Transcript Wie lange halten Holzbrücken? - Schaffitzel + Miebach

HOLZBAU & FORSCHUNG
Bundesverordnung
Wie lange halten Holzbrücken?
Die „Ablöserichtlinien für Ingenieurbauwerke“ legen u.a. die theoretische Nutzungsdauer und Unterhaltungskosten von Brückenbauwerken des Bundes fest. Holzbrücken schneiden darin wesentlich
schlechter ab als die massive Konkurrenz. Dies ist jedoch laut einer
Studie der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung haltlos.
b Brücken oder Stege: Seit
Jahrhunderten dienen uns
diese Bauwerke zur Überspannung mannigfacher Hindernisse und sie schaffen gleichzeitig
Transporterleichterungen. Durch
die andauernde Bewitterung und
den ständigen Lastwechsel nagt der
Zahn der Zeit besonders kräftig an
den Brückenbauwerken.
Nahezu alle Brückenbauwerke
gibt die öffentliche Hand in Auftrag und unterhält diese auch. Um
die Volkswirtschaft so gering wie
möglich zu belasten, fordern die
Auftraggeber eine höchstmögliche
Wirtschaftlichkeit.
terscheidung zwischen offenen und
überdachten Holzbrücken vorgenommen wurde.
O
Ablöserichtlinien in der Kritik
Die Kosten über den gesamten Lebenszyklus einer Brücke teilen sich
im Wesentlichen in zwei Blöcke.
Gut bestimmbar sind die Planungsund Investitionskosten beim Neubau, schwieriger hingegen gestaltet
sich die Abschätzung der voraussichtlichen Lebensdauer, der Unterhaltungskosten und der Entsorgung. Eine lange Lebensdauer,
gepaart mit geringen Unterhaltungskosten, sind demnach wichtige Faktoren für eine positive Wirtschaftlichkeitsberechnung.
Um Planern und Entscheidern
eine objektive Grundlage über die
Bestimmung der Lebensdauer und
die Unterhaltungskosten von Brückenkonstruktionen zu verschaf-
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Holzbau gerät ins
Hintertreffen
fen, veröffentlichte der Bundesminister für Verkehr, Bauen und
Wohnungswesen (BMVBW) bereits 1980 die „Richtlinien für die
Berechnung der Ablösebeträge der
Erhaltungskosten für Brücken und
sonstige Ingenieurbauwerke“. Sie
setzen die theoretische Nutzungsdauer für den Überbau hölzerner
Straßenbrücken mit 25 Jahren an
und deren Unterhaltungskosten
mit fünf Prozent pro Jahr, bezogen
auf die jeweils geltenden Neubaukosten solcher Brücken.
Im Vergleich dazu legen die Verantwortlichen jedoch Stahl- und
Stahlbetonbrücken mit 100 Jahren
Lebensdauer fest und geben die
Unterhaltungskosten mit einem
Prozent pro Jahr an. Experten des
Holzbrückenbaus bezweifelten allerdings diese Werte, da die Zahlen
der praktischen Erfahrung widersprachen und außerdem keine Un-
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Schwere Last: Ab
2005 sollen die
„Ablöserichtlinien“
Gesetz werden
Bei geschütztem
Haupttragwerk ist
eine theoretische
Nutzungsdauer von
80 Jahren möglich
Die Ergebnisse einer breit angelegten DGfH-Studie „Dokumentation
und Ermittlung realitätsbezogener
und bauartspezifischer Unterhaltskosten von Holzbrücken“ (Prof.
Sengler 1987) ermöglichte es 1988,
die Richtlinien abzuändern. Seitdem gilt die Regelung, dass Holzbrücken mit Überdachung sowie
Überbauten einschließlich Verschleißbelag mit einer Lebensdauer von 45 Jahren, Holzbrücken
ohne Überdachung mit 30 Jahren
angesetzt werden. Die jährlichen
Unterhaltungskosten belaufen sich
auf rund drei Prozent pro Jahr. Die
Ablöserichtlinien gelten in dieser
Form bis zum heutigen Tag.
