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Konzeption Eines Managementsystems Zur Bauwerkserhaltung - Marcus Eckert
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Marcus Eckert:
Konzeption Eines Managementsystems Zur Bauwerkserhaltung - neues Buch

ISBN: 9783832494773

ID: 9783832494773

Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschiedenen Straßenbaulastträger/ Straßenbauverwaltungen eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung (Kapitel 3) und der Begriff der Instandhaltung speziell für den Straßen- und Brückenbau dargestellt (Kapitel 4). Eine weitere Literaturrecherche befasst sich mit Schadensarten, Schadensentwicklungen und Schadensursachen sowie Folgeschäden, bezogen auf die unterschiedlichen Bauwerksteile bzw. -gruppen (Kapitel 5). Hier wird in erster Linie auf die Unterschiede zwischen Stahl- und Stahlbetonwerkstoffen eingegangen. Neben der Entwicklung/ Anpassung bestehender Datenbanken zur Vorhaltung von statischen und dynamischen Bauwerksdaten (Kapitel 6) wird für das BMS-Konzept die einheitliche und zum Teil EDV-gesteuerte Durchführung von Bauwerksprüfungen unter objektiven Gesichtspunkten in Verbindung mit der Bewertung der Prüfergebnisse untersucht (Kapitel 7/ Anhang VI & VII). Für eine beabsichtigte Priorisierung und finanzielle Optimierung der geplanten Instandhaltungsmaßnahmen werden verschiedene Schadens- und Nutzungsdauermodelle sowie Kosten-Nutzen-Analysen - bezogen zuerst auf Objekt-, danach auf Netzebene - untersucht und deren Vor- bzw. Nachteile beschrieben (Kapitel 8-10). Kapitel 11 stellt das Nötigwerden einer Schnittstelle zum Verkehrslenkungsmanagement dar während Kapitel 12 den geplanten Ablauf bzw. die Steuerung eines BMS nach dessen Einführung erläutert. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden mögliche Unterschiede zwischen dem Pavement-Management -System (PMS) und dem Bauwerks-Management-System (BMS) (Kapitel 13), die Integrationen bzw. Schnittstellen des BMS mit anderen Management-Systemen sowie der Einfluss anderer Baulastträger analysiert (Kapitel 14) und derzeitig mögliche Forschungsprojekte (Kapitel 15) aufgelistet. Inhaltsverzeichnis: Aufgabenstellung 1.Einführung1 1.1Ingenieurbauwerke - Bestand, Erhaltung und Prognose1 1.2Vorgehensweise2 2.Grundlagen3 2.1Bestehende Regelwerke und Vorschriften in der Brückeninstandhaltung3 2.2Entwicklung und Organisation der Bauwerksinstandhaltung in Deutschland7 2.3Bewertung der Bauwerkszustände nach der RI-EBW-PRÜF9 2.4EDV-gesteuerte Bauwerksinstandhaltung mit Kostenüberwachung11 2.5Umfragen der TH Darmstadt bei Landschaftsverbänden & beim Bundeseisenbahnamt13 2.5.1Wahl der Erhaltungsstrategie13 2.5.2RI-EBW-PRÜF 88/ Bedarfsleiste14 2.5.3Kosten und Kostenschätzung14 2.5.4Brückenprüfungen bei der Deutsche Bundesbahn (1988)15 2.6Zusammenfassung der Umfragen und Bewertung der bereits bestehenden Systeme16 2.7Aktueller Entwicklungsstand des deutschen Bauwerks-Management-Systems17 3.Anforderungen und Zielsetzungen im Bauwerksmanagement19 3.1Aufgabenbereiche eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung19 3.1.1Die statisch-konstruktive Ebene19 3.1.2Analysen auf Projektebene19 3.1.3Die politische Ebene20 3.2Anforderungen und Zielsetzungen der Straßenbaulastträger an ein BMS20 3.3Rahmenbedingungen und Schwerpunkte eines Bauwerkserhaltungssystems22 3.4Zielhierarchie eines Bauwerkserhaltungssystems nach Schubert24 3.4.1Leitziel des Brückenmanagements24 3.4.2Oberziel ¿Planung und Ausführung von Neubaumaßnahmen¿24 3.4.3Oberziel ¿Erhaltung des Gebrauchtwerts vorhandener Bauwerke¿25 3.4.4Oberziel ¿Abriss von Brückenbauwerken¿25 3.4.5Kenngrößen für den Aufbau eines Bauwerkserhaltungssystems26 4.Instandhaltung/ Instandhaltungsmanagement26 4.1Beschreibung der systematischen Instandhaltung26 4.1.1Beeinflussen der Schädigungsgeschwindigkeit29 4.1.2Instandhaltungsgerechtes Konstruieren29 4.1.3Definition und Wahl der Instandhaltungsstrategie30 4.1.4Leitziel einer Instandhaltungsstrategie31 4.2Das Wesen der Instandhaltung: Überwachen - Erhalten - Wiederherstellen31 4.2.1Erhaltung des Gebrauchtwerts32 4.2.2Regelmäßige Inspektion33 4.2.3Laufende Unterhaltung34 4.2.4Gezielte Instandsetzung35 5.Definition und Zuordnung der Schäden und Schadensursachen36 5.1Einteilung der typischen Bauwerksschäden36 5.2Schadensursachen und Zustandsentwicklungen an Baustoffen und Bauwerksteilen36 5.2.1Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Überbau¿ (Beton)37 5.2.2Schäden an Stahlbrücken38 5.2.3Schäden an Stahlverbund- und Steinbrücken38 5.2.4Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Verschleißbauteile¿39 5.2.5Schäden an der Brückentafel40 5.2.6Schäden an Fahrbahnübergängen40 5.2.7Fahrbahnschäden40 6.Bereitstellung von Informationen für objekt- und netzbezogene Analysen41 6.1Administrative und technische Daten42 6.1.1Bauwerksdaten42 6.1.2Tragfähigkeit und Verkehrsaufkommen42 6.1.3Benötigte Inspektionsdaten42 6.2Variable Daten43 6.2.1Wartungsdaten43 6.2.2Schadensdaten43 6.2.3Kostendaten43 6.3Statistische Analysen43 7.Bewertungsmodelle für Zustände, Ausfälle, Prioritätsreihungen und Eingreifzeitpunkte44 7.1Stochastische Modelle bei unbekanntem Ausfallzeitpunkt und/ oder Ausfallverteilung45 7.2Beurteilung des Prioritätsmodells nach Kraft47 7.3Wertung der Hitzel-Dringlichkeitsreihung47 7.4Ermittlung des technisch optimalen Eingreifzeitpunkts nach Haardt48 7.5Ermittlung des wirtschaftlichen Eingreifzeitpunkts bei blockweisem Ersatz (Schubert)50 7.6Ermittlung des Eingreifzeitpunkts nach der optionalen Strategie (Schubert/ Streicher)51 7.7Zyklische Auswertungen und Erstellung der Erhaltungsprogramme nach Kraft52 8.Schadensmodelle für Brückenbauwerke54 8.1Schadens- bzw. Maßnahmekataloge55 8.2Ansätze zur Entwicklung von Brückenschadensmodellen55 8.2.1Definition der Bauelemente56 8.2.1.1Bauwerke56 8.2.1.2Brückenbaustoffe56 8.2.2Definition der Zustände56 8.2.3Wahl der Maßeinheiten (pro Element)57 8.2.4Entwicklung von Schadensfunktionen (pro Element)57 8.3Entwicklung von Schadensfunktionen auf Projektebene58 9.Betriebswirtschaftliche Bewertung von Instandhaltungsmaßnahmen59 9.1Kapitalisierter Restwert59 9.2Kostenerfassung/ -kataloge: Kosten für Baulastträger, Nutzer, Dritte60 9.2.1Kosten der Bauwerksinstandhaltung60 9.2.2Kosten der Bauwerksprüfung61 9.2.3Kostenkennzahlen für Brückenbauwerke61 9.2.4Kostenkataloge62 9.3Finanzielle und personelle Kapazitäten63 9.4Maßnahmenbündelung/ Kombinationsmöglichkeiten64 9.5Kapitalisierung von Kosten und Nutzen66 9.5.1Die Nutzwertanalyse66 9.5.2Die Kostenanalyse67 9.5.3Die Kosten - Nutzen - Analyse67 9.5.4EWS-/ BVWP-Bewertungsverfahren68 10.Bauliche und funktionale Lebensdauer70 10.1Nutzungsdauermodelle70 10.2Lebensdauerkosten-Modelle und Mehrjahres-Netzoptimierungsmodellen71 11.Netzbezogene Verkehrslenkungsmaßnahmen72 11.1Verkehrssituation72 11.2Nutzungseinschränkungen73 11.3Verkehrslenkungsmaßnahmen/ Umleitungsvarianten74 12.Controlling75 12.1Controlling auf Bundesebene75 12.2Controlling auf Mittlerer und Unterer Ebene76 13.Das Wesen der Systematischen Straßenerhaltung und den Bezug zum BMS76 13.1Die bauliche Erhaltung von Verkehrswegen76 13.2Daten und Modellgrundlagen des PMS79 13.3Grenzen zwischen den Straßen- & Brücken-Management-Systemen82 14.Erweiterung und Integration des Bauwerks-Management-Systems85 14.1Aufbau neuer Programme und Schnittstellen mit anderen Managementsystemen85 14.2Andere Verwaltungen/ Baulastträger87 15.Denkbare Forschungs- und Entwicklungsprojekte87 15.1Anpassung an die politischen Verhältnisse87 15.2Verbesserung der Bauwerksprüfung/ Bauwerksüberwachung88 15.3Verbesserung der Schadens- und Nutzungsdauermodelle88 15.4Erforschung der Effektivität neuer Instandhaltungsmöglichkeiten89 15.5Entwicklung dynamischer Simulationsmodelle zur Schadensausbreitung89 Zusammenfassung90 Quellenverzeichnis91 Anhang97 I.Befragung von Straßenbauämtern zur Brückenerhaltung im Jahr 199097 II.Ausgewählte ausländische Managementsysteme der Brückeninstandhaltung98 II.1Bauwerks-Management-Systeme in den USA98 II.2EU-Kooperationsprojekt BRIME (Bridge Management in Europe)99 II.3Das OECD - Brückenmanagementsystem99 III.Datenbanken/ Datenarten100 IV.Ausgewählte Nutzen - Kosten - Analysen101 IV.1Allgemeiner theoretischer Aufbau einer Kosten - Nutzenfunktion (Streicher)101 IV.2Ablauf der Nutzwert - Kosten - Analyse nach Schubert102 V.Ausgewählte Nutzungsdauermodelle103 V.1Modell des Bund/ Länder-Fachausschusses Brücken- und Ingenieurbau103 V.2Vorhersagen der Betriebsdauer aufgrund der Material- und Baumerkmale104 V.3Nutzen-/ Kostenstrategien zur Instandhaltung von Tragwerken (Streicher)104 V.4Nutzungsdauermodell nach Haardt105 VI.Prioritätenreihung nach Kraft105 VII.Dringlichkeitsreihung nach Hitzel108 Konzeption Eines Managementsystems Zur Bauwerkserhaltung: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschiedenen Straßenb, Diplomica Verlag

