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Die Wirksamkeit von Beton unter Zugabe von Polypropylen-Fasern (PP-Fasern) als vorbeugende bauliche Brandschutzmaßnahme für Tunnelinnenschalen wurde bereits in vielen Großbrandversuchen im In- und Ausland nachgewiesen. Die spezifischen Anforderungen an den PP-Faserbeton für Straßentunnel in Deutschland bedingen eine besondere Betonzusammensetzung sowie Sorgfalt bei der Herstellung und Verarbeitung des Betons, die im Rahmen eines Forschungsvorhabens unter Laborbedingungen bereits erfolgreich umgesetzt werden konnten. Die Anwendbarkeit von PP-Faserbeton unter Praxisbedingungen wurde nachfolgend beim Tunnel Westtangente Bautzen (B96) in offener Bauweise nachgewiesen. Im vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse dieser erfolgreichen Pilotanwendung dargestellt. Insbesondere wird auf die Erfahrungen mit der Herstellung und Verarbeitung des PP-Faserbetons sowie die durchgeführten Qualitätssicherungsmaßnahmen eingegangen.
Ziel des Projektes ist ein Konzept und ein an einem Beispiel umgesetztes technisches Equipment, welches eine Ermittlung von Einwirkungen auf Brücken, Widerstand und Zustand der Brücken in Echtzeit ermöglicht und gleichzeitig Datenlieferant für Verkehrszählungen und Achslastermittlungen ist. Technische Basis für die Datenerfassung der Verkehrsmengen und deren einzelnen Fahrzeuge ist der Einsatz von Traffic-Sensoren der Firma AVK GmbH und technische Basis für die Datenerfassung der Achslasten und der brückenspezifischen Kenngrößen ist eine konventionelle Messtechnik von Wegaufnehmern, Dehnmessstreifen und Beschleunigungssensoren. Für die praktische Anwendung der genannten beiden unabhängigen Messsysteme wurden während des Projektes an einer Testbrücke Erfahrungen gesammelt. Diese werden gegenwärtig genutzt, um ein System, in dem Datenerfassung, Weiterverarbeitung und Ergebnisbereitstellung auf einer einheitlichen Basis erfolgen, zu realisieren. Schwerpunkt wird neben der Weiterentwicklung der Algorithmen zur Verkehrserfassung und Bauwerkszustandsbewertung das Postprocessing werden, also die Bereitstellung der Daten in verteilten Umgebungen (webbasiert, Client-Server-Anwendungen), zur Zusammenarbeit z. B. mit den Straßenbauverwaltungen. Auf der Grundlage der gemessenen Daten und am mechanischen Modell ermittelten Daten werden die Algorithmen zur Achslasterkennung und der Zustandsdaten der Brücke entwickelt, die hier nur als Prototypen beschrieben werden und einer steten Entwicklung unterliegen. Sowohl aus den gemessenen Daten als auch aus der Interaktion von Messung und Simulation werden unter Anwendung statistischer Methoden charakteristische Werte und Ziellastniveaus abgeleitet. Ein stets mitlaufendes Auswerteregime optimiert ein Grundzeitintervall der Messungen hinsichtlich der Aussagequalität. An einer Testbrücke wurden die einzelnen Komponenten des Systems in der praktischen Anwendung überprüft und weiterentwickelt. Es wurden Folgerungen für die Anforderungen an die Messhardware, Software und die Auswertealgorithmen für einen weitergehenden professionellen Einsatz abgeleitet. Eine angezielte Echtzeitauswertung konnte bisher zwar installiert, aber noch nicht praktisch erprobt werden. Dies wird im Zusammenhang mit der weiteren Softwareentwicklung vorgesehen. Am Projektende liegt ein einsatzfähiges Equipment mit den entsprechenden Auswertemodulen vor, jedoch muss dieses erweitert und professionalisiert werden.