FOTOS: SCHAFFITZEL HOLZINDUSTRIE, SCHWÄBISCH HALL
Zum damaligen Zeitpunkt musste die Holzwirtschaft die Änderung
der Ablöserichtlinie als Erfolg werten. Dennoch ging sie nach Ergebnissen der Untersuchung von
Sengler (1987) oder auch Untersuchungen aus Österreich und der
Schweiz, wie z.B. Schweizerische
Arbeitsgemeinschaft für Holzforschung (SAH) (1989) „Brücken
und Stege aus Holz“, nicht weit genug. Diese Studien kamen auf folgende baukostenbezogene jährliche
Unterhaltungskosten aus Wartung,
Instandhaltung und Erneuerung:
• überdachte Brücken: max. 1,0 %
• offene Brücken: max. 1,8 %
Verglichen mit den für Stahl-,
Stahlbeton- oder Spannbetonbrücken festgelegten Werten mit 100
Jahren Lebensdauer kommt dies
bei Holzbrücken einer reduzierten
theoretischen Nutzungsdauer sowie einer 2- bis über 3-fachen jährlichen Mehrbelastung bei den Unterhaltungskosten gleich. Im Klartext heißt das: Selbst wenn eine
Brücke in Holzbauweise um z.B. 20
Prozent billiger angeboten werden
kann, wäre sie ganzheitlich betrachtet nie wirtschaftlich. Brücken
aus Holz erscheinen somit als die
mit Abstand teuerste Lösung.
Heute bedeutet dies eine unfaire und häufig unbegründete Diskriminierung des Baustoffs Holz:
Die Entwürfe von Straßenbauämtern und Kommunen sehen selten
Brücken aus Holz vor. Bei öffentlichen Entscheidungen führt dies in
Bild links: Das Holzdach schützt diese
Brücke vor Feuchteeinwirkungen
Bild rechts:
Auch ohne Dach
gut geschützt:
Möglich macht’s
u.a. eine Abdeckung aus Blech
aller Regel dazu, dass die Holzbauweise als zu risikoreich erscheint
und Sondervorschläge auch dann
negativ entschieden wurden, wenn
sie im Einzelfall oft erheblich preisgünstiger angeboten wurde.
Erschwerend dürfte hinzukommen, dass die mit Allgemeinem
Rundschreiben Straßenbau (ARS)
bekannt gegebenen Ablöserichtlinien des Bundes für Brücken- und
Ingenieurbauwerke (bisher empfehlender Charakter) noch in diesem Jahr in eine Bundesverordnung – also rechtlich bindend –
überführt werden sollen. Zwar ist
dabei geplant, die Angaben zur
theoretischen Nutzungsdauer von
Holzbrücken entsprechend der
Tabelle 1 zu erhöhen sowie die zu
den zu erwartenden Folgekosten zu
verringern. Der Referentenentwurf
geht den Experten allerdings nicht
weit genug, denn fachgerecht konstruierte Holzbrücken überdauern
Jahrhunderte mit geringen Unterhaltungskosten.
Lebensdauer unter der Lupe
Aus diesem Grund wurde eine Untersuchung im Hinblick auf die geplante Ablöserichtlinie des Bundes
von Dipl.-Ing. Matthias Gerold,
Karlsruhe, angeregt, innerhalb der
Deutschen Gesellschaft für Holzforschung e.V. (DGfH) koordiniert und
aus Mitteln des Holzabsatzfonds
HAF fi nanziert. Die Arbeit wurde
zusammen mit Prof. Dr.-Ing. Dieter
Sengler, Altdorf, durchgeführt und
mit einer Arbeitsgruppe aus Vertretern der Wissenschaft und der Industrie begleitet. Die statistischen Auswertungen überprüfte die Amtliche
Forschungs- und Materialprüfungsanstalt (OGI) der Universität Stuttgart. Die Studie konnte im letzten
Jahr abgeschlossen werden. Der
komplette Bericht liegt derzeit dem
zuständigen Bundesministerium für
Verkehr, Bau- und Wohnungswesen
(BMVBW) vor. Die wesentlichen
Ergebnisse werden nun aufgezeigt.
