Zustandswert / Zustandsbewertung
In Folge unterschiedlicher Überarbeitungen und (Neu-)Definitionen werden in der Literatur und auch in Datensätzen teilweise unterschiedliche Begrifflichkeiten und Formeln für die Beschreibung des Straßenzustandes verwendet. Für den vorliegenden Bericht werden folgende Begrifflichkeiten und Formeln festgelegt/angenommen:
- Kurz- und Langbezeichnungen für Zustandswerte gemäß Tabelle 1
| Kurzbezeichnung | Langbezeichnung |
| ZWAUN | Zustandswert Allgemeine Unebenheiten |
| ZWFLI | Zustandswert Flickstellen |
| ZWGRI | Zustandswert Griffigkeit |
| ZWNLQ | Zustandswert Netzrisse / Längsrisse / Querrisse |
| ZWNRI | Zustandswert Netzrisse Asphalt |
| ZWOBS | Zustandswert Oberflächenschäden |
| ZWOFS | Zustandswert sonstige Oberflächenschäden |
| ZWRIO | Zustandswert Risse/Oberflächenschäden |
| ZWRISS | Zustandswert Risse |
| ZWRSFA | Zustandswert Restschadensfläche (Asphalt) |
| ZWSPH | Zustandswert fiktive Wassertiefe |
| ZWSPT | Zustandswert Spurrinnentiefe |
- Der im kommunalen Bereich verwendete Zustandswert für aufgelegte Flickstellen (ZWAFLI) [28] wird mit dem im überörtlichen Bereich angewendeten Zustandswert Flickstellen (ZWFLI) [15] gleichgesetzt.
- Der im kommunalen Bereich verwendete Zustandswert für Sonstige Oberflächenschäden (ZWOFS) [28] und Oberflächenschäden (ZWOBS) wird mit dem im überörtlichen Bereich angewendeten Zustandswert Restschadensfläche Asphalt (ZWRSFA) [15] gleichgesetzt.
- Müssen erneute Bewertungen der erhobenen Zustandsgrößen durchgeführt werden, erfolgt die Bewertung sofern möglich anhand der Funktionsklasse A (Hauptverkehrsstraßen) nach [28].
- Zur Ermittlung des Teilwerts bzw. Zustandswerts Risse und andere Oberflächenschäden (TWRIO, ZWRIO) für Asphaltbauweisen finden sich in der Literatur, wie in Tabelle 4 dargestellt, unterschiedliche Definitionen. Zum einen unterscheiden sich die Formeln zum Berechnen des Mindestwerts durch die verwendeten Zustandswerte und die unterschiedliche Gewichtung der Zustandswerte. Zum anderen werden entweder Berechnungen mit Logarithmen und Quadratzahlen oder einfache lineare Kombinationen durchgeführt. Für den vorliegenden Bericht wird auf Formel Nummer 5 zurückgegriffen, da hierfür zum einen alle benötigten Werte in den verwendeten Daten (vgl. Abschnitt 7.1.2) vorhanden sind und sie zweitens für den kommunalen Bereich ausgelegt ist.
| Formel-Nr. | Formel | Quelle |
| 1 | ZWRIO = min (5; 1 + 1,25 LN(0,67 * ZWRISS² + 0,33 *ZWFLI²)) | [7] |
| 2 | TWRIO = min (5; ZWRISS + 0,5 * ZWRSFA - 0,5) | [15; 13] |
| 3 | ZWRIO = min (5; ZWRISS + 0,5 * ZWFLI - 0,5) | [29] |
| 4 | ZWRIO = min (5; ZWRISS + 0,5 * ZWRSFA - 0,5) | [29] |
| 5 | TWRIO = min (5; 1 + 1,25 LN(0,5 * ZWRISS² + 0,25 * ZWFLI² + 0,25 * ZWOBS²)) | [27] |
| 6 | TWRIO = min (5; 1 + 1,25 LN(0,67 * ZWNRI² + 0,33 *ZWFLI²)) | [27] |
- Auch für die Bildung des Gesamtwertes (GW) sind in der Literatur unterschiedliche Formelvarianten verfügbar. In diesem Projekt wird in Anlehnung an [19] der Gesamtwert nach Formel 7 ermittelt.
| GW = 0,39 * MAX (ZWAUN; ZWSPT) + 0,61 * TWRIO | (7) |
|---|
Verhaltensfunktionen
Die in den RPE-Stra 01 [11] definierten Verhaltensfunktionen dienen als Grundlage der Abschätzung der künftigen Zustandsentwicklung eines prognostizierbaren Zustandsmerkmals je homogenem Abschnitt. Als prognostizierbare Merkmale gelten dabei folgende:
- Allgemeine Unebenheiten
- Spurrinnen
- Risse (und Schäden)
Die Teilwerte und Gesamtwerte selbst werden nicht prognostiziert, können aber aus den prognostizierten Merkmalen gebildet werden.
