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Neues aus der Forschung zu Brücken, Geotechnik und Tunnel (BGT) des ASTRA
Die Anforderungen an Brücken, Geotechnik und Tunnel im Schweizer Nationalstrassennetz sind hoch und vielfältig. Einen wichtigen Beitrag zur Erfüllung dieser Anforderungen leistet die Forschungsarbeit des ASTRA. An einer Tagung im April werden die neusten Ergebnisse vorgestellt.
Das Schweizer Nationalstrassennetz ist seit den 1950er-Jahren kontinuierlich gewachsen. Es verfügt heute über eine Länge von 2254.5 km und hat einen Wiederbeschaffungswert von 137 Milliarden Franken. Davon entfallen 44 Milliarden Franken auf die Kunstbauten und 36 Milliarden Franken auf die Tunnelinfrastruktur. Um den Wert zu erhalten, investierte die öffentliche Hand in der Vergangenheit jährlich etwa 1 Milliarde Franken in den Netzunterhalt. Während der Unterhalt der Kunstbauten mit Kosten von ca. 220 Millionen Franken pro Jahr beinahe konstant geblieben ist, sind die Unterhaltskosten für die Tunnelinfrastruktur von 19 Millionen Franken im Jahr 2010 auf ca. das Achtfache im Jahr 2022 gewachsen.1 Aktuell wird damit jedes Jahr ungefähr 0.5 % des Wiederbeschaffungswerts in den Werterhalt der Kunstbauten und Tunnelinfrastrukturen investiert.
Systematische Forschung zur Unterstützung
Bereits zu Beginn der Bauarbeiten am Nationalstrassennetz in den 1950er-Jahren erkannte man, dass die Konzeption und der Bau durch systematische Forschung unterstützt werden muss.2 Anfänglich widmete sich diese vor allem dem Neubau und es standen nur geringe Mittel von jährlich ca. 100 000 Franken zur Verfügung. Bis Mitte der 1970er-Jahre wurden die Forschungsgelder sukzessive auf ca. 2 Millionen Franken erhöht. Ungefähr 25 Jahre nach Inbetriebnahme der ersten Abschnitte zeigten sich erste Schadensbilder am Strassennetz und an seinen Kunstbauten. Auch neuere Brückenobjekte zeigten Schäden, die einerseits auf die Schwarzräumung und andererseits auf Mängel beim Bau zurückzuführen waren.4 Das führte zu Instandsetzungen, die insbesondere auf den Strecken im Mittelland starke Verkehrsbehinderungen zur Folge hatten.3 Da die Kenntnisse zu den Schadensmechanismen und zu den Strategien der Schadensbehebung noch sehr lückenhaft waren, wurde das ASB, der Vorläufer des Bundesamts für Strassen ASTRA, im Jahr 1984 beauftragt, die Grundlagen für entsprechende Forschungsarbeiten zu evaluieren und auszuarbeiten. Das erfolgte unter Mitwirkung einer neuen Arbeitsgruppe für Brückenunterhaltsforschung (AGBUF).
Forschungserkenntnisse als Basis für Normen
Seit 1987 wurden Forschungsprojekte mit Bezug zum Brückenunterhalt jährlich mit einer Summe von ca. 1.4 Millionen Franken unterstützt.2 Die Resultate dieser Arbeiten führten zu einem besseren Verständnis der Schadensmechanismen und deren Erkennung sowie adäquaten Massnahmen für die Schadensbehebung. Dank dem gewonnenen Wissen konnten Empfehlungen, Richtlinien und Normen für den Unterhalt von Brückenbauten erarbeitet werden, die schliesslich die Basis der aktuellen Erhaltungsnormen bildeten. Ab den 1990er-Jahren erweiterte sich der Fokus der Brückenforschung auf den Neubau. Die zugehörige neu konzipierte Arbeitsgruppe trug den Namen Arbeitsgruppe Brückenforschung (AGB). Neben den Forschungsprojekten zu den Kernthemen des Brückenbaus widmete sich die AGB auch der Geotechnik sowie den Naturgefahren und bewegte sich mit der Forschung zu Tagbautunnel auch am Rand des Tunnelbaus. Die verfügbaren Mittel für die Brückenforschung veränderten sich bis zur Neuordnung der Strassenforschung im Jahr 2020 kaum, und es konnten zahlreiche Forschungsprojekte finanziert werden, die sich sowohl auf den Neubau als auch auf den Unterhalt und die Überwachung von Kunstbauten allgemein auswirkten. Die gewonnenen Resultate prägten das nationale Normenwerk für den Neubau sowie die Erhaltung und anschliessend, dank der aktiven Schweizer Vertretungen, auch das Europäische Normenwerk.
