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Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern auf die Lebensdauerprognose für Brückenbauwerke
(2020)
Die Dauerhaftigkeitsbemessung von neu zu errichteten Infrastrukturbauwerken erfolgt nach aktuellen Regelwerken rein deskriptiv über die Zuordnung von Expositionsklassen. In Abhängigkeit der zugeordneten Expositionsklasse werden Mindestanforderungen an die Betonzusammensetzung und die Betondeckung gestellt. Diese Mindestanforderungen der Normung sollen eine geplante Nutzungsdauer für chloridbeanspruchte bzw. einer Karbonatisierung ausgesetzten Bauwerke von mindestens 50 Jahren unter üblichen Instandhaltungsbedingungen sicherstellen. Die Bemessung auf Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken mit Blick auf karbonatisierungs- und chloridinduzierte Bewehrungskorrosion kann heutzutage aber auch auf Basis voll-probabilistischer Prognosemodelle durchgeführt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern eines voll-probabilistischen Modells auf die Lebensdauerprognose von Brückenbauwerke im Zuge von Bundesfernstraßen mit dem Fokus auf Depassivierung der Bewehrung aufgrund von Chlorideindringen und Karbonatisierung. Für die Überprüfung wurden Bemessungssituationen für XD- und XC-exponierte Brückenbauwerke bei deskriptiver Dauerhaftigkeitsbemessung aufgestellt. Jede Bemessungssituation wurde mithilfe der voll-probabilistischen Modelle zur Einleitungsphase der Bewehrungskorrosion gegengerechnet. Die Auswahl der Modellparameter hatte zum Ziel, sowohl günstige (schwache Einwirkung – hohe Materialwiderstände) als auch ungünstige (starke Einwirkung – niedrige Materialwiderstände) Last-Einwirkszenarien abzubilden. Innerhalb der Expositionsklassen XC und XD werden bei der Dauerhaftigkeitsbemessung breite berechnete Zuverlässigkeitsspektren erreicht, die von Unterschreiten von üblicherweise angestrebter Zielzuverlässigkeit bis hin zu einer deutlichen Überschreitung führen kann. Die resultierenden Zuverlässigkeitsspektren lassen ohne Inspektionsdaten für das Bauwerk keine bauwerkspezifischen Zuverlässigkeitswerte ableiten. Eine sinnvolle Anwendung von voll-probabilistischen Modellen auf bestehenden Bauwerken stellt hohe Anforderungen an die Quantität und Qualität der Inspektionsergebnisse.
Durch den immer mehr zunehmenden Bedarf an Automatisierung und Optimierung des Winterdienstes und neuerdings auch im Hinblick auf autonomes Fahren steigen auch die Anforderungen an kleinräumige Vorhersagen des Straßenwetters, welche die streckenspezifischen Eigenschaften abbilden können. Im Projekt FE FE040279 „Streckenbezogene Glättevorhersage“ war die Aufgabe zu lösen, den derzeitigen Stand der
Technik bezüglich Straßenwettervorhersagen darzustellen und die Frage zu klären, inwieweit Straßenzustandserfassung durch mobile Sensoren, zusammen mit stationären Straßenwetterstationen geeignet sind, die unterschiedlichen Streckeneigenschaften abzubilden und die Prognosen zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden über zwei Winter (2015/16 und 2016/17) auf drei ausgesuchten Teststrecken (BAB A 4, BAB A 9, St2139) Methoden zur genaueren Vorhersage der winterbedingten Glätte für die einzelnen Abschnitte innerhalb eines zu bearbeitenden Straßennetzes untersucht. Dabei kam es hauptsächlich auf die Größen Fahrbahntemperatur, Wasserfilmdicke und Taupunkttemperatur an. Dafür wurden in einem 5-Schritte-Prozess (1) Wettermodelle,
(2) Punktprognosen, (3) Fahrbahnzustands-Prognosen, (4) Streckenprognosen und (5) zeitliche Variabilität (Verläufe) verglichen und neue Konzepte getestet.
