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Auswirkungen von Lastzugkombinationen auf Brücken

Erstellt am: 09.08.2007 | Stand des Wissens: 12.06.2018
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Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Logistik und Unternehmensführung, Prof. Dr. Dr. h.c. W. Kersten

Die Auswirkungen von Lastzugkombinationen auf die Brücken des Bundesfernstraßennetzes werden nach wie vor kontrovers diskutiert. Nach einem Brückeneinsturz in Minneapolis im US-Bundesstaat Minnesota ist die Diskussion erneut heftig entflammt und die Gegner der Lastzugkombinationen prophezeien solche Einstürze auch für deutsche Brücken, sollten 60-Tonnen-Lastzüge eingeführt werden.

Um Brücken für die Belastungen aus dem Verkehr mit der erforderlichen Sicherheit bemessen zu können, muss man zunächst die maßgeblichen Verkehrsmengen und die Zusammensetzung des Verkehrs kennen. Grundlage hierfür sind Verkehrsmessungen an repräsentativen Straßenquerschnitten über eine längere Zeit. Hieraus werden Ersatzlasten abgeleitet, die entsprechend den Ansätzen aus der zugrunde gelegten Sicherheitsphilosophie mit Sicherheitsbeiwerten beaufschlagt werden und dann den Berechnungen und Bemessungen zugrunde gelegt werden. Die Ersatzlasten bestehen aus der Kombination von Bemessungsfahrzeugen auf der Haupt- und Nebenspur mit Flächenlasten auf der gesamten Brückenfläche (siehe Abbildung 1: Aus dem fiktiven Schwerlastwagen (SLW) von 60 Tonnen auf dem Hauptfahrstreifen und dem SLW von 30 Tonnen auf dem Nebenfahrstreifen leitet sich die Brückenklasse 60/30 gemäß DIN 1072, Ausgabe 1985 ab).
../233401/BK6030.JPGAbbildung 1: Verkehrslasten für Brücken entsprechend der DIN 1072, Ausgabe Dez. 1985 für die Brückenklasse 60/30


Die Verkehrsmenge, die Verkehrszusammensetzung und auch die Belastung und Auslastung der Fahrzeuge verändern sich im Laufe der Zeit, sodass in bestimmten Abständen die Bemessungslastannahmen überprüft und gegebenenfalls an neue Randbedingungen angepasst werden müssen.
Grundlage für die Bemessung, beziehungsweise für die Belastungsannahmen, war bis zum Ende April 2003 die DIN 1072, Ausgabe 1985. Anschließend wurden im Zuge der Entwicklung der neuen europäischen Regelungen für Bauwerke die Verkehrslastannahmen für den Brückenbau völlig neu erarbeitet und der europäisch harmonisierte Eurocode EC 1 mit dem DIN Fachbericht 101 "Einwirkungen auf Brücken" für den Bereich der Bundesfernstraßen in nationales Recht umgesetzt. Das hierin enthaltene Verkehrslastmodell LM 1 ist in Abbildung 2 abgebildet [BASt07c; Naum07].
VerkehrslastmodellAbbildung 2: Verkehrslastmodell LM 1 für Brücken entsprechend DIN Fachbericht 101 (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
Um die Auswirkungen einer Zulassung von 60-Tonnen-Lastzügen auf die circa 26.500 Brücken im Bundesfernstraßennetz abschätzen zu können, wurden Verkehrslastsimulationsrechnungen für verschiedene statische Systeme und Stützweiten durchgeführt. Zugrunde gelegt wurde dabei ein 25,25 Meter langer Lastkraftwagen mit Sattelauflieger auf Dolly mit 60 Tonnen Gesamtgewicht, wobei die Berechnungen davon ausgingen, dass durch die Lastzugkombination jeweils 1,5 Sattelauflieger ersetzt werden können. Im Jahr 2010 macht die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) vor dem Hintergrund einer von der OECD veröffentlichten Studie [OECD10] nochmals deutlich, dass eine solche Verkehrssimulation erforderlich ist, um belastbare Ergebnisse zu erhalten. In der besagten Studie wurde vorgeschlagen, die einfache Methode einer "Brückenformel" [OECD10] für alle Untersuchungsländer und Regionen zur Verifizierung eines gemeinsamen Lastfaktors, der für eine internationale Benchmarkinganalyse geeignet sein sollte, zu nutzen. Laut der BASt besitzt diese Methode jedoch keinerlei Aussagekraft, um Auswirkungen von neuen Fahrzeugkonzeptionen auf die Brückenbauwerke objektspezifisch oder netzweit zu ermitteln. Vielmehr werden zur Bemessung von Brückenbauwerken ein Gesamtverkehrskollektiv unterschiedlicher Fahrzeuge statistisch verteilt zusammengestellt und daraus abgeleitete Kräfte und Momente aus der Verkehrslastsimulation an unterschiedlichen statischen Brückensystemen ermittelt [BASt10a].

