Grundlagen für die Gesamtbewertung von Kunstbauten der Infrastrukturanlagen

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2007/704

Schlüsselwörter (Deutsch)

Erhaltungsmanagement, Unterhalt, Kunstbauten, Gesamtbewertung, Beurteilung, Zustand.

Schlüsselwörter (Englisch)

Maintenance management, preservation, civil engineering structures, overall condition, assessment of civil engineering structures, condition

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Bewertung von Kunstbauten wird in der Praxis bei Inspektionen und Überprüfungen mit einer Note vorgenommen. Diese wird aus dem Zustand der Bauteile oder aus dem Substanzwert der Objekte abgeleitet. Die Sicherheit und die Gebrauchstauglichkeit werden durch diese Note nicht bewertet.

Eine ganzheitliche und systematische Bewertung, welche die Sicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsaspekte berücksichtigt ist für die Erhaltungsplanung und die Priorisierung der Massnahmen notwendig. Die aus diesem Forschungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grundlage für die Erarbeitung einer schweizweit anwendbaren VSS-Norm 640 951 „Gesamtbewertung Kunstbauten“. (s. S. 8 Gliederung der Normen FK 7 „Erhaltungsmanagement“) .Die Schnittstellen zu sia (Norm 269), VSS und AGB werden durch die personelle Zusammensetzung der EK 7.07 sichergestellt.

Es wird wie folgt vorgegangen:

- Weitere Auswertung der vor allem ausländischen Literatur

- Einholen und auswerten von Erfahrungen mit Methoden der Gesamtbewertung von Systemanwendern

- Überprüfung der Anwendbarkeit der verschiedenen Methoden für die Schweiz unter Berücksichtigung der vorhandenen Regelwerke

Basierend auf den Ergebnissen der obigen Tätigkeiten wird eine konkrete Methode zur Gesamtbewertung von Kunstbauten entwickelt.

Die Grundlagen dieses Forschungsprojektes sind einerseits bestehende VSS- und SIA-Normen, Dokumentationen und Software des ASTRA sowie anderseits Erkenntnisse und Folgerungen aus dem erweiterten Literaturstudium.

Kurzbeschreibung (Englisch)

In practice the civil engineering structures are evaluated by a single note. This is normally derived from a physical condition of structural elements. The safety and serviceability are not covered by this note. A comprehensive and systematic evaluation, which includes the safety and serviceability aspects is required in planning and prioritization of interventions. The results of this research project furnish a basis for a Swiss code of practice VSS 640 951 “Overall evaluation of civil engineering structures”. The interface with SIA code of practice 269, VSS and Working Group on Bridge Research (AGB) is ensured by supervising committee EK 7.07 composition.

The project will be carried out as follows:

- Literature review

- Collection and review of evaluation methods currently used in practice

- Applicability assessment of various evaluation methods in Switzerland considering the existing
regulations

Based on the above mentioned activities the method for overall evaluation of civil engineering structures will be developed.

The existing VSS- and SIA codes of practice and the documentation and software used in FEDRO underlie this research project.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Die Erhaltung von Infrastruktur-Anlagen baut auf der Überwachung auf. In der VSS 640 900a „Erhaltungsmanagement Grundnorm“ sind die Grundlagen für das Gesamtsystem dargestellt, in der SIA-Norm 469 die Grundlagen für die Überwachung der einzelnen Kunstbauten. Die Norm VSS 640 904 „Erhaltungsmanagement Gesamtbewertung“ zeigt Bewertungsmasstäbe, zwei Bewertungsgrundsätze (Substanzwert; Gebrauchswert) für die Teilsysteme und ein monetäres Wertmodell.

Die von der EK 7.07 in Angriff genommene Arbeit für die Norm 640 951 „Gesamtbewertung Kunstbauten“ hat gezeigt, dass das Erarbeiten der Grundlagen enorm aufwändig ist. Diese Arbeit kann im Rahmen einer „normalen“ Normerarbeitung nicht geleistet werden. Es sollen deshalb in einem Forschungsprojekt die notwendigen Grundlagen erarbeitet werden.

