2.1.2.2 Vorgehensweise

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Autoren: Lukas Tammen, Frank Heimbecher, Henning Klöckner

Stand: 30.01.2024

Um das anthropogene Materiallager der kommunalen Brücken in der Beispielkommune Münster möglichst genau abzuschätzen und dabei die Übertragbarkeit auf andere Kommunen zu gewährleisten, sind an verschiedenen Stellen Idealisierungen vorzunehmen. Sowohl die Komplexität als auch die Individualität von Brückenbauwerken erfordern Vereinfachungen und Verallgemeinerungen. Das Ziel ist eine Abschätzungsmöglichkeit der verbauten Massen, die auf möglichst einfachen, aber ausreichend genauen Formeln basiert, sodass die Kommunen auf eine aufwendige und detaillierte Analyse ihres Bestandes verzichten können. Im Folgenden wird das Vorgehen beschrieben, welches im Rahmen des RekoTi-Projektes angewandt wird. Dabei wird zunächst ein Überblick über die generelle Methodik geliefert, bevor die Umsetzungsschritte im Einzelnen erläutert werden.

Methodik

Wie im Kapitel Ausgangslage unter Herausforderungen bereits beschrieben, sind Informationen zu den in Brückenbauwerken verbauten Massen vielfach nicht direkt aus den Daten ablesbar. Aus diesem Grund wird der Ansatz gewählt, dass einzelne Objekte detailliert betrachtet werden und die jeweiligen individuellen Massen mit der größtmöglichen Genauigkeit manuell berechnet werden. Zunächst wird daher die zu untersuchende Stichprobe von Bauwerken ausgewählt, die die Vielfältigkeit der Brücken innerhalb der Kommune Münster widerspiegelt. Für die entsprechenden Objekte stehen sämtliche gespeicherte Daten aus der Datenbank des AMT, sowie zusätzlich eventuell vorhandene, eingescannte Pläne, Skizzen, statische Berechnungen oder alte Brückenbücher zur Verfügung. Im Einzelfall sind auch geometrische Messungen von Bauteilen vor Ort an Bestandsbrücken zweckmäßig.

Grundlegender Bestandteil dieser Arbeit und wichtigste Festlegung ist eine Untergliederung der Brücken in die drei Hauptbauteile Überbau, Unterbau und Gründung. So unterschiedlich die Bauwerke in Tragwerk, Nutzung oder Baustoff auch sind, lassen sie sich doch meistens problemlos in die drei Bereiche unterteilen. Vereinfachend beschränkt sich die Massenberechnung lediglich auf die Hauptbaustoffe dieser Hauptbauteile. Damit finden beispielsweise Lagerkonstruktionen, Beläge, Abdichtungen, Fahrbahnübergänge, Leitungen oder Brückenausstattungen aufgrund ihres vergleichsweise geringen Massenanteils keine Berücksichtigung. Dagegen werden Kappen und Absturzsicherungen mit eingerechnet. Wie alle berechneten Massen werden sie einem Hauptbauteil zugeordnet, in diesem Fall dem Überbau. Als hauptsächlich vorkommende Baustoffe ergeben sich Beton, Betonstahl, Stahl, Aluminium, Holz und Bodenmaterial.

Exkurs: Alternativ zu der manuellen Massenberechnung werden für einzelne Brücken digitale Methoden getestet.

Die Berechnung der tatsächlich verbauten Massen für die gewählte Stichprobe ist jedoch nur ein Teil der allgemeinen Massenabschätzung. Durch die Bildung von Typenvertretern für den Überbau, den Unterbau und die Gründung gelingt es, Zuordnungen durchzuführen und einen schematischen Ansatz zu ermöglichen. Zuletzt werden in Abhängigkeit des jeweiligen Typs mathematische Zusammenhänge zwischen den zuvor ermittelten Massen und den vorliegenden Attributen nach ASB-ING unter Verwendung von Kennwerten gebildet. Mit diesen Formeln können Kommunen auf einfache Weise das anthropogene Materiallager ihrer Brücken abschätzen.

Auswahl der Stichprobe

Mit ihren rund 260 Brücken weist die Stadt Münster eine erhebliche Anzahl an Bauwerken auf, die für eine detaillierte Analyse verwendet werden können. Diese Menge an zu analysierenden Informationen ist jedoch im Hinblick auf die personelle Kapazität und das Ziel des RekoTi-Projektes zu groß. Es ist daher zweckmäßig, dass lediglich ein Teil der Münsteraner Brücken betrachtet wird.