Die vorliegenden Ergebnisse der Simulationsrechnung sollen hier nur kurz zusammengefasst dargestellt werden, detaillierte Angaben finden sich im Kapitel 4.6 der Studie der BASt [BASt07c]. Die Studie kommt insgesamt zu dem Ergebnis, dass durch 60-Tonnen-Lastzugkombinationen die Tragreserven des Brückenbestandes deutlich reduziert würden und sowohl für den fließenden Verkehr als auch für Verkehr mit höherem Stauanteil es zu größeren Extremwerten der Verkehrslastmomente kommen würde. Bei größeren Stützweiten würden zudem für alle nach DIN 1072 bemessenen Brücken Beanspruchungen auftreten, die oberhalb der Bemessungswerte liegen (insbesondere bei Bauwerken der Brückenklasse 30, 30/30 und 45). Besonders bei mehrfeldrigen Brücken mit einem erhöhten Stauanteil können kritische Bemessungssituationen eintreten (bei den Brückenklassen 60 und 60/30 oberhalb einer Stützweite von 30 beziehungsweise 40 Meter). Bei vor 1980 erbauten mehrfeldrigen Spannbetonbrücken sind größere Defizite zu erwarten als bei neueren Konstruktionen, da bei ersteren Zwängungsbeanspruchungen aus Temperaturunterschieden bei der Bemessung noch nicht beachtet worden sind [BASt07c].

Was die Kosten für einen Brückenausbau (Ersatz oder Verstärkungen) bei einem Einsatz von 60-Tonnen-Lastzügen betrifft, kursieren unterschiedliche Zahlen. Das BMVBS spricht von zusätzlichen Kosten in Höhe von circa 4 bis 8 Milliarden Euro bezogen auf das Bundesfernstraßennetz.

Einer Studie der OECD zufolge, können Schäden an Brücken durch den Einsatz von Verkehrsbeeinflussungsmaßnahmen bei hochbelasteten Streckenzügen mit neuen 60-Tonnen-Fahrzeugkonzeptionen reduziert werden [OECD10]. Mit Hilfe von Beschilderungen (Geschwindigkeiten, Lasten, Mindestabstände et cetera) sowie dem Einsatz von automatischen Zähl- und Wiegeeinrichtungen zur Erfassung des Verkehrslastkollektivs könnten kritische Verkehrslastzusammensetzungen für Brückenbauwerke rechtzeitig erkannt und bei entsprechender Überwachung vermieden werden. BASt stimmt dieser Aussage in ihrer Stellungnahme zu, weist jedoch darauf hin, dass es sich hierbei um keine allgemeingültige Aussage und unproblematisch umsetzbare Lösung handle. So wird angefügt, dass eine Brückenzugangsüberwachung bei der Vielzahl an Brücken und dem hohen Schwerlastverkehr illusorisch für Deutschland erscheint [BASt10a].

In zahlreichen Veröffentlichungen der EuroCombi-Befürworter wird den Gegnern vorgeworfen, dass "immer wieder mit falschen Schlussfolgerungen hantiert werde" [BGA06a]. Der VDA gibt an, dass die Brücken nicht stärker belastet würden, "da die so genannte "mittlere Streckenlast" (mittleres Gewicht je Quadratmeter Brückenfläche) der EuroCombi gegenüber herkömmlichen Lkw gleich sein wird" [VDA06a]. Es wird lediglich eingeräumt, dass in Ausnahmefällen bei älteren Brücken durch EuroCombi mit der Maximaltonnage die Lebensdauer beeinflusst werden könnte.