Der Brückenbau in Deutschland kann auf eine lange Tradition in der Überwachung der Bauwerke verweisen und die Entwicklung der Rechentechnik gestattet in immer komplexeren Strukturen die Verwaltung der Bauwerksdaten in Datenbanken. Verfügbare Programmsysteme wie zum Beispiel das Bauwerks Management System erlauben die Erfassung, Verwaltung und Auswertung der Bauwerksdaten. Die Entwicklung der Rechentechnik wird auch durch die Entwicklung der Messtechnik begleitet, so dass zunehmend intelligente Sensorik den Alltag begleitet. Eine automatisierte Messwerterfassung an Bauwerken und deren Auswertung wird Monitoring genannt. Heute existieren sowohl Monitoringsysteme, die sich durch die technische Ausstattung und entsprechende Auswerteverfahren auszeichnen, als auch jeweils getrennte Komponenten. Da schließt das Projektziel an, welches die Analyse der Möglichkeiten des Einsatzes von Monitoringsystemen zur Bewertung des Schädigungszustandes von Brücken für die Tragfähigkeit und die Restnutzungsdauer beinhaltet. Es wird eine Literaturanalyse hinsichtlich existierender Monitoringsysteme mit genannter Zielstellung angefertigt. Im Ergebnis wird festgestellt, dass es gegenwärtig keine Monitoringsysteme gibt, die explizite Aussagen zur Tragfähigkeit erlauben. Die gegenwärtigen Systeme zeigen globale Schädigungen auf und bewerten dann auf der Basis notenähnlicher Strukturen. Im Rahmen des Projektes wird eine Konzept für ein Monitoringsystem entwickelt, welches für konkrete Versagensszenarien - dem Festigkeitsversagen und der Ermüdung - quantifizierte aber unscharfe Aussagen zur Tragfähigkeit und Restnutzungsdauer für die untersuchte Brücke erlaubt. Der Abstand zum Versagen durch Übergang des Tragwerks in einen Bruchzustand (Tragfähigkeit) wird im konzipierten Monitoringsystem durch den Zuverlässigkeitsindex Beta und die Versagenswahrscheinlichkeit Pf beschrieben. Die Restnutzungsdauer bei Tragfähigkeitsminderungen ist implizit bei den veränderlichen Basisvariablen und den Schädigungsverläufen abgebildet. Als Maß für Aussagen zur expliziten Restnutzungsdauer infolge Materialermüdung dienen die Schädigungssumme D und die zugehörige Nutzungsdauer tzD. Zur Abgrenzung sicherer und unsicherer Bereiche werden diese Daten für verschiedene Zeitpunkte im Lebenszyklus des Bauwerkes ermittelt und in Relation betrachtet. Monitoringbasiert werden hierfür Kenndaten des Tragsystems ermittelt und Beanspruchungen durch ergänzende Simulationen des aktuellen Verkehrs abgeleitet. Das Monitoringkonzept sieht den Erkenntnissen der Literaturanalyse folgend dieses Vorgehen als Interaktion von Rechnung, Messung und Auswertung vor. Die Untersuchungen werden in diesem Projekt theoretisch geführt, die empfohlenen Auswertealgorithmen zur monitoringbasierten Bewertung von Tragfähigkeit und Restnutzungsdauer für balkenartige Spannbetontragwerke auf Basis von Beispielen anderer Projekte rechnerisch erprobt.
Die Jahresauswertung 2012 der automatischen Dauerzählstellen in Deutschland enthält Aussagen über die Verkehrsentwicklung im Bundesfernstraßennetz sowie differenzierte Einzelergebnisse für 1.492 Zählstellen. Die Erfassung und Aufbereitung der Daten erfolgte durch die Bundesländer in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS). Die Daten des Jahres 2012 wurden im Rahmen dieser Untersuchung übernommen, einer ergänzenden Überprüfung unterzogen, ausgewertet und den Ergebnissen des Vorjahres gegenübergestellt. In Deutschland betrug die Jahresfahrleistung auf den Bundesautobahnen 222,0 Mrd. Kfz-km und auf den außerörtlichen Bundesstraßen 109,6 Mrd. Kfz-km. Die mittleren DTV-Werte (DTV = durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke) erreichten 47.100 Kfz/24 h auf Autobahnen und 9.440 Kfz/24 h auf außerörtlichen Bundesstraßen. Die relativen Veränderungen 2012/2011 betrugen für die mittleren DTV-Werte auf Autobahnen und auf außerörtlichen Bundesstraßen jeweils -1,1 %. Für die Jahresfahrleistung bedeutet dies gegenüber dem Vorjahr eine Veränderung von -0,6 % auf Autobahnen und -0,8 % auf außerörtlichen Bundesstraßen.
