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23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Bundesanstalt für Straßenwesen
16. Sachsen-Anhaltinisches BauseminarInvestitionsstau und Sanierungsbedarf für Straßen und Brücken
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung als Grundlage für die Erhaltungsplanung
Bastian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Referat: Dimensionierung und Straßenaufbau
23. Oktober 2014, Magdeburg
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehen
Stand der Technik und
Forschung
Anwendung
Ausblick
Gliederung des Vortrages
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehenbei der Substanzbewertung
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehen
• Definitionen
Folie Nr. 4
Zeit
äquiv. 10-t AÜ
Restnutzungsdauer
Strukturelle Substanz
Technische Nutzungsdauer
Strukturelle Grundsubstanz
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehen
• Module zur Erfassung der Substanz
Folie Nr. 6
• Module zur Bewertung der Substanz
Materialuntersuchungen Zerstörungsfreie Messungen
Abschreibungsmodelle Periodische Messungen und Untersuchungen auf Netzebene
Erfahrungen vorhanden
Aktuelle Forschung
Forschungin Anwendung
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehen
• Idealer Datenmix
wichtig für umfassende Substanzerfassung und -bewertung
Folie Nr. 7
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehen
• Angepasstes Vorgehen
Folie Nr. 8
Aufgabenstellung,
Netzgröße, …
DTVSV
Aufbau ZEB
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
http://oyle.files.wordpress.com/2010/01/img_3229.jpg
Vorgehen
• Oberflächenbild
Folie Nr. 9
Irritationen
Oberflächenschäden-Verfüllte Risse
-Nahtstellen
Bruch / Riss• Röntgenbild
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vorgehen
• Oberflächenbild
Folie Nr. 10
Irritationen
Oberflächenschäden-Verfüllte Risse
-Nahtstellen
• Röntgenbild
http://de.wikipedia.org/wiki/Knochenbruch
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und TechnikErfassung und Bewertung
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und Technik
• Substanzbewertung - Abschreibungsmodell
Folie Nr. 12
Alter
vorhandene
SchichtdickenÄquivalenz-
faktoren
äquivalente
Schichtdicken
RStO Dimensionierung
anhand
aktueller DTVSV Werte
erforderliche
Schichtdicken
Verhältniswert
Normierung
SubstanzwertBestand
Äq
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kto
r
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und Technik
Folie Nr. 13
Ebenheit Oberflächenschäden
Normierung
SubstanzwertOberfläche
• Zustandserfassung und Bewertung (ZEB)
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und Technik
• Substanzbewertung - Tragfähigkeit
Folie Nr. 14
FWD0 km/h
Deflectograph
Lacroix5 km/h
Curviametro18 km/h
© Abbildungen: FGSV / Greenwood Eng.
TSD80 km/h
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und Technik
• Substanzbewertung – Schichtdicken und Inhomogenitäten
Folie Nr. 15
Sender-Antenne
Empfänger-Antenne
Inventarisierung des Netzes
Schnellfahrender Einsatz möglich
Kopplung mehrerer Antennen (Multi-Array)
Hohe Anforderungen an das Post-Processing
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und Technik
• Substanzbewertung – RSO-Verfahren (FGSV AK4.4.3)
Folie Nr. 16
Festlegung von homogenen Abschnitten
Entnahme von Bohrkernen
Berechnung von Restnutzungsdauern mittels
‚umgekehrter‘ Dimensionierungsrechnungen
Ermittlung der Steifigkeiten und
Ermüdungsfunktionen im Labor
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Stand der Forschung und Technik
• Substanzbewertung – RSO-Verfahren (FGSV AK4.4.3)
Festlegung von homogenen Abschnitten
TW SuB
950+000
926+500
GPR
DTV SV
TSD
I IIIII
IV V
VIVII
VIII
IX X XI XII
XIII
XIV XV XVI
945+000 940+000 935+000 930+000
!Farben spiegeln keine Wertung wieder!
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
AnwendungAktuelle Projektbeispiele
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7
– Ziel: Praxiserprobung der RSO Asphalt auf längerem Autobahnabschnitt
– Ausgangslage: Straßenaufbau am zu erwartenden Ende der Nutzungsdauer
BAB A7, nördlich von Hamburg
2x 25 km
Alter der Asphalttragschicht rd. 44 Jahre
Alter der Asphaltdeckschicht rd. 10 bis 15 Jahre
Folie Nr. 19
Deges: Übersichtslageplan ÖPP A7
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7
– Versuchsprogramm
» Aufbaudaten
» ZEB-Daten
» GPR-Messungen inkl. Videobefahrung
» TSD-Messungen
Folie Nr. 20
Erkenntnisse
‚Ingenieurtechnischer Sachverstand‘ ist unbedingt erforderlich
Vielschichtige Datengrundlage erforderlich
Wahl und Anpassung geeigneter Maßstäbe z.B. in Abhängigkeit der
Objektgröße
Festlegung der homogenen Abschnitte
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7
– Versuchsprogramm
Auswahl von homogenen Abschnitten für die Testanwendung
» RSO konform
» Abschnittsbeprobung
» Querschnittsbeprobung
Folie Nr. 21
Erkenntnisse
Umgang mit geschädigten Bohrkernen?
