Rade Hajdin, Andreas Fastrich

• Die Entwicklung der Feinkonzeption baut auf dem Vorläuferprojekt FE 15.0628/2016/LRB „Zuverlässigkeitsbasierte Bauwerksprüfung – Konzeption und fachliche Lösungen“ auf. Die in diesem Projekt entwickelte Konzeption zur Ermittlung der Zuverlässigkeit von Brücken mit oder ohne Berücksichtigung vorhandener Schäden wurde verfeinert und an einer großen Anzahl Beispielbauwerken angewendet. Dies erfolgte mit Hilfe eines Prototyps, in dem die Konzeption praktisch umgesetzt wurde. Bei der praktischen Umsetzung wurde der Fokus darauf gelegt, mit der konsequenten Nutzung der vorhandenen Datenbasis in SIB-Bauwerke die Skalierbarkeit des Verfahrens sicherzustellen. Die à priori Zuverlässigkeit im ungeschädigten Zustand wird aus einer Gegenüberstellung von Bemessungslasten und den heutigen Verkehrslasten ermittelt. Diese kann mit den Ergebnissen der Bauwerksprüfung aktualisiert und damit die à posteriori Zuverlässigkeit berechnet werden. Als Grundlage wurden für die wichtigsten Schadensarten die lokalen Widerstandsreduktionen in Abhängigkeit von der Schadensschwere ermittelt. Die Auswirkungen der vorhandenen Schäden auf den globalen Widerstand der Brücken und damit auf deren Zuverlässigkeit hängen zusätzlich von der Lage der Schäden am Tragwerk und deren Zusammenwirkung ab. Um dies zu berücksichtigen, wurden die möglichen Versagensmechanismen der zugrundeliegenden statischen Systeme ermittelt und die sich daraus ergebenden unterschiedlichen Anfälligkeitsbereiche der Tragwerke definiert. Sowohl die lokalen Auswirkungen einzelner Schäden als auch die Zusammenwirkung mehrerer Schäden wurden, unter Berücksichtigung der jeweils vorhandenen Unsicherheiten, in Bayes’schen Netzen abgebildet. Die Konzeption ermöglicht eine Ergänzung bzw. Weiterentwicklung der derzeitigen Praxis der Bauwerksprüfung. Mit der ursprünglichen Zuverlässigkeit und deren Verminderung aufgrund der festgestellten Schäden, kann eine bessere Beurteilung des Gesamtzustands und der Auswirkungen auf die Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit der Brücken erfolgen. Mit dem Prototyp konnte die praktische Umsetzbarkeit gezeigt werden. Die Konzeption baut auf den bereits vorhandenen und im Rahmen der Bauwerksprüfungen standardmäßig erhobenen Daten auf. Mit geringfügigen Anpassungen an der Praxis der Bauwerksprüfung könnte die Qualität der Zuverlässigkeitsbeurteilung weiter verbessert werden.
• The development of a detailed concept for reliability-based inspections is based on the results of the preceding project FE 15.0628/2016/LRB „Reliability-based inspections – concept and technical solution“. The developed concept for evaluation of bridge reliability with or without the consideration of existing damages, was further refined in this project and applied to a large number of bridges. This was done with the help of a prototype in which the concept was implemented. For the practical implementation, the focus was set on ensuring the scalability of the process by consequently using the existing database in SIB-Bauwerke. The à priori reliability in undamaged condition is evaluated using a comparison of the design loads and current traffic loads. These can then be updated using inspection data, resulting in an à posteriori reliability. The local resistance reductions in the respective damaged cross-section are determined for the most common types of damage. The actual effects of the existing damages on the global resistance of a bridge and thus on its reliability depend on their location on the structure and their interaction. To consider this in the modeling, the potential failure mechanisms of the structural system are determined, and the resulting vulnerable areas of the structure are identified. Both the local effects of individual damages and the interaction of several damages can be modeled in Bayesian networks, taking into account the respective uncertainties. The proposed method of reliability-based structural inspections enhances the current inspection practice. With the evaluation of the original reliability and updating it due to observed damage, an improved evaluation of the actual condition of the structure as well as its impact on the structure’s safety and functionality can be achieved. With the demonstration of the concept using a prototype, the methodology’s realization can be shown. The concept relies on existing inspection data. With minimal change in current practice of structural inspections, the quality of the reliability estimation can be further improved.