Die Verhaltensfunktionen werden über folgende Formel beschrieben, wobei die Koeffizienten je nach Merkmal und Verhaltensklasse (langsame, mittlere, schnelle oder sehr schnelle Zustandsverschlechterung) variieren:
mit: ZW = Zustandswert t = Angabe der Zeit als Differenz aus dem Jahr des Neubaus bzw. der letzten Maßnahme und dem Jahr der aktuellen Zustandserfassung a, b = merkmals- und verhaltensklassenabhängiger Koeffizient |
|---|
Mängelklassenmodell
Mängelklassenmodelle werden dazu genutzt, auf Grundlage von vorliegenden Daten mögliche Schadensursachen zu beschreiben und in Folge der Schadensursache eine sinnvolle Erhaltungsmaßnahme festzulegen. Je nach Detailtiefe der verfügbaren Daten unterscheidet KRAUSE [30] folgende drei Mängelklassenmodelle:
- Einfaches Mängelklassenmodell
- Datenorientiertes Mängelklassenmodell
- Detailliertes Mängelklassenmodell
In den RPE-Stra 01 [11] wird das einfache Mängelklassenmodell dargestellt und auch in der Praxis wird heute noch meist auf das einfache Mängelklassenmodell zurückgegriffen (vgl. [31]). Wie in [31] aufgezeigt, weisen die bestehenden Modelle teilweise Inkonsistenzen bei der Maßnahmenzuordnungen auf, sodass bei der Anwendung der Modelle zu prüfen ist, ob diese in sich konsistent sind (z. B ob alle Merkmalskonstellationen abgedeckt und beim Überschreiten beispielsweise des Schwellenwerts auch eine Mängelklasse gezogen wird).
Tabelle 5 zeigt die in dem vorliegenden Projekt angewendeten Mängelklassen und Maßnahmenzuordnung für bestimmte Schadenskonstellationen. Die ausgegrauten Bereiche bzw. Maßnahmen sind dabei für den kommunalen Bereich nicht anzuwenden.
| Bedingungen | Mängelklasse inkl. Beschreibung | Mögliche Maßnahmen |
| Keine der nachfolgenden Bedingungen trifft zu. | 0 – keine Mängel | - |
| ZWAUN < 2,5 und ZWRIO ≥ 3,5 und ZWSPT < 2,5 und ZWSPH < 2,5 | 10 – Oberflächenschäden (OFS) | OB; DB; DT; DH; DR; |
| ZWAUN < 3,5 und ZWRIO < 3,5 und (ZWSPT ≥ 3,5 oder ZWSPH ≥ 3,5) | 20 – Schubverformungen (Spurrinnen) (SVS) | DB; DT; DH; DR; |
| ZWAUN < 2,5 und ZWRIO ≥ 3,5 und (ZWSPT ≥ 2,5 oder ZWSPH ≥ 2,5) | 30 – Tragfähigkeit gebundene Schichten (Spurrinnen) (TGS) | OB; DB; DT; DH; DR; |
| ZWAUN ≥ 2,5 und ZWAUN < 3,5 und ZWRIO ≥ 3,5 | 40 – Tragfähigkeit gebundene Schichten (Ebenheit) (TGE) | OB; DB; DT; DH; DR; |
| ZWAUN ≥ 3,5 und ZWRIO ≥ 2,5 und ZWRIO < 3,5 | 50 – Nachverdichtungs-/Setzungsverformungen (NSU) | DB; DT; DH; DR; |
| ZWAUN ≥ 3,5 und ZWRIO ≥ 3,5 | 60 – Tragfähigkeit ungebundene Schichten/Oberbau (UOT) | DB; DT; DH; DR; |
| * URN = Unfallrate bei Nässe Nicht im kommunalen Bereich
OB = Oberflächenbehandlung; DB = Dünnschichtbelag; DT = Tiefeinbau der Deckschicht; DH = Hocheinbau der Deckschicht; DR = Rückformen der Deckschicht; VD = Verstärkung der Decke (bis zu 8 cm); VS = Verstärkung über 8 cm; TD = Tiefeinbau der Decke (Deckschicht und Binderschicht); TG = Tiefeinbau gebundene Schichten; TO = Tiefeinbau Oberbau | ||
Rücksetzwerte und Verhaltensänderung
Jede ausgeführte Maßnahme hat zum einen Auswirkungen auf den aktuellen Zustand des Erhaltungsabschnitts, kann sich aber zum anderen auch auf die zukünftige Zustandsentwicklung auswirken (schneller oder langsamere Verschlechterung des Zustandes). Diese Folgen einer Maßnahme werden als sogenannte Rücksetzwerte und Verhaltensänderungen bezeichnet und sind zum einen mängelklassen- und zum anderen merkmalsabhängig. Die für das vorliegende Projekt angewendeten Rücksetzwerte und Verhaltensänderungen sind abhängig von der Maßnahmenvariante (vgl. Spalte 1, Tabelle 6), der Mängelklasse (vgl. Spalte 2, Tabelle 6) und den vier betrachteten Merkmalen Spurrinnentiefe, Fiktive Wassertiefe, Allgemeine Unebenheiten sowie Risse und Oberflächenschäden dargelegt.
