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Grundsatzfragen der Bauwerkserhaltung

Stand: Juli 2017

Zuverlässigkeitsbasierte Bauwerksprüfung – Konzeption und fachliche Lösungen (15.628)
Bauwerke im Zuge von Straßen werden alle sechs Jahre einer Hauptprüfung unterzogen. Die bisherige Praxis der Bauwerksprüfung erfasst nur diejenigen Schäden, die visuell sichtbar und somit bewertbar sind. Verdeckte Mängel oder Aussagen zu Veränderungen in der inneren Konstruktion können nicht oder nur in sehr beschränktem Umfang erkannt und bewertet werden. Zudem stellt die bisherige Praxis einen deterministischen Ansatz dar, der lediglich Auskunft darüber gibt, ob an einer bestimmten Stelle ein sichtbarer Schaden vorhanden ist oder nicht. Es wird keine Auskunft darüber gegeben, ob weitere Bereiche möglicherweise kurz vor Ausbruch eines Schadens stehen oder nicht. Daher ist es notwendig, zukünftig wahrscheinlichkeitstheoretische Ansätze in die Erfassung und Bewertung sowohl der Konstruktion, als auch der sichtbaren und (noch) nicht sichtbaren Veränderungen mit einzubeziehen, um damit unerwünschte Bauwerkszustände zuverlässig vermeiden zu können. Ziel des Projekts ist die Erarbeitung einer fachtechnischen Konzeption als Basis für eine Überprüfung der Praxistauglichkeit in einer nachfolgenden Pilotstudie und der Aufbau einer Systematik zur zuverlässigkeits- und risikobasierten Bauwerksprüfung. Es wird erwartet, dass hierdurch zukünftig eine verbesserte, zuverlässigkeits- und risikobasierte Basis für Erhaltungsplanungen ermöglicht wird. Dadurch kann sowohl die Zuverlässigkeit einzelner Bauwerke untereinander und von Bauwerksnetzen im Ganzen auf deren Leistungsfähig- und Verfügbarkeit hin bewertet werden.

Expertennetzwerk: Validierung von zerstörungsfreien Prüfverfahren für Anwendungen im Brücken- und Ingenieurbau (2416013)
Zerstörungsfreie Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) gewinnen auch im Brücken- und Ingenieurbau immer mehr an Bedeutung. Um diese Verfahren stärker in der Praxis zu verankern, sind weitere Untersuchungen nötig, die insbesondere die qualitätsgesicherte Anwendung dieser Verfahren betreffen. Hierzu sollen für Fragestellungen wie Dickenmessungen, Detektion oberflächenparalleler Risse oder von Kiesnestern Untersuchungen zur Gütebewertung geeigneter Verfahren durchgeführt werden. Hierbei kommt es darauf an, den kompletten Prüfprozess aus Prüfmethode, Equipment, Prüfprozedur und Umsetzung durch das Prüfpersonal zu betrachten und zu bewerten. Ergebnis dieses Vorhabens sind Angaben zur Zuverlässigkeit von ZfPBau-Verfahren für die untersuchten Prüfverfahren, Konstruktionspläne für Referenzobjekte sowie Hinweise zur Herstellung von Referenzfehlern, die für die Verfahrensvalidierung, aber auch für Aus- und Weiterbildung sowie Zertifizierung verwendet werden können. Des Weiteren Prüfanweisungen für die qualitätsgesicherte Anwendung der Prüfverfahren, die später in entsprechende Regelwerke überführt werden können.

Expertennetzwerk: Zuverlässigkeit Brückenbestand (2416011)
Im Vordergrund der künftigen Forschungsaktivitäten stehen Fragen der Zuverlässigkeit der Straßenverkehrsinfrastruktur. Dies beinhaltet auch zuverlässigkeits- beziehungsweise risikobasierte Ansätze im Rahmen der Zustandserfassung und -bewertung, des Erhaltungsmanagements sowie Aspekte der Tragfähigkeit, Sicherheit und der Funktionalität. ln einem ersten Schritt sollen übliche und anerkannte Zielzuverlässigkeiten recherchiert und für Vergleichszwecke vorgehalten werden. ln einem zweiten Schritt muss erarbeitet werden, wie Zuverlässigkeit von Einzelbestandteilen, wie Brücken oder Tunnel, im Netz oder von ganzen Streckenabschnitten im Zusammenwirken ermittelt werden können. Je nach Art, Größe und Alter werden sich unterschiedlich aufwendige Möglichkeiten ergeben.

Expertennetzwerk: Zukunftsfähigkeit der Verkehrslastmodelle (2416012)
Der Schwerverkehr nimmt seit Jahren sowohl in Anzahl als auch in Schwere unvermindert und stetig zu. Darin enthalten ist der exponentielle Anstieg des genehmigungspflichtigen Schwerverkehrs. Diese Entwicklung wirkt sich sowohl auf den Entwurf und die Bemessung von neuen Brücken aus, als auch auf den Brückenbestand. Somit besteht Handlungsbedarf bezüglich der Zukunftsfähigkeit der Verkehrslastmodelle. Speziell das Ermüdungslastmodell nach DlN EN 1991-2 für Neubauten als auch die anzusetzenden Verkehrslastmodelle für die Nachrechnung des Brückenbestands sind dabei zu betrachten, anzupassen oder neu zu entwickeln.