An dieser Stelle soll noch einmal angemerkt werden, dass es sich bei den in der BASt-Studie untersuchten Lastzugkombinationen in Bezug auf die Brückenbauwerke ausschließlich um 60-Tonner handelt. Aufgrund der oben genannten Ergebnisse scheint eine Zulassung dieser 60-Tonnen-Lastzugkombinationen als eher unwahrscheinlich. Zur Debatte stehen allerdings auch 25 Meter lange "Volumentransporter" mit zulässigen Gesamtgewichten von 40 - 48 Tonnen, die keine oder nur geringe Auswirkungen auf die Brückenbauwerke hätten.
Als weiterführende Literatur gilt unter anderen die Norm DIN EN 1991-2 "Auswirkungen auf Tragwerke Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken" [DIN1991].
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Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Logistik und Unternehmensführung, Prof. Dr. Dr. h.c. W. Kersten
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Auswirkungen von Lastzugkombinationen auf die Straßeninfrastruktur (Stand des Wissens: 06.03.2019)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?232045
Literatur
[BASt07c] Glaeser, Klaus-Peter, Dr. , Kaschner, Rolf , Lerner, Markus , Roder, Kurt , Weber, Roland , Wolf, Andreas , Zander, Ulf , Weber, Roland, Dr.-Ing. Auswirkungen von neuen Fahrzeugkonzepten auf die Infrastruktur des Bundesfernstraßennetzes, Ausgabe/Auflage Schlussbericht, Langfassung (2. Auflage), 2006/11
[BASt10a] k.A. OECD-Studie (Summary Report): Moving Freight with better trucks - Stellungnahme der BASt, Bergisch Gladbach, 2010/12/01
[BGA06a] BGA Das Europäische Modulare System (EMS) - BGA-Positionspapier, Ausgabe/Auflage BGA-Position Nr. 3/2006, 2006
[DIN1991] DIN Deutsches Institut für Normung e. V. DIN EN 1991-2 - Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken, Ausgabe/Auflage DIN EN 1991-2:2010-12, Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin, 2010
[Naum07] Naumann, Joachim, MR Brücken und Schwerverkehr - wo sind die Grenzen?, veröffentlicht in Bauingenieur, Ausgabe/Auflage Band 82, Juli/August 2007, Springer-VDI-Verlag, Düsseldorf, 2007/07, ISBN/ISSN 0005-6650
[OECD10] k.A. Moving Freight with Better Trucks - Summary Document , 2010/06
[VDA06a] VDA EuroCombi: Mehr Güter - Weniger Verkehr, 2006
Weiterführende Literatur
[IVH07] Hoffmann, Stephan, Dr.-Ing., Bräckelmann, Frank, Dipl.-Ing. , Friedrich, Bernhard, Prof. Dr.-Ing. Auswertung des niedersächsischen Pilotprojektes zum Einsatz von "GigaLinern", Ausgabe/Auflage Schlussbericht, 2007/08
[ADAC07] Stock, Ralf, Dipl.-Ing., Hessling, Thomas, Dipl.-Ing., Winkler, Ronald, Dipl.-Geograph Die Supertrucks - Belastung statt Entlastung, veröffentlicht in ADAC Positionspapier, 2007/03, ISBN/ISSN 978 1 920947 09 5
Glossar
Lkw Lastkraftwagen (Lkw) sind Kraftfahrzeuge, die laut Richtlinie 1997/27/EG überwiegend oder sogar ausschließlich für die Beförderung von Gütern und Waren bestimmt sind. Oftmals handelt es sich dabei um Fahrzeuge mit einer zulässigen Gesamtmasse zwischen 3,5 und 12 Tonnen. In Einzelfällen kann die zulässige Gesamtmasse diese Werte jedoch auch unter- beziehungsweise überschreiten, sofern das Kriterium der Güterbeförderung gegeben ist. Lastkraftwagen können auch einen Anhänger ziehen.
BASt Bundesanstalt für Straßenwesen
BMVI Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (bis 10/2005 auch BMVBW und bis 12/2013 BMVBS)
OECD Die OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) besteht gegenwärtig aus 30 Mitgliedsländern, die hinter Demokratie und Marktwirtschaft stehen. Aufgrund der aktiven Beziehungen zu 70 weiteren Ländern, nichtstaatlichen Organisationen und zur Gesellschaft besitzt OECD eine globale Reichweite. OECD ist durch seine Publikationen, Statistiken, ökonomischen Arbeitsabdeckungen und makroökonomischen Sozialausgaben, um Ausbildung, Entwicklung, Wissenschaft und Innovationen zu fördern, bekannt.
Sattelauflieger Ein motorloses Fahrzeug für den Güterverkehr, das dazu bestimmt ist, so an eine Zugmaschine angekuppelt zu werden, dass ein wesentlicher Teil seines Gewichts und seiner Ladung von diesem Kraftfahrzeug getragen wird. Eine Anpassung der Sattelanhäger für die Verwendung im Kombinierten Verkehr kann erforderlich sein. Der Begriff Sattelanhänger wird im FIS synonym verwendet.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?233401

Gedruckt am Dienstag, 21. Mai 2019 03:10:01