Das Bundesfernstraßennetz beinhaltet eine große Anzahl von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken, wie Tunnel, Lärmschutzeinrichtungen und Stützwände. Die für diese Bauwerke aufzustellenden Erhaltungsprogramme erfordern nicht nur erhebliche Geldmittel, sondern beeinflussen auch Wirtschaft und Gesellschaft insgesamt. Neben den ständig wachsenden Verkehrsbeanspruchungen, insbesondere im Schwerverkehr durch zunehmende Anzahl, Auslastung und zulässige Gewichte der Fahrzeuge, zwingen die ungünstiger werdende Altersstruktur und der wirtschaftliche Einsatz der zur Verfügung stehenden Haushaltsmittel alle Beteiligten dazu, die Erhaltung der Bundesfernstraßen zu systematisieren, um auch zukünftig den Verkehrsteilnehmern eine ausreichende Qualität der Verkehrswege zu sichern. Diese Aufgabe wird in Zukunft durch die Anwendung von individuellen Computerprogrammen im Rahmen eines umfassenden Management-Systems (Bauwerks-Management-System, BMS) unterstützt und erleichtert. Das BMVBS realisiert ein umfassendes Bauwerks-Management-System (BMS) mit Teilmodulen für Bundes- und Länderverwaltungen, welches als Hilfsmittel für die Erstellung von Erhaltungsplanungen dient und als Controlling-Instrument die Realisierung von Zielen und Strategien ermöglicht. Angestrebt werden damit eine bundesweite Vereinheitlichung von Planungsverfahren sowie die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit im Rahmen der Erhaltung der Bauwerke des Bundesfernstraßennetzes. Im Rahmen des AP-Projektes 02 244/B4 "Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems (BMS) für das deutsche Fernstraßennetz, Stufe 3" werden die Entwicklung der Stufe 3 "Bewertungsverfahren auf Netzebene" des Bauwerks-Management-Systems für die Straßenbauverwaltungen der Länder und die Umsetzung in die Verwaltungspraxis beschrieben. Der Schlussbericht beschreibt die bereits existierenden Regelungen und Verfahren der Stufe 3 des BMS zum Einsatz in Straßenbauverwaltungen sowie diejenigen Entwicklungen, die derzeit für Computeranwendungen bereitgestellt werden. Wesentliche Einzelthemen sind Erhaltungsplanung, Optimierung auf Netzebene, Multiple-Knapsack-Probleme und Erhaltungsstrategien.

In diesem Bericht werden die Schlussberichte von drei Arbeitsprogrammprojekten der BASt zusammen veröffentlicht. Die Titel der Arbeitsprogrammprojekte sind: - Dokumentation über Schäden an Stahlbrücken (Projekt 90 204/B2), - Dokumentation und Erfahrungssammlung mit Brücken aus wetterfesten Stählen (Projekt 92 204/B2), - Erfahrungssammlung über die Dauerhaftigkeit von Brückenseilen und -kabeln (Projekt 84 209/B2). Teil 1: Dokumentation über Schäden an Stahlbrücken Die Sammlung und Auswertung der häufig bei den betroffenen Baubehörden vorhandenen, aber meist nicht veröffentlichten ausführlichen Schadens- und Instandsetzungsberichte liefern vertiefte Informationen und Erkenntnisse, die anderen Verwaltungen für ihre Arbeit zur Verfügung gestellt werden können. Die Dokumentation der Schäden wurde tabellarisch für das Brückensystem, die größte Spannweite, die Länge über alles, den Schaden, die Schadensursache und die Art der Instandsetzung vorgenommen. Es werden die Instandsetzungskonzepte bei Ermüdungsrissen, bei örtlicher Überbeanspruchung und bei Rissen infolge von Fehlern bei der Modellbildung geschildert. Bei geschwächten Querschnitten kann die Instandsetzung unter Anwendung von Injektionsschrauben erfolgen. Die Konstruktionsart Stahlbrücke mit Trapezhohlprofilen kann insgesamt als ausgereift betrachtet werden. Es zeigt sich bisher, dass die fortentwickelte Konstruktionsweise mit Trapezprofilen als Längsrippen nicht die Nachteile der älteren Beispiele aufweisen, so dass bei neueren Brücken derartige Schäden nicht zu befürchten sind. Teil 2: Dokumentation und Erfahrungssammlung mit Brücken aus wetterfesten Stählen Wetterfeste Stähle, kurz auch als WT-Stähle bezeichnet, werden seit fast hundert Jahren hergestellt und weisen bei richtiger Anwendung hervorragende positive Korrosionsschutzeigenschaften auf. Sie haben einen erhöhten Widerstand gegen atmosphärische Korrosion durch Bildung einer Deckschicht auf der Stahloberfläche infolge Bewitterung. Der Werkstoff WT-Stahl kann unter Beachtung der Verwendungsregeln für Brücken als geeignet angesehen werden. Der Einsatz von WT-Stahl an Brücken ist bereits unter Berücksichtigung nur einer einzigen Korrosionsschutzmaßnahme wirtschaftlich und macht schwierig durchzuführende Unterhaltungsmaßnahmen im Lichtraum von Eisenbahn und Schifffahrt überflüssig. Allerdings gibt es Vorbehalte wegen seines rostigen Aussehens und bei Publikumsverkehr unterhalb einer Brücke in WTStahl wegen herabtropfendem rosthaltigen Wasser. Teil 3: Erfahrungssamlung über die Dauerhaftigkeit von Brückenseilen und -kabeln Bei Brücken mit Seilen und Kabeln kommen in Deutschland bisher nahezu ausschließlich vollverschlossene Spiralseile (VVS) zur Anwendung. Im Ausland kommen bei Schrägseilen überwiegend Paralleldraht- und Litzenbündel zum Einsatz. Die Dauerhaftigkeit steht und fällt mit dem Korrosionsschutz. Da in den Grundnormen keine Ausführungen zum Korrosionsschutz der Seile enthalten sind, wurden in einer Arbeitsgruppe die "Richtlinien für den Korrosionsschutz von Seilen und Kabeln im Brückenbau" (RKS-Seile) erarbeitet, diese Arbeit wird mit der Erarbeitung eines Kapitels "Korrosionsschutz von Seilen und Kabeln" für die "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten" (ZTV-ING) fortgesetzt. In das Regelwerk wurde durch die Beteiligten aus Verwaltung, Industrie und Wissenschaft der aktuelle Kenntnisstand eingebracht. Damit ist sichergestellt, dass bei der Anwendung die Akzeptanz durch alle Beteiligten gegeben ist. Durch die individuelle Gestaltung eines jeden Brückenbauwerks ergibt sich aufgrund der Größe der jeweils erforderlichen Maßnahme, dass zunächst detailliert geprüft und anschließend festgelegt wird, wie die notwendigen Instandsetzungsmaßnahmen ausgeführt werden. Bei einer Erhaltungsmaßnahme an Seilen und Kabeln von Brücken stellen sich viele Fragen, die möglichst vor der Ausschreibung beantwortet sein sollten. Diese Fragen traten bei der Bearbeitung dieses AP-Projektes auf und wurden am Beispiel der begangenen Brücken bearbeitet, so dass daraus Regelungen für den vorliegenden Entwurf für die ZTV-ING entwickelt werden konnten.