RSO „pro homogenem Abschnitt 16 Bohrkerne im ersten Kilometer, jeder weitere Kilometer
zusätzlich 5 Bohrkerne“
1 km = 16 Stk. / 2 km = 21 Stk. / 3 km = 26 Stk. / 4 km = 31 Stk. / …
Tagesleistung rd. 50 Stk. (1 Kolonne inkl. Verfüllung bei guten Bedingungen)
Annahme: 50 km ÷ 8 Abschnitten rd. 328 Bohrkerne Zeitbedarf rd. 1,5 Wochen
Bohrkernentnahme
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Anwendung der RSO Asphalt auf der BAB 7
– Versuchsprogramm
» Ermittlung der Steifigkeitsmodul-Temperaturfunktionund Ermüdungsfunktionen im Labor
» Berechnung der strukturellen Substanzund Restnutzungsdauern
Folie Nr. 22
Erkenntnisse
Auswahl der Bohrkerne (insbesondere bei probabilistischem Verfahren)
Vorgehen gemäß AL-Sp-Asphalt
Probabilistisches Verfahren
Deterministisches Verfahren
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Nationales Innovationsprogramm Straße des BMVI Innovationen im Straßenbau – Zerstörungsfreie Verfahren zur Bewertung
der strukturellen Substanz
– Ablauf:
Zustandserfassung zerstörungsfrei (verschiedenste Möglichkeiten)
Prognosen durch die Zuwendungsempfänger
Simulierte Belastung mit dem Mobile Load Simulator MLS10 (bis zur spezifischen Bauklassengrenze)
Folie Nr. 23
Modellstraße Asphaltbauweise der BASt
(Baujahr 2003) nach RStO 01
Mobile Load Simulator MLS10
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Full Scale APT MLS10
Großmaßstäblich zeitraffende Belastungsversuche mit dem MLS10
Mobile Load Simulator
» Entwicklung an der Universität Stellenbosch, Südafrika
» 4 Maschinen weltweit(2x MLS10 und 2x MLS66)
– Seit April 2013 im Versuchsbetrieb
– rd. 6Mio Überrollungen seit dem Bau
Folie Nr. 24
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
MLS10 der BASt
• Full Scale APT MLS10
– Belastung durch vier Radsatzzüge mit Belastungsrädern
» Radlast bis zu 75 kN
» Standardbetrieb mit 50 kN(äquivalente 10 t-Achse)
– Ausführung der Belastungsräder
» Zwillings- oderEinzelbereifung
– lineare Belastungsstrecke
» 3,50 m
– Geschwindigkeit
» bis zu 22 km/h = 6000 Ü/h
Folie Nr. 25
LMT Products (Pty) Ltd
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
MLS10 der BASt
• Impressionen des MLS10
Folie Nr. 26
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
MLS10 der BASt
• Voraussetzungen:
Folie Nr. 27
Actio
Reactio
Neben der reinen Belastungsmaschine MLS10 ist es elementar, ausgereifte
Sensorkonzepte und weitere Messverfahren in das Versuchsprogramm zu integrieren.
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Anwendung
• Nationales Innovationsprogramm Straße des BMVI Innovationen im Straßenbau – Zerstörungsfreie Verfahren zur Bewertung
der strukturellen Substanz
– Ablauf:
Zustandserfassung zerstörungsfrei (verschiedenste Möglichkeiten)
Prognosen durch die Zuwendungsempfänger
Simulierte Belastung mit dem Mobile Load Simulator MLS10 (bis zur spezifischen Bauklassengrenze)
Verifizierung der Verfahren ggf. Anpassung (inkl. zerstörende Untersuchungen)
Folie Nr. 28
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Ausblick
Zusammenfassung und
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Zusammenfassung
Anwendbare Verfahren und Techniken existieren oder sind im Entstehen
Einzelne Verfahren und Techniken besitzen ihre Vor- und Nachteile
Deutlicher Innovationsschub zerstörungsfreier Verfahren im letzten
Jahrzehnt
Folie Nr. 30
Ziel sollten technisch und ökonomisch optimierte
Verfahren sein, die eine vorausschauende
Substanzbewertung erlauben.
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Ausblick
Anwendung der RSO Asphalt
Erarbeitung der RSO Beton
Erweiterung der Kenntnisse über Schädigungsmechanismen in Situ
Begleitung und Evaluierung messtechnischer Entwicklungen und Innovationen
Folie Nr. 31
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Ausblick
• Wunschziel
Folie Nr. 32
Periodische Erfassung im Gesamtnetz (Teil-) Automatisierte Auswertung
Bauakte……………………………………………………………………………………………
…
Verkehrs-zählung………………………………………………………………………………
Maß-nahme-daten………………………………………………
Labor-ergebnisse………………………………………………………………………………
Messwerte
Alter
Fakto
r
vorhandeneSchichtdicken
Äquivalenz-faktoren
äquivalenteSchichtdicken
Vertiefte Untersuchungsergebnisse
relevanter Teilnetze
23.10.2014 ; Referent: ian Wacker, Dr. Dirk Jansen
Innovative Verfahren zur Substanzbewertung
Vielen Dankfür ihre Aufmerksamkeit!
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