KUBA 4.0

1. Fachapplikation Kunstbauten und Tunnel KUBA 4 und KUBA 5 Infotagung, 4.11.2009, Bern KUBA 4.0 Dr. R. Hajdin IMC GmbH

2. Inhalt • Einführung • Erhaltungsplanung mit KUBA-MS • Neue Daten • Substanzdaten • Inspektionsdaten • Daten zu Erhaltungsmassnahmen • Methodik • Schlussbemerkungen

3. 1. Einführung Wozu KUBA 4.0? • Unterstützung v.a. für die Unterhaltsplanung aber auch für die Erhaltungsplanung • Finanzbedarf • Arbeitsprogramm • Zustandsentwicklung • Neue Daten • Zustandsdaten • Kosten

4. 1. Einführung Geschichtlicher Rückblick 1/1992 – Literatur und Machbarkeitsstudie 1/1994 – Projektdefinition 1/1995 – Grobkonzept 8/2002 – IT-Konzept 6/2005 - Realisierungsbeginn

5. 1. Einführung Installierte Releases beim ASTRA 30.10.2007 Produktive Installation 02.2008 Hotfix 4.0.42.62 05.2008 Hotfix 4.0.42.63 06.2008 Rel 4.1.0.1 10.2008 Rel 4.1.0.2 06.2009 Rel 4.1.0.3

6. 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS Unterhalt als Prozess Arbeitsprogramm

7. 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS Ergebnisse • Arbeitsprogramm - Vorschläge der Unterhaltsprojekte für eine Zeitperiode • Mittelfristiges Arbeitsprogramm - Liste der optimalen Unterhaltsprojekte für 10 bis 15 Jahre • Langfristiger Finanzbedarf • Was heisst optimal?

8. 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS Ergebnisse (Fort.) • Wirtschaftlich optimal - optimale Verwendung der finanziellen Mittel • Arbeitsprogramme sollen nur optimale Unterhaltsprojekte enthalten • In Bezug auf Zeit der Ausführung • in Bezug auf deren Art und Umfang (=Betreiberkosten) • in Bezug auf Verkehrsbehinderung (=Benutzerkosten)

9. 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS Unterhaltsplanung DEMO 1

10. 2. Erhaltungsplanung mit KUBA-MS Bauwerkszustand und Unterhaltsprojekte

11. 3. Neue Daten Neu gegenüber 3.1 – KUB-DB • Substanz • Ausmasse • Bauwerksinspektion (Zustandserfassung) • Schadensprozesse • Schadenausmasse • Erhaltungsmassnahmen • Kosten

12. 3. Neue Daten Bauwerksteilausmass DEMO 2

13. 3. Neue Daten Bauwerksteilausmass 13 Ltot: Länge der Platte: Ausmass der unteren Fahrbahnplatte [m2]: A u = (2⋅a + b + 2⋅c) ⋅Ltot Ausmass der oberen Fahrbahnplatte [m2]: A o = B ⋅Ltot Platte (2343, 2351, 2352, 2355, 2936)

14. 3. Neue Daten Bauwerksteilausmass 14 Ausmass des Widerlagers ohne Kontrollgang [m2]: A = B ⋅ h Ausmass des Widerlagers mit Kontrollgang [m2]: A = 2 ⋅ B ⋅ h Ausmass der Lagerbank [m2] A = b ⋅ L Widerlager (21, 2101, 2102, 2111, 2112, 2114, 2324)

15. 3. Neue Daten Bauwerksteilausmass 15 Länge des Bogens [m]: L Ausmass des Gewölbes [m2]: A = b ⋅ L Ausmass des Bogens [m2]: A = U ⋅ L Eine als Stütze ausgeprägte Mauer Bogen, Gewölbe (2321, 2924)

16. 3. Neue Daten Bauwerksteilausmass 16 Fahrbahnplattenlänge [m]: Ltot Länge eines Fahrbahnübergangs (von Aussenkante Randbord bis zur Aussenkante Randbord [m]): B Anzahl Fahrbahnübergänge auf der Brücke: n Ausmass der Fahrbahnübergänge der Brücke [m]: LFA = B ⋅ n Fahrbahnübergang (27)

17. 3. Neue Daten Zustandserfassung • Bauwerkteil ist Beurteilungseinheit • Durch Inspektionen werden erfasst: • Schadenschwere • Schadenausmass • Schadenprozess

18. 3. Neue Daten Zustandserfassung DEMO 3

19. 3. Neue Daten Schadensprozesse 1 2 19 • Korrosion im Stahlbeton (und Spannbeton) • Frostschäden am Beton • Wasserinfiltration • Korrosion am Baustahl • Schäden am Mauerwerk • Schäden an Fahrbahnübergängen • Schäden am Lager • Schäden an Belag und Abdichtung 3 4 6 8 5 7

20. 3. Neue Daten Schadensprozesse 20

21. 3. Neue Daten CE2 CE2 Schadensschwere 21 CE3 CE4 CE5

22. Schäden und Schadenausmass 3. Neue Daten Fakten Interpretation

23. 3. Neue Daten Schadenausmass / Segmentierung 23 • Das Ziel der Segmentierung ist die Teile eines Bauwerksteils, bei welchen gleicher Verfall vermutet wird, zu identifizieren • Die Segmente sind dynamisch, aber • die Segmentausmasse können nur durch die Umverteilung der Ausmasse in Zustandsklasse 1 verändert werden • die Veränderung der Schadenausmasse einer anderen Zustandsklasse ist nur bei der jüngsten Inspektion erlaubt Schlussprüfung Erste Inspektion