Schwere Brandunfälle in einigen Straßentunneln der Alpenländer in den Jahren 1999 und 2001 waren mit ein Auslöser für eine weitere Verbesserung der Sicherheit in Straßentunneln. Normative Ergebnisse diesbezüglich geführter Diskussionen mündeten europaweit in der "Richtlinie des Europäischen Parlamentes und des Rates über Mindestanforderungen für die Sicherheit von Tunneln im transeuropäischen Straßennetz" (2004/54/EG) (EG-Tunnelrichtlinie). Vorgaben der EG-Tunnelrichtlinie wurden national in den "Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln" (RABT), Ausgabe 2006, umgesetzt. Ein möglichst einheitlicher Standard insbesondere bei den Sicherheitseinrichtungen, wird im Normalfall durch einen in den Regelwerken fest umrissenen und vorgegebenen Ausstattungsumfang erreicht. In besonderen Fällen ist jedoch die Notwendigkeit und der Umfang eines über dem Normalfall liegenden Ausstattungsniveaus mit ergänzenden Verfahren zu ermitteln. Hierfür, sowie zur Überprüfung der Wirksamkeit einzelner Sicherheitsmaßnahmen, werden Nachweise mittels Risikoanalysen gefordert. Weder die EG-Tunnelrichtlinie noch die RABT 2006 differenzieren jedoch zwischen unterschiedlichen "Arten" von Risikoanalysen, entweder zur Ermittlung der Tunnelausstattung bei "Tunneln mit besonderer Charakteristik" oder bei der Zulassung von Gefahrgut. Andererseits sehen beide Regelwerke den Einsatz von Ausstattungselementen auch für einen sicheren Transport von Gefahrgütern durch Straßentunnel vor. Auf der Basis bestehender normativer und methodischer Vorgaben aus Regelwerken und Richtlinien sowie von Methoden, Ansätzen und Modellen, wird ein mögliches Vorgehen für eine risikoanalytische Untersuchung von Straßentunneln dargestellt. Es basiert auf einem risikoorientierten Ansatz. mit den Einzelschritten Risikoanalyse, Risikobewertung und Maßnahmenplanung/-beurteilung. Bei der Risikoanalyse werden mögliche Ereignisse und deren Abläufe bestimmt. Die Risikoanalyse versucht vereinfacht die Frage zu beantworten: "Was kann wie oft passieren und was sind die Folgen?" Die Risikoanalyse gibt Auskunft über die Höhe der Risiken. In der sich anschließenden Risikobewertung wird die Entscheidung getroffen, ob und welche Risikominimierungen vorgenommen werden müssen. Hier wird die Frage versucht zu klären: "Was darf wie oft passieren?". Es wird letztlich die Akzeptanz der ermittelten Risiken bestimmt. Die Maßnahmenplanung/-beurteilung umfasst die Ermittlung und Beurteilung risikomindernder Maßnahmen auch im Zusammenhang mit den hierbei entstehenden Kosten. Beantwortet werden soll die Frage: "Welche Maßnahmen müssen für eine ausreichende Sicherheit des Systems getroffen werden?" Für die innerhalb einer risikobezogenen Untersuchung abzuarbeitenden vorgenannten Schritte Risikoanalyse, Risikobewertung und Maßnahmenplanung/-beurteilung steht eine große Bandbreite qualitativer und quantitativer Methoden bzw. Modelle zur Verfügung. Die im Bericht vorgenommene Darstellung der in einzelnen Ländern durchgeführten Praxis zeigt auf, dass eine Kombination unterschiedlicher Methoden bzw. Modelle verwendet wird. Einschränkungen bei der praktischen Anwendung ergeben sich durch die noch schmale Datenbasis bei Ereignis- und Versagenshäufigkeiten betriebstechnischer Ausstattungselemente oder verkehrlicher Störfälle. Die weitere Erhebung und Auswertung betrieblicher und verkehrlicher Störfälle in Tunneln ist daher anzustreben. Eine Häufigkeits- /Ausmaßermittlung und eine darauf fußende Risikoberechnung ist derzeit für den Bereich Straßentunnel noch mit Unsicherheiten behaftet, die bei der Interpretation der aus einer quantitativen risikobezogenen Ausarbeitung gewonnenen Ergebnisse einbezogen werden müssen. Bei der Bewertung von Maßnahmen sind neben ihrer risikomindernden Wirkung auch die mit ihrer Realisierung bzw. ihrem Betrieb verbundenen Kosten abzuschätzen. Als Realisierungskriterium gilt einerseits ein geringeres Verhältnis von Kosten und jeweiliger Risikominderung einer Alternativ-Maßnahme gegenüber der Ausgangsmaßnahme, andererseits eine Kostenobergrenze in Bezug auf eine anzustrebende Risikominderung. Hinsichtlich der Risikobewertung sind weitere Untersuchungen, Diskussionen und Erfahrungswerte erforderlich, um zukünftig eventuell Akzeptanzbereiche als Entscheidungsgrenzen festlegen zu können. Eine Verbreiterung des Untersuchungsansatzes zur Risikodarstellung sowie die Konzeption eines Verfahrens zur Risikobewertung von Straßentunneln einschließlich Empfehlungen für seine Anwendung ist anzustreben.

Die Regelwerke RABT 2006 beziehungsweise 2004/54/EG legen heute die einheitlichen Mindestanforderungen an die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln in Deutschland fest. Wird von diesen Anforderungen in begründeten Fällen abgewichen oder weist ein Tunnel eine besondere Charakteristik auf, so ist durch eine Risikoanalyse aufzuzeigen, dass durch den Einsatz alternativer Maßnahmen ein vergleichbar hohes Sicherheitsniveau gewährleistet werden kann. Um die in den Richtlinien genannte Forderung zu konkretisieren und eine praktische Umsetzung zu ermöglichen, wurde eine quantitative Methodik zur Sicherheitsbewertung von Straßentunneln entwickelt. Als Grundlage für die Herleitung der erforderlichen statistischen Eingangsgrößen wurden im Rahmen einer Unfallanalyse für 80 Tunnel rund 1'000 Unfallprotokolle spezifisch ausgewertet. Mit der Methodik können die Vorgaben für eine einheitliche und vergleichbare Durchführung von Sicherheitsbeurteilungen geschaffen werden. Bei der Entwicklung der Methodik wurden die Erfahrungen aus anderen, vergleichbaren Sicherheitsbereichen herangezogen und die entsprechenden Ansätze auf ihre Tauglichkeit hin für eine Anwendung im vorliegenden Kontext geprüft. Daneben wurden die aktuellen Entwicklungen und methodischen Ansätze zur Umsetzung der Forderungen gemäß Artikel 13 der Richtlinie 2004/54/EG im Ausland analysiert und die entsprechenden Erkenntnisse soweit sinnvoll in die Entwicklung der Methodik einbezogen. Die Methodik basiert in ihren Grundsätzen und dem gewählten Vorgehen auf einem risikoorientierten Ansatz, der er in verschiedenen Ländern zu unterschiedlichsten Sicherheitsfragen bereits erfolgreich angewandt wird. Bei der Erarbeitung der Methodik wurde darauf geachtet, dass der gewählte Ansatz neben der Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen im Hinblick auf die künftige Anwendung auch einen engen praxisorientierten Bezug aufweist. Die Methodik gibt aber bewusst nicht zu allen Aspekten "rezeptartige" Vorgaben vor, sondern definiert einen Rahmen, innerhalb dessen die konkrete Anwendung durchzuführen ist. Für das Regelwerk wurden Empfehlungen zum weiteren Vorgehen abgegeben sowie weiterer Forschungsbedarf aufgezeigt, welcher insbesondere die Aspekte der Risikobewertungskriterien sowie der Datengrundlagen betrifft. Um die Suche innerhalb des Berichtes zu erleichtern, wird dieser zusätzlich noch einmal auf der beiliegenden CD angeboten. Sie enthält darüber hinaus die Anlagen und den Bericht in englischer Sprache.

Im Rahmen des AP-Projektes sollten Fragen zur Dauerhaftigkeit von permanenten AGS beantwortet werden. Für die dazu erforderlichen Untersuchungen wurden sechs permanente AGS aus dem Verzeichnis der geprüften AGS ausgewählt. Die Graffitiprophylaxen dieser AGS wurden auf Prüfkörpern aus Beton appliziert und der Freibewitterung ausgesetzt. Die farblichen Veränderungen der Prüfplatten im Zuge der Untersuchungen wurden messtechnisch erfasst. Die Applikationen der Graffitiprophylaxen auf die Prüfkörper lassen das Erscheinungsbild generell dunkler erscheinen. Die Bandbreite reicht von kaum wahrnehmbaren Verdunkelungen bis hin zu starken Verdunkelungen. Die Betrachtung der Ergebnisse nach fünfjähriger Freibewitterung zeigt kein einheitliches Bild. Bei drei AGS wurde eine weitere Verdunkelung der Graffitiprophylaxe festgestellt, während bei 2 AGS eine deutliche Aufhellung der Graffitiprophylaxe festgestellt wurde. Bei einem AGS traten großflächige Ablösungen auf, so dass eine Bewertung der farblichen Veränderungen entfällt. Als Folge der Freibewitterung hat sich lediglich bei einer Graffitiprophylaxe eine Tendenz zur Vergilbung gezeigt. Die schichtbildenden Graffitiprophylaxen (5 AGS) wurden nach Ende der Freibewitterungszeit visuell hinsichtlich Ablösungen, Risse und Blasen bewertet. Bei drei AGS lautet das Ergebnis keine Ablösungen, keine Risse, Blasengrad m0/g0. Bei einem AGS wurden Ablösungen und Risse festgestellt. Ein AGS zeigte großflächige Ablösungen. Die Funktionalitätsprüfung, das heißt die Prüfung der Entfernbarkeit von aufgetragenen Farbmitteln wurde im Abstand von 4 Monaten durchgeführt. Bei zwei AGS wurden nach fünfjähriger Freibewitterung und 15 Reinigungszyklen die Anforderungen an die Funktionalität sehr deutlich erfüllt. Ein weiteres AGS erfüllt die Funktionalität bis zum 15. Zyklus, lediglich bei der Betrachtung der Einzelfarbflächen kommt es beim 15. Zyklus zu einer geringfügigen Überschreitung des Grenzwertes. Zwei AGS zeigen zunächst sehr gute Ergebnisse, erfüllen dann aber nach 28 beziehungsweise 40 Monaten plötzlich die Anforderungen an die Funktionalität nicht mehr. Bei einem AGS ist von Beginn an eine stetige Abnahme der Funktionalität festzustellen, wobei nach 36 Monaten die Anforderung an die Funktionalität nicht mehr erfüllt wird. Die Anforderungen an die Funktionalität werden von den untersuchten AGS also mindestens bis zu einer Freibewitterungszeit von 28 Monaten erfüllt. Somit wird die in den ZTV-ING, Abschnitt 3, Teil 2 festgelegte Verjährungsfrist für Mängelansprüche von 2 Jahren bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Verlängerung der Verjährungsfrist für Mängelansprüche auf 5 Jahre nicht generell möglich ist. Zwei der untersuchten AGS zeigen auch nach 5 Jahren Freibewitterungszeit eine Funktionalität, die deutlich besser als der festgelegte Grenzwert ist. Bei dem AGS mit der filmbildenden Graffitiprophylaxe wurden Abreißuntersuchungen durchgeführt. Die ermittelten Abreißwerte liegen deutlich über den Werten, die ZTV-ING Teil 3 Abschnitt 4 von Oberflächenschutzsystemen fordert. Es konnte aufgezeigt werden, dass AGS auch nach fünfjähriger Freibewitterung und Funktionalitätsprüfungen zum einen die Anforderungen an AGS und zum anderen auch Anforderungen an OS erfüllen. Von vielen Straßenbauverwaltungen werden solche Systeme gefordert. Entsprechende Regelungen entstehen durch eine "Verknüpfung" der jeweiligen Regelwerke für AGS und OS im Rahmen des Projektes F1100.21008 "Erarbeitung der TL/TP AGS - Oberflächenschutzsysteme und Mauerwerk".