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Konzeption Eines Managementsystems Zur Bauwerkserhaltung - Marcus Eckert
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Marcus Eckert:
Konzeption Eines Managementsystems Zur Bauwerkserhaltung - neues Buch

ISBN: 9783832494773

ID: 9783832494773

Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschiedenen Straßenbaulastträger/ Straßenbauverwaltungen eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung (Kapitel 3) und der Begriff der Instandhaltung speziell für den Straßen- und Brückenbau dargestellt (Kapitel 4). Eine weitere Literaturrecherche befasst sich mit Schadensarten, Schadensentwicklungen und Schadensursachen sowie Folgeschäden, bezogen auf die unterschiedlichen Bauwerksteile bzw. -gruppen (Kapitel 5). Hier wird in erster Linie auf die Unterschiede zwischen Stahl- und Stahlbetonwerkstoffen eingegangen. Neben der Entwicklung/ Anpassung bestehender Datenbanken zur Vorhaltung von statischen und dynamischen Bauwerksdaten (Kapitel 6) wird für das BMS-Konzept die einheitliche und zum Teil EDV-gesteuerte Durchführung von Bauwerksprüfungen unter objektiven Gesichtspunkten in Verbindung mit der Bewertung der Prüfergebnisse untersucht (Kapitel 7/ Anhang VI & VII). Für eine beabsichtigte Priorisierung und finanzielle Optimierung der geplanten Instandhaltungsmaßnahmen werden verschiedene Schadens- und Nutzungsdauermodelle sowie Kosten-Nutzen-Analysen - bezogen zuerst auf Objekt-, danach auf Netzebene - untersucht und deren Vor- bzw. Nachteile beschrieben (Kapitel 8-10). Kapitel 11 stellt das Nötigwerden einer Schnittstelle zum Verkehrslenkungsmanagement dar während Kapitel 12 den geplanten Ablauf bzw. die Steuerung eines BMS nach dessen Einführung erläutert. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden mögliche Unterschiede zwischen dem Pavement-Management -System (PMS) und dem Bauwerks-Management-System (BMS) (Kapitel 13), die Integrationen bzw. Schnittstellen des BMS mit anderen Management-Systemen sowie der Einfluss anderer Baulastträger analysiert (Kapitel 14) und derzeitig mögliche Forschungsprojekte (Kapitel 15) aufgelistet. Inhaltsverzeichnis: Aufgabenstellung 1.Einführung1 1.1Ingenieurbauwerke - Bestand, Erhaltung und Prognose1 1.2Vorgehensweise2 2.Grundlagen3 2.1Bestehende Regelwerke und Vorschriften in der Brückeninstandhaltung3 2.2Entwicklung und Organisation der Bauwerksinstandhaltung in Deutschland7 2.3Bewertung der Bauwerkszustände nach der RI-EBW-PRÜF9 2.4EDV-gesteuerte Bauwerksinstandhaltung mit Kostenüberwachung11 2.5Umfragen der TH Darmstadt bei Landschaftsverbänden & beim Bundeseisenbahnamt13 2.5.1Wahl der Erhaltungsstrategie13 2.5.2RI-EBW-PRÜF 88/ Bedarfsleiste14 2.5.3Kosten und Kostenschätzung14 2.5.4Brückenprüfungen bei der Deutsche Bundesbahn (1988)15 2.6Zusammenfassung der Umfragen und Bewertung der bereits bestehenden Systeme16 2.7Aktueller Entwicklungsstand des deutschen Bauwerks-Management-Systems17 3.Anforderungen und Zielsetzungen im Bauwerksmanagement19 3.1Aufgabenbereiche eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung19 3.1.1Die statisch-konstruktive Ebene19 3.1.2Analysen auf Projektebene19 3.1.3Die politische Ebene20 3.2Anforderungen und Zielsetzungen der Straßenbaulastträger an ein BMS20 3.3Rahmenbedingungen und Schwerpunkte eines Bauwerkserhaltungssystems22 3.4Zielhierarchie eines Bauwerkserhaltungssystems nach Schubert24 3.4.1Leitziel des Brückenmanagements24 3.4.2Oberziel ¿Planung und Ausführung von Neubaumaßnahmen¿24 3.4.3Oberziel ¿Erhaltung des Gebrauchtwerts vorhandener Bauwerke¿25 3.4.4Oberziel ¿Abriss von Brückenbauwerken¿25 3.4.5Kenngrößen für den Aufbau eines Bauwerkserhaltungssystems26 4.Instandhaltung/ Instandhaltungsmanagement26 4.1Beschreibung der systematischen Instandhaltung26 4.1.1Beeinflussen der Schädigungsgeschwindigkeit29 4.1.2Instandhaltungsgerechtes Konstruieren29 4.1.3Definition und Wahl der Instandhaltungsstrategie30 4.1.4Leitziel einer Instandhaltungsstrategie31 4.2Das Wesen der Instandhaltung: Überwachen - Erhalten - Wiederherstellen31 4.2.1Erhaltung des Gebrauchtwerts32 4.2.2Regelmäßige Inspektion33 4.2.3Laufende Unterhaltung34 4.2.4Gezielte Instandsetzung35 5.Definition und Zuordnung der Schäden und Schadensursachen36 5.1Einteilung der typischen Bauwerksschäden36 5.2Schadensursachen und Zustandsentwicklungen an Baustoffen und Bauwerksteilen36 5.2.1Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Überbau¿ (Beton)37 5.2.2Schäden an Stahlbrücken38 5.2.3Schäden an Stahlverbund- und Steinbrücken38 5.2.4Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Verschleißbauteile¿39 5.2.5Schäden an der Brückentafel40 5.2.6Schäden an Fahrbahnübergängen40 5.2.7Fahrbahnschäden40 6.Bereitstellung von Informationen für objekt- und netzbezogene Analysen41 6.1Administrative und technische Daten42 6.1.1Bauwerksdaten42 6.1.2Tragfähigkeit und Verkehrsaufkommen42 6.1.3Benötigte Inspektionsdaten42 6.2Variable Daten43 6.2.1Wartungsdaten43 6.2.2Schadensdaten43 6.2.3Kostendaten43 6.3Statistische Analysen43 7.Bewertungsmodelle für Zustände, Ausfälle, Prioritätsreihungen und Eingreifzeitpunkte44 7.1Stochastische Modelle bei unbekanntem Ausfallzeitpunkt und/ oder Ausfallverteilung45 7.2Beurteilung des Prioritätsmodells nach Kraft47 7.3Wertung der Hitzel-Dringlichkeitsreihung47 7.4Ermittlung des technisch optimalen Eingreifzeitpunkts nach Haardt48 7.5Ermittlung des wirtschaftlichen Eingreifzeitpunkts bei blockweisem Ersatz (Schubert)50 7.6Ermittlung des Eingreifzeitpunkts nach der optionalen Strategie (Schubert/ Streicher)51 7.7Zyklische Auswertungen und Erstellung der Erhaltungsprogramme nach Kraft52 8.Schadensmodelle für Brückenbauwerke54 8.1Schadens- bzw. Maßnahmekataloge55 8.2Ansätze zur Entwicklung von Brückenschadensmodellen55 8.2.1Definition der Bauelemente56 8.2.1.1Bauwerke56 8.2.1.2Brückenbaustoffe56 8.2.2Definition der Zustände56 8.2.3Wahl der Maßeinheiten (pro Element)57 8.2.4Entwicklung von Schadensfunktionen (pro Element)57 8.3Entwicklung von Schadensfunktionen auf Projektebene58 9.Betriebswirtschaftliche Bewertung von Instandhaltungsmaßnahmen59 9.1Kapitalisierter Restwert59 9.2Kostenerfassung/ -kataloge: Kosten für Baulastträger, Nutzer, Dritte60 9.2.1Kosten der Bauwerksinstandhaltung60 9.2.2Kosten der Bauwerksprüfung61 9.2.3Kostenkennzahlen für Brückenbauwerke61 9.2.4Kostenkataloge62 9.3Finanzielle und personelle Kapazitäten63 9.4Maßnahmenbündelung/ Kombinationsmöglichkeiten64 9.5Kapitalisierung von Kosten und Nutzen66 9.5.1Die Nutzwertanalyse66 9.5.2Die Kostenanalyse67 9.5.3Die Kosten - Nutzen - Analyse67 9.5.4EWS-/ BVWP-Bewertungsverfahren68 10.Bauliche und funktionale Lebensdauer70 10.1Nutzungsdauermodelle70 10.2Lebensdauerkosten-Modelle und Mehrjahres-Netzoptimierungsmodellen71 11.Netzbezogene Verkehrslenkungsmaßnahmen72 11.1Verkehrssituation72 11.2Nutzungseinschränkungen73 11.3Verkehrslenkungsmaßnahmen/ Umleitungsvarianten74 12.Controlling75 12.1Controlling auf Bundesebene75 12.2Controlling auf Mittlerer und Unterer Ebene76 13.Das Wesen der Systematischen Straßenerhaltung und den Bezug zum BMS76 13.1Die bauliche Erhaltung von Verkehrswegen76 13.2Daten und Modellgrundlagen des PMS79 13.3Grenzen zwischen den Straßen- & Brücken-Management-Systemen82 14.Erweiterung und Integration des Bauwerks-Management-Systems85 14.1Aufbau neuer Programme und Schnittstellen mit anderen Managementsystemen85 14.2Andere Verwaltungen/ Baulastträger87 15.Denkbare Forschungs- und Entwicklungsprojekte87 15.1Anpassung an die politischen Verhältnisse87 15.2Verbesserung der Bauwerksprüfung/ Bauwerksüberwachung88 15.3Verbesserung der Schadens- und Nutzungsdauermodelle88 15.4Erforschung der Effektivität neuer Instandhaltungsmöglichkeiten89 15.5Entwicklung dynamischer Simulationsmodelle zur Schadensausbreitung89 Zusammenfassung90 Quellenverzeichnis91 Anhang97 I.Befragung von Straßenbauämtern zur Brückenerhaltung im Jahr 199097 II.Ausgewählte ausländische Managementsysteme der Brückeninstandhaltung98 II.1Bauwerks-Management-Systeme in den USA98 II.2EU-Kooperationsprojekt BRIME (Bridge Management in Europe)99 II.3Das OECD - Brückenmanagementsystem99 III.Datenbanken/ Datenarten100 IV.Ausgewählte Nutzen - Kosten - Analysen101 IV.1Allgemeiner theoretischer Aufbau einer Kosten - Nutzenfunktion (Streicher)101 IV.2Ablauf der Nutzwert - Kosten - Analyse nach Schubert102 V.Ausgewählte Nutzungsdauermodelle103 V.1Modell des Bund/ Länder-Fachausschusses Brücken- und Ingenieurbau103 V.2Vorhersagen der Betriebsdauer aufgrund der Material- und Baumerkmale104 V.3Nutzen-/ Kostenstrategien zur Instandhaltung von Tragwerken (Streicher)104 V.4Nutzungsdauermodell nach Haardt105 VI.Prioritätenreihung nach Kraft105 VII.Dringlichkeitsreihung nach Hitzel108 Konzeption Eines Managementsystems Zur Bauwerkserhaltung: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschi, Diplomica Verlag