Die Strecken A 9 (ca. 50 km, 380-520 m ü. NN) und St2139 (ca. 15 km , 480-901 m ü. NN) haben für meteorologischen Verhältnisse, abwechslungsreiche Topografie- und Geländeeigenschaften. Zur Charakterisierung sind sie mit drei bzw. einer Wetterstation ausgestattet und es wurden von den Lkw der AM Greding und der SM Viechtach, welche mit mobiler Sensorik (MARWIS v. Fa. Lufft) bestückt worden sind, in den beiden Winterhalbjahren fast täglich und insgesamt mehrere hundertmal im normalen Betriebsablauf befahren. Erfasst wurden dabei Taupunkt- und Fahrbahntemperatur, Wasserfilmdicke und Eisprozent, sowie Straßenzustand. Mit speziell ausgerüsteten Fahrzeugen des Auftragnehmers und der BASt (IceCar) wurde auf allen drei Teststrecken eine sogenannte erweiterte Thermalkartierung (Thermal mapping) mit zusätzlich Taupunkt- und Bilanzstrahlungsmessung zur Charakterisierung der Strahlungsbedingungen der Strecke bei standardisierten Wetterbedingungen aufgenommen. Die Messungen zeigten eine hohe Variabilität auf den Strecken, die innerhalb einer Fahrt bei Temperatur bis zu 17 °C und bei Wasserfilmdicke bis über 2.000 μm erreicht. Diese Variabilität korreliert wenig mit den Messungen an den Stationen und wird von keinem Prognose-Anbieter sehr gut erfasst.
Die bei den Recherchen zum Stand der Technik gefundenen Dienste-Anbietern, speziell von Straßenwettervorhersagen haben sich, neben den projektbeteiligten Wetterdiensten DWD und meteoblue, drei weitere private Wetterdienstleister bereit erklärt, über die gesamte
Projektlaufzeit online Vorhersagedaten für die Teststrecken zu liefern, welche ausgewertet und validiert worden sind.
Die Prognosen erreichten für Stationen im besten Falle einen MAE (mittl. abs. Fehler – siehe Glossar) von ±2.3 °C und verglichen mit mobilen Messungen auf der Strecke einen MAE von ±2.1 °C. Für die Wasserfilmdicke werden im Schnitt bestenfalls ±180 μm erreicht.
Die stationären und mobilen Messdaten wurden ausführlich zur Plausibilisierung und Beurteilung der Messunsicherheiten ausgewertet. Außerdem wurde untersucht, wie anhand der zahlreich erfassten Daten sich statistische Modelle finden lassen, welche die spezifischen
Streckeneigenschaften mit möglichst geringen Fehlern wiedergeben können. Dabei kann gezeigt werden, dass durch die im normalen betrieblichen Ablauf zu unterschiedlichsten Wetterbedingungen erfassten mobilen Messdaten eine deutlich bessere Bild der
Streckeneigenschaften erreichen lässt, als dies beispielsweise durch eine einfache Thermalkartierungen möglich ist.
Anhand der mobilen Streckenmessungen wurden durch Klassifizierung nach Wetterlagen Standardprofile der Temperatur erstellt, die es erlauben, den Prognose-Fehler für Temperatur von ±2.1 °C auf ±1.9 °C, und mithilfe von Nowcasting auf ±0.6 °C zu senken.
Eine Prognose für die nächsten 12 Stunden dürfte mithilfe dieser Methoden einen Fehler (MAE) von ±1.2 °C erreichen können.
Bei den Wasserfilmdicken werden mit mobilen Streckenmessungen und Klassifizierung nach Niederschlagsmenge Standardprofile der Wasserfilmdicke erstellt, die es erlauben, den Prognose-Fehler für Wasserfilmdicke von ±190 μm auf ±90 μm und mithilfe von Nowcasting auf unter ±50 μm zu senken. Eine Prognose für die nächsten 12 Stunden dürfte mithilfe dieser Methoden einen Fehler von unter ±100 μm erreichen können.
Die Methoden wurden mithilfe der Daten von 2015/16 entwickelt und anhand der Fahrten von 2016/17 geprüft, sodass eine Anwendung auf unabhängige Fahrten und andere Strecken gesichert ist. Sie erfordert die Erstellung von regelmäßigen mobilen Messprofilen, die zu Standard-Profilen klassifiziert werden. Anhand der Erfahrungen von zwei Wintern dürfte ein Training des Modells innerhalb von einer Wintersaison machbar sein, während der es schon zu Verbesserungen der Streckenvorhersagen kommen könnte.
Die neuen Methoden stellen eine signifikante Verbesserung des Stands der Technik dar und können mit geeigneten Maßnahmen binnen weniger Monate in die Praxis eingeführt werden.