Erfahrungen aus der Praxis deuten darauf hin, dass mit Verfahren der zerstörungsfreien Prüfungen (ZfP) nicht in jedem Fall der Erfolg von Injektionen zur Mängelbeseitigung bei Minderdicken von Tunnelinnenschalen nachweisbar ist. Obwohl die "Richtlinie für die Anwendung der zerstörungsfreien Prüfung von Tunnelinnenschalen" (RI-ZFP-TU) in Ausnahmefällen auch die Überprüfung des Erfolges durchgeführter Mängelbeseitigungen durch zerstörende Untersuchungen vorsieht, wird durch die beteiligten Straßenbauverwaltungen vielfach ein Nachweis mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren im Rahmen der Eigenüberwachung und der Fremdüberwachung gefordert. Mit Schreiben S25/16.58.30/11 BASt 02 vom 15. April 2002 hat das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen der Durchführung von Untersuchungen zur Überprüfung der festgestellten Problematik zugestimmt. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Anwendung von zerstörungsfreien Prüfmethoden zur Bestimmung der Tunnelinnenschalendicke. Es wurden Messungen an drei Blöcken durchgeführt. Die beteiligten Messteams besitzen alle die Anerkennung nach "RI-ZFP-TU". Drei unterschiedliche ZfP-Messverfahren kamen zum Einsatz. Gemessen wurde vor und nach der Firstspaltverpressung. Als Ergebnis ist festzustellen, dass die Qualität beziehungsweise der Erfolg der durchgeführten Firstspaltverpressung mittels eines Injektionsgutes in den Messungen nicht zweifelsfrei bestätigt werden konnte und daher zusätzlich durch Kernbohrungen und endoskopische Aufnahmen überprüft wurde. Mit den hier gewonnenen Erkenntnissen werden wesentliche Aspekte und Empfehlungen aufgeführt, die im Umgang mit den zerstörungsfreien Prüfmethoden zur Dickenbestimmung einer Tunnelinnenschale zu beachten sind und in zukünftige Projekte und Regelwerke einfließen.

Die Untersuchungen an einer Auswahl von insgesamt 16 Hydrophobierungsmitteln zeigen, dass diese Produkte inzwischen eine hohe Qualität erreicht haben. Wenn diese Mittel regelwerksgerecht von geschultem Personal eingesetzt werden, lassen sich damit eine hohe Ausführungsqualität erzielen und Betonbauteile gegen eindringendes Wasser und darin gelöste Chloride erfolgreich schützen. Nach einer Versuchsdauer von 4 Jahren lassen die Messwert-Zeit-Kurven den Schluss zu, dass eine wesentlich höhere Dauerhaftigkeit als bei den früheren Produkten zu erwarten ist. Aufgrund ihrer hohen Konsistenz eignen sich die pastösen Produkte insbesondere für geneigte und senkrechte Flächen besser als die dünnflüssigen Mittel. Durch den relativ hohen Wirkstoffanteil und die Zusammensetzung sowie durch die größere Kontaktzeit der pastösen Produkte an der Bauteiloberfläche ist weitestgehend zielsicher eine hohe Qualität erreichbar. Auch mit den übrigen Mitteln mit gleich hohen Wirkstoffgehalten kann eine solche Qualität erzielt werden, wenn sie unter den richtigen Applikationsbedingungen eingesetzt werden und das ausführende Personal im Umgang mit Hydrophobierungen erfahren ist. Zu Beginn einer Applikation und während der Folgemessungen wurde immer auch die Feuchtigkeit des Betons im oberflächennahen Bereich des Betons mit einem elektrischen Feuchtemessgerät ermittelt. In den Untersuchungen konnte belegt werden, dass eine deutliche Abhängigkeit der Hydrophobierungsqualität von der Feuchte während der Applikation und ebenso eine deutliche Abhängigkeit der Messwerte von der Feuchte während der Messung besteht. Mit sinkender Applikationsfeuchte nimmt die Hydrophobierungsqualität zu. Andererseits steigen mit steigender Messfeuchte die Hydrophobierungs-Messwerte, und die Hydrophobierungsqualität nimmt scheinbar ab. Tatsächlich misst man jedoch unter gleichen Feuchtebedingungen auch gleich hohe Qualitäten. Die anlässlich der umfangreichen Untersuchungen und insbesondere in der Praxis gesammelten Erfahrungen bei den Frühjahrs- und Herbstmessungen haben erbracht, dass die Applikationsfeuchte bei höchstens 3 M-% und die Messfeuchte zwischen 1,5 M-% und 3 M-% - jeweils gemessen mit dem elektrischen Feuchtemessgerät - liegen sollten. Eine der Voraussetzungen für die Verwendbarkeit eines Produkts als Feuchteschutz einer Betonoberfläche ist, dass es zugelassen ist. Eine hohe Ausführungsqualität setzt darüber hinaus auch den regelwerksgerechten Einsatz der Produkte sowie einen qualifizierten Umgang damit voraus. Es müssen Probeflächen angelegt werden, und letztendlich darf auf einen Qualitätsnachweis im Rahmen der Eigenüberwachung mit dem vorgeschriebenen Messverfahren nicht verzichtet werden. Der Originalbericht enthält als Anhänge eine Darstellung der umfangreichen Messergebnisse in Form von Messwert-Zeit-Kurven, Balkendiagrammen und Tabellen, die die Aussagen des Berichtes ergänzen. Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge im Berichtstext wurden zur Information des Lesers beibehalten.

In den letzten Jahren hat sich eine neue Konstruktionsform im Straßenbrückenbau etabliert. Hierbei handelt es sich um architektonisch anspruchsvolle, optisch ansprechende Verbundbrücken, die aus einem dreigurtigen Raumfachwerk mit Untergurt und Streben aus stählernen Rundhohlprofilen bestehen. Die Obergurte werden in die betonierte Fahrbahnplatte integriert. Als besonders günstig hat sich bei der Gestaltung des Raumfachwerks die Anordnung der Streben in Form von fallenden und steigenden Diagonalen erwiesen. Der Untergurt bildet bei einer solchen Anordnung zusammen mit den Streben jeder Fachwerkwand die Form eines liegenden Ks. Der komplette Raumfachwerkknoten wird daher als räumlicher K-Knoten oder KK-Knoten bezeichnet. Neuartig an der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens untersuchten Bauweise ist die Ausführung der Fachwerkknoten als Schweißknoten. Das heißt, es wird die Möglichkeit des direkten Verschweißens der Streben auf dem Gurtprofil untersucht. Bisher sind in Deutschland Rohrknoten im Brückenbau ohne Knotenbleche nur als Gussknoten ausgeführt worden. Schweißknoten besitzen gegenüber der Gussknotenausführung drei wesentliche Vorteile. Zum Ersten werden durch die direkte Verschweißung die Gussformstücke eingespart, die aufgrund ihrer individuellen Herstellung einen wesentlichen Kostenfaktor darstellen. Zum Zweiten besitzt der Schweißknoten ein gutartiges Ermüdungsverhalten, da der Rissfortschritt nicht vom Inneren der Konstruktion ausgeht, sondern an der Außenseite beginnt. Damit bestehen die Möglichkeit einer frühzeitigen Detektion bei einer Brückenkontrolle und die Option für eine Ertüchtigung der ermüdungskritischen Tragwerksstellen durch eine Nachbehandlung. Zum Dritten wird der Planungs- und Ausführungsprozess gestrafft, da die relativ langen Vorlaufzeiten für die Gussknotenerstellung entfallen und mögliche Unterbrechungen bei Qualitätsmängeln an den Gussknoten, die durch den Neuguss entstehen, ausgeschlossen sind. Aus der Sicht der Materialermüdung bedarf der Schweißknoten im Vergleich zum Gussknoten zusätzlicher Untersuchungen. Im Bereich der Gurt-Streben-Verbindung kommt es durch die plötzliche Geometrieänderung zu hohen Spannungskonzentrationen. Zusätzlich erfährt der Ermüdungswiderstand in diesem Bereich aufgrund der metallurgischen Kerbe (Schweißkerbe) eine Reduzierung. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass bei einer Schweißknotenausführung der Ermüdungsnachweis in der Regel für die Ausbildung des Raumfachwerks im Straßenbrückenbau bemessungsbestimmend wird. Aufgrund der komplizierten Geometrie kann die Bewertung des Ermüdungsverhaltens eines KK-Knotens nicht auf der Grundlage des Nennspannungskonzeptes erfolgen, sondern muss auf der Ebene der Strukturspannungen (Hot-Spot-Konzept) geführt werden. Eine praxisnahe Ermittlung der Strukturspannungen setzt das Vorhandensein tabellarisch oder graphisch aufbereiteter Spannungskonzentrationsfaktoren (SCF-Werte) voraus. Für den KK-Knoten im Off-Shore-Bereich, Kranbau und Hochbau stehen solche SCF-Werte zur Verfügung. Wegen der starken Abhängigkeit der SCF-Werte von den Verhältnissen der Durchmesser und Wanddicken der Gurt- und Strebenprofile ist eine einfache Übertragung der existierenden SCF-Werte auf die im Straßenbrückenbau besonderen Durchmesser-Wanddicken-Verhältnisse jedoch nicht möglich. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird der KK-Knoten mit straßenbrückentypischer Geometrie einer ganzheitlichen Betrachtung aus der Sicht der Materialermüdung unterzogen. Für alle Phasen des Planungs- und Umsetzungsprozesses werden praxisnahe Empfehlungen gegeben. Die entwickelten Entwurfsempfehlungen fassen alle wesentlichen, entwurfsbestimmenden Grundsätze zusammen, die aus der unmittelbaren Abhängigkeit zwischen Stab- und Knotendimensionierung bei einem Fachwerk aus Hohlprofilen mit unversteiften KK-Knoten resultieren. Die Entwurfsempfehlungen stellen eine Synthese der besonders auch im europäischen Ausland gesammelten Erfahrungen an Pilot-Brückenvorhaben dar. Die Bemessungsempfehlungen geben dem Tragwerksplaner ein wirkungsvolles Werkzeug bei der Führung des Ermüdungsnachweises an die Hand. Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens entwickelten SCF-Werte ermöglichen eine sichere und wirtschaftliche Ermittlung der Strukturspannungen. In den Ausführungsempfehlungen werden Hinweise zur Qualitätssicherung zusammengefasst, die in den Bemessungsempfehlungen unterstellten Voraussetzungen am Bauwerk sicherzustellen. Durch alle Empfehlungen wird auch unter den anspruchsvollen Bedingungen im deutschen Straßenbrückenbau eine wirtschaftliche Realisierung von ästhetisch ansprechenden Verbundfachwerkbrücken aus Hohlprofilen mit geschweißten KK-Knoten möglich. Die Arbeiten erfolgten in Abstimmung mit dem FOSTA-Projekt P 591 "Wirtschaftliches Bauen von Straßen- und Eisenbahnbrücken aus Stahlhohlprofilen".