Tabelle 1: Neufassung Ablöserichtlinie (Referentenentwurf)
1
1.2
1.2.5
Brücken
Überbauten
aus Holz
Theoretische
Nutzungsdauer
m [Jahre]
Jährliche
Unterhaltungskosten
p [%]
Spalte
1
2
3
1.2.5.1
für Geh- und Radwege
(ohne Schutzdach)
40
2,5
1.2.5.2
für Geh- und Radwege
(mit Schutzdach)
50
2,0
1.2.5.3
für Straßen
40
2,5
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Begriffe in der Diskussion
Moderne Konstruktionen bieten
dem Haupttragwerk durch konstruktive Maßnahmen einen ebenso guten baulichen Holzschutz wie
bewährte überdachte Holzbrücken.
Deshalb wurde der Schwerpunkt
der Untersuchung auf diese modernen Brücken gelegt und der Begriff
„geschützt“ gewählt und defi niert
(siehe Kasten unten).
Ziel des Vorhabens war es, wissenschaftlich nachzuweisen, dass bei
der Aktualisierung der Ablöserichtlinien und Überführung in eine Bundesverordnung der Klammerausdruck „mit Schutzdach“ durch das
Wort „geschützt“ ersetzt werden
kann. Des Weiteren stand zur Diskussion, ob Lebensdauer sowie Unterhaltungskosten realistischer abgebildet werden können. Hierzu wurden anhand vieler Praxisfälle Um-
fang und Zweck fi nanzieller Aufwendungen für den baulichen Unterhalt dieser modernen Holzbrücken
belegt und ausgewertet. Insgesamt
standen 68 Brückenbauwerke im
Mittelpunkt der Untersuchung.
Erfreulicherweise konnten die
Geh- und Radwegbrücken um repräsentative Brückenbauwerke höher belasteter Brückenklassen ergänzt werden.
Folgende Brücken standen zur
Untersuchung an:
• 42 Brücken mit geschlossenem
Fahrbahnbelag (28 asphaltiert,
15 anderer Belag)
• 26 Brücken, bei denen die
Hauptkonstruktion anders geschützt war (22 beplankt, d.h.
Holzverschalung oder Blechverkleidung). Darin enthalten: Brücken aus Hart- oder Tropenholz,
bei denen nur noch exponierte
Stellen (z.B. Hirnholzstöße) beplankt wurden
In sechs Monaten zum Ziel
Diese Brücken besuchte das Forschungsteam im Verlauf von sechs
Monaten. Den jeweils angetroffenen Bauzustand dokumentierten
die Experten sowohl schriftlich als
auch fotografisch. Darin eingeschlossen waren Aufnahmen an
solchen Stellen, an denen bauliche
Mängel erkennbar oder möglicherweise Schäden aufgetreten waren.
Parallel dazu wurden die Bauherren sowie Baulastträger angeschrieben. In jedem einzelnen Fall
wurde der Zweck der Untersuchung beschrieben und es wurden
Angaben zu den Erstellungs- und
Unterhaltungskosten eingeholt.
Erfreuliche Ergebnisse
Tabelle 2: Baukostenbezogene, jährliche Unterhaltungskosten für die Überbauten:
33 Brücken mit geschlossenem
Fahrbahnbelag
max. 2,5 %
i.M. 0,7 %
min. 0,2 %
39 Brücken*
max. 2,5 %
i.M. 0,8 %
min. 0,2 %
19 offene Geh- und
Radwegbrücken, Hauptträger
jedoch dreiseitig geschützt
max. 1,9 %
i.M. 0,6 %
min. 0,1 %
22 Brücken*
max. 2,2 %
i.M. 0,7 %
min. 0,1 %
4 Brücken aus Harthölzern
max. 1,2 %
i.M. 0,8 %
min. 0,1 %
6 Brücken*
max. 2,2 %
i.M. 0,9 %
min. 0,1 %
* Kursivwerte zum Vergleich für alle untersuchten Brücken
WAS H E I S S T E I G E N T L I C H „G E S C H Ü T Z T“?