Die Rücksetzwerte der Zustandsnoten sind in den Spalten 3 bis 6 der Tabelle 6 mit der Bezeichnung „Wirkung“ dargelegt. Dieser Wert wird exemplarisch wie folgt verwendet: Wird an einem Erhaltungsabschnitt der die Mängelklasse 30 aufweist, eine Oberflächenbehandlung durchgeführt, so wird der vor der Maßnahme erhobene oder prognostizierte Zustandswert für das Merkmal Spurrinnentiefe um 0,5 Zustandsnoten verbessert, wobei die Zustandsnote niemals besser als 1,0 werden kann.
Bei der Wirkung auf die Verhaltensklassen der einzelnen Merkmale (Spalten 7 bis 14, Tabelle 6) gibt es zwei mögliche Auswirkungen. Zum einen kann eine Maßnahme zu einer Verbesserung der Verhaltensklasse führen, zum anderen zu einer Veränderung der Verhaltensklasse. Bei der Verbesserung der Verhaltensklasse wird von der Verhaltensklasse vor der Maßnahme ausgegangen und der entsprechende Wert addiert. Bei dem Beispiel der Oberflächenbehandlung bei der Mängelklasse 30 ist für das Merkmal Spurrinnentiefe beispielsweise der Wert „-1“ zu der vor der Maßnahme bestehenden Verhaltensklasse zu addieren. D.h. in dem vorliegenden Beispiel verschlechtert sich die Verhaltensklasse, wobei sie niemals größer als 4 werden kann und auch nach unten generell eine Grenze bei 1 liegt.
Insbesondere bei den Maßnahmen, bei denen ein größerer Eingriff in die bestehende Substanz erfolgt (TD, TG, TO), wird häufig nicht mehr eine Verbesserung, sondern eine Veränderung der Verhaltensklasse angenommen. Beispielsweise wird bei diesen Maßnahmen unabhängig von der Mängelklasse die Verhaltensklasse für das Merkmal Spurrinnentiefe auf 1 gesetzt.
Tabelle 6: Wirkungen unterschiedlicher Maßnahmen in Abhängigkeit von der Maßnahmenklasse auf die Rücksetzwerte und Verhaltensänderungen der verschiedenen Merkmale in Anlehnung an [27]
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Art der Maßnahme | Möglich bei Mängelklasse … | Wirkung ZWSPT | Wirkung ZWSPH | Wirkung ZWAUN | Wirkung TWRIO | Wirkung Verbesserung VKSPT | Wirkung Veränderung VKSPT | Wirkung Verbesserung VKSPH | Wirkung Veränderung VKSPH | Wirkung Verbesserung VKAUN | Wirkung Veränderung VKAUN | Wirkung Verbesserung VKRIO | Wirkung Veränderung VKRIO |
| Oberflächenbehandlung (OB) | 10 | 0,5 | 0,5 | 0 | 4 | 0 | K | 0 | K | 0 | K | 1 | K |
| 30 | 0,5 | 0,5 | 0 | 4 | -1 | K | -1 | K | 0 | K | -1 | K | |
| 40 | 0,5 | 0,5 | 0 | 4 | 0 | K | 0 | K | 0 | K | -1 | K | |
| Dünnschichtbelag (DB) | 10 | 4 | 4 | 1 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K |
| 20 | 4 | 4 | 1 | 4 | 0 | K | 0 | K | 0 | K | 0 | K | |
| 30 | 4 | 4 | 1 | 4 | 1 | K | 1 | K | 1,00 | K | -1 | K | |
| 40 | 4 | 4 | 1 | 4 | -1 | K | -1 | K | 0 | K | -1 | K | |
| 50 | 4 | 4 | 1 | 4 | 0 | K | 0 | K | -1,00 | K | 0 | K | |
| 60 | 4 | 4 | 1 | 4 | 0 | K | 0 | K | -1,00 | K | -1 | K | |
| Tiefeinbau der Deckschicht (DT) | 10 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | 1 |
| 20 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 30 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | K | 0 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 40 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 50 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | K | |
| 60 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | K | |
| Hocheinbau der Deckschicht (DH) | 10 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | 1 |
| 20 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 30 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | K | 0 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 40 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 50 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | K | |
| 60 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | K | |
| Rückformung Deckschicht (DR) | 10 | 4 | 4 | 3,5 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | 1 |
| 20 | 4 | 4 | 3,5 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | K | 1 | K | |