Mit dem Projekt werden konkrete Empfehlungen zur Umsetzung des Behindertengleichstellungsgesetzes (BGG) und weiterer gesetzlicher Vorgaben in Straßentunneln erarbeitet, mit dem Ziel der Entwicklung von Formulierungsvorschlägen für eine verstärkte Berücksichtigung der Belange behinderter Personen in den "Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln" (RABT). Auf der Grundlage von Belangen behinderter Personen als Benutzer von Straßentunneln und ihrer Anforderungen an Ausstattung und Betrieb, werden für die Verbesserung des Sicherheitsniveaus zahlreiche praxisnahe und praktikable Umsetzungsmöglichkeiten erarbeitet und dargestellt. Als besonders bedeutsame Maßnahmen werden dabei angesehen: - Barrierefreie Zugänglichkeit und Nutzbarkeit von Notgehwegen vor Notausgängen und Notrufanlagen sowie barrierefreie Bedienbarkeit von Türen in Notausgängen, - Ausstattung von Notrufanlagen mit barrierefreien Notrufknöpfen, - Mobile Kommunikation einschl. automatischer Ortung, - Weitere Verkürzung der Notausgangsabstände, - Zwei-Sinne-Prinzip, - Flankierende Maßnahmen (zum Beispiel Schulung von Rettungskräften, Vermittlung von Informationen über "richtiges Verhalten in Notfallsituationen" etc.), - Optimierte und auf Behinderte abgestimmte betriebliche und organisatorische Maßnahmen, insbesondere zur Verkürzung der Fremdrettungszeit und/oder zur Verlängerung der "sicheren" Aufenthaltszeit im Tunnel. Kann bei Bestandstunneln die Forderung nach "barrierefreien" Lösungen aus technisch-wirtschaftlichen Gründen nicht umgesetzt werden, sollten durch alternative Kompensationsmaßnahmen möglichst "barrierearme1" Lösungen hergestellt werden (zum Beispiel wenn sich Treppen in kurzen Querschlägen nicht durch Rampen ersetzen lassen, sollten für diesen Bereich zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, wie: gesonderter "Notrufknopf", optimierte Videoüberwachung, abgestimmtes Rettungsmanagement et cetera). Zu einigen Maßnahmenvorschlägen besteht noch singulärer Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Die Ergebnisse des Vorhabens zeigen überzeugend, dass Maßnahmen zur (verstärkten) Berücksichtigung der Belange behinderter Verkehrsteilnehmer in Straßentunneln notwendig, aber auch machbar sind. Die dargestellten Lösungsvorschläge sind dazu geeignet, die Zielvorgabe möglichst weitreichend barrierefreier Gestaltung von Straßentunneln planvoll umzusetzen. Gleichzeitig sind mit den vorgeschlagenen Maßnahmen, wie der konsequenten Anwendung des Zwei-Sinne-Prinzips oder der weiteren Verkürzung der Notausgangsabstände, in vielen Fällen Vorteile für alle Tunnelnutzer verbunden.

Ziel des Vorhabens war es, ausgehend von dem für XF4-Betone anerkannten CDF-Prüfverfahren ein Laborprüfverfahren zu entwickeln, das einen abgeschwächten Frost-Tausalzangriff gemäß XF2-Exposition erzeugt und eine Beurteilung des Frost-Tausalzwiderstandes bei mäßiger Sättigung zulässt. Die am IBPM der Universität Duisburg-Essen durchgeführten Laborergebnisse verdeutlichen, dass eine Beurteilung des Widerstandes gegenüber einer XF2-Exposition über die Einstellung eines mäßigeren Feuchtegehaltes beziehungsweise Sättigungsgrades nicht eindeutig möglich ist. Dagegen ergab die Kombination der drei Prüfparameter - Minimaltemperatur "10-°C, 3%ige NaCl-Lösung und 14 FTW Prüfdauer - eine geeignete Abschwächung des CDF-Prüfverfahrens auf die Erfordernisse von XF2-Mischungen. Aufgrund der geringen Datenmenge ließ sich jedoch noch kein allgemein gültiger Grenzwert als Abnahmekriterium festlegen. Im Rahmen der Untersuchungen am cbm der TU München wurden Betone, die aufgrund ihrer Zusammensetzung für die Klassen XF4 und XF2 beziehungsweise für geringere Klassen als XF2 geeignet sind, sowohl durch Untersuchungen im Labor als auch durch Auslagerungsversuche beurteilt. Anhand der durch Auslagerung ermittelten Feuchtedaten wird deutlich, dass die Schädigung über die verschiedenen Winterperioden kumulativ zu sehen ist und nicht aus einer zunehmenden Sättigung des gesamten Probekörpers über mehrere Winter hinweg resultiert. Die Schädigung ist die Folge einer lokalen Übersättigung der äußersten Randzone, die jedoch weder durch Wägung des gesamten Probekörpers noch durch Messungen mit der Multiringelektrode erfassen werden konnte. Die Aufsättigung des Zementsteingefüges erfolgt bei Außenbauteilen aufgrund sich ändernder thermischer Randbedingungen und des damit verbundenen dynamischen Prozesses scheinbar in einer geringeren Schichtdicke als beim CDF-Verfahren. Folglich entstehen in der Praxis trotz vergleichbarer Anzahl an Frost-Tau-Wechseln geringere Schädigungen. Unabhängig davon erwies sich die Korrelation der Schädigung im Labortest und in der Praxis als sehr gut. Der modifizierte CDF-Test mit einer reduzierten Prüfdauer von 14 Frost-Tau-Wechseln und einer Minimaltemperatur von "10-°C spiegelt das Verhalten von XF2 Betonen praxisgerecht wieder.

Das Gesamtziel des Forschungsprojektes zum "Brand- und Abplatzverhalten von Faserbeton in Straßentunneln" war die Verifizierung und Validierung des Einflusses von Kunststofffasern auf das Brand- und Abplatzverhalten von Tunnelbetonen unter der besonderen Berücksichtigung der spezifischen Randbedingungen in Straßentunneln. Dabei sollte im Rahmen der Forschungsarbeit eruiert werden, inwieweit sich mit Kunststofffasern modifizierte Tunnelbetone, die entsprechend ihrer Betonzusammensetzung den gültigen Vorgaben der ZTV-ING zusammengesetzt werden sollten, für den Straßentunnelbau als bauliche Brandschutzmaßnahme eignen. Es wurde untersucht, welche Fasergehalte und Fasergeometrien in den Tunnelbetonen einzusetzen sind, damit ein explosionsartiges Abplatzen des Betons infolge der Brandbeanspruchungen mit dem schnellen Temperaturanstieg und den hohen Maximaltemperaturen verhindert werden kann. Des Weiteren wurden experimentell verifiziert, ob bei den festgelegten Betonen ohne Faserzugabe und fasermodifizierten Tunnelbetonen, die zulässige Maximaltemperatur von 300-°C in Höhe der tragenden Bewehrung (vergleiche ZTV-ING, Teil 5 (Tunnelbau), Abschnitt 1, 10.3.2) nicht überschritten wird. Ein weiteres Ziel der Arbeit war es, herauszufinden, ob die in der ZTV-ING, Teil 5, Abschnitt 2, 10.3.2 (2), geforderte verzinkte Mattenbewehrung (N94) für die offene Bauweise als wirksamer Schutz gegen auftretende Abplatzungen infolge einer einseitigen Temperaturbeanspruchung durch die ZTV-ING-Kurve angesetzt werden kann. Diese zuvor beschriebenen grundlegenden Zielstellungen wurden vor allem an großmaßstäblichen Bauteilversuchen experimentell untersucht. Dabei wurden entsprechend der Trennung in ZTV-ING für Tunnelbauwerke in die geschlossene Bauweise (ZTV-ING, Teil 5, Tunnelbau, Abschnitt 1 und in die offene Bauweise (ZTV-ING, Teil 5, Tunnelbau, Abschnitt 2) angepasste Tunnelbetonrezepturen und verschiedene Probekörpergeometrien untersucht. Mit der Durchführung des Forschungsprojektes sollte insgesamt der Nachweis des positiv wirksamen Einflusses von PP-Fasern auf das Brand- und Abplatzverhalten von ZTV-ING-konformen Tunnelbetonen für die Anwendung in Straßentunneln erbracht und zudem im Großversuch gezeigt werden, dass es möglich ist, fasermodifizierte Tunnelbetone mit Praxis üblichen Einbaukonsistenzen zielsicher herzustellen.