Expertennetzwerk: Themenfeld „Verlässlichkeit der Verkehrsinfrastrukturen erhöhen“ (2416004)
Vor dem Hintergrund der ungünstigen Altersstruktur der Verkehrsinfrastrukturen sowie der begrenzten Haushaltsmittel sind zusätzliche Anstrengungen hinsichtlich einer optimierten, koordinierten Erhaltung und Ertüchtigung des Bestandes oder eines Ersatzes erforderlich. Ziel ist es, die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Infrastruktur weiterhin zu gewährleisten und die vorhandenen Ressourcen priorisiert und hocheffizient einsetzen zu können. Daraus ergibt sich die Frage nach belastbaren Informationen zur Sicherheit und Zuverlässigkeit der Verkehrsinfrastruktur aktuell und für ihren Lebenszyklus. Dabei zielen die zu erarbeitenden wissenschaftlichen Erkenntnisse auf die Lösung kurzfristig anstehender Praxisaufgaben. Gleichermaßen sind auch auf den mittel- bis langfristig bestehenden Bedarf ausgerichtete, praxisorientierte Strategien, Konzepte und Instrumente zu erstellen. Infrastruktur muss hierbei als Ganzes gesehen werden, so dass nicht nur der Verfügbarkeit eines einzelnen Verkehrssystems Rechnung getragen werden muss, sondern die Verkehrssysteme im Zusammenhang zu sehen sind. Hierbei kommt dem Gedanken des Experten-Netzwerkes eine wesentliche Rolle zu. Hinsichtlich der baulichen Zuverlässigkeit ist immer öfter zu prüfen, ob bestehende Bauwerke nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik sicher sind, weshalb Regelwerke für den Bestand neu entwickelt beziehungsweise angepasst werden müssen. Geeignete und akzeptierte Zuverlässigkeitskonzepte aus zum Beispiel nicht-bautechnischen Bereichen müssen auf ihre Anwendbarkeit auf Verkehrsinfrastrukturen bewertet und gegebenenfalls adaptiert werden.

Erarbeitung von Vorschlägen zur Berücksichtigung nationaler Belange bei der Weiterentwicklung der Regelwerke „Grundlagen der Tragwerksplanung" und „Einwirkungen auf Tragwerke“ im europäischen Normungsprozess (15.605)
Nach Einführung der Eurocodes wird vorwiegend von Anwendern aus der Praxis erhebliche Kritik geäußert: Das Normenwerk sei für die Bemessung im Bauwesen zu umfangreich, schwer verständlich, zum Teil fehlerhaft, die Kompatibilität der Normen untereinander sei nicht immer gegeben und es bestehe zunehmender Zwang zur Anwendung von EDV-Programmen. Nicht zuletzt auch aus diesem Grund sollen die Eurocodes einer regelmäßigen Überprüfung unterzogen werden. Dazu wurde die europäische Normungsorganisation CEN von der Europäischen Kommission beauftragt, die Weiterentwicklung der Eurocodes einzuleiten. Im Rahmen des vorliegenden Projekts sollen die erforderlichen wissenschaftlichen Hintergrundarbeiten zur Formulierung einer national abgestimmten Position unter Berücksichtigung aller relevanten Themen aus den Normen DIN EN 1990 und DIN EN 1991 aus Sicht des Brückenbaus durchgeführt werden. Dies schließt neben den derzeit durch die Eurocodes geregelten Themenfeldern auch mögliche zukünftige Aspekte wie die Berücksichtigung bestehender Bauwerke ein.

Ermittlung relevanter Kennwerte mittels ZfP-Verfahren an Abriss-Brückenbauwerken im Bereich von Bundesfernstraßen (2411017)
Zerstörungsfreie Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) können im Rahmen der Objektorientierten Schadensanalyse (OSA) wertvolle Informationen liefern. Um die Leistungsfähigkeit von ZfPBau-Verfahren hinsichtlich dieser Prüfaufgaben unter Praxisbedingungen zu testen und weiter zu verbessern, wurden bereits diverse Untersuchungen an Abrissbauwerken erfolgreich durchgeführt und dokumentiert. Eine systematische Aufbereitung und Zusammenfassung der Ergebnisse der ZfPBau-Untersuchungen an Abrissbauwerken in Form eines bewerteten Verfahrenskatalogs ist sinnvoll. Die Straßenbauverwaltungen der Länder werden so bei der Beauftragung und der Auswahl geeigneter Untersuchungsmethoden im Rahmen der OSA unterstützt. Außerdem werden Informationen zur Verfügung gestellt, wie durch geeignete ZfP-Verfahren/-Anwendungen Sperrzeiten und der Aufwand zur Durchführung der Untersuchungen minimiert werden können.

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