Als „geschützte“ Holzbrücken können Bauwerke bezeichnet werden, die wahlweise:
• ein ausreichend über die Hauptkonstruktion auskragendes Schutzdach besitzen
• mit geschlossenem Geh- und Fahrbahnbelag aus Gussasphalt entsprechend den
zwischenzeitlichen Forschungsergebnissen und Praxiserfahrungen ausgeführt werden
• mit geschlossenem Fahrbahnbelag in Form von Stahlbetonfertigteilen oder eines
Aufbetons (mit Regenrinne unter Fugen) ausgeführt werden
• eine Blech-Abdichtung aus Titanzink oder V2-A-Stahl unter einem offenen Bohlenbelag,
aber mit Luftspalt nach unten zur Hauptkonstruktion besitzen
• Brücken mit offenem Bohlenbelag, bei denen die Hauptträger seitlich und auch oberseitig
mittels Holzverschalung oder Blechverkleidung geschützt sind, sowie die Hauptträger
unter den Bohlen eine oberseitige übertragende Blechabdeckung aufweisen
• Brücken aus resistenten Holzarten, deren exponierte Teile der Haupttragkonstruktion
(wie z.B. Hirnholzenden) baulich mittels Abdeckung geschützt wurden
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Die meisten der untersuchten Brücken waren in einem guten bis sehr
guten Zustand – und zwar weitgehend unabhängig vom jeweiligen
Alter. Unterschiede zeigten sich
allenfalls bei der Pflege und damit
indirekt im Wert, der solchen Maßnahmen beigemessen wird.
Im Einzelfall ergaben die Auswertungen jedoch erhebliche Unterschiede bei den laufenden jährlichen Unterhaltungskosten. Neben
den örtlichen Standortbedingungen, Umwelteinflüssen oder Organisationsformen bei der Pflege oder
der Intensität des Nutzerverkehrs
lässt dies auf Ursachen schließen,
welche zu einem wesentlichen Teil
auch davon abhängen, wie konstruiert wurde und mit welcher Sorgfalt
auf den baulichen Holzschutz geachtet wurde.
Im Durchschnitt besser
Die Schlussauswertung ergab die
baukostenbezogenen,
jährlichen
Unterhaltungskosten für die Überbauten, wie sie Tabelle 2 darstellt.
Die Studie ergab grundsätzlich,
dass kleinere Brücken prozentual
gesehen höhere Unterhaltungskos-
Tabelle 3: Neufassung Ablöserichtlinie (Vorschlag)
1
1.2
1.2.5
Brücken
Überbauten
aus Holz
Theoretische
Nutzungsdauer
m [Jahre]
Jährliche
Unterhaltungskosten
p [%]
Spalte
1
2
3
1.2.5.1
für Geh- und Radwege
(nicht geschützt)
40
2,5
1.2.5.2
für Geh- und Radwege
(geschütztes
Haupttragwerk)
80
1,0
1.2.5.3
für Straßen
(geschütztes
Haupttragwerk)
80
1,3
ten verursachen. Da die Werte der
vorliegenden Untersuchung in die
Ablöserichtlinie eingehen sollen,
wurden sie bei den Mittelwertbildungen auch auf die Brückenfläche
bezogen. Die Unterhaltungskosten
für hölzerne Überbauten von Straßen-, Geh- und Radwegebrücken
betragen somit deutlich weniger als
ein Prozent der Anschaffungskosten. Die Werte der vorgenommenen Untersuchung liegen damit in
der gleichen Größenordnung wie
diejenigen Werte, die sich seinerzeit für Geh- und Radwege mit
Schutzdach (Satteldach) ergaben.