Graffiti sind ein unübersehbares Problem in unserer bewohnten Umwelt. Graffitischmierereien finden sich auf allen Materialien, wobei insbesondere poröse Untergründe Schwierigkeiten bei deren Beseitigung bereiten. Um Baustoffoberflächen besser zu schützen und von Graffiti leichter reinigen zu können, wurden in den vergangen Jahren Prophylaxesysteme (Anti-Graffiti-Systeme, AGS) entwickelt. Für die Beurteilung der Funktionalität und Verwendbarkeit dieser Anti-Graffiti-Systeme wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) in Zusammenarbeit mit mehreren Prüfinstituten eine Technische Prüfvorschrift und Technische Lieferbedingungen (TP/TL-AGS) erarbeitet. Die TP/TL-AGS gilt hierbei nur für die Beurteilung von AGS auf Betonuntergründen. Die Zielstellung der vorliegenden Studie war es zu sondieren, ob die existierenden TP/TL-AGS auch allgemein für AGS auf Mauerwerksoberflächen bestehend aus Naturstein oder Ziegel- beziehungsweise Klinkeroberflächen, die an Bauwerken im Bundesfernstraßenbereich vorhanden sind, angewendet werden können. Weiterhin sollten die Funktionalität und Effektivität der AGS in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verschiedenen Substrate untersucht werden. Es sollte herausgearbeitet werden, welche kritischen Parameter für die Funktionalität eines AGS verantwortlich sind. Es wurden insgesamt neun unterschiedliche Natursteine ausgewählt. Zusätzlich wurden Probekörper aus Klinkermauerwerk hergestellt. Dazu wurden Klinkerfliesen auf einen Beton aufgeklebt und mit Zementmörtel ausgefugt. Als Anti-Graffiti-System wurden ein AGS1-2 (nichtschichtbildendes, permanentes System) und ein AGS2 (temporäres System) verwendet. Neben den eigentlichen Untersuchungen an den Verbundkörpern wurden die Substrate auf ihre stoffliche Zusammensetzung und ihre physikalische Eigenschaften charakterisiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass die Funktionalität der beiden AGS stark von der Art des Substrates abhängt. Stark poröse Untergründe, die große mittlere Porenradien aufweisen, lassen sich auch mit AGS schwerer reinigen als dichte Substrate mit kleinen mittleren Porenradien. Weiterhin spielt die Oberflächenrauheit der Substrate eine wichtige Rolle. Allerdings hat hier die Art des AGS ebenfalls einen starken Einfluss auf die Reinigungswirkung. Beim permanenten System war ein klarer Einfluss der Oberflächenrauheit zu erkennen, der beim temporären System nicht sichtbar war. Es zeigte sich jedoch, dass die Funktionalitätsprüfung von AGS1-2 und AGS2 auf den Substraten gut durch die Prüfung auf dem Betongrundkörper abgebildet werden könnten. Das heisst, die Ergebnisse des Betongrundkörpers zur Funktionalität waren im Wesentlichen mit den Ergebnissen der Natursteinsubstrate zu vergleichen, die bei den Reinigungen als schwieriger eingestuft wurden. Weiterhin war der Einfluss der Farbänderungen im Bereich dessen, was auch bei den Betonprüfkörpern eintrat. Die nach TL-AGS angegebenen Grenzwerte wurden nur in wenigen Fällen etwas überschritten. Anders verhielten sich die Glanzdaten infolge der Beschichtung mit dem AGS2. Es trat bei einigen Substraten eine erhebliche Erhöhung der Glanzwerte auf, die beim mit AGS2-beschichteten Beton nicht beobachtet wurden. Aufgrund der Ergebnisse kann geschlossen werden, dass die Prüfung der Funktionalität eines AGS auf einem Betongrundkörper nach TP-AGS durchaus als "schlechtester Fall" eines Substrats auch repräsentativ für eher problematisch zu reinigende Natursteine ist. Bei den Glanzdaten müsste allerdings ein anderer Ansatz erfolgen, da die eher leichter zu reinigenden dichten Substrate in der Regel auch eine, zum Teil sehr starke Erhöhung des Glanzgrades beim Auftrag einer Prophylaxeschicht zur Folge haben, die bei einem Betonsubstrat nach TP-AGS nicht auftritt. Die Dauerhaftigkeit der Graffitiprophylaxe auf den unterschiedlichen Substraten wurde im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen aus Zeitgründen nicht berücksichtigt.

Ziel der Untersuchungen war es, die Leistungsfähigkeit von SVB für die Anwendung im Straßentunnelbau zu verifizieren. Insbesondere sollte geprüft werden, ob die Robustheit des SVB gegenüber den in der Baupraxis auftretenden Veränderungen bei den Ausgangsstoffen und den Herstellbedingungen ausreichend ist und ob Fehler bei der Umschließung komplizierter Einbauteile in Tunnelinnenschalen durch den Einsatz von SVB vermieden werden können. Die Untersuchungen erfolgten an einem Straßentunnelbauwerk. Im Zuge der Ausführung des Schlossbergtunnels (B 277, Ortsdurchfahrung Dillenburg, Hessen) wurde eine cirka 30 m lange Versuchsstrecke mit insgesamt 6 Innenschalenblöcken aus SVB ausgeführt. Dieses Pilotprojekt wurden durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), im Jahr 2003 iniziiert. Unter Beachtung der vorhandenen Ausgangsstoffe, aber auch der vorherrschenden Gegebenheiten an der mobilen Baustellenmischanlage geschuldet, wurde ein SVB der Festigkeitsklasse C30/37 konzipiert. Die Betonzusammensetzung zeichnet sich durch eine Verarbeitungszeit von mindestens 2 Stunden, eine Ausschalfestigkeit von mindestens 3 N/mm2 nach 12 Stunden und eine durch die Verwendung von Flugasche reduzierte Hydratationswärmeentwicklung aus. Die Herstellung, der Einbau und die Nachbehandlung des SVB erfolgte entsprechend einer erteilten Zustimmung im Einzelfall (ZiE) unter Beachtung des speziell für den Tunnelbau abgestimmten Qualitätsmanagementssystems (QS-Pläne, Betonier- und Nachbehandlungskonzept). Während den sechs Betonagen der Tunnelinnenschalen, welche von Ende 2005 bis Anfang 2006 stattfanden, erfolgte ein umfangreiches Bauwerksmonitoring. Dabei wurden die relevanten Frisch- und Festbetonkennwerte, wie zum Beispiel seitlicher Frischbetondruck, Frisch- und Festbetontemperaturen sowie das Verformungserhalten bis ein Jahr nach der Herstellung überwacht. Um die Ausführungsqualität des SVB quantifizieren zu können, wurden neben einer visuellen Begutachtung, auch Wasserdichtigkeitstests und zerstörungsfreie Dickenmessungen durchgeführt. Die Untersuchungen hinsichtlich der Wasserdichtigkeit zeigten, dass es keine wasserführenden Risse bei den sechs Blöcken gibt. Eine Verbesserung der Dichtigkeit bei den Blockfugen konnte nicht nachgewiesen werden. Die gesammelten Erfahrungen beim Einbau des SVB können prinzipiell als positiv bewertet werden, SVB kann den zum Teil schwierigen tunnelbauspezifischen Bedingungen standhalten. Der eingesetzte SVB hatte im Vergleich zu konventionellen Rüttelbeton keine nachteiligen Festbetonkennwerte. Wie aus zahlreichen anderen SVB-Projekten im Ingenieurbau bekannt ist, sind allerdings erhöhte Qualitätssicherungsmaßnahmen notwendig, um alle geforderten Eigenschaften zielsicher zu erreichen. Dieser Mehraufwand macht es aber notwendig, dass vor jeder Tunnelbaumaßnahme genauestens kalkuliert wird, ob und in welchen Bereichen der Einsatz von SVB sinnvoll ist. Aufgrund der gesammelten Erfahrungen wird eine weitere Verwendung von SVB im Tunnelbau, speziell in Bereichen mit komplizierten Geometrien, hohen Bewehrungsgraden und Einbauteilen, zum Beispiel Kaverne, empfohlen. Die Anwendung für die eigentliche Tunnelinnenschale ist unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu entscheiden.