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ISBN: 9783832494773

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Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschiedenen Straßenbaulastträger/ Straßenbauverwaltungen eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung (Kapitel 3) und der Begriff der Instandhaltung speziell für den Straßen- und Brückenbau dargestellt (Kapitel 4). Eine weitere Literaturrecherche befasst sich mit Schadensarten, Schadensentwicklungen und Schadensursachen sowie Folgeschäden, bezogen auf die unterschiedlichen Bauwerksteile bzw. -gruppen (Kapitel 5). Hier wird in erster Linie auf die Unterschiede zwischen Stahl- und Stahlbetonwerkstoffen eingegangen. Neben der Entwicklung/ Anpassung bestehender Datenbanken zur Vorhaltung von statischen und dynamischen Bauwerksdaten (Kapitel 6) wird für das BMS-Konzept die einheitliche und zum Teil EDV-gesteuerte Durchführung von Bauwerksprüfungen unter objektiven Gesichtspunkten in Verbindung mit der Bewertung der Prüfergebnisse untersucht (Kapitel 7/ Anhang VI & VII). Für eine beabsichtigte Priorisierung und finanzielle Optimierung der geplanten Instandhaltungsmaßnahmen werden verschiedene Schadens- und Nutzungsdauermodelle sowie Kosten-Nutzen-Analysen - bezogen zuerst auf Objekt-, danach auf Netzebene - untersucht und deren Vor- bzw. Nachteile beschrieben (Kapitel 8-10). Kapitel 11 stellt das Nötigwerden einer Schnittstelle zum Verkehrslenkungsmanagement dar während Kapitel 12 den geplanten Ablauf bzw. die Steuerung eines BMS nach dessen Einführung erläutert. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden mögliche Unterschiede zwischen dem Pavement-Management -System (PMS) und dem Bauwerks-Management-System (BMS) (Kapitel 13), die Integrationen bzw. Schnittstellen des BMS mit anderen Management-Systemen sowie der Einfluss anderer Baulastträger analysiert (Kapitel 14) und derzeitig mögliche Forschungsprojekte (Kapitel 15) aufgelistet. Inhaltsverzeichnis: Aufgabenstellung 1.Einführung1 1.1Ingenieurbauwerke - Bestand, Erhaltung und Prognose1 1.2Vorgehensweise2 2.Grundlagen3 2.1Bestehende Regelwerke und Vorschriften in der Brückeninstandhaltung3 2.2Entwicklung und Organisation der Bauwerksinstandhaltung in Deutschland7 2.3Bewertung der Bauwerkszustände nach der RI-EBW-PRÜF9 2.4EDV-gesteuerte Bauwerksinstandhaltung mit Kostenüberwachung11 2.5Umfragen der TH Darmstadt bei Landschaftsverbänden & beim Bundeseisenbahnamt13 2.5.1Wahl der Erhaltungsstrategie13 2.5.2RI-EBW-PRÜF 88/ Bedarfsleiste14 2.5.3Kosten und Kostenschätzung14 2.5.4Brückenprüfungen bei der Deutsche Bundesbahn (1988)15 2.6Zusammenfassung der Umfragen und Bewertung der bereits bestehenden Systeme16 2.7Aktueller Entwicklungsstand des deutschen Bauwerks-Management-Systems17 3.Anforderungen und Zielsetzungen im Bauwerksmanagement19 3.1Aufgabenbereiche eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung19 3.1.1Die statisch-konstruktive Ebene19 3.1.2Analysen auf Projektebene19 3.1.3Die politische Ebene20 3.2Anforderungen und Zielsetzungen der Straßenbaulastträger an ein BMS20 3.3Rahmenbedingungen und Schwerpunkte eines Bauwerkserhaltungssystems22 3.4Zielhierarchie eines Bauwerkserhaltungssystems nach Schubert24 3.4.1Leitziel des Brückenmanagements24 3.4.2Oberziel ¿Planung und Ausführung von Neubaumaßnahmen¿24 3.4.3Oberziel ¿Erhaltung des Gebrauchtwerts vorhandener Bauwerke¿25 3.4.4Oberziel ¿Abriss von Brückenbauwerken¿25 3.4.5Kenngrößen für den Aufbau eines Bauwerkserhaltungssystems26 4.Instandhaltung/ Instandhaltungsmanagement26 4.1Beschreibung der systematischen Instandhaltung26 4.1.1Beeinflussen der Schädigungsgeschwindigkeit29 4.1.2Instandhaltungsgerechtes Konstruieren29 4.1.3Definition und Wahl der Instandhaltungsstrategie30 4.1.4Leitziel einer Instandhaltungsstrategie31 4.2Das Wesen der Instandhaltung: Überwachen - Erhalten - Wiederherstellen31 4.2.1Erhaltung des Gebrauchtwerts32 4.2.2Regelmäßige Inspektion33 4.2.3Laufende Unterhaltung34 4.2.4Gezielte Instandsetzung35 5.Definition und Zuordnung der Schäden und Schadensursachen36 5.1Einteilung der typischen Bauwerksschäden36 5.2Schadensursachen und Zustandsentwicklungen an Baustoffen und Bauwerksteilen36 5.2.1Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Überbau¿ (Beton)37 5.2.2Schäden an Stahlbrücken38 5.2.3Schäden an Stahlverbund- und Steinbrücken38 5.2.4Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Verschleißbauteile¿39 5.2.5Schäden an der Brückentafel40 5.2.6Schäden an Fahrbahnübergängen40 5.2.7Fahrbahnschäden40 6.Bereitstellung von Informationen für objekt- und netzbezogene Analysen41 6.1Administrative und technische Daten42 6.1.1Bauwerksdaten42 6.1.2Tragfähigkeit und Verkehrsaufkommen42 6.1.3Benötigte Inspektionsdaten42 6.2Variable Daten43 6.2.1Wartungsdaten43 6.2.2Schadensdaten43 6.2.3Kostendaten43 6.3Statistische Analysen43 7.Bewertungsmodelle für Zustände, Ausfälle, Prioritätsreihungen und Eingreifzeitpunkte44 7.1Stochastische Modelle bei unbekanntem Ausfallzeitpunkt und/ oder Ausfallverteilung45 7.2Beurteilung des Prioritätsmodells nach Kraft47 7.3Wertung der Hitzel-Dringlichkeitsreihung47 7.4Ermittlung des technisch optimalen Eingreifzeitpunkts nach Haardt48 7.5Ermittlung des wirtschaftlichen Eingreifzeitpunkts bei blockweisem Ersatz (Schubert)50 7.6Ermittlung des Eingreifzeitpunkts nach der optionalen Strategie (Schubert/ Streicher)51 7.7Zyklische Auswertungen und Erstellung der Erhaltungsprogramme nach Kraft52 8.Schadensmodelle für Brückenbauwerke54 8.1Schadens- bzw. Maßnahmekataloge55 8.2Ansätze zur Entwicklung von Brückenschadensmodellen55 8.2.1Definition der Bauelemente56 8.2.1.1Bauwerke56 8.2.1.2Brückenbaustoffe56 8.2.2Definition der Zustände56 8.2.3Wahl der Maßeinheiten (pro Element)57 8.2.4Entwicklung von Schadensfunktionen (pro Element)57 8.3Entwicklung von Schadensfunktionen auf Projektebene58 9.Betriebswirtschaftliche Bewertung von Instandhaltungsmaßnahmen59 9.1Kapitalisierter Restwert59 9.2Kostenerfassung/ -kataloge: Kosten für Baulastträger, Nutzer, Dritte60 9.2.1Kosten der Bauwerksinstandhaltung60 9.2.2Kosten der Bauwerksprüfung61 9.2.3Kostenkennzahlen für Brückenbauwerke61 9.2.4Kostenkataloge62 9.3Finanzielle und personelle Kapazitäten63 9.4Maßnahmenbündelung/ Kombinationsmöglichkeiten64 9.5Kapitalisierung von Kosten und Nutzen66 9.5.1Die Nutzwertanalyse66 9.5.2Die Kostenanalyse67 9.5.3Die Kosten - Nutzen - Analyse67 9.5.4EWS-/ BVWP-Bewertungsverfahren68 10.Bauliche und funktionale Lebensdauer70 10.1Nutzungsdauermodelle70 10.2Lebensdauerkosten-Modelle und Mehrjahres-Netzoptimierungsmodellen71 11.Netzbezogene Verkehrslenkungsmaßnahmen72 11.1Verkehrssituation72 11.2Nutzungseinschränkungen73 11.3Verkehrslenkungsmaßnahmen/ Umleitungsvarianten74 12.Controlling75 12.1Controlling auf Bundesebene75 12.2Controlling auf Mittlerer und Unterer Ebene76 13.Das Wesen der Systematischen Straßenerhaltung und den Bezug zum BMS76 13.1Die bauliche Erhaltung von Verkehrswegen76 13.2Daten und Modellgrundlagen des PMS79 13.3Grenzen zwischen den Straßen- & Brücken-Management-Systemen82 14.Erweiterung und Integration des Bauwerks-Management-Systems85 14.1Aufbau neuer Programme und Schnittstellen mit anderen Managementsystemen85 14.2Andere Verwaltungen/ Baulastträger87 15.Denkbare Forschungs- und Entwicklungsprojekte87 15.1Anpassung an die politischen Verhältnisse87 15.2Verbesserung der Bauwerksprüfung/ Bauwerksüberwachung88 15.3Verbesserung der Schadens- und Nutzungsdauermodelle88 15.4Erforschung der Effektivität neuer Instandhaltungsmöglichkeiten89 15.5Entwicklung dynamischer Simulationsmodelle zur Schadensausbreitung89 Zusammenfassung90 Quellenverzeichnis91 Anhang97 I.Befragung von Straßenbauämtern zur Brückenerhaltung im Jahr 199097 II.Ausgewählte ausländische Managementsysteme der Brückeninstandhaltung98 II.1Bauwerks-Management-Systeme in den USA98 II.2EU-Kooperationsprojekt BRIME (Bridge Management in Europe)99 II.3Das OECD - Brückenmanagementsystem99 III.Datenbanken/ Datenarten100 IV.Ausgewählte Nutzen - Kosten - Analysen101 IV.1Allgemeiner theoretischer Aufbau einer Kosten - Nutzenfunktion (Streicher)101 IV.2Ablauf der Nutzwert - Kosten - Analyse nach Schubert102 V.Ausgewählte Nutzungsdauermodelle103 V.1Modell des Bund/ Länder-Fachausschusses Brücken- und Ingenieurbau103 V.2Vorhersagen der Betriebsdauer aufgrund der Material- und Baumerkmale104 V.3Nutzen-/ Kostenstrategien zur Instandhaltung von Tragwerken (Streicher)104 V.4Nutzungsdauermodell nach Haardt105 VI.Prioritätenreihung nach Kraft105 VII.Dringlichkeitsreihung nach Hitzel108 Konzeption eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zie, Diplomica Verlag