In Deutschland haben sich laut der amtlichen Straßenverkehrsunfallstatistik im Jahr 2013 rund 10 % (absolut 6.585) der Unfälle mit Personen- und schwerwiegendem Sachschaden mit Beteiligung von Radfahrern an Außerortsstraßen (ohne Autobahnen) ereignet.
Bei Straßen der Entwurfsklasse 3 (EKL 3) ist nach den Richtlinien für die Anlage von Landstraßen (RAL, 2012) zu prüfen, ob der Radverkehr auf der Fahrbahn oder aus Gründen der Verkehrssicherheit und des Verkehrsablaufs auf fahrbahnbegleitenden Radwegen bzw. gemeinsamen Geh- und Radwegen geführt werden soll. Zu berücksichtigen sind dabei Stärke und Geschwindigkeit des Kfz-Verkehrs, Anteil des Schwerverkehrs und Übersichtlichkeit der Straße sowie Stärke des Radverkehrs und Anteil schutzbedürftiger Radfahrer.
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es durch Unfallanalysen und Analysen des Verkehrsablaufs, ein Gefährdungspotenzial des Radverkehrs auf Strecken und an Knotenpunkten zweistreifiger Landstraßen zu ermitteln. Nach einer makroskopischen Unfallanalyse für die Jahre 2008 bis 2012 erfolgten empirische Untersuchungen an insgesamt 17 Strecken an Bundes- und Landesstraßen mit insgesamt 20 Messeinheiten. Dabei wurden die Merkmale Geschwindigkeit, Abstand usw. von über 13.000 Überholvorgängen von Kfz durch Messfahrten mit einem Pedelec erfasst und analysiert. Aus einer Detailanalyse des Unfallgeschehens an 61 Knotenpunkten mit vorfahrtregelnden Verkehrszeichen (ohne Kreisverkehre) konnten Empfehlungen zur Führung des Radverkehrs an Knotenpunkten abgeleitet werden.
Der aktuellen Gesetzeslage nach ist die Nutzung von Smartphones beim Fahren nach § 23 (1a) StVO verboten und wird mit 100 € Bußgeld sowie einem Punkt im Fahreignungsregister beim Kraftfahrt- Bundesamt bestraft. Dennoch kommt es häufig zu einer Missachtung dieses Verbotes. Die Kenntnis über das Nutzerverhalten von Smartphones beim Fahren stellt dabei vor dem Hintergrund verkehrssicherheitsrelevanter Fragen eine wichtige Grundlageninformation dar. In diesem Jahr wurde daher begonnen, dieses Nutzerverhalten von Smartphones beim Fahren unter Berücksichtigung möglicher Einflussparameter wie z. B. Alter des Fahrers, Verkehrsbedingungen, Streckenarten etc. zu erforschen. Ziel ist, diese Parameter zukünftig kontinuierlich zu erfassen und fortzuschreiben.
Der vorliegende Bericht beschreibt die Vorgehensweise der aktuellen Erhebung und stellt die Ergebnisse als Basis für die zukünftige Fortschreibung dar. Im Rahmen der Erhebungen wurden 145.040 Beobachtungen getätigt. Um die Ergebnisse auf den deutschen Verkehr insgesamt beziehen zu können, wurden sie anhand der aktuellen Fahrleistungserhebung aus dem Jahr 2014 (BÄUMER et al., 2017) und der aktuellen Erhebung der Mobilität in Deutschland (NOBIS & KUHNIMHOF, 2018) in Bezug auf die Eigenschaften der Wege (Tageszeit, Wochentag) und der Fahrer (Alter, Geschlecht, Anwesenheit von Beifahrern) gewichtet. Resultierend für das Fahren mit Nebentätigkeit ergibt sich, dass 3 % der Pkw-Fahrer zu einem zufälligen Beobachtungszeitpunkt ihr Smartphone nutzen. 2 % tippen auf dem Smartphone und haben dabei mindestens eine Hand vom Steuer entfernt und den Blick von der Straße. 1 % telefoniert, von diesen ungefähr die Hälfte mit dem Handy am Ohr. Im Hinblick auf das Tippen mit dem Smartphone zeigt sich dabei, dass junge innerorts alleinfahrende Männer dieses Verhalten besonders häufig zeigen. Das Telefonieren mit dem Handy am Ohr und mit Freisprechanlage oder Headset sind vergleichbar häufig feststellbar. Hier sind Männer und Frauen in ähnlicher Weise betroffen, wobei Männer vor allem allein, mittags und auf der Autobahn häufiger telefonieren.