24. 3. Neue Daten Schadenausmass / Segmentierung 24 • Pro Segment: • Schäden welche zum gleichen Schadensprozesstyp und Einfluss gehören (und am gleichen Bauwerksteil wirken) werden zu einer Schadensgruppe zusammengefasst und als solche erfasst (z. B. Korrosion im Stahlbeton mit negativen Einfluss). • Der Zustand des Schadenausmasses wird erfasst (z. B. Zustandsklasse 3). • Das Ausmass der Schadensgruppe wird erfasst (z. B. 0.8 x 0.5 + 0.2 x 0.5 = 0.5 [m2]).

25. 3. Neue Daten Schadenausmass / Segmentierung 25 • Pro Segment: • Ausgeführte Erhaltungsmassnahmen zur Behebung der Schadensgruppe werden ggf. erfasst. • Der erfassten Schadensgruppe können erfasste Schäden zugeordnet werden und dadurch mit der Schadensgruppe zusammengefasst werden (z. B. Betonüberdeckung unter 15 mm, angerostete Bewehrung und Abplatzungen oder lose Stellen). • Der erfassten Schadensgruppe können Fotos zugeordnet werden.

26. 3. Neue Daten Kosten - Was wird erfasst? • Kosten der Unterhaltsmassnahme an Bauwerksteilen • Kosten der nicht berücksichtigten Bauwerksteile • Zusatzkosten • Installationskosten • Verkehrsführungskosten • Honorare für Projektierung und Bauleitung • Honorare für Überprüfung

27. 3. Neue Daten Erfassung von Erhaltungskosten DEMO 4

28. 3. Neue Daten

29. 4. Methodik Bauwerkszustand und Unterhaltsprojekte

30. 4. Methodik Zustandsklasse und Massnahmen Korrosion vom Stahlbeton

31. 4. Methodik

32. 4. Methodik

33. Die Entwicklung der Schadenschwere mit der Zeit wird mit einer Verfallsfunktion beschrieben. Hierfür werden in KUBA-MS Markov-Ketten eingesetzt. Die Zustandsentwicklung wird als eine probabilistische Funktion modelliert 4. Methodik Zustandsprognose

34. Probabilistische Zustandsentwicklung (Forts.) 4. Methodik

35. 4. Methodik Markov-Ketten 35

36. 4. Methodik Bedeutung der Koeffizienten 36 • Sie sind in der Regel nicht als prozentuale Anteile zu verstehen, nach denen ein Schadenausmass nach einer Periode aufgeteilt wird. • Sie sind in der Regel die Wahrscheinlichkeiten mit welcher sich ein Schadenausmasses in einer Zustandsklasse befinden wird. P34=20%

37. 4. Methodik Bedeutung der Koeffizienten 37 • Ausnahme:Sie werden jedoch als prozentuale Anteile aufgefasst nach welchen ein Schadenausmass in Zustandsklasse 1 nach einer Periode aufgeteilt wird für alle Bauwerksteile ausser für Lager und Gelenke. P12=10% Die Schäden werden generiert

38. 4. Methodik Optimierungsprinzip

39. 4. Methodik Optimierungsprinzip

40. 4. Methodik Optimierung auf Netzebene • Der Mittelwert der Betreiberkosten aller Realisierungen wird gesucht • Der kleinste Mittelwert definiert die optimale Unterhaltsstrategie

41. 4. Methodik

42. 4. Methodik Planung auf Netzebene • Simulation • Multiplizieren die Einheitskosten der optimalen Unterhaltsmassnahmen mit den Ausmassen in den jeweiligen Zustandsklassen

43. 4. Methodik Finanzbedarf

44. 4. Methodik Mittlerer Bauwerkszustand • Simulation • Gewichten die Ausmasse mit dem Ersatzeinheitskosten

45. 4. Methodik Mittlerer Bauwerkszustand

46. 4. Methodik Verfall

47. 4. Methodik Schadenausmass in ZK 3 = 50 m2 P34=20% Schadenausmass in ZK 4 = 10 m2

48. 4. Methodik P34=20% Schadenausmass in ZK 3 = 50 m2 Schadenausmass in ZK 4 = 10 m2 Sortieren nach Verfallsindikator

49. 4. Methodik Unterhaltsprojekte • Optimale (oder minimale) Unterhaltsmassnahmen an Bauwerksteilen in Unterhaltsprojekte zusammenfassen • Die Kosten aufgrund der Einheitskosten berechnen • Installationskosten, Projektierungskosten hinzufügen • Benutzerkosten berechnen

50. 4. Methodik Optimierung auf Bauwerksebene • Für jedes Bauwerk werden 3 Unterhaltsprojekte untersucht: • Optimales Unterhaltsprojekt • Nichtstun • Ersatz • Dazu kommen manuell eingegebene Umgestaltungsprojekte, weitere Unterhaltsprojekte usw. • Budgeteinschränkungen