Leitfaden zur Verbesserung der Resilienz von Straßentunneln - Ergebnisse des Forschungsprojekts RITUN - ITS Germany
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Leitfaden zur Verbesserung der Resilienz von Straßentunneln Ergebnisse des Forschungsprojekts RITUN Dipl.-Ing. Harald KAMMERER, MSc ILF Consulting Engineers Austria 4. Deutscher Tunnelkongress Ernst-Abbe-Hochschule, Deutschland 22. und 23. September 2021
1. Forschungsprojekt
Projektdetails
Projektdauer
09/2018 – 08/2020
Projektpartner
Zusammenarbeit und Erfahrungsaustausch mit
Betreibern
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1. Forschungsprojekt
Ziele und Nutzen
• Erhöhung der Sicherheit und Verfügbarkeit von Straßentunneln
• Erhöhung der Resilienz von Straßentunneln gegenüber äußeren Einflüssen
• Definition minimaler Betriebsbedingungen
• Identifizierung und Entwicklung von technischen, betrieblichen und
organisatorischen Resilienzmaßnahmen
• praxisnah und anwenderorientiert durch Zusammenarbeit mit
Tunnelbetreibern
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1. Forschungsprojekt
Struktur und Aufbau
Identifizierung potentieller Bedrohungen und
Schadensszenarien
Auswirkungen von Schadensszenarien auf
Tunnelbetrieb und Verkehr:
- minimale Betriebsbedingungen
- lokale und regionale Auswirkungen
Maßnahmen zur Steigerung der Resilienz:
Kategorisierung, Bewertung und Maßnahmenauswahl
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2. Grundlagen
Resilienz
Resilire: zurückspringen, abprallen
Physikalische Fähigkeit eines Körpers nach seiner Verformung in seinen
ursprünglichen Zustand zurückzukehren.
Straßentunnel:
Resilienz ist die Fähigkeit, sich auf disruptive Ereignisse vorzubereiten, sie
einzukalkulieren, sie abzuwehren, Auswirkungen zu verkraften, sich
möglichst schnell davon zu erholen und sich ihnen immer erfolgreicher
anzupassen.
in Anlehnung an: Thoma, K. (Hrsg.), Resilience-by-Design: Strategie für die technologischen Zukunftsthemen, acatech STUDIE (April 2014)
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2. Grundlagen
Resilienzkreislauf
vorbereiten &
lernen
in Anlehnung an: Bruneau, M., Chang, S., Eguch, R., Lee, G., O’Rourke, T., Reinhorn, A., et al. (2003).
A Framework to Quantitatively Assess and Enhance the Seismic Resilience of Communities.
In Earthquake Spectra, Volume 19 (S. 733–752). Earthquake Engineering Research Institute.
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2. Grundlagen
Wirkung von Resilienzmaßnahmen
1) ∆t
1) reduzieren der Eintrittshäufigkeit
3) disruptiver Ereignisse
2) verringern des Funktionalitätsverlustes ∆F
2) 3) verkürzen der Dauer ∆t bis zur Rückkehr zur
ursprünglichen Funktionalität
Zeit
in Anlehung an Deublein, M., Roth, F., Bruns, F., & Zulauf, C. (2018). Reaktions- und Wiederherstellungsprozesse für die Straßeninfrastruktur nach disruptiven
Ereignissen (FE 89.0330/2017). Bergisch Gladbach: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt).
