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Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK Bundesamt für Strassen ASTRA I452-1538 KUBA 4.0 Dr. R. Hajdin IMC GmbH.

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Präsentation zum Thema: "Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK Bundesamt für Strassen ASTRA I452-1538 KUBA 4.0 Dr. R. Hajdin IMC GmbH."—  Präsentation transkript:

1 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK Bundesamt für Strassen ASTRA I KUBA 4.0 Dr. R. Hajdin IMC GmbH Fachapplikation Kunstbauten und Tunnel KUBA 4 und KUBA 5 Infotagung, , Bern

2 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Inhalt 1.Einführung 2.Erhaltungsplanung mit KUBA-MS 3.Neue Daten Substanzdaten Inspektionsdaten Daten zu Erhaltungsmassnahmen 4.Methodik 5.Schlussbemerkungen 2

3 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Wozu KUBA 4.0? Unterstützung v.a. für die Unterhaltsplanung aber auch für die Erhaltungsplanung Finanzbedarf Arbeitsprogramm Zustandsentwicklung Neue Daten Zustandsdaten Kosten 3 1. Einführung

4 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Geschichtlicher Rückblick 1/1992 – Literatur und Machbarkeitsstudie 1/1994 – Projektdefinition 1/1995 – Grobkonzept 8/2002 – IT-Konzept 6/ Realisierungsbeginn 4 1. Einführung

5 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Installierte Releases beim ASTRA Produktive Installation Hotfix Hotfix Rel Rel Rel Einführung

6 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Unterhalt als Prozess 6 Arbeitsprogramm 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS

7 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Ergebnisse Arbeitsprogramm - Vorschläge der Unterhaltsprojekte für eine Zeitperiode Mittelfristiges Arbeitsprogramm - Liste der optimalen Unterhaltsprojekte für 10 bis 15 Jahre Langfristiger Finanzbedarf Was heisst optimal? 7 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS

8 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Ergebnisse (Fort.) Wirtschaftlich optimal - optimale Verwendung der finanziellen Mittel Arbeitsprogramme sollen nur optimale Unterhaltsprojekte enthalten In Bezug auf Zeit der Ausführung in Bezug auf deren Art und Umfang (=Betreiberkosten) in Bezug auf Verkehrsbehinderung (=Benutzerkosten) 8 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS

9 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Unterhaltsplanung 9 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS

10 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Bauwerkszustand und Unterhaltsprojekte Erhaltungsplanung mit KUBA-MS

11 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Neu gegenüber 3.1 – KUB-DB Substanz Ausmasse Bauwerksinspektion (Zustandserfassung) Schadensprozesse Schadenausmasse Erhaltungsmassnahmen Kosten Neue Daten

12 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Bauwerksteilausmass Neue Daten

13 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I L tot : Länge der Platte: Ausmass der unteren Fahrbahnplatte [m 2 ]:A u = (2 a + b + 2 c) L tot Ausmass der oberen Fahrbahnplatte [m 2 ]:A o = B L tot Bauwerksteilausmass Platte (2343, 2351, 2352, 2355, 2936) Neue Daten

14 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Ausmass des Widerlagers ohne Kontrollgang [m 2 ]:A = B h Ausmass des Widerlagers mit Kontrollgang [m 2 ]:A = 2 B h Ausmass der Lagerbank [m 2 ]A = b L Bauwerksteilausmass Widerlager (21, 2101, 2102, 2111, 2112, 2114, 2324) Neue Daten

15 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Länge des Bogens [m]: L Ausmass des Gewölbes [m 2 ]: A = b L Ausmass des Bogens [m 2 ]: A = U L Eine als Stütze ausgeprägte Mauer Bauwerksteilausmass Bogen, Gewölbe (2321, 2924) Neue Daten

16 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Fahrbahnplattenlänge [m]: L tot Länge eines Fahrbahnübergangs (von Aussenkante Randbord bis zur Aussenkante Randbord [m]): B Anzahl Fahrbahnübergänge auf der Brücke: n Ausmass der Fahrbahnübergänge der Brücke [m]:L FA = B n Bauwerksteilausmass Fahrbahnübergang (27) Neue Daten

17 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Zustandserfassung Bauwerkteil ist Beurteilungseinheit Durch Inspektionen werden erfasst: Schadenschwere Schadenausmass Schadenprozess Neue Daten