Die Jahresauswertung 2013 der automatischen Dauerzählstellen in Deutschland enthält Aussagen über die Verkehrsentwicklung im Bundesfernstraßennetz sowie differenzierte Einzelergebnisse für 1.502 Zählstellen. Die Erfassung und Aufbereitung der Daten erfolgte durch die Bundesländer in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI). Die Daten des Jahres 2013 wurden im Rahmen dieser Untersuchung übernommen, einer ergänzenden Überprüfung unterzogen, ausgewertet und den Ergebnissen des Vorjahres gegenübergestellt. In Deutschland betrug die Jahresfahrleistung auf den Bundesautobahnen 224,2 Mrd. Kfz-km und auf den außerörtlichen Bundesstraßen 108,4 Mrd. Kfz-km. Die mittleren DTV-Werte (DTV = durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke) erreichten 47.600 Kfz/24 h auf Autobahnen und 9.420 Kfz/24 h auf außerörtlichen Bundesstraßen. Die relativen Veränderungen 2013/2012 betrugen für die mittleren DTV-Werte auf Autobahnen +1,0 % und auf außerörtlichen Bundesstraßen -0,3 %. Für die Jahresfahrleistung bedeutet dies gegenüber dem Vorjahr eine Veränderung von +1,0 % auf Autobahnen und -1,0 % auf außerörtlichen Bundesstraßen. Die Auswerteergebnisse der Einzelzählstellen sowie die Angaben zur Lage der einzelnen automatischen Dauerzählstellen sind darüberhinaus auf einer CD-ROM sowohl als Excel-Tabelle als auch als ASCII-Dateien bei der Carl Schünemann Verlag GmbH, Bremen, erhältlich. Ausgewählte Ergebniskenngrößen sind im Internet unter www.bast.de - Statistik/AutomatischeZählstellen kostenlos erhältlich. Ergebnisdateien mit allen Kennziffern werden unter www.nw-verlag.de zum kostenpflichtigen Download zur Verfügung gestellt.
Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.
Immer mehr Ältere nehmen als Fahrer am Straßenverkehr teil. Mit zunehmendem Alter zeigen sich jedoch spezifische Veränderungen sensorischer, motorischer und kognitiver Funktionen, die auch für das Autofahren relevant sind. Andererseits fahren viele Ältere unauffällig, da sie Kompensationsmechanismen aktivieren. Hieraus ergibt sich die Frage, ob durch ältere Kraftfahrer besondere Risiken zu erwarten sind und ob diesen Risiken durch Interventionen begegnet werden kann. Auf Basis einer Literaturrecherche werden in diesem Band Interventionsmaßnahmen zur Absenkung des Unfallrisikos bzw. zur Verbesserung der Fahrkompetenz älterer Kraftfahrer zusammengestellt. Maßnahmen können auf mehreren Ebenen zum Tragen kommen, nämlich a) Gestaltung der Verkehrsumwelt, b) Gestaltung der Fahrzeugtechnik, c) Schulungen auf allgemeiner Ebene und d) Trainings auf individueller Ebene. Letzteres ist Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. In Kapitel 2 werden zunächst altersbegleitende fahrrelevante Funktionsveränderungen und Kompensationsmechanismen erörtert und die Frage nach sensorischen und kognitiven Tests zur Prädiktion der Fahrtüchtigkeit diskutiert. Hier wird vorgeschlagen, ganzheitliche Screeningtests einzusetzen, die ggf. von einer Fahrprobe und dann ggf. von Interventionsmaßnahmen gefolgt sein sollten. Im zentralen Kapitel 3 werden Interventionsmaßnahmen anhand kontrollierter Studien vorgestellt und kritisch diskutiert. Die Gestaltung der Verkehrsumwelt erscheint v. a. für kritische Situationen wichtig, bei denen Ältere Schwierigkeiten haben. Hier ist v. a. die mangelhafte Gestaltung