgewichte muss vor Umsetzung von Steigerungen durch Messungen z.B. über WIM-Stationen belegt sein.
• One of the major challenges of our time is limiting global warming to the lowest possible level through climate protection measures. This also includes measures to reduce the climate-related and environmentally harmful effects of traffic. In view of the increase in freight traffic, the European Commission has proposed new emission targets for heavy goods vehicles, which will apply from 2030. This will lead to alternative drive systems and so-called zero-emission vehicles (ZEV). Alternative drive systems such as electric drives or hydrogen-powered engines lead to additional weight compared to current diesel trucks and therefore cause competitive disadvantages for the transport industry under the same weight and axle load restrictions. To mitigate the problem, this report examines the effects of possible increases in the permissible total weights of heavy goods vehicles on bridge loads. Based on traffic measurements, simulations of the current volume of heavy traffic are carried out and the effects of these simulated traffic flows are calculated for various load-bearing systems and internal forces. Statistical evaluations of the calculation results are used to determine characteristic values defined for a return period of 1000 years. These values, for different load-bearing systems and internal forces are compared with those obtained from load model 1 of DIN Technical Report 101 (2003) and from historical load models, which were mainly used for the existing bridges. These reference values, developed in this way, are then compared with values determined in the same manner by increasing the permissible total weights in 2 t steps. To complete the comparisons, vehicle configurations are varied and calculations are carried out using synthetically generated constant-mass traffic without overloading the vehicles. The results of the investigations show that the current volume of heavy traffic is covered by load model 1 of DIN-Fachbericht 101 (2003). In other words, load model 1 of the DIN Technical Report 101 represents the currently required load-bearing capacity of the existing bridges in the highway network. As a result of the years of construction of the existing bridges in the highway network from 1960 to the present, 20,4% of the bridges have this load-bearing capacity. For federal roads, the current load-bearing capacity is described by the BK 60/30 load model. 48% of federal roads have this load-bearing capacity. Some of the bridges on federal highways and motorways are being used beyond their load-bearing capacity and require compensatory measures to ensure safety. Moderate variations in vehicle configuration cannot contribute to reducing bridge stress. The use of 6-axle vehicles instead of 5-axle vehicles has a load-reducing effect. Significant reductions in utilisation can be demonstrated by traffic that complies with regulations. Increases in permissible total weights can only be discussed after bridges have been modernised and repaired. If the StVZO (German Road Traffic Licensing Regulations) is complied with in terms of permissible weights, almost all bridges in the motorway network meet the currently required load-bearing capacity and increases in the permissible total weights of an additional 2 tonnes are possible. The investigations were extended to bridges on federal roads, and the results correspond to those cited above. Compliance with the permissible total weights must be verified by measurements, e.g. via WIM stations, before increases are implemented.