Die gegenwärtigen DIN-Fachberichte basieren auf den ENV-Fassungen der Eurocodes unter Berücksichtigung der nationalen Regelungen. Bis zur Einführung der Europäischen Normen mit den zugehörigen Nationalen Anwendungsdokumenten werden in Deutschland Brücken auf der Grundlage der DIN-Fachberichte 101 "Einwirkungen auf Brücken", 102 "Betonbrücken", 103 "Stahlbrücken" und 104 "Verbundstahlbrücken" in den Ausgaben 03:2009 berechnet, bemessen und konstruiert. Aus der Anwendung der DIN-Fachberichte für den Brückenbau seit 2003 liegen überwiegend positive Erfahrungen vor. Mit ihrer Anwendung wurde ein hoher Qualitätsstandard sicher gestellt. Insgesamt soll mit der Einführung der EN-Normen das bisher in Deutschland erreichte hohe Qualitätsniveau im Brückenbau gehalten werden. Das Schwerverkehrsaufkommen auf den Straßen in Deutschland ist in den letzten Jahrzehnten überproportional angewachsen, und auch für die Zukunft werden weitere Steigerungen prognostiziert. Die Festlegungen aktueller Verkehrslastmodelle für Straßenbrücken beruhen auf Messungen aus der Mitte der 1980er Jahre. Im Vergleich dazu wurde durch neuere Verkehrserfassungen eine Verdopplung des Schwerverkehrsaufkommens festgestellt. Aus diesem Grund war es erforderlich, die Verkehrslasten auf Straßenbrücken hinsichtlich des aktuellen und des zukünftigen Schwerverkehrs zu überprüfen und anzupassen. Mit der geplanten Einführung der Eurocodes im Brückenbau werden im Vergleich zu den derzeitigen Regelwerken neben Änderungen bei den Straßenverkehrslasten auch Anpassungen zu den jeweiligen Eurocodes für die Bemessung von Brücken vorgeschlagen, um das gebotene Sicherheitsniveau einerseits sowie die Wirtschaftlichkeit andererseits zu wahren. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben wurden die Auswirkungen dieser Änderungen für Beton-, Stahl- und Stahlverbundbrücken untersucht.

Die für die Bemessung von Neubauten maßgebenden DIN-Fachberichte mit dem darin enthaltenen Sicherheitskonzept sind nicht geeignet, die tatsächliche Tragsicherheit bestehender älterer Spannbetonbrücken zu beurteilen. Die seinerzeit für die Bemessung und Konstruktion gültigen Normen wurden sowohl was die Einwirkungsseite als auch was die Widerstandsseite betrifft ständig weiterentwickelt und an neue hinzugewonnene Erkenntnisse angepasst. Dies hat zwangsläufig zur Folge, dass sich bei der Nachrechnung älterer Bestandsbrücken auf der Grundlage neuerer Normen die höhere Anforderungen beinhalten, häufig keine Nachweise mit normgemäßen Sicherheitsfaktoren führen lassen. Im Rahmen des FE-Vorhabens wurde objektbezogen an zwei Brücken untersucht, welche möglichen Tragreserven sich unter Einbeziehung des Entwurfs der Nachrechnungsrichtlinie identifizieren lassen. Die betrachteten Talbrücken Lützelbach (Hohlkasten) und Volkersbach (Plattenbalken) waren zuvor bereits normgemäßen Nachrechnungen unterzogen worden, bei denen sowohl im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit, wie auch im Grenzzustand der Tragfähigkeit Defizite festgestellt wurden. Unter anderem wurden gegenüber dem für Neubauten konzipierten Sicherheitskonzept modifizierte Teilsicherheitsbeiwerte für die Besonderheiten bei der Nachrechnung des Bestands in Ansatz gebracht. Für die realitätsnahe Ermittlung der jeweiligen Tragwiderstände wurden alternative und genauere Verfahren auf ihre Eignung hin untersucht und in Ansatz gebracht. Die Tragwerke wurden in größerem Umfang als allgemein üblich auf Umlagerungsmöglichkeiten und Systemredundanzen hin untersucht. Insgesamt kann festgestellt werden, dass bei Anwendung eines für die Nachrechnung bestehender Bauwerke angepassten Sicherheitskonzepts und geeigneter alternativer Nachweisverfahren, Tragreserven bei den beiden betrachteten Brückenbauwerken identifiziert und genutzt werden können. Die bei normgemäßen Nachrechnungen festgestellten Defizite konnten in weiten Bereichen reduziert oder sogar ganz aufgehoben werden. Ein hoher Aufwand bei der Nachrechnung bestehender Brückenbauwerke scheint zielführend und gerechtfertigt, vor allem wenn sich dadurch der noch höhere Aufwand für Planung und Ausführung von Verstärkungsmaßnahmen vermeiden lässt.

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung weitergehender Anforderungen an elektroakustische Anlagen in Straßentunneln unter Beachtung der technischen und wirtschaftlichen Umsetzbarkeit. Hierzu sind allgemeingültige Kriterien zu definieren, anhand derer eine elektroakustische Beschallungsanlage für Tunnel ausgelegt werden kann, ohne dass aufwändige schalltechnische Einzeluntersuchungen durchgeführt werden müssen. Aus den bereits vorliegenden Projekten wurden Ergebnisse schalltechnischer Untersuchungen aus 19 Tunneln kategorisiert und vergleichend gegenübergestellt. Es wurden folgende wesentliche Erkenntnisse gewonnen: - Die Nachhallzeiten liegen im Bereich von 5 s bis 10 s, im mittleren Bereich und für tiefe Frequenzen ansteigend bis auf 27 s. Die Nachhallzeiten typischer Tunnel unterscheiden sich nur unwesentlich. - Nachhallzeitmessungen sind daher nicht notwendig. Wichtig ist die Beurteilung der Primärstruktur eines Tunnels. - Es gibt besondere Schallleitungseigenschaften von Tunnelröhren, die durch die Reflektionen entstehen. Diese Struktur zeichnet sich durch nützliche Schallreflexionen aus, die sich für eine Sprachverständlichkeit fördernde Unterstützung nutzen lassen. Daraus lassen sich folgende akustische Anforderungen an einen für Tunnelbeschallungen geeigneten Lautsprecher formulieren: - horizontale und vertikale Abstrahlwinkel von etwa jeweils 30 bis 35-°, - Rückwärtsdämpfung von ARueck ≥ 30 dB, - Schalldruckpegel Lpmax ≥ 130 dB(SPL), - Übertragungsfrequenzgang 300Hz bis 12000 Hz. Auf Grund dieser Erkenntnisse werden Versuche in einem zur Verfügung gestellten Testtunnel mit auf dem Markt befindlichen Lautsprechersystemen durchgeführt, was zu folgenden Aussagen für die Konzeption einer Beschallungsanlage führt: - Herkömmliche Lautsprecher sind für eine Beschallung mit Sammelruf ungeeignet. - Ein nach dem Prinzip des Grenzflächenhorns entwickelter Speziallautsprecher hatte geeignete akustischen Eigenschaften. - Die Lautsprecher müssen zeitlich angepasst werden. - Eine Sprachverständlichkeit von mindestens STI ≥ 0,45 ist anforderungsgerecht. Bei Messungen in Tunneln, deren Beschallungsanlagen unter Berücksichtigung der im Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse ausgelegt wurden, werden Sprachverständlichkeitswerte mit im Mittel STI = 0,52, 0,50 und 0,49 festgestellt. Der Originalbericht enthält als Anhang "Generalisierte Muster-Ausschreibungs-Module für ein SLASS-Beschallungssystem " Erläuterungsbericht / Technische Vorbemerkungen / Leistungs-Positionstexte". Er steht ebenfalls als Download zur Verfügung.

Auf Brücken, insbesondere auf Stahlbrücken, bildet sich im Winter gegenüber den anderen Streckenabschnitten oft vorzeitig Glätte. Dadurch kann der Straßenverkehr in erheblichem Maße gefährdet werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten das vorzeitige Auftreten von Glätte zu verhindern. Die derzeit gebräuchlichsten Methoden sind die Brücken vorzeitig zu streuen oder automatische Taumittelsprühanlagen zu installieren. In dem vorliegenden Projekt wurde eine weitere, innovative Methode untersucht, nämlich die Temperierung der Fahrbahn mit Hilfe von Geothermie. Dazu wurden Simulationsreihen und damit zusammenhängende praxisnahe Messungen durchgeführt. Die Messungen wurden auf einer eigens hierfür hergestellten Testbrücke aus Stahl-Brückenmodulen sowie in weiteren Testfeldern auf bestehenden Brücken vorgenommen. Der Bericht stellt wichtige Informationen und Ergebnisse zur Verfügung, die notwendig sind, um ein Brücken-Projekt mit Fahrbahn-Temperierung zu planen und umzusetzen. Dabei werden die Aspekte - konstruktive Gestaltung, - thermische Eigenschaften, - mechanische Festigkeit, - Regelstrategien und " Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems betrachtet. Weiterhin enthält der Bericht Beispiele, welche Varianten hinsichtlich des geothermischen Systems möglich sind, und gibt Eckdaten zu deren Dimensionierung an. Nach den hier vorliegenden Ergebnissen ist die Realisierung eines Fahrbahn-Temperierungs-Systems mittels Geothermie für Stahlbrücken möglich. Die thermische Leistung ist für den angestrebten Zweck ausreichend. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften konnten zumindest keine kurzfristig erkennbaren Beeinträchtigungen festgestellt werden, wobei hier weiterer Forschungsbedarf besteht. Damit bietet die geothermische Fahrbahntemperierung die Möglichkeit, umweltschonend zur Vermeidung von frühzeitiger Glättebildung auf Straßenbrücken beizutragen.