18 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Zustandserfassung Neue Daten

19 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Schadensprozesse Korrosion im Stahlbeton (und Spannbeton) Frostschäden am Beton Wasserinfiltration Korrosion am Baustahl Schäden am Mauerwerk Schäden an Fahrbahnübergängen Schäden am Lager Schäden an Belag und Abdichtung Neue Daten

20 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I VoraussetzungGegenbeispiele Der Schadensprozess muss kontinuierlich und voraussagbar sein. Er muss auch die Zustandsklassen durchlaufen, welche durch typische Schadensbilder charakterisiert werden. Unterspülung Es ist möglich mit relativ geringem Aufwand die durch ihn verursachten Schäden zu entdecken und zu inspizieren Ermüdung Die Massnahmen müssen einer eindeutigen dem Schadenprozess zugeordneten Zustandsklasse zugewiesen werden können Ermüdung Die Verhältnismässigkeit zwischen Ausmass des Schadens und Umfang der Massnahme muss vorhanden sein Bodensenkung Schadensprozesse Neue Daten

21 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Zustands- klasse Beschreibung 1: gut (keine/ geringfügige Schäden) Keine nennenswerten Schäden; nur feine Oberflächenrisse; keine Spuren von Korrosion. 2: annehmbar (unbedeutend e Schäden) Sichtbare Korrosionsspuren (Rostflecken) und/oder lokale Abplatzungen; feine Risse infolge von Korrosion an Bewehrungsstäben und/oder Nassstellen; geringfügige mechanische Schäden 3: schadhaft (bedeutende Schäden) Abplatzungen mit freiliegenden Bewehrungsstäben, Korrosionsabtrag unbedeutend, im Mittel weniger als 10 % der freiliegenden Bewehrungsstäbe; Risse und/oder Nassstellen 4: schlecht (grosse Schäden) Abplatzungen mit freiliegenden Bewehrungsstäben, Korrosionsabtrag bedeutend, im Mittel mehr als 10 % der freiliegenden Bewehrungsstäbe und/oder Lochfrass; Risse und/oder Nassstellen. 5: alarmierend (dringliche Massnahme) Die Sicherheit ist gefährdet; Massnahmen sind vor der nächsten Hauptinspektion erforderlich; dringliche Massnahme. CE2 CE3 CE4 CE5 Schadensschwere 3. Neue Daten CE2

22 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Schäden und Schadenausmass Fakten Interpretation 3. Neue Daten

23 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Schlussprüfung Erste Inspektion Schadenausmass / Segmentierung Das Ziel der Segmentierung ist die Teile eines Bauwerksteils, bei welchen gleicher Verfall vermutet wird, zu identifizieren Die Segmente sind dynamisch, aber die Segmentausmasse können nur durch die Umverteilung der Ausmasse in Zustandsklasse 1 verändert werden die Veränderung der Schadenausmasse einer anderen Zustandsklasse ist nur bei der jüngsten Inspektion erlaubt Neue Daten

24 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Schadenausmass / Segmentierung Pro Segment: Schäden welche zum gleichen Schadensprozesstyp und Einfluss gehören (und am gleichen Bauwerksteil wirken) werden zu einer Schadensgruppe zusammengefasst und als solche erfasst (z. B. Korrosion im Stahlbeton mit negativen Einfluss). Der Zustand des Schadenausmasses wird erfasst (z. B. Zustandsklasse 3). Das Ausmass der Schadensgruppe wird erfasst (z. B. 0.8 x x 0.5 = 0.5 [m2]) Neue Daten

25 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Schadenausmass / Segmentierung Pro Segment: Ausgeführte Erhaltungsmassnahmen zur Behebung der Schadensgruppe werden ggf. erfasst. Der erfassten Schadensgruppe können erfasste Schäden zugeordnet werden und dadurch mit der Schadensgruppe zusammengefasst werden (z. B. Betonüberdeckung unter 15 mm, angerostete Bewehrung und Abplatzungen oder lose Stellen). Der erfassten Schadensgruppe können Fotos zugeordnet werden Neue Daten