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Konzeption eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung - Marcus Eckert
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Marcus Eckert:
Konzeption eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung - neues Buch

ISBN: 9783832494773

ID: 9783832494773

Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschiedenen Straßenbaulastträger/ Straßenbauverwaltungen eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung (Kapitel 3) und der Begriff der Instandhaltung speziell für den Straßen- und Brückenbau dargestellt (Kapitel 4). Eine weitere Literaturrecherche befasst sich mit Schadensarten, Schadensentwicklungen und Schadensursachen sowie Folgeschäden, bezogen auf die unterschiedlichen Bauwerksteile bzw. -gruppen (Kapitel 5). Hier wird in erster Linie auf die Unterschiede zwischen Stahl- und Stahlbetonwerkstoffen eingegangen. Neben der Entwicklung/ Anpassung bestehender Datenbanken zur Vorhaltung von statischen und dynamischen Bauwerksdaten (Kapitel 6) wird für das BMS-Konzept die einheitliche und zum Teil EDV-gesteuerte Durchführung von Bauwerksprüfungen unter objektiven Gesichtspunkten in Verbindung mit der Bewertung der Prüfergebnisse untersucht (Kapitel 7/ Anhang VI & VII). Für eine beabsichtigte Priorisierung und finanzielle Optimierung der geplanten Instandhaltungsmaßnahmen werden verschiedene Schadens- und Nutzungsdauermodelle sowie Kosten-Nutzen-Analysen - bezogen zuerst auf Objekt-, danach auf Netzebene - untersucht und deren Vor- bzw. Nachteile beschrieben (Kapitel 8-10). Kapitel 11 stellt das Nötigwerden einer Schnittstelle zum Verkehrslenkungsmanagement dar während Kapitel 12 den geplanten Ablauf bzw. die Steuerung eines BMS nach dessen Einführung erläutert. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden mögliche Unterschiede zwischen dem Pavement-Management -System (PMS) und dem Bauwerks-Management-System (BMS) (Kapitel 13), die Integrationen bzw. Schnittstellen des BMS mit anderen Management-Systemen sowie der Einfluss anderer Baulastträger analysiert (Kapitel 14) und derzeitig mögliche Forschungsprojekte (Kapitel 15) aufgelistet. Inhaltsverzeichnis: Aufgabenstellung 1.Einführung1 1.1Ingenieurbauwerke - Bestand, Erhaltung und Prognose1 1.2Vorgehensweise2 2.Grundlagen3 2.1Bestehende Regelwerke und Vorschriften in der Brückeninstandhaltung3 2.2Entwicklung und Organisation der Bauwerksinstandhaltung in Deutschland7 2.3Bewertung der Bauwerkszustände nach der RI-EBW-PRÜF9 2.4EDV-gesteuerte Bauwerksinstandhaltung mit Kostenüberwachung11 2.5Umfragen der TH Darmstadt bei Landschaftsverbänden & beim Bundeseisenbahnamt13 2.5.1Wahl der Erhaltungsstrategie13 2.5.2RI-EBW-PRÜF 88/ Bedarfsleiste14 2.5.3Kosten und Kostenschätzung14 2.5.4Brückenprüfungen bei der Deutsche Bundesbahn (1988)15 2.6Zusammenfassung der Umfragen und Bewertung der bereits bestehenden Systeme16 2.7Aktueller Entwicklungsstand des deutschen Bauwerks-Management-Systems17 3.Anforderungen und Zielsetzungen im Bauwerksmanagement19 3.1Aufgabenbereiche eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung19 3.1.1Die statisch-konstruktive Ebene19 3.1.2Analysen auf Projektebene19 3.1.3Die politische Ebene20 3.2Anforderungen und Zielsetzungen der Straßenbaulastträger an ein BMS20 3.3Rahmenbedingungen und Schwerpunkte eines Bauwerkserhaltungssystems22 3.4Zielhierarchie eines Bauwerkserhaltungssystems nach Schubert24 3.4.1Leitziel des Brückenmanagements24 3.4.2Oberziel ¿Planung und Ausführung von Neubaumaßnahmen¿24 3.4.3Oberziel ¿Erhaltung des Gebrauchtwerts vorhandener Bauwerke¿25 3.4.4Oberziel ¿Abriss von Brückenbauwerken¿25 3.4.5Kenngrößen für den Aufbau eines Bauwerkserhaltungssystems26 4.Instandhaltung/ Instandhaltungsmanagement26 4.1Beschreibung der systematischen Instandhaltung26 4.1.1Beeinflussen der Schädigungsgeschwindigkeit29 4.1.2Instandhaltungsgerechtes Konstruieren29 4.1.3Definition und Wahl der Instandhaltungsstrategie30 4.1.4Leitziel einer Instandhaltungsstrategie31 4.2Das Wesen der Instandhaltung: Überwachen - Erhalten - Wiederherstellen31 4.2.1Erhaltung des Gebrauchtwerts32 4.2.2Regelmäßige Inspektion33 4.2.3Laufende Unterhaltung34 4.2.4Gezielte Instandsetzung35 5.Definition und Zuordnung der Schäden und Schadensursachen36 5.1Einteilung der typischen Bauwerksschäden36 5.2Schadensursachen und Zustandsentwicklungen an Baustoffen und Bauwerksteilen36 5.2.1Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Überbau¿ (Beton)37 5.2.2Schäden an Stahlbrücken38 5.2.3Schäden an Stahlverbund- und Steinbrücken38 5.2.4Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Verschleißbauteile¿39 5.2.5Schäden an der Brückentafel40 5.2.6Schäden an Fahrbahnübergängen40 5.2.7Fahrbahnschäden40 6.Bereitstellung von Informationen für objekt- und netzbezogene Analysen41 6.1Administrative und technische Daten42 6.1.1Bauwerksdaten42 6.1.2Tragfähigkeit und Verkehrsaufkommen42 6.1.3Benötigte Inspektionsdaten42 6.2Variable Daten43 6.2.1Wartungsdaten43 6.2.2Schadensdaten43 6.2.3Kostendaten43 6.3Statistische Analysen43 7.Bewertungsmodelle für Zustände, Ausfälle, Prioritätsreihungen und Eingreifzeitpunkte44 7.1Stochastische Modelle bei unbekanntem Ausfallzeitpunkt und/ oder Ausfallverteilung45 7.2Beurteilung des Prioritätsmodells nach Kraft47 7.3Wertung der Hitzel-Dringlichkeitsreihung47 7.4Ermittlung des technisch optimalen Eingreifzeitpunkts nach Haardt48 7.5Ermittlung des wirtschaftlichen Eingreifzeitpunkts bei blockweisem Ersatz (Schubert)50 7.6Ermittlung des Eingreifzeitpunkts nach der optionalen Strategie (Schubert/ Streicher)51 7.7Zyklische Auswertungen und Erstellung der Erhaltungsprogramme nach Kraft52 8.Schadensmodelle für Brückenbauwerke54 8.1Schadens- bzw. Maßnahmekataloge55 8.2Ansätze zur Entwicklung von Brückenschadensmodellen55 8.2.1Definition der Bauelemente56 8.2.1.1Bauwerke56 8.2.1.2Brückenbaustoffe56 8.2.2Definition der Zustände56 8.2.3Wahl der Maßeinheiten (pro Element)57 8.2.4Entwicklung von Schadensfunktionen (pro Element)57 8.3Entwicklung von Schadensfunktionen auf Projektebene58 9.Betriebswirtschaftliche Bewertung von Instandhaltungsmaßnahmen59 9.1Kapitalisierter Restwert59 9.2Kostenerfassung/ -kataloge: Kosten für Baulastträger, Nutzer, Dritte60 9.2.1Kosten der Bauwerksinstandhaltung60 9.2.2Kosten der Bauwerksprüfung61 9.2.3Kostenkennzahlen für Brückenbauwerke61 9.2.4Kostenkataloge62 9.3Finanzielle und personelle Kapazitäten63 9.4Maßnahmenbündelung/ Kombinationsmöglichkeiten64 9.5Kapitalisierung von Kosten und Nutzen66 9.5.1Die Nutzwertanalyse66 9.5.2Die Kostenanalyse67 9.5.3Die Kosten - Nutzen - Analyse67 9.5.4EWS-/ BVWP-Bewertungsverfahren68 10.Bauliche und funktionale Lebensdauer70 10.1Nutzungsdauermodelle70 10.2Lebensdauerkosten-Modelle und Mehrjahres-Netzoptimierungsmodellen71 11.Netzbezogene Verkehrslenkungsmaßnahmen72 11.1Verkehrssituation72 11.2Nutzungseinschränkungen73 11.3Verkehrslenkungsmaßnahmen/ Umleitungsvarianten74 12.Controlling75 12.1Controlling auf Bundesebene75 12.2Controlling auf Mittlerer und Unterer Ebene76 13.Das Wesen der Systematischen Straßenerhaltung und den Bezug zum BMS76 13.1Die bauliche Erhaltung von Verkehrswegen76 13.2Daten und Modellgrundlagen des PMS79 13.3Grenzen zwischen den Straßen- & Brücken-Management-Systemen82 14.Erweiterung und Integration des Bauwerks-Management-Systems85 14.1Aufbau neuer Programme und Schnittstellen mit anderen Managementsystemen85 14.2Andere Verwaltungen/ Baulastträger87 15.Denkbare Forschungs- und Entwicklungsprojekte87 15.1Anpassung an die politischen Verhältnisse87 15.2Verbesserung der Bauwerksprüfung/ Bauwerksüberwachung88 15.3Verbesserung der Schadens- und Nutzungsdauermodelle88 15.4Erforschung der Effektivität neuer Instandhaltungsmöglichkeiten89 15.5Entwicklung dynamischer Simulationsmodelle zur Schadensausbreitung89 Zusammenfassung90 Quellenverzeichnis91 Anhang97 I.Befragung von Straßenbauämtern zur Brückenerhaltung im Jahr 199097 II.Ausgewählte ausländische Managementsysteme der Brückeninstandhaltung98 II.1Bauwerks-Management-Systeme in den USA98 II.2EU-Kooperationsprojekt BRIME (Bridge Management in Europe)99 II.3Das OECD - Brückenmanagementsystem99 III.Datenbanken/ Datenarten100 IV.Ausgewählte Nutzen - Kosten - Analysen101 IV.1Allgemeiner theoretischer Aufbau einer Kosten - Nutzenfunktion (Streicher)101 IV.2Ablauf der Nutzwert - Kosten - Analyse nach Schubert102 V.Ausgewählte Nutzungsdauermodelle103 V.1Modell des Bund/ Länder-Fachausschusses Brücken- und Ingenieurbau103 V.2Vorhersagen der Betriebsdauer aufgrund der Material- und Baumerkmale104 V.3Nutzen-/ Kostenstrategien zur Instandhaltung von Tragwerken (Streicher)104 V.4Nutzungsdauermodell nach Haardt105 VI.Prioritätenreihung nach Kraft105 VII.Dringlichkeitsreihung nach Hitzel108 Konzeption eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellun, Diplomica Verlag