Volkswirtschaftliche Gesichtspunkte beim Bau und der Unterhaltung von Brückenbauwerken erfordern ein effektives Lebenszyklusmanagement. Ein wesentliches Ziel besteht dabei in der zuverlässigen Prognose der Schadensentwicklung. Die Kenntnis über Mechanismen und Auswirkungen einzelner dauerhaftigkeitsrelevanter Beanspruchungen bzw. Schädigungsarten ist relativ weit fortgeschritten. Demgegenüber ist das Wissen über die Wirkungsweise kombiniert auftretender Beanspruchungen an Betonbauwerken bislang unzureichend. Dies gilt auch für den Fall, dass gleichzeitig singuläre Risiken, wie beispielsweise Ausführungsmängel oder Lagerschäden vorliegen. Gerade aber kombinierte Einwirkungen und bereits vorhandene Mängel sind für massive Schäden an Brücken maßgeblich verantwortlich. Diese Problematik wurde im Rahmen der vorliegenden Machbarkeitsstudie eingehend beleuchtet. Zunächst wurden im Rahmen einer umfangreichen Literatursichtung die vorhandenen dauerhaftigkeitsrelevanten Einwirkungen auf Brücken identifiziert sowie deren mögliche Modellierung in Form von Schädigungs-Zeit-Gesetzen aufgezeigt und eingehend diskutiert. In einem nächsten Schritt konnten die bei Brückenbauwerken vorzufindenden Interaktionen zwischen den kombiniert auftretenden dauerhaftigkeitsrelevanten Einwirkungen und singulären Risiken auf der Basis einer Literatursichtung erfasst und in Form einer Interaktionsmatrix anschaulich dargestellt werden. Die verschiedenen Methoden zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Betonkonstruktionen wurden aufgezeigt sowie die Grundzüge einer System- und Risikoanalyse vorgestellt. Anhand ausgewählter Bespiele aus der Fachliteratur wurde die prinzipielle Vorgehensweise bei unterschiedlichen Methoden zur Dauerhaftigkeitsbeurteilung dargestellt. Besondere Beachtung galt dabei dem aktuellen Stand der Forschung im Umgang mit kombiniert auftretenden Einwirkungen. Im Ergebnis der umfangreichen Literaturstudie konnte festgestellt werden, dass kombinierte Einwirkungen als Problem im Bereich des Betonbrückenbaus bekannt sind, ihre Erfassung und Modellierung jedoch weder zeitvariante Schädigungs-Zeit-Gesetze noch baustofftechnologische Interaktionen berücksichtigen. Auf der Grundlage der in der Literatur gewonnenen Erkenntnisse wurde ein Ansatz für eine um diese beiden entscheidenden Punkte erweiterte System- und Risikoanalyse erarbeitet. Dieser Ansatz besteht darin, über die Verwendung geeigneter Schädigungs-Zeit-Gesetze und grenzzustandsbezogener Betrachtungen Lebensdauerprognosen durchzuführen. Hierdurch wird eine wirklichkeitsnahe Beurteilung der Dauerhaftigkeit möglich. Die Interaktion der Schädigungsmechanismen wird über einen Faktor η, der die baustofftechnologischen Veränderungen des Betons infolge einer anderen Einwirkung berücksichtigt, in das Modell aufgenommen. Das erarbeitete Konzept wurde durch exemplarische, computergestuetzte Beispielrechnungen hinsichtlich seiner Anwendbarkeit bestätigt. Bis zur Praxiseinführung dieser Methode bedarf es jedoch noch umfangreicher Ausarbeitungen und gezielter weiterführender Forschung.

Ziel des bearbeiteten Forschungsvorhabens war die Untersuchung des Verhaltens von Brücken aus hochfestem Beton. Im Rahmen des vorliegenden Vorhabens wurden drei bestehende Brücken aus hochfestem Beton hinsichtlich der visuell zu bewertenden Oberflächenbeschaffenheit und der mit Hilfe von Messungen ermittelten Karbonatisierungstiefe und Chlorideindringung bewertet: eine Brücke im Zuge der Straße nach Wölkau über die BAB A 17, BW-Nr. 5048569; die Überführung des Eigentümerweges "Freihamer Allee" über die BAB A 96/99, BW-Nr. 7834699; sowie Bauwerk 27-1 Überführung eines Wirtschaftsweges, Buchloe, BW-Nr. 7930585. Dabei konnte festgestellt werden, dass sich der hochfeste Beton hinsichtlich der Karbonatisierungstiefen wie erwartet als sehr dauerhaft erweist. Durch seine dichte Struktur ist nahezu keine Karbonatisierung an den Bauteilen aus hochfestem Beton zu verzeichnen. Lediglich die aus hochfestem Beton hergestellten Pfeiler der Brücken Buchloe und Freihamer Allee zeigen Netzrisse, die auf ungenügende Nachbehandlung der Bauteile zurückgeführt werden könnte. Weiterhin wurde an der Muldebruecke Glauchau der bereits vor Verkehrsfreigabe durchgeführte Belastungstest wiederholt, bei der die damaligen Lastpositionen erneut aufgebracht wurden. Auch hier konnte gezeigt werden, dass sich das hervorragende Tragverhalten auch nach acht Jahren der Nutzung unverändert zeigt. Die große Steifigkeit des Überbaus ist unverändert. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass die untersuchten Brücken aus hochfestem Beton die an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Tragverhalten erfüllen. Eventuell wäre zu überprüfen, inwieweit andere Bauteile (insbesondere Pfeiler) aus hochfestem Beton eine ähnliche Netzrissbildung aufweisen. Bei einem Vergleich der Bautagebücher ließen sich möglicherweise Rückschlüsse auf die Einflussfaktoren auf die Rissbildung ziehen.

In Anbetracht des stetigen Wachstums des Schwerverkehrsaufkommens auf dem deutschen und europäischen Straßennetz wurden durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) und die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) in der jüngsten Vergangenheit mehrere Forschungsprojekte initiiert, um die Auswirkungen dieses wachsenden Verkehrsaufkommens auf die Brückenbauwerke, sowohl hinsichtlich des Brückenneubaus als auch hinsichtlich des Brückenbestandes, zu analysieren. Vom Forschungsnehmer wurden hierzu in vorhergehenden Projekten auf der Grundlage von Verkehrssimulationsrechnungen verschiedene Lastmodelle identifiziert, die die Beanspruchungen infolge prognostiziertem zukünftigen Verkehr oder eines in gewissen Teilen bekannten objektspezifischen Verkehres abdecken. Die Relevanz der identifizierten Lastmodelle in den Sicherheitskonzepten wurde bisher nicht untersucht. Dies steht im Schwerpunkt dieser Projektaufgabe. Für ein ausgewähltes Tragsystem (2x40 m Zweifeldsystem mit einem zweistegigen Plattenbalkenquerschnitt in Massivbauweise) wurden hierzu sicherheitstheoretischen Untersuchungen durchgeführt. Grundlage solcher Untersuchungen ist die Berücksichtigung von streuenden (zufälligen) Kenngrößen zur Abbildung von inneren Widerständen diesen gegenüber stehenden Beanspruchungen. Für die stochastische Beschreibung der Beanspruchungen infolge des Straßenverkehrs wurden die Ergebnisse der in den vorhergehenden Forschungsprojektes Verkehrssimulationsrechnungen verwendet und eine Vorgehensweise zur Aufbereitung dieser Datenbestände entwickelt. Hierdurch ist es möglich, eine differenzierte stochastische Beschreibung der Beanspruchungen aus Verkehrseinwirkungen unter Kenntnis objektspezifischer Verkehrscharakteristiken zu erstellen. Im Ergebnis der Untersuchungen zeigt sich, dass über verschiedene betrachtete Verkehrscharakteristiken und zugehörige Lastmodelle hinweg relativ homogene Sicherheitsindizes ergeben. Unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten auf der Einwirkungs- und Widerstandsseite liegen die Ergebnisse leicht über den "normativen Vorgaben" des Sicherheitsindexes.

Die Anforderungen an Brückenbauwerke haben sich in den vergangenen Jahren infolge der steigenden Verkehrszahlen deutlich erhöht. Gleichzeitig hat sich mit der Umstellung der Normen der rechnerische Querkraftwiderstand von Bauteilen ohne Querkraftbewehrung verringert. Daher lässt sich für Brückenbauwerke im Bestand mit Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung nach derzeitigen technischen Regeln oft nicht eine ausreichende Querkrafttragfähigkeit nachweisen. Allerdings sind die berechneten Tragfähigkeiten aufgrund einer Unterschätzung der mitwirkenden Plattenbreite konservativ. Der derzeit gültige Ansatz zur Berechnung der Querkrafttragfähigkeit ohne Querkraftbewehrung nach DIN-Fachbericht 102 (2009) wurde anhand einer Querkraftdatenbank kalibriert, die hauptsächlich aus Versuchen an Balken besteht. Bislang wurden nur wenige Versuche zur Querkrafttragfähigkeit von Platten unter punktförmiger Belastung durchgeführt. Im vorliegenden von der Bundesanstalt für Straßenwesen geförderten und am Institut für Massivbau der RWTH Aachen durchgeführten Forschungsvorhaben wurde durch experimentelle und theoretische Untersuchungen das Querkrafttragverhalten von Platten genauer analysiert. Die experimentellen Untersuchungen bestanden aus insgesamt 17 Bauteilversuchen in zwei Versuchsserien. In der ersten Versuchsserie wurde die Fragestellung der sich einstellenden Lastverteilungsbreite bei Platten ohne Querkraftbewehrung im Zustand II untersucht. Hierzu wurde durch Variation der Plattenbreite (0,5 m bis 3,5 m) an Einfeldsystemen gezielt der Übergang von der Balkentragwirkung zur Plattentragwirkung analysiert. Anschließend wurde der Einfluss der Schubschlankheit (2,9 bis 5,4) auf das Querkrafttragverhalten überprüft. In der zweiten Versuchsserie wurde an Kragarmen von zweistegigen Plattenbalken der Einfluss der Vouten sowie des Momenten-Querkraftverhältnisses untersucht. Aufbauend auf den Versuchen der ersten Versuchsserie wurden nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen zur Untersuchung weiterer Einflüsse (z. B. Betonfestigkeit, Längs- und Querbewehrungsgrad, Druckbewehrung, Plattendicke, Stützweite) durchgeführt. Auf Grundlage der durchgeführten theoretischen und experimentellen Untersuchungen wurden abschließend die bestehenden Bemessungsansätze modifiziert und anhand von Versuchen aus der Literatur überprüft.