Die Auswahl der finalen Stichprobe, die für die beschriebenen Untersuchungen verwendet wird, verläuft in zwei Stufen. Zunächst wird eine feste Anzahl von 30 Brücken ausgewählt, die als „Repräsentative Auswahl“ bezeichnet wird. Diese ist derart gebildet, als dass sie den Münsteraner Gesamtbestand hinsichtlich der Verteilung charakteristischer Kriterien wie Nutzungsart, Bauwerksart, Hauptbaustoff oder Lage im Stadtgebiet (Sektor) in kleinem Maßstab darstellt. Diese Teilmenge bildet daher das reale Vorkommen der verschiedenen Brückentypen in der Stadt Münster ab. Da allerdings unter Berücksichtigung dieser repräsentativen Auswahl Brücken eines selteneren Typs nicht oder nur mit einzelnen Bauwerken vertreten sind, wird die Stichprobe gezielt ergänzt. Durch Hinzuziehen von weiteren 44 Objekten, die nur aufgrund ihrer Art ausgewählt werden, ergibt sich eine Brückenauswahl, die einerseits einen handhabbaren Umfang hat, andererseits alle betrachteten Bauwerksarten in ausreichendem Maße abdeckt.

Von den gewählten 74 Brückenbauwerken werden alle der Stadt Münster vorliegenden, digitalisierten Unterlagen erhoben und ausgewertet.

Einteilung in Typenvertreter

Um die Vielfalt der Ausführungsarten der Hauptbauteile abzubilden und gleichzeitig eine Begrenzung auf Standardfälle zu gewährleisten, werden jeweils verschiedene Typenvertreter für den Überbau, den Unterbau und die Gründung gebildet. Eine eindeutige Zuordnung der drei Bereiche eines Bauwerks kann über die logische Verknüpfung mit adäquaten Attributen aus der Datenbank erfolgen. Durch die Zugehörigkeit zu drei verschiedenen Typenvertretern kann bei der Massenabschätzung einer Brücke später schematisch und additiv vorgegangen werden. Der Großteil der Münsteraner Brücken wird über die verschiedenen Typenvertreter abgedeckt.

Übersicht über alle verwendeten Typenvertreter

Überbau	Unterbau	Gründung
Vollplatte	Kastenwiderlager	Brunnengründung
Plattenbalken	Spundwandkopfbalken	Flachgründung Sohlplatte bei Rahmen Streifenfundament Straßenbrücke Einzelfundamente Geh- und Radwegbrücke Einzelfundamente Mehrfeldbrücken
Holzbrücke	Wellstahlbrücke (umgebender Boden)
Stahlbrücke	+ (wenn vorhanden)
Wellstahlrohr	Pfeiler - Stützen - Stützenreihen
+
Absturzsicherung Brüstung - Beton Brüstung - Stein Rohrgeländer - Stahl Holmgeländer - Stahl Füllstabgeländer - Stahl Füllstabgeländer - Aluminium Füllstabgeländer - Holz (Heimisch) Füllstabgeländer - Holz (Tropisch)

Bildung von Formeln und Kennwerten

Im letzten Schritt werden die ermittelten Werte für die verbauten Massen in Kombination mit den der Stadt Münster bekannten, digital gespeicherten Attributen nach ASB-ING für eine allgemeine Massenabschätzung verwendet. Dazu werden jeweils alle ausgewerteten Bauwerke, die dem gleichen Typenvertreter zugeordnet werden, miteinander verglichen und Zusammenhänge zwischen Massen und entscheidenden numerischen Informationen (z. B. Brückenlänge) gebildet. Es ergeben sich mathematische Formeln, die Kennwerte enthalten. Letztere sind charakteristisch für den Münsteraner Bestand, lassen sich aber größtenteils auch auf andere Kommunen übertragen. Mit Hilfe der Formeln und Kennwerte als Ergebnis dieser Analyse, lässt sich wiederum rückwärts, nur unter Verwendung der den Kommunen bereits bekannten Attribute, das anthropogene Materiallager der kommunalen Brücken abschätzen.

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