Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundeisenbahnbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit

  • AiF-FOSTA-Projekt FOSTA P 978
  • Projektzeitraum:
  • Partner:Universität Stuttgart, Institut für Konstruktionund Entwurf; Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik; Karlsruher Institutfür Technologie, Versuchsanstalt für Stahl,Holz und Steine und viele Industriebeteiligte

Ein wichtiger Gesichtspunkt für die Dauerhaftigkeit einer Stabbogenbrücke ist die Ermüdungssicherheitder Hänger, die wesentlich von der Ausbildung der Anschlussdetails abhängt. Zur Optimierung dieser kritischen Stellen werden verschiedene Anschlusstypen untersucht, Konzepte zur dynamischen Ermittlung der Spannungsschwingbreiten aus Verkehr unter Berücksichtigung von Exzentrizitäten und Anschlusssteifigkeiten ermittelt und anhand von FE-Modellen Geometrien mit geringen Spannungsspitzen gesucht. Mithilfevon Schweißnahtsimulation werden die Anschlüsse dahingehend optimiert, dass ungünstige Eigenspannungen minimiert und Kerbeffekte aus der Fertigung gering gehalten werden, um so ein günstigeres Ermüdungsverhalten zu erreichen. Die Untersuchungen sind Teil eines interdisziplinären Forschungsprojekts zur Nachhaltigkeitsbewertung von Eisenbahnbrücken. Neben der funktionalen Qualität, auf die sich oben Genanntes bezieht, werden ökologische, ökonomische und soziale Aspekte berücksichtigt,mit der Zielsetzung ein ganzheitliches Bewertungssystem zu schaffen.

Ganzheitliche Bewertung von Stahl- und Verbundbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit

  • AiF-ZUTECH-Forschungsprojekt
  • Projektzeitraum: 2010 - 2013
  • Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart, der Universität Karlsruhe, der Bundesanstalt für Straßenwesen und verschiedenen Partnern aus der Industrie

 

Aktuelle Situation

Bis heute ist die Zielsetzung im Neubau von Brücken meist die Minimierung der Neubaukosten. Allerdings sind für eine ganzheitliche Betrachtung weit mehr Aspekte zu betrachten. So sind neben ökonomischen Faktoren (Baukosten, Unterhaltskosten, Instandhaltungskosten, ...) auch ökologische (Treibhauspotential, Rohstoffverbrauch, ...) und funktionale Aspekte (Staugefahr, ...) von wesentlicher Bedeutung.

 

Zielsetzung

Es wird eine Bemessungsgrundlage geschaffen, die eine ganzheitliche Bewertung für Stahl- und Verbundbrücken ermöglicht, indem sie die drei Aspekte der ökologischen Qualität (LCA), der ökonomischen Qualität (LCC) und der funktionalen Qualität mit konkreten brückenbauspezifischen Kriterien hinterlegt. Der innovative Charakter dieses Vorhabens besteht darin, dass die verschiedenen Qualitätsanforderungen zu einem einzigen übergeordneten Qualitätsbegriff, der Nachhaltigkeit, zusammengeführt werden. Es soll somit in Zukunft eine allgemein als solche anerkannte objektive Bewertung von Brückenbauwerken nach Kriterien der Nachhaltigkeit möglich sein.

Nachhaltige Büro- und Verwaltungsgebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise

  • AiF-Zutechproject FOSTA P 881 (Teil des NASTA-Forschungscluster zur Nachhaltigkeit im Stahlbau)
  • Projektzeitraum: 2009-2012
  • Projektpartner: Technische Universität Dresden, Institut für Stahl- und Holzbau; RWTH Aachen Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau,Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Baugestaltung; Institut für Technologie und Arbeit e.V., Kaiserslautern; Technische Universität Kaiserslautern,Lehrstuhl für Unternehmensrechnungund Controlling sowie eine Vielzahl von Industriepartnern
  • Buchveröffentlichung: Bürobauten in Stahl

Im Rahmen des AIF-Zutech-Projektes P881 Nachhaltige Büro- und Verwaltungsgebäudein Stahl und Stahlverbundbauweise wurden von einem interdisziplinären Forschungsteam Planungshilfsmittel und Methoden für den Entwurf und die Bewertungdieser Gebäude entwickelt. Neben ökologischen und ökonomischen wurden auch architektonische, soziokulturelle und soziotechnologische Kriterien berücksichtigt. Der Nutzen der Flexibilität und deren Bewertung bilden einen besonderen Schwerpunkt, da sich hieraus wesentliche Konsequenzen für die Baukonstruktionen und die spätere Vermarktungsfähigkeit der Gebäude ergeben. Ausgehend von den verschiedenen Nutzungsformen, Entwicklungen und Trends der strukturellen Organisation von Bürogebäuden wurden soziotechnologische und soziokulturelle Anforderungen formuliert. Es wurden Strategien zur lebenszyklusorientierten ökonomischen Bewertung unter Einbeziehung der Wertschöpfungsrechnung erarbeitet. Zu den baukonstruktiven Themenfeldern gehört die Entwicklung nachhaltiger Tragstrukturen in Stahl- und Stahlverbundbauweise. Der Lehrstuhl für Metallbau der TUM leitete das Projekt und entwickelte eine intuitive CAD-gestützte Software zur ökologischen Optimierung derstählernen Tragstruktur von Bürogebäuden mit Hilfe genetischer Algorithmen, die bereits in der frühen Entwurfsphase die richtigen Weichenstellungen hinsichtlich eines besonders ökologischen Bauwerksentwurfs ermöglicht. Der Sustainable Office Designer ist heute kostenfrei als SketchUp Plugin im Extension Warehouse der CAD-Umgebung SketchUp erhältlich.

Die Projektergebnisse sind in einem Forschungsbericht zusammengefasst, der bei der FOSTA erhältlich ist. Zudem wurden der Öffentlichkeit die Projektergebnisse in Form des Buches "Bürobauten aus Stahl" zugänglich gemacht.

Personen

Huang Li