GSB 7.0 Standardlösung

Straßenbrücken - Nachrechnung und Ertüchtigung

Foto der Kylltalbrücke im Zuge der BAB A 60 Kylltalbrücke im Zuge der BAB A 60

Eine leistungsfähige Straßenverkehrsinfrastruktur ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für nachhaltige Mobilität und wirtschaftliches Wachstum. Die Beanspruchung der Straßeninfrastruktur ist hoch. Prognosen zur Entwicklung des Güterverkehrs lassen erkennen, dass künftig von einer weiteren Zunahme der Transportleistungen auszugehen ist. Der Brückenbestand der Bundesfernstraßen ist bereits heute zu einem großen Anteil bis an die Grenze seiner Leistungsfähigkeit beansprucht. Es ist davon auszugehen, dass der für die Zukunft prognostizierte Güterfernverkehr ohne gezielte Ertüchtigungsmaßnahmen in Verbindung mit einer zielgerichteten Erhaltungsplanung nicht schadlos aufgenommen werden kann.

Altersstruktur

Ein Blick auf die Altersstruktur macht deutlich, dass bezogen auf die Fläche etwa 60% des Bestandes in den Baujahren bis 1985 errichtet wurde. Einhergehend mit der Zunahme des Alters der Brücken, insbesondere in den alten Bundesländern, kann auch eine Verschlechterung des Zustandes beobachtet werden. Es reicht nicht mehr aus, sich ausschließlich auf die Instandsetzung erkannter Schäden zu konzentrieren. Es ergibt sich dringender Handlungsbedarf hinsichtlich durchzuführender Ertüchtigungsmaßnahmen. Unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit können diese sowohl Verstärkungsmaßnahmen aber auch Ersatzneubaumaßnahmen oder besondere Überlegungen hinsichtlich der Nutzung der Brücken beinhalten.

Priorisierungsverfahren

Aufbauend auf Ergebnissen von Verkehrslastsimulationen wurde zur Abschätzung des Ausmaßes der notwendigen Ertüchtigungsmaßnahmen ein Priorisierungsverfahren entwickelt. Mit seiner Hilfe konnten die möglicherweise von einer Ertüchtigung betroffenen Teilgruppen des Bestandes identifiziert werden. Diese Untersuchungen ermöglichten eine netzweite qualitative Risikoanalyse des Bestandes hinsichtlich der Erforderlichkeit objektspezifischer Untersuchungen.

Richtlinie

Die heute gültigen Regelwerke sind auf die Bemessung neuer Bauwerke ausgelegt und nur sehr bedingt geeignet, die Tragfähigkeit von Bauwerken hinreichend genau zu erfassen, die bereits einen großen Teil ihrer planmäßigen Nutzungszeit in Betrieb waren. Deshalb wurde eine „Richtlinie für die Nachrechnung von Brücken im Bestand“ erarbeitet. Mit der Einführung dieser Richtlinie steht nun eine bundeseinheitliche Vorgehensweise bei der Untersuchung der identifizierten Bauwerke zur Verfügung. Der derzeitige Stand der Nachrechnungsrichtlinie stellt eine erste Fassung dar, die dem erfahrenen Planer durch verfeinerte Nachweismethoden die Möglichkeit gibt, zu einer möglichst wirklichkeitsnahen Tragfähigkeitsbeurteilung des Bestandes zu kommen.

Nachweisverfahren

Aufgrund vorliegender Erfahrungen im Zuge bereits durchgeführter Nachrechnungen werden genauere Nachweisverfahren zur Beurteilung der Tragfähigkeit unter Ausnutzung von derzeit nicht genutzten Reserven zielgerichtet entwickelt. Durch diese sollen die bisherigen Regelungen im Zuge der geplanten Weiterentwicklung der Richtlinie verfeinert und ergänzt werden. Derzeit werden verschiedene Nachweisverfahren zur wirklichkeitsnahen Ermittlung der Querkraft- und Torsionstragfähigkeit bestehender älterer Spannbetonbrücken validiert und verifiziert, um diese kurzfristig verfügbar zu machen. Hierbei handelt es sich um eines der vordringlichsten Nachweisprobleme bei der Nachrechnung dieser Bauwerke. Die Nachrechnung erfolgt nach einem gestuften Verfahren. Aufgrund des besonderen Aufwandes bei der Anwendung der höheren Nachrechnungsstufen 3 und 4, sind diese nur im Sonderfall und mit der Zustimmung der Obersten Straßenbaubehörden der Länder anzuwenden. Gleichzeitig stellen diese Stufen ein großes Entwicklungspotenzial für die Richtlinie dar. Insbesondere die Anwendung wissenschaftlicher Methoden bei der Beurteilung der Bestandsbauwerke im Rahmen der Nachweisstufe 4 steht daher derzeit im Fokus aktueller Forschungsprojekte.

Die Grafik zeigt ein gestuftes Verfahren im Rahmen der Nachrechnung bestehender Brückenbauwerke Gestuftes Verfahren im Rahmen der Nachrechnung bestehender Brückenbauwerke

Defizite

Foto zeigt einen Blick in eine Hohlkastenbrücke Hohlkastenbrücke mit nachträglicher externer Vorspannung zur Verstärkung des Längssystems und aufgeklebten CFK-Lamellen zur Ertüchtigung der Fahrbahnplatte in Querrichtung

Bei der Nachrechnung von Straßenbrücken werden in vielen Fällen Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsdefizite sowie Defizite im Hinblick auf Dauerhaftigkeit und Materialermüdung aufgezeigt. Zur Beseitigung dieser Defizite stehen erprobte Techniken zur Verfügung. Entwicklungspotenzial besteht im Hinblick auf eine strukturierte Nutzung von Informationen über das Bauwerk, die relevanten Einwirkungen und mögliche Maßnahmen. Die BASt realisiert Entscheidungshilfen, mit denen die Ertüchtigung von Brücken künftig in technologischer und wirtschaftlicher Sicht effektiver geplant und ausgeführt werden kann. Der Nutzer soll anhand einer transparenten und vereinheitlichten Vorgehensweise die erfolgversprechende Variante für ein zu verstärkendes Bauwerk herausarbeiten können.

Überwachungskonzepte

Erfahrungen der jüngsten Zeit legen neue Überwachungskonzepte für tragfähigkeitsrelevante Verstärkungen von Brückenbauwerken nahe. Vor dem Hintergrund der möglichen Verstärkungsmaßnahmen werden Konzepte für eine sensorische Überwachung erarbeitet und im Hinblick auf Funktion und Zuverlässigkeit evaluiert. Ebenso werden kompensierende Überwachungskonzepte für Bestandsbauwerke entwickelt, die eine weitere verkehrliche Nutzung einer Brücke bei gegebener Tragfähigkeit sicherstellen sollen. Zur Sicherstellung eines ausreichenden Zuverlässigkeitsniveaus kann eine Kompensation zur additiven Sicherheit eingesetzt werden, um eine Herabsenken der Teilsicherheitsbeiwerte zu rechtfertigen.

Ersatzneubau

In vielen Fällen gerät allerdings auch der Ersatzneubau in den Vordergrund der Überlegungen. Bei der Umsetzung stellt eine möglichst geringe Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Straßennetzes eine besondere Herausforderung dar.