Christian Gasser, Vazul Boros

• Der im deutschen Binnenschiffsverkehr sehr selten vorkommende Anprall von Schiffen auf Brücken ist in dem für die Nachrechnung von Bestandsbrücken anzuwendenden Regelwerk Richtlinie für die Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand der Bundesfernstraßen („Nachrechnungsrichtlinie“) bislang nicht berücksichtigt. Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts war es, diese Lücke zu schließen, indem Präzisierungen zur Nachrechnung der Bestandsbrücken auf den Lastfall Schiffsanprall erarbeitet wurden. Diese Präzisierungen stellen kein eigenständiges Nachweiskonzept dar, sondern sind in Verbindung mit den geltenden Vorschriften des Eurocodes inklusive des Nationalen Anhangs anzuwenden. Das Ziel von Nachrechnungen von Bestandsbauwerken besteht vor allem darin, ein ihrer Bedeutungsklasse angemessenes Zuverlässigkeitsniveau sicherzustellen. Es gilt zu überprüfen, ob Maßnahmen, wie z.B. nachträgliche Verstärkungen oder Schutzvorrichtungen, zu ergreifen sind. Solche Maßnahmen sind hinsichtlich des Lastfalls Schiffsanprall sehr teuer. Es gilt daher, besonders sicherheitsgefährdete Bauwerke zu identifizieren. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurde zunächst eine umfangreiche Literrecherche unternommen. Einen Großteil dieser Fachveröffentlichung nehmen daher Erörterungen der unterschiedlichen derzeit in Deutschland geltenden Vorschriften ein. Ebenso wurden die US-amerikanische Schiffsanprall-Norm sowie wissenschaftliche Literatur analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass der Eurocode vergleichsweise hohe Anpralllasten vorschreibt. Für eine Nachweisführung (bei Bestandsbrücken) sind die Vorschriften allerdings teilweise lückenhaft. Wichtige Präzisierungen, vor allem zur Stoßkraft-Abminderung in Abhängigkeit des Abstandes eines Pfeilers von der Fahrrinne finden sich hingegen im deutschen Nationalen Anhang. In dieser Hinsicht besteht also kein Handlungsbedarf. Weitere wichtige Hinweise zur Fluss-Brücke-Topologie, nämlich zur Ermittlung des grundsätzlichen Gefährdungsraums, sind in einer Richtlinie des (vormaligen) Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) geregelt. Im Sinne einer wirtschaftlichen Bauwerkserhaltung besonders sinnvoll ist eine restnutzungsdauerabhängige Abminderung der Stoßkraft. Dieses Verfahren wurde in einem Merkblatt der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) veröffentlicht. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurde gezeigt, dass dieses Verfahren wissenschaftlich fundiert und konsistent hergeleitet wurde und seine Anwendung grundsätzlich sinnvoll ist. Daher wird eine Übernahme dieses Verfahrens in die Nachrechnungsrichtlinie und somit seine Anwendung auch im Zuständigkeitsbereich der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt) empfohlen. Am Ende der vorliegenden Fachveröffentlichung werden konkrete Textvorschläge zur Fortschreibung der Nachrechnungsrichtlinie dargelegt, wobei auf die Eingliederung des Lastfalls Schiffsanprall in das bestehende vierstufige Verfahren Rücksicht genommen wird. Für Stufe 4 wird eine Formulierung vorgeschlagen, die den Anwendenden einen gewissen Freiraum zur Anwendung wissenschaftlicher Verfahren lässt. Als sinnvoll kann hierbei unter bestimmten Umständen die objektspezifische Ermittlung von Anpralllasten auf probabilistischer Basis angesehen werden.
• The impact of vessels on bridges, which occur very rarely in German inland waterway traffic, has not yet been taken into account in the set of rules to be applied for the recalculation of existing bridges in the Richtlinie für die Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand der Bundesfernstraßen ("Nachrechnungsrichtlinie"). The aim of this research project was to close this gap by developing more precise specifications for the recalculation of existing bridges for the load case of vessel impact. These clarifications do not represent an independent verification concept but are to be applied in conjunction with the applicable provisions of the Eurocode, including the National Annex. The aim of recalculations of existing structures is primarily to ensure a level of reliability appropriate to their significance class. It is necessary to check whether measures, such as subsequent reinforcements or protective devices, need to be taken. Such measures are very expensive with regard to vessel impacts. It is therefore important to identify the types of structures and geographical locations that are particularly at risk. In this research project, an extensive literature search was initially undertaken. A large part of this research report is therefore taken up by discussions of the various regulations currently in force in Germany. The US vessel impact standard and scientific literature were also analysed. It was found that the Eurocode prescribes comparatively high impact loads. However, the regulations for verification for (existing) bridges are partially incomplete. On the other hand, the German National Annex contains important clarifications, especially regarding the reduction of impact forces depending on the distance of a pier from the shipping lane. There is therefore no need for action in this respect. Further important information on the river-bridge topology, namely the determination of the basically endangered section, is regulated in a guideline issued by the (former) ministry BMVBS. In terms of economical structural maintenance, it is particularly useful to reduce the impact force depending on the remaining lifetime. This procedure was published in an instruction of the Bundesanstalt für Wasserbau (BAW). The present research project has shown that this method was derived in a scientifically sound and consistent manner and that its application is fundamentally reasonable. It is therefore recommended that this method be adopted in the "Nachrechnungsrichtlinie" and thus also applied in the area of responsibility of the Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt). At the end of this research report, specific text proposals are made for updating the "Nachrechnungsrichtlinie", taking into account the integration of the vessel impact load case into the existing four-stage procedure. For stage 4, a formulation is proposed that gives the user a certain amount of freedom to apply scientific procedures. Under certain circumstances, the object-specific determination of impact loads on a probabilistic basis can be considered useful.