Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

18
24.-26. Juni 2009, Wien Brückentagung 2009 Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008 DI Dr. techn. Eva M. Eichinger-Vill Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

description

Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008. DI Dr. techn. Eva M. Eichinger-Vill Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie. Brückentagung 2009. 24.-26. Juni 2009, Wien. Notwendigkeit der Bewertung. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Page 1: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

24.-26. Juni 2009, WienBrückentagung 2009

Bewertung der Tragfähigkeit bestehender

Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

DI Dr. techn. Eva M. Eichinger-Vill

Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

Page 2: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Notwendigkeit der Bewertung

Feststellung von Bauschäden (z.B. Risse und

Verformungen, Korrosion)

Eingriffe in die Tragstruktur (Umbau/Verstärkung)

Verkehr von Schwertransporten

Einführung höherer Streckenklassen

Feststellung von konstruktiven Mängeln

nach außergewöhnlichen Ereignissen

Auftreten neuer Kenntnisse, die Tragfähigkeit

betreffend

Page 3: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Möglichkeiten bei der Bewertung

1. Aktivierung von

Tragreserven auf der

Einwirkungsseite

2. Aktivierung von

Tragreserven auf der

Widerstandsseite inklusive

Modellbildung

3. Aktivierung von

Tragreserven beim

Sicherheitskonzept

Page 4: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Tragreserven - Einwirkungsseite

Verkehr von Betriebsfahrzeugen

oder Sondertransporten inklusive

dynamischem Beiwert anstelle

Normfahrzeug

Herabsetzung der Geschwindigkeit

(dynamischer Beiwert)

Vorschreibung definierter Fahrwege

(zentrisches Befahren)

Verteilung der Achslasten

Reihungsbeschränkungen

Berechnung mit real vorhandener

Gleisachse

Page 5: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Tragreserven – Widerstandsseite und Sicherheitskonzept

Widerstandsseite Feststellung der tatsächlichen

Materialeigenschaften des Tragwerks Verwendung von elasto-plastischen Modellen

anstatt linear elastischer Modelle Verwendung von realistischeren Modellen als

in der Originalstatik

Sicherheitskonzept Neukalibrierung der Teilsicherheitsbeiwerte

Page 6: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Rechnerischer Nachweis der Tragfähigkeit

1. Zustandsaufnahme

im Zuge einer

Brückenprüfung

2. Ermittlung der

Werkstoffkennwerte

- aus Bestandsunterlagen

- durch Untersuchungen

am Objekt oder

Probenentnahme

3. Nachrechnung

nach Stufe 1, 2, 3 (oder 4)

Page 7: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Stufen einer Tragfähigkeitsbewertung Brückeninspektion

Mögliche Beeinträchtigung der Tragfähigkeit

Nachrechnung Semi-probabilistisches

Sicherheitskonzept

Nachrechnung mit aktualisierten Daten

Beurteilung der Zuverlässigkeit gemäß ÖNORM EN 1990

Bewusste Akzeptanz einer reduzierten Zuverlässigkeit

Geeignete Maßnahmen

Geeignete Maßnahmen

Geeignete Maßnahmen

Nachweis gemäß ÖNORM EN 19xx erfüllt

Nachweis gemäß ÖNORM EN 19xx erfüllt

Zuverlässigkeitsniveau gemäß ÖNORM EN 1990 eingehalten

Stufe 1

Stufe 2

Stufe 3

Stufe 4

Sofortmaßnahmen

Page 8: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Nachrechnung nach Stufe 1

1. Einstufung des

Tragwerks nach dem

letztgültigen

Normenstand

2. Erfüllung der Bedingung

Ed < Rd

Page 9: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Nachrechnung nach Stufe 2 1/2

1. Einwirkungen

Reduktion der

Teilsicherheitsbeiwerte, z.B. für

Ausbaulasten

2. Widerstände

Berücksichtigung der Ergebnisse

von Materialuntersuchungen

3. Nachweisführung

Berücksichtigung definierter

Schwertransporte

4. Erfüllung der Bedingung Ed

< Rd

Page 10: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Reduktion der Teilsicherheitsbeiwerte

Nachrechnung nach Stufe 2 2/2

Page 11: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Nachrechnung nach Stufe 1 + 2

Nachteil

kann für die Beurteilung einer bestehenden Brücke

unwirtschaftlich oder nicht anwendbar sein

Vorteil

wirtschaftlich für den Entwurf

einfach in der Anwendung

Generalisierung

Teilsicherheitsbeiwerte

Konservative Modelle für Widerstände, Verkehrslasten

etc.

