Forschung

Die digitale Lösung von SETO bietet tiefere Einblicke in die verschiedenen Verkehrsträger und ihre Synchronität und die Sicherheitsbewertung und Lebensdauerbewertung von Brückensystemen. Sie wird eine "Open Gateway"-Softwareverbindung zu den neuen/künftigen Verkehrsträgern (autonom fahrende Autos/Busse, Drohnen, ULV usw.) entwickeln. Für die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit der Verkehrsinfrastruktur. Ziel dieses Projektes ist es unter anderem neben den klassischen Ansätzen der Lebensdauerbewertung von Strukturen erweiterte wahrscheinlichkeitstheoretisch basierte Ansätze zu implementieren

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.

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.