Mit dem zunehmenden Bedarf von Unterhaltsarbeiten an der Tunnelinfrastruktur zeigte sich in diesem Bereich spezifischer Bedarf an Forschung. Aus diesem Grund konzipierte das ASTRA im Jahr 2013 einen entsprechenden Forschungsbereich mit der zugehörigen Arbeitsgruppe für Tunnelforschung (AGT), die mit vergleichbaren Aufgaben wie die AGB betraut war. Während der Zeit bis zur Neuordnung der Forschung wurden mehrere Forschungsprojekte finanziert, die sich dem Tunnelbau und den Betriebs- sowie den Sicherheitseinrichtungen widmeten. Die Schlussberichte der jeweiligen Projekte stellen wertvolle Erkenntnisse für den Bau und Unterhalt der Tunnelinfrastruktur bereit.
Neue Schwerpunkte in der Strassenforschung
Die neuen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Strassenverkehr haben das ASTRA bewogen, die entsprechenden Schwerpunkte ab 2020 neu zu ordnen: Mit den Veränderungen im Fahrzeugpark, der starken Zunahme des Verkehrs und den Anforderungen an die Verbesserung der Nachhaltigkeit eröffneten sich neue Themenfelder, die gezielter Forschung bedürfen. In der Folge wurde die AGB und die AGT in einer Arbeitsgruppe vereinigt, der auch die Geotechnikforschung angehörte. Die neue Arbeitsgruppe Brücken, Geotechnik und Tunnel (AGBGT) ist weiterhin einer der Teilbereiche der Ressortforschung des Bundes zum Thema nachhaltiger Verkehr unter der Federführung des ASTRA. Sie verfolgt das Ziel, neue, effiziente und nachhaltige Strategien für den Ausbau, den Unterhalt und die Überwachung der Kunstbauten und Tunnel zu entwickeln.
Die Finanzierung der Forschungsprojekte erfolgt aus dem Mitteltopf der Ressortforschung des ASTRA, der gemäss dem Bundesgesetz (MinVG Art. 37) aus der Mineralölsteuer alimentiert wird. Dem Teilbereich der BGT-Forschung stehen heute jährliche Mittel von ungefähr 1.4 Millionen Franken zur Verfügung, die für die Finanzierung von Projekten verwendet werden, die mehrheitlich den vom ASTRA festgelegten Forschungsschwerpunkten zuzuordnen sind.
In der ersten Periode nach der Neuordnung konnten erneut viele interessante und vielversprechende Forschungsprojekte finanziell unterstützt werden. Diese sind über die drei Themen Brückenforschung, Tunnelforschung und Geotechnikforschung verteilt und konnten teilweise bereits abgeschlossen werden. Die Erkenntnisse sind interessant und für die Praxis in vielen Bereichen von Bedeutung.
Umsetzung der Forschungsergebnisse
Für die Umsetzung der Forschungsergebnisse in die Praxis werden verschiedene Gefässe verwendet. Zentral ist dafür die Publikation in Berichtsform, die dem Fachpublikum kostenlos zur Verfügung steht. Wichtige Erkenntnisse fliessen auch in die Richtlinien und Arbeitsanweisungen des ASTRA und in das fachspezifische Normenwerk ein. Um der Praxis den Zugang zu den Resultaten zu erleichtern, wurde letztmals im März 2014 über die neusten Ergebnisse der Forschung im Rahmen einer Tagung informiert. Nach zehn Jahren ist es an der Zeit, die Wissenschaft und die Praxis näher zusammenzubringen. Deshalb wird im April 2024 die Tagung «Neues aus der Forschung zu Brücken, Geotechnik und Tunnel» durchgeführt. Sie gewährt wichtige Einblicke in das Schaffen der Forschenden und ist ein Muss für Fachleute, die mit dem Bau und Unterhalt von Kunstbauten und Tunnels betraut sind.
Die Fachtagung «Neues aus der Forschung zu Brücken, Geotechnik und Tunnel» findet am 25. April 2024 in Olten statt. Die Tagung richtet sich an ein breites Fachpublikum und vermittelt wichtige Resultate aus der Brücken-, Geotechnik- und Tunnelforschung des ASTRA. Organisiert wird die Veranstaltung vom ASTRA in Zusammenarbeit mit dem SIA, der SIA-Fachgruppe für Brückenbau und Hochbau (FBH), der SIA-Fachgruppe für Untertagbau (FGU) und Geotechnik Schweiz. Die Referate werden in Deutsch oder Französisch gehalten und simultan übersetzt.
Anmerkungen
1 Schweizerische Eidgenossenschaft, Bundesamt für Strassen ASTRA (Hg.), Netzzustandsbericht der Nationalstrassen, Ausgaben 2019 und 2022.
2 Michel Donzel, «Einführung in die Brückenforschung des Bundesamtes für Strassen», in: Dokumentation D 0173, hg. vom Schweizerischen Ingenieur- und Architektenverein (SIA), 28. Mai 2012, S. 7–15.
3 Ueli Pfleghard, «Schäden an Nationalstrassen – die Lebensdauer der Bauwerke», in: Schweizer Ingenieur und Architekt, Band 104, Heft 25, 19.6.1986, S. 628–629.
4 O. A., «Zwang zum Abbruch der Elmenrüti-Viadukte», in: NZZ, Nr. 92, Mittwoch, 18. April 1984, S. 35.