26 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Kosten - Was wird erfasst? Kosten der Unterhaltsmassnahme an Bauwerksteilen Kosten der nicht berücksichtigten Bauwerksteile Zusatzkosten Installationskosten Verkehrsführungskosten Honorare für Projektierung und Bauleitung Honorare für Überprüfung Neue Daten

27 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Erfassung von Erhaltungskosten Neue Daten

28 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Neue Daten 28

29 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Bauwerkszustand und Unterhaltsprojekte Methodik

30 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Zustandsklasse und Massnahmen 30 Korrosion vom Stahlbeton 4. Methodik

31 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Methodik 31

32 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Methodik 32

33 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Zustandsprognose 33 Die Entwicklung der Schadenschwere mit der Zeit wird mit einer Verfallsfunktion beschrieben. Hierfür werden in KUBA-MS Markov-Ketten eingesetzt. Die Zustandsentwicklung wird als eine probabilistische Funktion modelliert 4. Methodik

34 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Probabilistische Zustandsentwicklung (Forts.) 4. Methodik

35 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5 Heute100%0% Nach Periode 187%13%0% Nach Periode 273%23%4%0% Periode t Periode t + 1 ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5 ZK ZK ZK ZK ZK Markov-Ketten Methodik

36 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I P34=20% 36 Bedeutung der Koeffizienten Sie sind in der Regel nicht als prozentuale Anteile zu verstehen, nach denen ein Schadenausmass nach einer Periode aufgeteilt wird. Sie sind in der Regel die Wahrscheinlichkeiten mit welcher sich ein Schadenausmasses in einer Zustandsklasse befinden wird Methodik

37 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Bedeutung der Koeffizienten Ausnahme: Sie werden jedoch als prozentuale Anteile aufgefasst nach welchen ein Schadenausmass in Zustandsklasse 1 nach einer Periode aufgeteilt wird für alle Bauwerksteile ausser für Lager und Gelenke. 37 P12=10% Die Schäden werden generiert 4. Methodik

38 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Optimierungsprinzip Methodik

39 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Optimierungsprinzip Methodik

40 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Optimierung auf Netzebene Der Mittelwert der Betreiberkosten aller Realisierungen wird gesucht Der kleinste Mittelwert definiert die optimale Unterhaltsstrategie Methodik

41 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Methodik

42 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Planung auf Netzebene Simulation Multiplizieren die Einheitskosten der optimalen Unterhaltsmassnahmen mit den Ausmassen in den jeweiligen Zustandsklassen Methodik

43 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Finanzbedarf Methodik

44 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Mittlerer Bauwerkszustand Simulation Gewichten die Ausmasse mit dem Ersatzeinheitskosten Methodik

45 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Mittlerer Bauwerkszustand Methodik

46 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Verfall Methodik

47 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I P34=20% Schadenausmass in ZK 3 = 50 m 2 Schadenausmass in ZK 4 = 10 m 2 4. Methodik 47

48 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I P34=20 % Schadenausmass in ZK 3 = 50 m 2 Sortieren nach Verfallsindikator Schadenausmass in ZK 4 = 10 m 2 4. Methodik 48

49 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Unterhaltsprojekte Optimale (oder minimale) Unterhaltsmassnahmen an Bauwerksteilen in Unterhaltsprojekte zusammenfassen Die Kosten aufgrund der Einheitskosten berechnen Installationskosten, Projektierungskosten hinzufügen Benutzerkosten berechnen Methodik

50 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Optimierung auf Bauwerksebene Für jedes Bauwerk werden 3 Unterhaltsprojekte untersucht: Optimales Unterhaltsprojekt Nichtstun Ersatz Dazu kommen manuell eingegebene Umgestaltungsprojekte, weitere Unterhaltsprojekte usw. Budgeteinschränkungen Methodik

51 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Inkrementelle Kosten/Nutzen Analyse Methodik

52 KUBA 4 und KUBA 5, Infotagung, , Bern Bundesamt für Strassen ASTRA I Schlussbemerkungen zu KUBA-MS Der Nutzen der Erhaltungsplanung hängt sehr stark von Eingangsdaten ab, d. h. Übergangskoeffizienten Wirksamkeitsvektoren Einheitskosten Die Qualität der erfassten Daten ist von ganz grosser Bedeutung Junk-in, junk-out Schlussbemerkungen


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