der Verkehrsführung beim Linksabbiegen an komplexen Kreuzungen zu bemängeln. Hier besteht Erneuerungsbedarf bei besonders kritischen Kreuzungen. Die Gestaltung der Fahrzeugtechnik, insbesondere der Einsatz von Fahrerassistenzsystemen (FAS), könnte v. a. bei kritischen Fahrsituationen hilfreich sein. FAS sind allerdings teuer und ihr Nutzen ist oft fraglich. Als besonderes sinnvoll erscheinen (noch in der Entwicklung befindliche) Kreuzungsassistenten, die den Fahrer beim Linksabbiegen unterstützen. Zu wenig Aufmerksamkeit wird auf kleine Systeme gelegt, wie drehbare Sitzauflagen, welche verstärkt eingesetzt werden sollten. Zu personenbezogenen Interventionen finden sich nur wenige kontrollierte Studien. Vereinzelt werden Studien zu Schulungen berichtet, die das Fahrerverhalten beeinflussen können, aber insgesamt wenig wirkungsvoll für die Vermeidung von Unfällen sind. Kontrollierte Studien zu praktischen Fahrtrainings im Realverkehr und im Simulator sind extrem selten. Als wesentliche Realverkehr-Trainingsstudie zeigt sich die Dortmunder Fahrtrainingsstudie (POSCHADEL et al., 2012a). Hier konnte gezeigt werden, dass sich im Kontrollgruppenvergleich ältere Fahrer durch ein spezielles Fahrtraining im Realverkehr in ihrer Fahrleistung bedeutsam steigern konnten, was vor allem den schwächeren Fahrern zu Gute kam. Simulator-Trainings erbringen v. a. Verbesserungen einzelner fahrrelevanter Handlungsstränge. Funktionszentrierte Trainings, welche fahrrelevante Funktionen direkt trainieren, werden am häufigsten genannt, stammen jedoch hauptsächlich aus einer Arbeitsgruppe und beinhalten i. W. das "UFOV-®-Training". Dies erbringt deutliche Verbesserungen der Fahrkompetenz und eine längere Aufrechterhaltung der Mobilität älterer Fahrer. Angesichts der dürftigen Studienlage besteht jedoch erheblicher Nachholbedarf für weiterführende Forschung zur Effektivität anderer und kombinierter Funktionstrainings. Zur Einbeziehung der Betroffenen wurde eine Fokusgruppe älterer Fahrer zu ihrer Einschätzung eigener Fahrprobleme sowie von Interventionsmaßnahmen befragt. Alle Teilnehmer hatten Erfahrung mit einem Fahrtraining im Realverkehr. Komplexe Assistenzsysteme wurden eher negativ, einfache Hilfsmittel hingegen positiv eingeschätzt. Bei der Verkehrsgestaltung wurde v. a. eine Reduktion der Informationsflut angemahnt. Die Älteren bemerkten sehr wohl eine Verschlechterung ihres Sehens bei Dunkelheit und Regen. Ein Großteil sprach sich für die Einführung eines jährlichen verpflichtenden Sehtests aus; eine regelmäßige Überprüfung der Fahreignung wird jedoch weitgehend abgelehnt. Alle Teilnehmer befürworten praktische Trainingsmaßnahmen, haben allerdings Bedenken wegen der Kosten. Insgesamt zeigen v. a. die praktischen individualzentrierten Fahrtrainings gute langfristige Effekte auf die Fahrkompetenz Älterer. Der Nutzen von Fahrtrainings im Realverkehr ist relativ klar: bei der Dortmunder Fahrtrainingsstudie zeigt sich vor allem für die in der Eingangsmessung schlechter bewerteten Fahrer ein deutlicher Gewinn. Die wenigen Studien zu Simulator- und Funktionstrainings zeigen positive und z. T. nachhaltige Effekte auf Fahren und Mobilität Älterer. Hier sind dringend weitere Forschungsanstrengungen nötig, um den Nutzen zu erhärten, wobei v. a. Low-cost-Technik eingesetzt werden sollte.