Für beide Arten von Nebentätigkeiten ergibt sich damit, dass junge Fahrerinnen und insbesondere Fahrer eine besonders relevante Zielgruppe für entsprechende Verkehrssicherheitsmaßnahmen darstellen.
Dynamische Plattendruckversuche (Leichte (LFG) und mittelschwere (MFG) Fallgewichtsgeräte) dienen zur Prüfung der Tragfähigkeit ungebundener Böden und Tragschichten. Dabei wird die maximale Setzung s, die maximale Setzungsgeschwindigkeit v der Lastplatte, der dynamische Verformungsmodul Evd und das Verhältnis s/v für eine standardisierte Stoßbelastung ermittelt.
In den ZTV E-StB ist die Aussagekraft des Evd-Wertes gemessen mit dem LFG in Bezug auf die Tragfähigkeit durch entsprechende Anforderungswerte bereits anerkannt. Für Verformungsmoduln Evd,MFG des MFG ist die Einführung von Prüfkriterien aufgrund wachsender Erfahrungen bald zu erwarten.
Der Quotient s/v wird in der Baupraxis boden- oder projektspezifisch herangezogen, um entweder direkt auf den Verdichtungsgrad DPr oder um auf eine weitere mögliche Verdichtung zu schließen. Derartige Möglichkeiten zur Anwendung des Wertes s/v konnten jedoch in den durchgeführten umfangreichen Reihen von Feldversuchen nicht bestätigt werden.
Es zeigte sich vielmehr, dass Korrelationen zwischen dem s/v-Werten und Evd-Werten oder EV2- Werten bodenspezifisch gut möglich sind. Der Evd- und der s/v-Wert sind aufgrund der vorliegenden Korrelationen als gegenseitige Alternative jedoch nicht als sich ergänzende Kriterien zu sehen. Letzteres wäre aus einer Zuordnung des s/v-Wertes zum EV2/EV1-Wert möglich. Eine derartige Korrelation zeigt jedoch für alle untersuchten Materialen nur sehr geringe Korrelationskoeffizienten. Weitere Untersuchungen hierzu sind erforderlich, da sowohl der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis EV2/EV1 und dem Verdichtungsgrad DPr als auch zu den Messwerten s und v bodenmechanisch schwierig zu interpretieren sind.
Es wurden gerätespezifische Unterschiede bei der Kalibrierung von LFG und MFG in verschiedenen anerkannten Kalibrierstellen festgestellt. Diese teilweise signifikanten gerätespezifischen Unterschiede sind jedoch offensichtlich für die Ergebnisse in Feldversuchen von untergeordneter Bedeutung.
Verursacht durch die alternde Bausubstanz, den kontinuierlich gestiegenen Schwerlastverkehr, in Verbindung mit vorhandenen Defiziten bestehender Straßenbrücken, wird der Ersatzneubau zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Umsetzung von Ersatzneubauten verursacht gegenwärtig starke Verkehrsbeeinträchtigungen, da diese in aller Regel vor Ort am vorhandenen Brückenstandort hergestellt werden.
In dem vorliegenden Projekt wurden neben der Darstellung des gegenwärtigen Vorgehens für den Ersatzneubau von Betonbrücken schwerpunktmäßig innovative und nachhaltige Bauweisen und Bauverfahren entwickelt, welche die Verkehrseinschränkungen und die Bauzeit am Bauwerksstandort stark verkürzen. Es erfolgte dabei die Betrachtung der vier auf deutschen Autobahnen am häufigsten realisierten Systeme: Rahmen bis 30 m Stützweite, Einfeldbauwerke mit einer Gesamtlänge zwischen 10 m – 30 m, Zweifeldbauwerke mit einer Gesamtlänge bis 70 m und Dreifeldbauwerke mit einer Gesamtlänge von bis zu 100 m.
Das derzeitige Vorgehen wurde mit den innovativen Ansätzen über eine Bewertungsmatrix, auch unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit verglichen und entsprechende Vorzugslösungen herausgearbeitet.