Für die Gesamtbewertung der Kunstbauten stehen heute in der Schweiz keine allgemein anerkannten Verfahren zur Verfügung. Der Umgang mit den oben genannten Bewertungsgrundsätzen ist nicht gelöst. Der Aspekt Sicherheit ist damit noch nicht abgebildet. Die möglichst einheitliche Bewertung der Kunstbauten ist die Basis für Zustandsindikatoren (Bewertung der Veränderung in einem Netz) und damit eine Voraussetzung für mögliche Benchmarks in diesem Bereich. Erst eine einheitliche Bewertung ermöglicht einen nachhaltigen Umgang mit den Geldern der Infrastruktur-Besitzer.

Die bisherigen sowie erweiterten Literaturauswertungen, ergänzt durch Konsultationen von Experten aus ASTRA, sia, Vertretern anderer Infrastruktur-Besitzern und Ingenieurbüros, zeigen die im In- und Ausland angewendeten Methoden auf. Die Anwendbarkeit dieser Methoden und der Streubereich der Resultate soll dargestellt werden. Erfahrungen der Anwender sollen berücksichtigt werden.

Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser (Deutsch)

Empfehlung für eine Methode einer einheitlichen Gesamtbewertung von Kunstbauten. Die Erkenntnisse dienen als Grundlage für die Erarbeitung einer schweizweit anwendbaren VSS-Norm 640 951 „Gesamtbewertung Kunstbauten“. Mit einem Bewertungssystem werden die Zustände der Kunstbauten vergleichbar, was für die Massnahmenplanung und die Prioritätensetzung wichtig ist. Das Bewertungssystem kann auch zur Schulung von Bauwerksinspektoren verwendet werden.

Die Vereinheitlichung der Bewertung hat praktischen Nutzen für das Erhaltungsmanagement.

Die Resultate der Arbeit können auch im Forschungsauftrag AGB2004/006 „Kostenmodell für das Erhaltungsmanagement Kunstbauten“ verwendet werden, da dieses auf der Bewertung (Zustandsklassen) der Kunstbauten basiert.

In einer Gesamtbewertung muss unbedingt die Sicherheit mitberücksichtigt werden. Davon werden vor allem die Benutzer (Verkehrsstau, Unfälle), die Infrastrukturbesitzer (Eigentümerhaftpflicht) und die Allgemeinheit (Unfallkosten, Einsatz der Finanzmittel) profitieren.

Nutzniesser werden vor allem die Eigentümer und Betreiber von Verkehrsinfrastrukturanlagen (Bahn, Nationalstrassen, Kantonsstrassen, Städte, Allgemeinheit) sein.

Methoden (Deutsch)

Der erste Schritt ist eine weitere Auswertung der (vor allem ausländischen) Fachliteratur zum Thema. Sie soll die heute am häufigsten verwendeten Methoden für die Gesamtbewertung von Kunstbauten aufzeigen. Unter anderem sollen dargestellt werden:

- erforderliche übergeordnete Daten (DTV, Netz, Umfahrungsmöglichkeit, Umgebung)

- erforderliche allgemeine Daten der Kunstbauten (KUBA, Substanzdaten)

- Umfang und Art der Inspektionsdaten

- verwendete Wertsysteme (monetäre, nicht monetäre)

- Bewertungsmodelle (Gewichtung, volkswirtschaftlich)

In einem zweiten Schritt ist anhand einiger Beispiele der „Streubereich“ der verschiedenen Methoden aufzuzeigen und zu beurteilen. Dazu sind Erfahrungsberichte von Systemanwendern einzuholen.

In einem dritten Schritt soll die Anwendbarkeit der verschiedenen Methoden für die Kunstbauten in der Schweiz im Kontext der bestehenden Regelwerke (Normen des sia und des VSS) überprüft werden. Es soll aufgezeigt werden, wieweit eine Bewertung mit Informatikmitteln unterstützt werden kann. Ein weiterer Aspekt ist der damit verbundene Arbeitsaufwand (einmalig, wiederholend), der qualitativ abgeschätzt werden soll.

Abschliessend wird eine konkrete Methode zur Gesamtbewertung von Kunstbauten formuliert.

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

keine

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

In den Nachbarländern der Schweiz existieren zum Teil Methoden zur Bewertung von Kunstbauten. Einige davon basieren auf wissenschaftlichen Ansätzen. In der Schweiz wird der Gesamtzustand der Brücken nicht einheitlich bewertet. Einige Modelle und Ansätze dafür sind vorhanden. Die Kenntnisse über die Anwendbarkeit der Methoden für die Schweiz fehlen.

