Nachhaltigkeit von Infrastrukturbauwerken. Ganzheitliche Bewertung von Autobahnbruecken unter besonderer Beruecksichtigung externer Effekte

Die vorliegende Dissertation behandelt Ueberlegungen, wie kuenftige Nachhaltigkeitsbewertungssysteme im Brueckenbau aussehen koennen. Die starke Interaktion zwischen Bruecken und Verkehrsteilnehmern erfordert eine ganzheitliche Betrachtung. Dazu ist es erforderlich, alle externen Effekte aus der Wechselwirkung zwischen Bauwerk und Verkehr sowie oekonomische und oekologische Komponenten ueber den gesamten Lebenszyklus einzubeziehen. Es wird eine Methodik zur Berechnung von baustelleninduzierten externen Effekten entwickelt, um die Auswirkungen von kapazitaetsreduzierenden Verkehrsfuehrungen im Falle von Baustellen zu quantifizieren. Dadurch ergibt sich eine deutliche Ausweitung der Systemgrenzen gegenueber den im Hochbau ueblichen Nachhaltigkeitsbewertungen und es laesst sich erkennen, dass fuer Infrastrukturbauwerke eine im Vergleich zu Hochbauten unterschiedliche Bewertungssystematik verwendet werden muss. Die dargestellten Berechnungen der Lebenszykluskosten, der potenziellen Umweltwirkungen, dargestellt in einer Oekobilanz, und die durchgefuehrten Unsicherheitsanalysen basieren auf Modellen, die es erlauben, bei Aenderung der Eingangsparameter die Veraenderungen der Ergebnisse zu quantifizieren und die Leistungsfaehigkeit verschiedener Untersuchungsvarianten zu beurteilen. Zur Vermeidung von Scheingenauigkeiten ist daher eine detaillierte Bestimmung der Eingangsparameter zwingend. Die Erneuerungszyklen von Brueckenbauteilen, sich daraus ergebende Instandhaltungsstrategien, verschiedene Refenzbruecken, unterschiedliche Autobahnsituationen und zur Ueberfuehrung von externen Effekten in externe Kosten zu verwendende Monetarisierungsansaetze werden vorgestellt und passende Eingangswerte abgeleitet. Die externen Kosten beim Bau koennen durch einen hohen Vorfertigungsgrad und der damit einhergehenden Bauzeitverminderung stark vermindert werden. Waehrend der Betriebsphase lassen sich durch dauerhafte Bauwerke und Bauteile wegen des Wegfalls mancher Instandsetzungen die externen Kosten ebenfalls deutlich reduzieren. Bei der Analyse der bauwerksbezogenen Kosten haben die Herstellungskosten mit durchschnittlich 70 Prozent der Lebenszykluskosten eine deutlich groessere Bedeutung fuer das Gesamtergebnis als im Hochbau. Die Lebenszykluskosten haengen von der jeweiligen Instandhaltungsstrategie ab, sodass sie bei unterschiedlichen Strategien bis zu 30 Prozent Abweichungen aufweisen koennen. Zusammenfassend lassen die durchgefuehrten Untersuchungen den Schluss zu, dass Nachhaltigkeitsbewertungssysteme des Hochbaus nicht ohne Weiteres auf Infrastrukturbauwerke uebertragbar sind, insbesondere, da die externen Kosten und externen Umwelteinwirkungen in der Groessenordnung der bauwerksbezogenen Lebenszykluskosten beziehungsweise der Oekobilanzergebnisse liegen. ABSTRACT IN ENGLISH: The interrelations and the growing significance of sustainability aspects during construction and operation of bridges provide a basis for considerations how sustainability assessment systems may be organized in the future. For a holistic analysis, aspects like the economic and environmental performance during the entire life-cycle as well as interactions between bridges and traffic arising in form of externalities need to be involved in the decision-making process. The thesis focuses on exactly these aspects. Therefore, a methodology for calculating site-induced externalities is developed to quantify the impact between an undisturbed normal operation and capacity reduced traffic routing. Because of this, a significant expansion of the system boundaries takes place compared to sustainability assessments common in building construction, and it becomes clear that for infrastructures a different evaluation approach has to be used compared to buildings. The calculations of life-cycle costs (LCC), potential environmental impacts presented in a life-cycle assessment (LCA) and performed uncertainty analyses are entirely based on engineering models. As a result, in case of a modification of input parameters, the changes of the results can be quantified and an advantageousness of different planning variants can be assessed. A detailed determination of the input parameters is necessary to avoid the development of a spurious accuracy. In particular, the renewal cycles of various bridge components, consequential maintenance strategies, different reference bridges, different highway situations and the monetization rates used to transfer external effects into external costs are discussed and suitable input values are derived. High levels of prefabrication of bridges and coordinated maintenance activities lead to a considerable reduction of external costs resulting from traffic disruptions due to an accompanied reduction of construction times. It should be noted that the external costs strongly depend on the underlying traffic conditions. Therefore, an assessment must always be made location bound. When analyzing the structure-related costs it appears, that construction costs with an average share of 70 % of the life cycle costs have a significant higher importance for the overall result compared to office buildings. However, the life-cycle costs may vary up to 30 % when different maintenance strategies are applied. Overall, the performed investigations lead to the conclusion that existing sustainability assessment systems of office and residential buildings cannot directly be applied to infrastructures. Especially for road bridges the site-specific influence on the traffic plays a significant role during construction activities. Traffic obstructions lead to both external costs and external environmental effects, which are in the same order of magnitude as the structure-related life-cycle costs and environmental life-cycle assessment results. Depending on the design of a multi-criteria assessment system, external effects can thus exert a significant influence on the overall result. The available findings can help to develop a bridge-specific assessment methodology.

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Digital/other
  • Features: Figures; References; Tables;
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  • Accession Number: 01636987
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978373150509
  • Files: ITRD
  • Created Date: Mar 9 2017 8:04AM