Für die vier Tragsysteme wurden auf Grundlage der bewerteten Varianten Bauweisen und Verfahren ausgewählt und daraus Konzepte für die Realisierung erarbeitet. Im Einzelnen ist für jedes Tragsystem ein Konzept in Form eines Bauwerksentwurfes entwickelt worden. Im Ergebnis der Konzeptbearbeitung ist festzustellen, dass durch Modularisierung der Bauwerke und Verlagerung der Fertigung in ein Fertigteilwerk und der Einsatz von geeigneten Bauverfahren, wie dem Verschubverfahren, die Verkehrseinschränkungen in einem erheblichen Maß reduziert werden können. Gleichzeitig führt die Verringerung der Verkehrseinschränkung auch dazu, dass die durch baustellenbedingte Staus verursachten CO2-Emissionen erheblich reduziert werden können.
Die Begutachtungsleitlinien sind eine Zusammenstellung eignungsausschließender oder eignungs-einschränkender körperlicher und/oder geistiger Mängel und sollen die Begutachtung der Kraftfahreignung im Einzelfall erleichtern. Sie dienen als Nachschlagewerk für Begutachtende, die Fahrerlaubnisbewerber oder -inhaber in Bezug auf ihre Kraftfahreignung beurteilen. In der 6. Auflage im Jahr 2000 wurden die Begutachtungsleitlinien „Krankheit und Kraftverkehr“ (5. Auflage 1996) und das „Psychologische Gutachten Kraftfahreignung” von 1995 zusammengeführt. Für die weitere Überarbeitung wurden unter der Federführung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und unter Beteiligung der jeweiligen Fachgesellschaften Expertengruppen einberufen, die die Leitlinien kapitelweise überarbeiten. Die überarbeiteten Leitlinien werden nach Zustimmung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur online veröffentlicht. Im allgemeinen Teil der Leitlinien werden grundsätzliche Beurteilungshinweise, Auswahl und rechtliche Stellung der Begutachtenden sowie die Anforderungen an die psychische Leistungsfähigkeit und die Möglichkeiten der Kompensation von Mängeln dargelegt. Im speziellen Teil werden in einzelnen Kapiteln körperliche und geistige Krankheiten und Mängel behandelt, die längerfristige Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit beim Führen eines Kraftfahrzeugs haben, und somit die Sicherheit im Straßenverkehr gefährden können.
Die Wirksamkeit des Alkoholverbots für Fahranfängerinnen und Fahranfänger, das seit dem 01. Au-gust 2007 gilt, wurde kurz nach dessen Einführung erstmals evaluiert (HOLTE, ASSING, PÖPPEL- DECKER & SCHÖNEBECK, 2010). Dabei konnte ein deutlicher Rückgang alkoholbedingter Unfälle und alkoholbedingter Verkehrsverstöße sowie eine hohe Akzeptanz der Maßnahme nachgewiesen werden.
In der vorliegenden Re-Evaluation wurden nunmehr die längerfristigen Wirkungen dieser Regelung untersucht. Dahinter steht die Frage, ob das Alkoholverbot neben der direkten Wirkung, das Fahren unter Alkoholeinfluss bei Fahranfängerinnen und Fahranfängern zu verhindern bzw. zu verringern, auch eine sozialisierende Wirkung dahingehend ausübt, dass Personen, die es von Beginn ihrer Karriere als Autofahrende gewohnt sind, Trinken und Fahren zu trennen, diese Verhaltensweise auch in ihrer weiteren Fahrkarriere beibehalten, auch wenn sie nicht mehr unter das Gesetz fallen.
Es wurde daher geprüft, wie sich das Alkoholverbot für Fahranfängerinnen und Fahranfänger langfristig auf das alkoholbedingte Unfallgeschehen und auf alkoholbedingte Verkehrsverstöße auswirkt und wie sich die Einstellungen zum Alkoholverbot entwickelt haben. Hierzu wurden die Daten der amtlichen Unfallstatistik sowie die Daten des Fahreignungsregisters (FAER) des Kraftfahrt-Bundesamtes herangezogen und eine Repräsentativbefragung zur Erfassung der Einstellungen gegenüber dem Alkoholverbot für Fahranfängerinnen und Fahranfänger durchgeführt.