Im Rahmen des Forschungsprogramms "Innovationsprogramm Straße" wurden vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) die folgenden drei Projekte zum Thema "Adaptive und intelligente Brücken der Zukunft" gefördert: - "Adaptive Tube-in-Tube Brücken", - "Roadtraffic Management System", - "Adaptive Spannbetonstruktur mit lernfähigem Fuzzy-Regelungssystem". Bei dem hier beschriebenen Projekt "Adaptive Tube-in-Tube Brücken" werden Lösungen für künftige Brückenneubauten vorgestellt, bei denen eine bestehende Brücke zu einem späteren Zeitpunkt adaptiv an sich ändernde Randbedingungen angepasst werden kann. Die grundsätzliche Idee ist, eine primäre Struktur (Hohlkasten) durch eine nachträgliche Ergänzung von sekundären Strukturen (z. B. Streben, vorgespanntes Fachwerk) zu ergänzen und so durch eine Kombination der Tragmechanismen eine Steigerung der Gesamttragfähigkeit sowohl für lokale als auch für globale Lasten zu erreichen. Im Forschungsprojekt wurden die Grundlagen für eine adaptive Brückengestaltung und ein ganzheitliches Verstärkungskonzept entwickelt sowie in einem zweiten Schritt die Wirkung der vorgeschlagenen Verstärkung anhand eines praxisnahen Beispiels untersucht.
Ausgehend von einer Vielzahl an Schäden, die in den 1970ern und 1980ern oftmals schon nach wenigen Jahren Nutzungsdauer an den Belägen auf Stahlbrücken aufgetreten sind, wurden von den Herstellern qualitativ hochwertige Abdichtungssysteme entwickelt, die zu einer deutlichen Verringerung der Schäden führten. Lange Standzeiten von 20 bis 30 Jahren sind keine Seltenheit, und die Anzahl von Schäden hat deutlich abgenommen. Als problematisch erweist sich bei einzelnen Baumaßnahmen nach wie vor die Einbauqualität, zumeist bedingt durch unzureichende Einbaubedingungen. Gerade bei den hochwertigen Baustoffen spielen die Einbaubedingungen eine entscheidende Rolle. Deshalb ist es wichtig, sowohl bei der Planung als auch bei der Ausführung diese Randbedingungen zu berücksichtigen.
Cost benefit analysis
(2014)
Although the number of road accident casualties in Europe is falling the problem still remains substantial. In 2011 there were still over 30,000 road accident fatalities [EC 2012]. Approximately half of these were car occupants and about 60 percent of these occurred in frontal impacts. The next stage to improve a car- safety performance in frontal impacts is to improve its compatibility for car-to-car impacts and for collisions against objects and HGVs. Compatibility consists of improving both a car- self and partner protection in a manner such that there is good interaction with the collision partner and the impact energy is absorbed in the car- frontal structures in a controlled way which results in a reduction of injuries. Over the last ten years much research has been performed which has found that there are four main factors related to a car- compatibility [Edwards 2003, Edwards 2007]. These are structural interaction potential, frontal force matching, compartment strength and the compartment deceleration pulse and related restraint system performance. The objective of the FIMCAR FP7 EC-project was to develop an assessment approach suitable for regulatory application to control a car- frontal impact and compatibility crash performance and perform an associated cost benefit analysis for its implementation.