Projektziele (Deutsch)

Bereitstellung einer Methode zur Gesamtbeurteilung von Kunstbauten mit Berücksichtigung der Netzabhängigkeiten

Projektziele (Englisch)

Furnishing a method for assessment of civil engineering structures considering network dependencies

Forschungsplan (Deutsch)

1. Weitere Auswertung der Literatur (Publikationen, Forschungsberichte)  Dauer 2 Monate
2. Konsultation von Experten aus ASTRA, SIA, Vertretern  Dauer 5 Monate
   anderer Infrastruktur-Besitzern und Ingenieurbüros
3. Präsentation des Entwurfs Schlussbericht in EK 7.07 und FK 7, Projektabschluss  Dauer 2 Monate

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die gewonnen Erkenntnisse sollen in die zu erarbeitende VSS- Norm 640 951 „Gesamtbewertung Kunstbauten“ einfliessen. Die Arbeit liefert eine Übersicht über die heute verwendeten Methoden zur Gesamtbewertung und deren mögliche „Streuung“ in der Gesamtbewertung. Sie zeigt die Anwendbarkeit der verschiedenen Methoden auf die schweizerischen Verhältnisse und deren vorhandene Datenbasis (inkl. IT-Systeme) auf.

Im Schlussbericht wird eine konkrete Methode zur Gesamtbeurteilung von Kunstbauten formuliert. Dies ermöglicht der Expertenkommission die vorgesehene VSS - Norm 640 951 zu erarbeiten (s. S. 8, Gliederung der Normen FK 7 „Erhaltungsmanagement“).

Berichtsnummer (Deutsch)

1491

Berichtsnummer (Englisch)

1491

Literatur (Deutsch)

Es wird im Rahmen der Literaturauswertung nach weiterer, aktueller Literatur recherchiert.

- Algorithmen zur Zustandsbewertung von Ingenieurbauwerken, bast, Heft B 22, Peter Haardt Februar 1999 Bericht zum Forschungsprojekt 97 245

- Richtlinie zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksüberprüfungen nach DIN 1076 RI-EBW-PRÜF 1998

- Beton- und Stahlbetonbau (2006), Heft 8 Artikel „Zuverlässigkeitsorientierte Bewertung von Bauwerken auf Grundlage der Bauwerksüberwachung“, Ralf Schnetgöke, Christoph Klinzmann, Dietmar Hosser

- „review of current practice for assessment of structural condition and classification of defects”, BRIME PL97-2220, Dr. R J. Woodward TRL March 1999

- MS-KUBA Ticino release 1.0 Handbuch der Datenerfassung, ASTRA 1998

- White Paper on Bridge Inspection and Rating, ASCE/SEI-AASHTO Ad-hoc Group

On Bridge Inspection, Rating, Rehabilitation, and Replacement, 13.08.2008

- Bridge Inspection Practices, NCHRP National Cooperative Highway Research Programm

Synthesis 375, Transportation Research Board, October 2007

- Bridge Inspector’s Reference Manual 2008, Federal Highway Administration USA

- World Road Association, vehicle size and weight limits, experiences and trends, PIARC Technical Committee on Freight Transportation (C 19), nov. 2004

- World Road Association, comparison study on bridge management activities, PIARC Technical Committee on Road Bridges an other Structures (C 11), 2004

- World Road Association, management of bridges in asian and african countries, PIARC Technical Committee on Road Bridges and other Structures (C 11), 2005

- Berichte des Forschungspaketes AGB 1, 2008:
Teilprojekt 102, „Methodik zur vergleichenden Risikobeurteilung“, Institut für Baustatik und Konstruktion der ETHZ, Ernst Basler & Partner AG, Risiko & Safety AG.

Teilprojekt 104, „Effektivität und Effizienz der Massnahmen“, Amstein + Walthert AG, IMC GmbH.
Teilprojekt 107, „Behandlung von Tragsicherheit der bestehenden Kunstbauten“, Institut für Baustatik und Konstruktion der ETHZ, Synaxis AG, Diggelmann+Partner AG, Hoj Consulting GmbH
Teilprojekt 108, „Vergleichende Risikobeurteilung bei Kunstbauten“, Ernst Basler & Partner AG.
Teilprojekt 109, „„Effektivität und Effizienz der Massnahmen bei Kunstbauten“, Amstein + Walthert AG, IMC GmbH.