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Konzeption eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung - Marcus Eckert
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Marcus Eckert:
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Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zielvorstellungen der verschiedenen Straßenbaulastträger/ Straßenbauverwaltungen eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung (Kapitel 3) und der Begriff der Instandhaltung speziell für den Straßen- und Brückenbau dargestellt (Kapitel 4). Eine weitere Literaturrecherche befasst sich mit Schadensarten, Schadensentwicklungen und Schadensursachen sowie Folgeschäden, bezogen auf die unterschiedlichen Bauwerksteile bzw. -gruppen (Kapitel 5). Hier wird in erster Linie auf die Unterschiede zwischen Stahl- und Stahlbetonwerkstoffen eingegangen. Neben der Entwicklung/ Anpassung bestehender Datenbanken zur Vorhaltung von statischen und dynamischen Bauwerksdaten (Kapitel 6) wird für das BMS-Konzept die einheitliche und zum Teil EDV-gesteuerte Durchführung von Bauwerksprüfungen unter objektiven Gesichtspunkten in Verbindung mit der Bewertung der Prüfergebnisse untersucht (Kapitel 7/ Anhang VI & VII). Für eine beabsichtigte Priorisierung und finanzielle Optimierung der geplanten Instandhaltungsmaßnahmen werden verschiedene Schadens- und Nutzungsdauermodelle sowie Kosten-Nutzen-Analysen - bezogen zuerst auf Objekt-, danach auf Netzebene - untersucht und deren Vor- bzw. Nachteile beschrieben (Kapitel 8-10). Kapitel 11 stellt das Nötigwerden einer Schnittstelle zum Verkehrslenkungsmanagement dar während Kapitel 12 den geplanten Ablauf bzw. die Steuerung eines BMS nach dessen Einführung erläutert. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden mögliche Unterschiede zwischen dem Pavement-Management -System (PMS) und dem Bauwerks-Management-System (BMS) (Kapitel 13), die Integrationen bzw. Schnittstellen des BMS mit anderen Management-Systemen sowie der Einfluss anderer Baulastträger analysiert (Kapitel 14) und derzeitig mögliche Forschungsprojekte (Kapitel 15) aufgelistet. Inhaltsverzeichnis: Aufgabenstellung 1.Einführung1 1.1Ingenieurbauwerke - Bestand, Erhaltung und Prognose1 1.2Vorgehensweise2 2.Grundlagen3 2.1Bestehende Regelwerke und Vorschriften in der Brückeninstandhaltung3 2.2Entwicklung und Organisation der Bauwerksinstandhaltung in Deutschland7 2.3Bewertung der Bauwerkszustände nach der RI-EBW-PRÜF9 2.4EDV-gesteuerte Bauwerksinstandhaltung mit Kostenüberwachung11 2.5Umfragen der TH Darmstadt bei Landschaftsverbänden & beim Bundeseisenbahnamt13 2.5.1Wahl der Erhaltungsstrategie13 2.5.2RI-EBW-PRÜF 88/ Bedarfsleiste14 2.5.3Kosten und Kostenschätzung14 2.5.4Brückenprüfungen bei der Deutsche Bundesbahn (1988)15 2.6Zusammenfassung der Umfragen und Bewertung der bereits bestehenden Systeme16 2.7Aktueller Entwicklungsstand des deutschen Bauwerks-Management-Systems17 3.Anforderungen und Zielsetzungen im Bauwerksmanagement19 3.1Aufgabenbereiche eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung19 3.1.1Die statisch-konstruktive Ebene19 3.1.2Analysen auf Projektebene19 3.1.3Die politische Ebene20 3.2Anforderungen und Zielsetzungen der Straßenbaulastträger an ein BMS20 3.3Rahmenbedingungen und Schwerpunkte eines Bauwerkserhaltungssystems22 3.4Zielhierarchie eines Bauwerkserhaltungssystems nach Schubert24 3.4.1Leitziel des Brückenmanagements24 3.4.2Oberziel ¿Planung und Ausführung von Neubaumaßnahmen¿24 3.4.3Oberziel ¿Erhaltung des Gebrauchtwerts vorhandener Bauwerke¿25 3.4.4Oberziel ¿Abriss von Brückenbauwerken¿25 3.4.5Kenngrößen für den Aufbau eines Bauwerkserhaltungssystems26 4.Instandhaltung/ Instandhaltungsmanagement26 4.1Beschreibung der systematischen Instandhaltung26 4.1.1Beeinflussen der Schädigungsgeschwindigkeit29 4.1.2Instandhaltungsgerechtes Konstruieren29 4.1.3Definition und Wahl der Instandhaltungsstrategie30 4.1.4Leitziel einer Instandhaltungsstrategie31 4.2Das Wesen der Instandhaltung: Überwachen - Erhalten - Wiederherstellen31 4.2.1Erhaltung des Gebrauchtwerts32 4.2.2Regelmäßige Inspektion33 4.2.3Laufende Unterhaltung34 4.2.4Gezielte Instandsetzung35 5.Definition und Zuordnung der Schäden und Schadensursachen36 5.1Einteilung der typischen Bauwerksschäden36 5.2Schadensursachen und Zustandsentwicklungen an Baustoffen und Bauwerksteilen36 5.2.1Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Überbau¿ (Beton)37 5.2.2Schäden an Stahlbrücken38 5.2.3Schäden an Stahlverbund- und Steinbrücken38 5.2.4Zustandsentwicklung der Bauteilgruppe ¿Verschleißbauteile¿39 5.2.5Schäden an der Brückentafel40 5.2.6Schäden an Fahrbahnübergängen40 5.2.7Fahrbahnschäden40 6.Bereitstellung von Informationen für objekt- und netzbezogene Analysen41 6.1Administrative und technische Daten42 6.1.1Bauwerksdaten42 6.1.2Tragfähigkeit und Verkehrsaufkommen42 6.1.3Benötigte Inspektionsdaten42 6.2Variable Daten43 6.2.1Wartungsdaten43 6.2.2Schadensdaten43 6.2.3Kostendaten43 6.3Statistische Analysen43 7.Bewertungsmodelle für Zustände, Ausfälle, Prioritätsreihungen und Eingreifzeitpunkte44 7.1Stochastische Modelle bei unbekanntem Ausfallzeitpunkt und/ oder Ausfallverteilung45 7.2Beurteilung des Prioritätsmodells nach Kraft47 7.3Wertung der Hitzel-Dringlichkeitsreihung47 7.4Ermittlung des technisch optimalen Eingreifzeitpunkts nach Haardt48 7.5Ermittlung des wirtschaftlichen Eingreifzeitpunkts bei blockweisem Ersatz (Schubert)50 7.6Ermittlung des Eingreifzeitpunkts nach der optionalen Strategie (Schubert/ Streicher)51 7.7Zyklische Auswertungen und Erstellung der Erhaltungsprogramme nach Kraft52 8.Schadensmodelle für Brückenbauwerke54 8.1Schadens- bzw. Maßnahmekataloge55 8.2Ansätze zur Entwicklung von Brückenschadensmodellen55 8.2.1Definition der Bauelemente56 8.2.1.1Bauwerke56 8.2.1.2Brückenbaustoffe56 8.2.2Definition der Zustände56 8.2.3Wahl der Maßeinheiten (pro Element)57 8.2.4Entwicklung von Schadensfunktionen (pro Element)57 8.3Entwicklung