| 30 | 4 | 4 | 3,5 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 40 | 4 | 4 | 3,5 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 1 | K | |
| 50 | 4 | 4 | 3,5 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | K | |
| 60 | 4 | 4 | 3,5 | 4 | 1 | K | 1 | K | 0 | K | 0 | K | |
| Tiefeinbau der Decke (Deck- und Binderschicht) (TD) | 10 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | K | 0 | 1 |
| 20 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | K | 0 | 1 | |
| 30 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | K | 1 | K | |
| 40 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | K | 1 | K | |
| 50 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | K | 1 | K | |
| 60 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | K | 1 | K | |
| Tiefeinbau gebundene Schichten (TG) | 10 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 20 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 30 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 40 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 50 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | K | 0 | 1 | |
| 60 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | K | 1 | K | |
| Tiefeinbau Oberbau (TO) | 10 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 20 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 30 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 40 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 50 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 60 | 4 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| K = Keine Veränderung | |||||||||||||
Monetärer Aufwand
Der monetäre Aufwand von Maßnahmen wird abhängig von der Belastungsklasse und der Maßnahme in der Regel in der Einheit €/m² angegeben. Die in der vorliegenden Forschungsarbeit angenommenen Maßnahmenkosten sind in Tabelle 7 dargestellt. In der dazu herangezogenen Veröffentlichung von MAERSCHALK et al. [27], welche sich mit innerörtlichen Gegebenheiten auseinandersetzt, werden dabei keine Kostendaten für die Belastungsklasse 100 angegeben. Dies bedeutet nicht, dass die Maßnahmen nicht auch bei dieser Belastungsklasse technisch möglich und sinnvoll sein können (vgl. Tabelle 9). Die Maßnahme der Oberflächenbehandlung wird hingegen lediglich für die Belastungsklassen 0,3 bis 1,8 als sinnvoll erachtet, weshalb für höhere Belastungsklassen keine Kostendaten mehr angegeben werden.
Tabelle 7: Maßnahmenkosten in Abhängigkeit von der Belastungsklasse und der durchzuführenden Maßnahme in [€/m²] nach [27], Preise angepasst auf das Jahr 2022 nach [33]
| Belastungsklasse | OB | DB | DT | DH | DR | TD | TG | TO |
| Bk100 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Bk32 | - | 23,18 | 35,25 | 31,23 | 45,31 | 65,92 | 126,28 | 193,65 |
| Bk10 | - | 23,18 | 35,25 | 31,23 | 45,31 | 65,92 | 112,68 | 181,09 |
| Bk3,2 | - | 23,18 | 35,25 | 31,23 | 45,31 | 50,71 | 96,58 | 173,53 |
| Bk1,8 | 9,58 | 23,18 | 35,25 | 31,23 | 45,31 | 50,71 | 96,58 | 173,53 |
| Bk1,0 | 9,58 | 23,18 | 35,25 | 31,23 | 45,31 | 35,25 | 81,53 | 157,99 |
| Bk0,3 | 9,58 | 23,18 | 35,25 | 31,23 | 45,31 | 35,25 | 63,34 | 137,31 |
- ↑ Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von Innerortsstraßen (E EMI 12)
- ↑ Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen (RPE-Stra 01)
- ↑ Zusätzliche technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Zustandserfassung und -bewertung von Straßen (ZTV ZEB-StB 06-18)
- ↑ Maerschalk, G.; Socina, M.; Köhler, M.; Stöckner, M. (2013): Daten und Methoden für ein systematisches Erhaltungsmanagement innerörtlicher Straßen - Bericht zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben FE 77.482/2006 des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 1079, Wirtschaftsverlag NW, Verlag für neue Wissenschaft GmbH, Bremerhaven, 2013; ISBN: 978-3-86918-260-5