Die Analyse des Unfallgeschehens zeigt, dass die (ehemaligen) Fahranfängerinnen und Fahranfänger der ersten Kohorte, die unter das Alkoholverbot fiel, auch langfristig seltener alkoholisiert an Straßenverkehrsunfällen beteiligt sind als Vergleichsgruppen. Somit ging das Alkoholunfallgeschehen in dieser Kohorte nicht nur für die Zeit zurück, in der das Alkoholverbot für sie galt. Auch nach Ende der Probezeit bzw. nach Erreichen des 21. Lebensjahres entwickelten sie sich bezüglich ihres Alkoholunfallgeschehens besser als die Vergleichsgruppen. Zudem ist der Alkoholisierten-Anteil bei den Fahranfängerinnen und Fahranfängern in den letzten elf Jahren seit Einführung des Gesetzes signifikant stärker zurückgegangen als bei den Fahrerfahrenen. Dieses Ergebnis wurde durch die Analyse der alkoholbedingten Verkehrsverstöße bestätigt. Die Zahl alkoholbedingter Delikte reduzierte sich auch langfristig deutlich stärker in der Gruppe der jungen Fahranfängerinnen und Fahranfänger im Vergleich zu der Gruppe der Älteren und Fahrerfahrenen. Die Akzeptanz des Alkoholverbots ist bei den heutigen Fahranfängerinnen und Fahranfängern weiterhin sehr hoch und gegenüber der ersten Evaluation noch gestiegen. Ebenso hat sich die Akzeptanz auch in der Kohorte derer, die bei Einführung des Alkoholverbots in 2007 erstmalig unter das Alkoholverbot fiel, erhöht. Demnach wird das Alkoholverbot auch langfristig für sinnvoll erachtet, auch wenn die Fahrerinnen und Fahrer selbst nicht mehr unter das Gesetz fallen.
Gegenüber der ersten Evaluation sind sowohl das Autofahren ebenso wie der Konsum von Alkohol für die heutigen Fahranfängerinnen und Fahranfänger weniger bedeutsam als noch in 2008. Gleiches gilt auch in der Kohorte der älteren Befragten, die die erste Kohorte der Fahrfängerinnen und Fahranfänger waren, die unter das Alkoholverbot fielen. Diese beiden Entwicklungen scheinen längerfristige gesellschaftliche Trends abzubilden, die die Wirksamkeit und Akzeptanz des Alkoholverbots für Fahranfänger und Fahranfänger unterstützen können.
Insgesamt belegen die Ergebnisse der vorliegenden Re-Evaluation eine überdauernde Wirksamkeit des Alkoholverbots für Fahranfänger und Fahranfängerinnen. Die positive Entwicklung des alkohol-bedingten Unfallgeschehens und der alkoholbedingten Verkehrsverstöße sowie die weitere Zunahme der Akzeptanz liefern einen deutlichen Beleg dafür, dass das Alkoholverbot für Fahranfänger und Fahranfängerinnen auch in der langfristigen Betrachtung einen positiven Beitrag zur Verkehrssicherheit leistet, indem es nicht nur auf die unmittelbare „Zielgruppe“ der Maßnahme – die Fahrneulinge – wirkt, sondern auch in den Folgejahren, wenn die Fahrerinnen und Fahrer nicht mehr unter das Alkoholverbot fallen, positive Wirkungen entfaltet. Daher gilt es, die Akzeptanz und Regelbefolgung in Bezug auf diese wirksame Maßnahme weiterhin aufrechtzuerhalten und die Gefährlichkeit und Nichttoleranz des Fahrens unter Alkoholeinfluss im Rahmen von Fahrausbildung, Verkehrserziehung sowie von Informations- und Aufklärungsmaßnahmen zu thematisieren.
Seit Inkrafttreten der 24. BImSchV wird immer wieder diskutiert, ob mit dem Korrektursummand E der erforderliche bauliche Schallschutz gegenüber Verkehrslärm sichergestellt ist.
Dazu wurden Emissionsspektren von diversen Kraftfahrzeugen, Deckschichten und Geschwindigkeiten ausgewertet. Daraus ließen sich für typisierte Verkehrssituationen 4 Emissionsspektren subsumieren. Darauf basierend erfolgte die Ausbreitungsberechnung unter Verwendung einer Linienquelle nach einem für terzweise Berechnung modifizierten Teilstückverfahren nach DIN ISO 9613-2 sowie nach den Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen - RLS-90.