von Schadensfunktionen auf Projektebene58 9.Betriebswirtschaftliche Bewertung von Instandhaltungsmaßnahmen59 9.1Kapitalisierter Restwert59 9.2Kostenerfassung/ -kataloge: Kosten für Baulastträger, Nutzer, Dritte60 9.2.1Kosten der Bauwerksinstandhaltung60 9.2.2Kosten der Bauwerksprüfung61 9.2.3Kostenkennzahlen für Brückenbauwerke61 9.2.4Kostenkataloge62 9.3Finanzielle und personelle Kapazitäten63 9.4Maßnahmenbündelung/ Kombinationsmöglichkeiten64 9.5Kapitalisierung von Kosten und Nutzen66 9.5.1Die Nutzwertanalyse66 9.5.2Die Kostenanalyse67 9.5.3Die Kosten - Nutzen - Analyse67 9.5.4EWS-/ BVWP-Bewertungsverfahren68 10.Bauliche und funktionale Lebensdauer70 10.1Nutzungsdauermodelle70 10.2Lebensdauerkosten-Modelle und Mehrjahres-Netzoptimierungsmodellen71 11.Netzbezogene Verkehrslenkungsmaßnahmen72 11.1Verkehrssituation72 11.2Nutzungseinschränkungen73 11.3Verkehrslenkungsmaßnahmen/ Umleitungsvarianten74 12.Controlling75 12.1Controlling auf Bundesebene75 12.2Controlling auf Mittlerer und Unterer Ebene76 13.Das Wesen der Systematischen Straßenerhaltung und den Bezug zum BMS76 13.1Die bauliche Erhaltung von Verkehrswegen76 13.2Daten und Modellgrundlagen des PMS79 13.3Grenzen zwischen den Straßen- & Brücken-Management-Systemen82 14.Erweiterung und Integration des Bauwerks-Management-Systems85 14.1Aufbau neuer Programme und Schnittstellen mit anderen Managementsystemen85 14.2Andere Verwaltungen/ Baulastträger87 15.Denkbare Forschungs- und Entwicklungsprojekte87 15.1Anpassung an die politischen Verhältnisse87 15.2Verbesserung der Bauwerksprüfung/ Bauwerksüberwachung88 15.3Verbesserung der Schadens- und Nutzungsdauermodelle88 15.4Erforschung der Effektivität neuer Instandhaltungsmöglichkeiten89 15.5Entwicklung dynamischer Simulationsmodelle zur Schadensausbreitung89 Zusammenfassung90 Quellenverzeichnis91 Anhang97 I.Befragung von Straßenbauämtern zur Brückenerhaltung im Jahr 199097 II.Ausgewählte ausländische Managementsysteme der Brückeninstandhaltung98 II.1Bauwerks-Management-Systeme in den USA98 II.2EU-Kooperationsprojekt BRIME (Bridge Management in Europe)99 II.3Das OECD - Brückenmanagementsystem99 III.Datenbanken/ Datenarten100 IV.Ausgewählte Nutzen - Kosten - Analysen101 IV.1Allgemeiner theoretischer Aufbau einer Kosten - Nutzenfunktion (Streicher)101 IV.2Ablauf der Nutzwert - Kosten - Analyse nach Schubert102 V.Ausgewählte Nutzungsdauermodelle103 V.1Modell des Bund/ Länder-Fachausschusses Brücken- und Ingenieurbau103 V.2Vorhersagen der Betriebsdauer aufgrund der Material- und Baumerkmale104 V.3Nutzen-/ Kostenstrategien zur Instandhaltung von Tragwerken (Streicher)104 V.4Nutzungsdauermodell nach Haardt105 VI.Prioritätenreihung nach Kraft105 VII.Dringlichkeitsreihung nach Hitzel108 Konzeption eines Managementsystems zur Bauwerkserhaltung: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Bei der Aufstellung einer Zielhierarchie für die Entwicklung eines Brückeninstandhaltungssystems hat sich gezeigt, dass eine isolierte Betrachtungsweise einzelner instandhaltungsbedürftiger Bauwerke keine befriedigende Lösung bringt. Die Instandhaltung von Brücken muss vielmehr in das Gesamtsystem ¿Bauwerksmanagement¿ eingeordnet werden, welches die kompletten Lebenszyklen mehrerer Bauwerke vom Entwurf bis zum Abriss umfasst. Aber auch auf dieser bauwerksbezogenen Netzebene kommt man zu der Erkenntnis, dass ein Bauwerks-Management-System nur einen Teilbereich im Gesamtsystem ¿Straße¿ vertritt und für seine eigenen netzbezogene Bewertungen aufgrund der fehlenden bauwerksunabhängigen Netzdaten und weitläufige Einflüssen mit weiteren Managementsystemen bzw. Datenbanken verknüpft werden muss. Zudem schließen eine Vielzahl unterschiedlicher Zielkriterien und Grundlagen ein einziges Gesamtsystem für Straßen und Brücken aus. Allerdings gibt es auch zwischen den Brückenmanagementsystemen grundlegende Unterschiede die meist auf externen Faktoren beruhen. So waren z.B. neben den teilweise überholten und stark vereinfachten Algorithmen die geografischen, klimatischen und politischen Bedingungen in verschiedenen Staaten die Hauptgründe gegen eine Annahme bestehender Brückenmanagementkonzepte. Neben der Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems waren für dessen Grundlage bzw. Verbesserungen weitere Einflüsse und allgemeine Praktiken/ Definitionen aus dem Instandhaltungswesen, der Schadensforschung, der Betriebswirtschaft und der benachbarten Managementsysteme zu untersuchen. Nach der Ermittlung der Kenngrößen und der daraus abgeleiteten Kriterienfindung für den Ansatz eines ablauffähigen Instandhaltungsmodells musste eine Abgrenzung vom theoretischen ¿Ideal¿ zu einem umsetzbaren Bewertungssystem getroffen werden, denn die komplexen und individuellen Bauwerksstrukturen und Baustoffe lassen (derzeit) eine allgemeingültige mathematische Berücksichtigung aller Einflussfaktoren nicht zu. Dennoch sollte es nach einer mehrjährigen Entwicklungs- und Realisierungsphase möglich sein, durch die Verknüpfung speziell angepasster Nutzungsdauermodelle, Schadensmodelle, Kosten-Nutzen-Modelle, projekt- bzw. netzbezogene Erhaltungsmodelle und einheitlichen Datenbanken bzw. Datenformate unter objektiven Gesichtspunkten Bauwerkszustände, optimale Maßnahmezeitpunkte, geeignete Maßnahmevarianten und Prioritätenreihung sowie die mittel- und langfristige Kosten auf Objekt- und Netzebene in Form eines Erhaltungsprogramms darzustellen. In einem ersten Schritt wird neben der notwendigen Sichtung geltender Regelwerke und Vorschriften das aktuelle Vorgehen von Bund, Länder und Ausland bei der Erhaltungsplanung im Rahmen einer Literaturuntersuchung im Detail bestimmt sowie die Möglichkeit einer Übernahme/ Anpassung bereits bestehende nationale und internationale Erhaltungskonzepte bewertet (Kapitel 2). Nach der Beschreibung von Stärken und Schwächen in den derzeit üblichen Arbeitspraktiken werden die Zi, Diplomica Verlag

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