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3. Methodik & Herangehensweise
Bedrohungen
Identifizierung nach dem
All-Hazard-Ansatz
• Naturgefahren
• vom Menschen verursacht
• Sonstige
Schadensszenarien
• baulich
• betriebstechnisch
• versperrend
weitere Betrachtung bedrohungsunabhängig,
auch schleichend eintretende Schäden
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3. Methodik & Herangehensweise
Wirkungsorte
• Tunnelbauwerk
• Tunnelausstattung
• Netzelement (in dem sich der Tunnel befindet)
• Zentralsysteme (z.B. Tunnelleitzentrale, Betriebsgebäude, Energieversorgung)
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3. Methodik & Herangehensweise
Bedrohungs-Schadens-Matrix
103. Methodik & Herangehensweise
Minimale Betriebsbedingungen
113. Methodik & Herangehensweise
Minimale Betriebsbedingungen
Handlungsbereich
minimale
Definition minimaler
Risiko-
Betriebsbedingung erhöhung Betriebsbedingungen
Mindestsicherheitsniveau Toleranzbereich
o Bewertung des Einflusses von
Schadensszenarien auf die Personensicherheit
Modelltunnel o Einsatz qualitativer & quantitativer
Referenz-
tunnel
+
Akzeptanzbereich
Risikoanalysen
Schadens-
gem. RABT
szenario
Risiko
123. Methodik & Herangehensweise
Minimale Betriebsbedingungen
Risikoreduzierende Maßnahmen nach einem Ereignis
Risikobewertung verkehrliches Betriebsszenario Instandhaltungsszenario
sicherheitsrelevant? NEIN Normalbetrieb T1 planmäßig
JA
Methodischer Ablauf zur Bewertung
vorläufiger
von Schadensszenarien
sicherheitssignifikant? NEIN T2 außerplanmäßig
Normalbetrieb
JA o Sicherheitsrelevanz
Risikoreduktion o Sicherheitssignifikanz
vollständige funktionale vorläufiger
JA T3 außerplanmäßig
Kompensation? Normalbetrieb
o Funktionale Kompensation
NEIN
o Sicherheitstechnische Kompensation
sicherheitstechnische
vorläufiger
organisatorisch JA T4 außerplanmäßig
Normalbetrieb
Kompensation
NEIN
verkehrlich JA eingeschränkter Betrieb T5 außerplanmäßig
NEIN Vollsperrung T6 außerplanmäßig
143. Methodik & Herangehensweise
Verkehrliche Auswirkungen auf der Netzebene
Einhausung Bayreuth Tunnel Pfaffenstein, Regensburg
153. Methodik & Herangehensweise
Verkehrliche Auswirkungen auf der Netzebene
LOKAL REGIONAL
Tunnel Ausfall Röhre Richtung Süden
Pfaffenstein gesamtwirtschaftliche Kosten:
~ 320.000 € pro Tag
163. Methodik & Herangehensweise
Resilienzmaßnahmen
Brandereignisse in österreichischen Straßentunneln
Gleinalmtunnel 2018 Arlbergtunnel 2019
• 2 Monate Sperre • wenige Stunden Sperre
• schwere Schäden an Bauwerk und Ausrüstung • kein Personenschaden
• kein Personenschaden • keine Schäden trotz potentiell ähnlicher Brandlast
• Sanierung 2,5 Mio. € durch automatische Brandbekämpfungsanlage
• Mautentgang mehr als 3 Mio. €
173. Methodik & Herangehensweise
Auswahl geeigneter Resilienzmaßnahmen
Verfügbarkeit Wechselwirkungen Bestand Neubau
objekt- tunnel- bedrohungs-
Sicher- Realisier- Realisier-
Prävention Mitigation über- über- über- Kosten empfohlen Kosten empfohlen
heit barkeit barkeit
greifend greifend greifend
J/N J/N J/N J/N J/N
• Maßnahmen wurden anhand eines einfachen
Schemas bewertet
• anwenderorientiert durch die Unterscheidung
zwischen Bestands- und Neubautunneln
183. Methodik & Herangehensweise
Auswahl geeigneter Resilienzmaßnahmen
Details zu allen
Maßnahmen in Fact-Sheets
zusammengefasst
194. Ergebnisse
1. Leitfaden
2. Bewertungstools
3. Benutzerhandbuch & Anwendungsbeispiel
4. Maßnahmen-Factsheets
5. Tool für die monetäre Bewertung verkehrlicher
Auswirkungen durch die reduzierte Verfügbarkeit
von Straßentunneln
6. Empfehlungen für die Definition minimaler
Betriebsbedingungen
verfügbar auf www.bast.de/ritun
20Leitfaden zur Verbesserung der
Resilienz von Straßentunneln
Kontakt Kontakt
Dipl.-Ing. Harald Kammerer Dipl.-Ing. Ulrich Bergerhausen
harald.kammerer@ilf.com bergerhausen@bast.de
Dipl.-Ing. Bernhard Kohl Dr.-Ing. Ingo Kaundinya
bernhard.kohl@ilf.com kaundinya@bast.de
Dipl.-Ing. Michael Barth Dr.-Ing. Selcuk Nisancioglu
michael.barth@ilf.com
Dipl.-Ing. Bernhard Klampfer
bernhard.klampfer@ilf.com
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