verschiedenste Brückentypen

Stufen 1 und 2 basieren auf

Nachweisen gemäß Entwurfsnormen (z.B. Eurocodes)

Sicherheitskonzept der Entwurfsnormen

Page 12: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Konzept: Bestehende Brücke muss nicht alle Forderungen einer

Entwurfsnorm erfüllen Generelles Zuverlässigkeitsniveau der Normen muss aber

eingehalten sein

Nachrechnung nach Stufe 3

Ziel: optimales Verhältnis zwischen Kosten und Zuverlässigkeit

einer bestehenden Brücke Kostenreduktion für Instandhaltung und Erneuerung

Brückenspezifische „Norm“

Methode: Probabilistische Beurteilung unter Berücksichtigung der

spezifischen Brücke Lastmodell Widerstandsmodell

Page 13: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Normativer Hintergrund

ÖNorm EN 1990 (2003) - Zuverlässigkeitsanforderungen Bezugszeitraum: 1 Jahr !!

pf 10-5

4,2

pf 10-6

4,7

pf 10-7

5,2

CC 3Hohe Folgen für Menschenleben und

sehr große wirtschaftliche, soziale oder umweltbeeinträchtigende Folgen

CC 2Mittlere Folgen für Menschenleben, beträchtliche

wirtschaftliche, soziale oder umweltbeeinträchtigende Folgen

CC 1Niedrige Folgen für Menschenleben und keine

oder vernachlässigbare wirtschaftliche, soziale oder umweltbeeinträchtigende Folgen

SchadensfolgeklasseKonsequenz eines

Versagens

Zuverlässigkeits-klasse

Zuverlässigkeits-anforderung

RC 1

RC 2

RC 3

Page 14: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Ablauf Stufe 3

1. Einwirkungen

Lastmodell basierend auf dem tatsächlichen

Verkehr

2. Widerstände

Direkte Berücksichtigung der Ergebnisse aus der

Brückenprüfung (Materialuntersuchungen), z.B.

mittlere Betondruckfestigkeit und Streuung (keine

Umrechnung der Baustoffkennwerte auf

Bemessungswerte erforderlich)

3. Bestimmung des maßgebenden Grenzzustands

4. Erfüllung der Bedingung pf,vorh < pf,erf

Page 15: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Bestimmung der Tragfähigkeit und der Restlebensdauer -Beispiele

Vorteil Stufe 3: Kosteneinsparung

Brücke Beurteilung nach Norm

Einsparung

Brücke 1 Max W = 40 t Max W = 100 t ~EUR 3 Mio.

Brücke 2 Lebensdauer ~ 0 Jahre

Lebensdauer > 15 Jahre

Max W = 45 t Max W = 100 t Max W = 60 t Max W = 150 t

~EUR 9 Mio.

~EUR 0,5 Mio.~EUR 0,6 Mio.

Beurteilung nach Stufe 3

Brücke 3Brücke 4

Page 16: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Vorteil Stufe 3: Sensitivitätsanalyse

4,92

4,92

4,51

4,95

4,90

5,05

5,87

5,15

5,15

5,60

5,12

5,17

5,02

4,12

7,05 5,88 4,70 3,53 2,35 1,18 0,00 1,18 2,35 3,53 4,70 5,88 7,05

Ks

MS,Q

MS,G1

MS,G2

MS,q

fc

fp

Bas

isva

riabl

en

Zuverlässigkeitsindex

Mittelwerte +10% Mittelwerte -10%

Page 17: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Vorteil Stufe 3: Entwicklung der Zuverlässigkeit

5,04

4,89

4,97

5,045,00

4,68

4,00

4,35

4,70

5,05

5,40

2005 2015 2025 2035 2045

Zeit [Jahre]

Zuv

erlä

ssig

keits

ind

ex

lt. ÖNorm EN 1990 gefordert Erhöhung Verkehrsbelastung

Erhöhung Verkehrsbelastung u.Verschlechterung Materialeigenschaften

Ertüchtigung und Verstärkung

Page 18: Bewertung der  Tragfähigkeit bestehender  Eisenbahn- und Straßenbrücken ON Richtlinie ONR 24008

Dr. E.M. Eichinger-Vill Brückentagung, 24.-26. Juni 2009

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

DI Dr. techn. Eva M. Eichinger-Vill

BM für Verkehr, Innovation und TechnologieAbt. II/ST2 Technik und Verkehrssicherheit

Tel.: 01/71162-655724@-mail: [email protected]