Nachhaltigkeitsberechnung von feuerverzinkten Stahlbruecken

Am Beispiel einer real ausgefuehrten Verbundbruecke als Referenzbauwerk werden hier im Rahmen einer Nachhaltigkeitsanalyse drei Varianten des Korrosionsschutzes untersucht. Ueber den gesamten Lebenszyklus dieser integralen Autobahnueberfuehrung wird eine Oekobilanz erstellt, die Lebenszykluskosten sowie die externen Effekte (Umweltwirkungen aus Fahrzeugbetrieb, Fahrzeugbetriebskosten und Verspaetungskosten) ermittelt und fuer die drei Varianten verglichen. Dabei ist eine herkoemmliche organische Beschichtung, die waehrend des Lebenszyklus zweimal erneuert wird mit einer Feuerverzinkung zu vergleichen. Als weitere Variante wird eine Feuerverzinkung betrachtet, bei der nach 66 Jahren eine organische Beschichtung aufgebracht wird. Im Rahmen der Oekobilanz werden sechs Wirkungskategorien ausgewiesen. Bei Ausfuehrung der Feuerverzinkung ergeben sich Einsparungen ueber den gesamten Lebenszyklus im Vergleich zur organischen Beschichtung. Die Umweltwirkungen aus dem Herstellungsprozess der Feuerverzinkung sind in der Oekobilanz deutlich sichtbar und demnach nicht zu vernachlaessigen. Allerdings koennen diese erhoehten Auswirkungen in der Herstellung durch Einsparungen waehrend der Nutzungsphase kompensiert werden. Die Berechnungen der Lebenszykluskosten zeigen, dass sich bereits fuer die Herstellungskosten eine Reduzierung durch den Einsatz einer Feuerverzinkung ergibt. Darueber hinaus sind bei der Variante der Feuerverzinkung weniger eingreifende Instandhaltungsmassnahmen waehrend der Nutzugsphase notwendig, sodass in Bezug auf die Lebenszykluskosten die Feuerverzinkung die absolut geringsten Kosten aufweist. Die externen Effekte koennen einerseits in die Oekobilanz integriert und andererseits ueber einen Monetarisierungsansatz als externe Kosten ausgewiesen werden. Die durch Baumassnahmen verursachten Eingriffe in den Verkehr (geaenderte Geschwindigkeiten) lassen gegenueber der Normalstrecke veraenderte Schadstoffausstoesse und Treibstoffverbraeuche entstehen. Diese Emissionen verursachen fuer die hier untersuchten Varianten Umweltwirkungen, die in der Groessenordnung der Emissionen des Brueckenbauwerks beziehungsweise auch darueber liegen. Bei der Berechnung von Fahrzeugbetriebskosten und Verspaetungskosten uebersteigen auch diese die Lebenszykluskosten des Brueckenbauwerks in allen Varianten. Im Vergleich mit einer organischen Beschichtung ergeben sich fuer die untersuchte Referenzbruecke ueber den Lebenszyklus reduzierte externe Effekte fuer die Feuerverzinkung, gefolgt durch das Duplexsystem. Zusammenfassend ergibt sich fuer die hier untersuchte Referenzbruecke die Variante der Feuerverzinkung als die Loesung, die den groessten Beitrag zu nachhaltigen Entwicklung leistet. Da es sich um eine Referenzbruecke mit klar definierten Randbedingungen handelt, ist die Uebertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Brueckenbauwerke nicht ohne Weiteres gegeben. So kann bei einem geringeren durchschnittlichen taeglichen Verkehr (DTV) die Bedeutung der externen Effekte stark zurueckgehen. Die Ergebnisse sind damit als einzelfallbezogen einzustufen. ABSTRACT IN ENGLISH: Based on a built steel-composite bridge as reference case three different systems of corrosion protection are analyzed according to criteria of sustainability. Over the entire life-cycle of an integral motorway crossing a life-cycle environmental analysis and a life-cycle costs analysis are carried out and external effects (environmental inputs caused by vehicle operating, vehicle operating costs and traffic delay costs) determined and compared for the three variants. A traditional organic coating which is renewed twice during the operation stage is compared to a hot-dip galvanization. As third variant a hot-dip galvanization being coated after 66 years with an organic corrosion protection is analyzed. In the framework of the life-cycle analysis six environmental indicators are adopted. The hot-dip galvanization leads to a reduction of environmental inputs over the entire life-cycle compared to the organic coating. The environmental inputs caused during production stage by the hot-dip galvanization are visible in the life-cycle environmental analysis and should therefore not be neglected. However these increased inputs due to the production stage are compensated during the operation stage. The life-cycle costs analysis shows that the construction costs are reduced due to the hot-dip galvanization. In addition the hot-dip galvanization requests less maintenance actions during the operation stage so that the hot-dip galvanization leads in total to the lowest life-cycle costs. On one hand the external effects can be integrated in the life-cycle environmental analysis and on the other hand can be given as external costs by a monetary evaluation. Construction and maintenance actions cause traffic restrictions (e.g. changed traffic velocities) and therefore compared with the undisturbed traffic lead to changed pollutant emissions and changed fuel consumptions. For the analyzed variants these emissions lead to environmental inputs of the same order or even bigger than the ones caused by the bridge structure itself. The calculation of vehicle operating costs and traffic delay costs also show higher values for all variants than the life-cycle costs of the bridge structure itself. For the entire life-cycle of the reference bridge the hot-dip galvanization leads to reduced external effects. It can be concluded that for the analyzed reference bridge the variant of the hot-dip galvanization contributes the most to a sustainable development. As a bridge with specific boundary conditions was analyzed, results may not be transferred to other bridge structures without further analyses. For a reduced average daily traffic (ADT) the influence of the external effects decreases. Results should be regarded on a case-by-case basis.