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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-12-01 - 2022-11-30

Die ÖBB-Infrastruktur erhält und betreibt etwa 150 Tunnelbauwerke mit einem Alter von mehr als 100 Jahren. Ein Großteil davon sind Mauerwerkstunnels, deren Auskleidung in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein kann (z.B. Bruchsteinmauerwerk, Ziegelmauerwerk, Betonformsteine). Schäden, verursacht beispielsweise durch Alterung und Einflüssen aus dem Betrieb sowie Anforderungen an aktuelle Lichtraumvorgaben erfordern zum Teil umfangreiche Instandsetzungs- bzw. Erneuerungsmaßnahmen am bestehenden Mauerwerk. Diese Maßnahmen, welche zum Teil unter laufendem Bahnbetrieb abgewickelt werden, gehen meist mit einer temporären Schwächung des bestehenden Tunnelgewölbes einher. Der Eurocode 7 sieht die Beobachtungsmethode als geeignetes Mittel, wenn eine Vorhersage des geotechnischen Verhaltens schwierig ist. Wesentlich für die Beobachtungsmethode ist, dass ein Hilfsmittel zur Verfügung steht, welches Daten in geeigneter Form zuverlässig liefern kann. Messsysteme, welche sich im konventionellen Tunnelbau etabliert haben, wie z.B. die Durchführung von 3D-Verschiebungsmessungen sind bei Umsetzung von Baumaßnahmen in Mauerwerkstunnels nicht oder nur als zusätzliches Hilfsmittel geeignet. Für die Wahl eines geeigneten Hilfsmittels für die Beobachtungsmethode sind die im Tunnel vorherrschenden Randbedingungen wesentlich. Diese können sein: • Betriebliche Randbedingungen – einerseits für die Installation, andererseits für die laufende Beobachtung • Beschaffenheit des Mauerwerks (Geometrie, Rauigkeit, …) • Oberleitung (z.B. elektromagnetisches Feld) • Temperatur bzw. Temperaturschwankungen • Feuchtigkeit • Aerodynamische Einwirkungen durch Zugfahrt • Staub (z.B. durch Zugfahrt, Baumaßnahmen) • Erschütterungen / Vibrationen (z.B. durch Zugfahrt bzw. Baumaßnahmen) • Lichtverhältnisse Die Erfahrung bei der Abschätzung der Tragfähigkeit des Mauerwerks mit numerischen Modellen zeigt, dass bei einem Eingriff in die Tragstruktur die aus den Baumaßnahmen resultierenden Verschiebungen sehr geringe Werte aufweisen. Erste Abweichungen vom Sollzustand können sich speziell bei einem Teilabtrag des Mauerwerkes anhand von lokalen Abplatzungen oder Ablösungen zeigen. Diese können auch bei bereits äußerst geringen und mit den gängigen Methoden nicht erfassbaren Verschiebungswerten auftreten. Daher gilt es bei der Wahl der Hilfsmittel zu beachten, welche Phänomene im Zuge der Beobachtung erfasst werden sollen (z.B. Verschiebungen). Im gegenständlichen Forschungsvorhaben sollen Monitoringsysteme entwickelt werden, welche im Zuge von Gewölbeinstandsetzungen von alten Mauerwerkstunneln unter Tunnelbedingungen zuverlässig und wirtschaftlich eingesetzt werden können.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-03-01 - 2024-02-29

Die Bedeutung der Entwurfs- und Lebenszyklusoptimierung sowie der Bewertung bestehen-der Strukturen spiegelt sich in der Menge zeitgenössischer Forschungsanstrengungen wie-der, die sich derzeit an diesem Thema orientieren (siehe Abschnitt „Stand der Technik“). Dennoch muss man anerkennen, dass die Ergebnisse derart detaillierter Forschungsanstren-gungen nicht den Weg in die alltägliche Ingenieurpraxis gefunden haben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass noch einige grundsätzliche Herausforderungen bestehen, die heutzu-tage zu eher subjektiven Entscheidungen in Bezug auf die Auslegung und Lebenszyklusop-timierung sowie die Bewertung bestehender Strukturen führen. Zunächst hat sich gezeigt, dass die räumliche Variabilität von Degradationsprozessen in Strukturen von besonderer Bedeutung ist. Bisher wurden diese räumlichen Eigenschaften jedoch stark vereinfacht oder häufig vernachlässigt. Es wurde erst in jüngster Zeit versucht, räumlich und zeitliche Phäno-mene bei der Analyse von Strukturen u.a auch bei Lärmschutzwänden zu untersuchen, wes-halb diesbezüglich nur begrenzte Forschungsergebnisse vorliegen. Darüber hinaus fehlt ein geeigneter Rahmen für die Bayes'sche Aktualisierung, um zusätzliche Informationen zu sol-chen Phänomenen zu berücksichtigen, wenn sie verfügbar werden. Viele grundsätzliche Forschungsfragen zu diesem Thema bleiben daher ungelöst und die Entwicklung anwen-dungsspezifischer Methoden für diese grundsätzlichen Erkenntnisse ist erforderlich.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-11-01 - 2022-10-31

The transport infrastructure in Europe is ageing and this condition creates a high risk for safety. Take bridges and tunnels for example: in the last two decades, there have been nearly 30 road and railway bridge and tunnels disasters with more than 300 people killed and many more injured. The road and railway transport network forms the backbone of European transportation systems, accounting for more than 80% of passenger transport and 50% of goods transport in Europe. They play a decisive role in the functioning and development of Europe’s and regional economy. Road and railway bridges and tunnels are the critical nodes on the transport infrastructure network. Along the major European transport corridors in the Trans-European Transport Network (TEN-T), there are over 1234 km of road bridges with 100 m or longer span. This critical infrastructure is ageing. Over 50% of the bridges in Europe are older than 50 years and have now reached the end of their design life. Besides, most bridges currently carry significantly more vehicles than what they were originally designed for. This urgent issue is both European and global. In the U.S., Federal Highway Administration (FHWA) has rated almost 200,000 bridges (one-third of all bridges) as .structurally deficient or functionally obsolete. With the ageing condition, adequate monitoring and maintenance become a crucial need. Recent tragic events, such as the Genoa bridge collapse, only highlight this need. The collapse of the Morandi Bridge in Genoa, Italy (2018, 43 people killed) has led to a year-long state of emergency in the Liguria region, extensive analysis of the structural failure, and widely varying disputes of liability, including a dispute between Italy and the EU. In the last two decades, almost 20 other bridges in different European countries (Italy, France, Portugal, Spain, Denmark, Finland, Norway, Ireland, UK, Greece, Romania) have collapsed or severely damaged with nearly 120 casualties and many injuries. Outside Europe, in the U.S. almost 30 transport bridges have collapsed with nearly 50 deaths and many injuries. The major cause of these disasters is structural failure. The need for robust standardisation is generally acknowledged by public authorities and industrial stakeholders. However, developing new European standards based on national state-of-the-art is not viable as there are only a few existing national standards in this field, and their coverage and technical depth are lacking. Getting a broad acceptance for the new standards will also be difficult, especially if changes in the existing procedures and agreements on monitoring and maintenance are implied. These may lead to discussions regarding responsibilities, liabilities and accountabilities among the policy-makers, public clients, design and engineering consultants, and construction firms – all of them are the key stakeholders in the currently fragmented value-chain in construction.

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