Aus der Untersuchung von 41 Ausbreitungssituationen mit unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten, Abständen und Hindernissen ergaben sich durch Zusammenfassung 83 unterschiedlichen Spektren außen an der Fassade und aus Kombination dieser Spektren mit 1.043 Fenstern 86.569 Spektren im Innenraum.
Diese Innenpegel hinter einem geschlossenen Fenster weisen eine andere spektrale Zusammensetzung auf, als die Außenpegel vor dem Fenster. Dies führt zu einer Differenz zwischen dem A-bewerteten Innenpegel, der sich bei einzahliger Berechnung aus A-bewertetem Außenpegel und Schalldämm-Maß Rw des Fensters gegenüber einer spektralen Berechnung in Terzen ergibt. Der spektral berechnete Innenraumpegel ist genauer. Der Korrektursummand E der 24. BImSchV gleicht den Fehler der A-bewerteten Berechnung aus.
Die sich daraus ergebenden Korrektursummanden E liegen über alle Situationen pauschalisiert um3 dB über den Werten in Tabelle 2 der 24. BImSchV. Die Definition „Straßen im Außerortsbereich“ ist in„Straßen mit einer Höchstgeschwindigkeit ab 70 km/h ohne offenporigen Asphalt“ umzubenennen und von „allen übrigen Straßen“ (statt „innerstädtischen Straßen“) zu unterscheiden.
Alternativ lässt sich ein hinreichender Schallschutz erreichen, wenn bei der Berechnung der Spektrum- Anpassungswert Ctr,50-3150 mit einbezogen wird. In diesem Falle können die Werte der Tabelle 2 der 24. BImSchV unverändert übernommen werden. Dafür wird anstelle des Schalldämm-Maßes Rw des Fensters der Term Rw + Ctr,50-3150 + 3 verwendet.
Bei der ersten Bauwerksprüfung nach dem Austausch des Brückenbelags wird bei Stahlbrücken häufig eine überproportional hohe Anzahl an Schweißnahtrissen in der orthotropen Fahrbahnplatte festgestellt. Die naheliegende Vermutung ist, dass diese Schäden im Zusammenhang mit den Beanspruchungen stehen, die beim Austausch des Brückenbelags entstehen.
Relevante Beanspruchungen können beim Entfernen des alten Brückenbelags, z. B. durch die dynamischen Belastungen beim Fräsen oder beim Einbau des neuen Brückenbelags, durch die thermische Belastung beim Einbau des Gussasphaltes oder ggf. beim Walzen, z. B. durch die dynamischen Belastungen beim Verdichten von Walzasphalt-Deckschichten auftreten.
Verschärft wird die Problematik durch die Entwicklung von immer leistungsfähigeren Maschinen wie Hochleistungsfräsen oder Asphalt-Fertiger mit immer breiteren Einbaubohlen.
Im Rahmen des Forschungsprojekts werden Grundlagen für weiterführende Untersuchungen zum Thema „Beanspruchung von Stahlbrücken beim Austausch des Brückenbelags“ erarbeitet und dargestellt. Im Mittelpunkt steht dabei die Temperaturbelastung der Stahlkonstruktion infolge des „Einbaus des neuen Brückenbelags“.
Zu diesem Zweck wurden verschiedene Erneuerungsmaßnahmen fachtechnisch begleitet, um den Prozessablauf zu dokumentieren und um exemplarische Temperaturverteilungen in der orthotropen Fahrbahnplatte während des Asphalteinbaus zu ermitteln. Dabei handelt es sich um folgende Bauwerke:
• Rheinbrücke Leverkusen
Einbau einer Deckschicht aus Gussasphalt am 20.05.2016.
• Wiehltalbrücke
Fräsen, Einbau einer Deckschicht aus lärmreduziertem Porous Mastix Asphalt (PMA), Walzen am 17.07.2017.
• Rheinbrücke Duisburg-Neuenkamp
Einbau einer Deckschicht aus Gussasphalt am 15.08.2017.
• Hochmoselbrücke
Einbau einer Schutzschicht aus Gussasphalt am 28.06.2019.
Die daraus ermittelten Ergebnisse bilden eine erste Grundlage für weitergehende numerische Parameterstudien. Darüber hinaus werden Empfehlungen für zukünftige Baumaßnahmen gegeben.