In der Neufassung der Ablöserichtlinien sollte daher – auch in
Anlehnung an die neuen Begrifflichkeiten im Entwurf der DIN
1074 „Holzbrücken“ – in den Zeilen 1.2.5.1 und 1.2.5.2 (Tabelle 2)
nicht zwischen „ohne Schutzdach“
und „mit Schutzdach“ unterschieden werden, sondern zwischen
„nicht geschützt“ und „geschützt“.
her ein dünner, oft nur einlagig aufgebrachter Fließasphalt das Bauwerk schützen sollte, zeigen aber
die hervorragende Wirkung dieser
alternativen Art der Aufbringung
eines „Schutzdachs“. Die auf diese
Art konstruierten und heute noch
existierenden Brücken weisen
ebenfalls nur sehr geringe Unterhaltungskosten auf.
Vorschlag zur Neufassung
der Ablöserichtlinie
Die Ergebnisse der Studie führen
zu folgendem Vorschlag.
1. Bisher hat man zwischen Holzbrücken „ohne Schutzdach“ und
„mit Schutzdach“ unterschieden. Moderne Holzbrücken oh-
ne Dach, aber mit geschlossenem Fahrbahnbelag schützen
die Haupttragelemente der Brücke, verlängern somit die Nutzungsdauer und verringern die
Unterhaltungskosten. Mit diesem Brückentyp sind bisher sehr
gute Erfahrungen gemacht worden und es ist noch ein enormes
Einsatzpotenzial
vorhanden.
Sinnvoller ist es daher, zwischen
„nicht geschützten“ und „geschützten“ Holzbrücken zu unterscheiden und die bisherige
Defi nition zu ersetzen.
2. Die wissenschaftlich festgestellten jährlichen Unterhaltungskosten moderner geschützter
Holzbrücken sind niedriger als
im Entwurf zu den Ablöserichtlinien angegeben. Auch besitzen
solche Bauwerke nachweislich
eine lange Lebensdauer. Der
Kommission ist daher die Tabelle 3 vorgeschlagen worden. Die
Veränderungen gegenüber Tabelle 1 sind fett hervorgehoben.
Bis zum Redaktionsschluss (20.6.)
konnte das zuständige Ministerium
noch keinen endgültigen Termin
für die rechtlich bindende Einführung der Ablöserichtlinien nennen.
Unter www.infoholz.de finden Interessierte die DGfH-Studie.
D I E AUTO R E N
Dipl.-Ing. Matthias Gerold arbeitet seit 1992 bei
der Harrer Ingenieure GmbH, Karlsruhe – seit 2001
als Hauptgeschäftsführer. 1996 wurde Gerold ö.b.u.v.
Sachverständiger für „Baustatik und Baukonstruktion
des Massiv-, Stahl-, Glas- und Holzbaus“. Zwischen
1987 und 1992 war der Bauingenieur an der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine der Universität
Karlsruhe (TH) tätig. Kontakt: [email protected]
Nutzungsdauer von Brücken
Bei den untersuchten modernen
Holzbrücken handelte es sich überwiegend um jüngere Brücken mit
einer mittleren Standzeit von 18
Jahren. Der Grund hierfür liegt in
der Tatsache, dass beispielsweise
bei den asphaltierten Brücken erst
vor ca. 15 Jahren systematisch diese „neue“ Bauweise untersucht und
eingeführt wurde. Ältere Bauwerke, bei denen schon wesentlich frü-
Dipl.-Ing. (FH) Matthias Krolak arbeitet seit 1996
bei der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung
e.V. (DGfH), München. Dort ist er im Bereich Initiierung, Koordinierung und Transfer von Forschung und
Entwicklung zum Einsatz von Holz im Bauwesen in
den Schwerpunkten Statik, Sanierung und Brandschutz sowie in der Öffentlichkeitsarbeit tätig.
Kontakt: [email protected]
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