Die Innenschalen von Straßentunneln in geschlossener Bauweise werden in der Regel als Stahlbetonkonstruktion ausgeführt. Die Ausführung unbewehrter Tunnelinnenschalen kann für den Bauherrn eine erhebliche Kostenersparnis bedeuten, da die Kosten für die Bewehrung und deren Einbau eingespart werden. Unbewehrte Innenschalen für Straßentunnel in geschlossener Bauweise wurden in der Vergangenheit bei einzelnen Projekten in Deutschland bereits ausgeführt. Die Anforderungen an die bauliche Durchbildung und an die Gebrauchstauglichkeitseigenschaften wurden aufgrund fehlender Regelungen in den ZTV-ING objektspezifisch festgelegt. Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes durchgeführte Auswertung der Erfahrungen mit unbewehrten Innenschalen zeigt, dass viele der Tunnel eine hohe Anzahl von Rissen und Betonabplatzungen in den unbewehrten Bereichen aufweisen. Die hier erforderlichen nachträglichen Instandsetzungsmaßnahmen führen häufig zu hohen Kosten und Beeinträchtigungen der Tunnelverfügbarkeit. Als Fazit aus diesen Erfahrungen kann der Einsatz von unbewehrten Innenschalen nur in Ausnahmefällen bei vorliegenden besonders günstigen Randbedingungen empfohlen werden. Neben einer günstigen Geologie zählen hierzu noch weitere Parameter, die im vorliegenden Bericht ausführlich dargelegt werden. Zur Vermeidung vertragsrelevanter Probleme bei der Ausführung unbewehrter Innenschalen wird eine klare Festlegung der Gebrauchstauglichkeitseigenschaften der fertigen Tunnelinnenschale empfohlen. Bezüglich der zulaäsigen Rissweiten in unbewehrten Innenschalen wird die Anwendung der Vorgaben aus der Ril 853, Modul 853.4004 empfohlen. In den ZTV-ING sollten für den Sonderfall einer unbewehrten Innenschale auch weiterhin keine speziellen Anforderungen festgelegt werden. Kriterien für die Anwendung unbewehrter Innenschalen wurden im Rahmen dieses Forschungsprojektes erarbeitet und sollten bei Bedarf den Straßenbauverwaltungen der Länder und den Planern zur Verfügung gestellt werden.

Im Rahmen von mehreren vorhergehenden Forschungsprojekten wurden vom Forschungsnehmer Untersuchungen zu den Beanspruchungen von Brückenbauwerken infolge des Straßenverkehrs durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen führten zu den neuen Verkehrslastannahmen für Straßenbrücken im Eurocode 1, Teil 2 (in Verbindung mit dem deutschen nationalen Anhang) und den Ziellastniveaus in der Nachrechnungsrichtlinie. Im Ergebnis von Nachrechnungen müssen die Bestandsbrücken ertüchtigt oder neu gebaut werden. Ertüchtigung von Autobahnbrücken heißt Bauen unter Verkehr. Auf den Bestandsbrücken ist eine veränderte Verkehrsführung erforderlich. Mit einer veränderten Verkehrsführung geht aber unter Umständen auch eine Veränderung der Beanspruchungen der Brückenbauwerke infolge dieser "Umnutzung" einher. Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist es, den Einfluss der veränderten Verkehrsführung bei Ertüchtigungsmaßnahmen auf die Bauwerksbeanspruchungen zu analysieren. Unter Anwendung einer in den vorhergehenden Projekten entwickelten Vorgehensweise werden Simulationsrechnungen durchgeführt, in denen verschiedenen Varianten von Spuranordnungen auf Überbauquerschnitten betrachtet werden. Des Weiteren werden differenzierte Verkehrscharakteristiken, also verschiedene Verkehrsstärken und Verkehrszusammensetzungen, betrachtet. Grundsätzlich werden hierbei Beanspruchungen, also zum Beispiel resultierende Biegemomente oder Auflagerkräfte, betrachtet. Aus diesem Grund müssen die Berechnungen für definierte Tragsysteme durchgeführt werden. Im vorliegenden Projekt wurden hierzu zwei reale Brückenbauwerke betrachtet, die sich im Zuge von Autobahnen in Nordrhein-Westfalen befinden. Erweitert werden die Betrachtungen auf ein zusätzliches "virtuelles" Tragsystem, um ein gewisses Spektrum von Stützweiten und Querschnittsbreiten analysieren zu können. Grundsätzlich zeigt sich im Ergebnis der Untersuchungen, dass Beanspruchungen aus aktuellem Verkehr bei normaler Verkehrsführung durch das Lastmodell LM1 des DIN-Fachberichtes 101 abgedeckt werden. Für Beanspruchungen aus zukünftigem Verkehr ist das neue Lastmodell LM1 des Eurocodes erforderlich. Im Rahmen von Baumaßnahmen wird im Allgemeinen eine 4+0-Verkehrsführung eingerichtet. Hierbei werden bei zweiteiligen Überbauquerschnitten vier Fahrstreifen über einen Querschnitt geleitet. Dies geht einher mit einer Verengung der Fahrspuren. In solchen Fällen ist davon auszugehen, dass es nicht möglich ist, dass Lkw-Überholverkehr stattfinden kann. Dies führt zu einer wesentlichen Verringerung der Beanspruchungen von Brückenbauwerken, da auch in Stausituationen in den zwei Richtungsfahrbahnen keine Lkw-Fahrzeuge nebeneinander stehen können. Für Verkehrszusammensetzungen entsprechend der aus der Nachrechnungsrichtlinie bekannten Verkehrsart "Große Entfernung" (50 % Sattelzugfahrzeuge) ergibt sich daher eine Abdeckung der Beanspruchungen aus Straßenverkehr durch das Lastmodell BK60 der DIN 1072. Für Verkehrszusammensetzungen analog der Verkehrsart "Mittlere Entfernung" reicht das Lastmodell BK30/30 zu Abdeckung aus. Weitere Differenzierungen hinsichtlich der Verkehrsstärke führen hier zu keinen wesentlichen Änderungen der getroffenen Aussagen.

Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.

Der Brückenbau in Deutschland kann auf eine lange Tradition in der Überwachung der Bauwerke verweisen und die Entwicklung der Rechentechnik gestattet in immer komplexeren Strukturen die Verwaltung der Bauwerksdaten in Datenbanken. Verfügbare Programmsysteme wie zum Beispiel das Bauwerks Management System erlauben die Erfassung, Verwaltung und Auswertung der Bauwerksdaten. Die Entwicklung der Rechentechnik wird auch durch die Entwicklung der Messtechnik begleitet, so dass zunehmend intelligente Sensorik den Alltag begleitet. Eine automatisierte Messwerterfassung an Bauwerken und deren Auswertung wird Monitoring genannt. Heute existieren sowohl Monitoringsysteme, die sich durch die technische Ausstattung und entsprechende Auswerteverfahren auszeichnen, als auch jeweils getrennte Komponenten. Da schließt das Projektziel an, welches die Analyse der Möglichkeiten des Einsatzes von Monitoringsystemen zur Bewertung des Schädigungszustandes von Brücken für die Tragfähigkeit und die Restnutzungsdauer beinhaltet. Es wird eine Literaturanalyse hinsichtlich existierender Monitoringsysteme mit genannter Zielstellung angefertigt. Im Ergebnis wird festgestellt, dass es gegenwärtig keine Monitoringsysteme gibt, die explizite Aussagen zur Tragfähigkeit erlauben. Die gegenwärtigen Systeme zeigen globale Schädigungen auf und bewerten dann auf der Basis notenähnlicher Strukturen. Im Rahmen des Projektes wird eine Konzept für ein Monitoringsystem entwickelt, welches für konkrete Versagensszenarien - dem Festigkeitsversagen und der Ermüdung - quantifizierte aber unscharfe Aussagen zur Tragfähigkeit und Restnutzungsdauer für die untersuchte Brücke erlaubt. Der Abstand zum Versagen durch Übergang des Tragwerks in einen Bruchzustand (Tragfähigkeit) wird im konzipierten Monitoringsystem durch den Zuverlässigkeitsindex Beta und die Versagenswahrscheinlichkeit Pf beschrieben. Die Restnutzungsdauer bei Tragfähigkeitsminderungen ist implizit bei den veränderlichen Basisvariablen und den Schädigungsverläufen abgebildet. Als Maß für Aussagen zur expliziten Restnutzungsdauer infolge Materialermüdung dienen die Schädigungssumme D und die zugehörige Nutzungsdauer tzD. Zur Abgrenzung sicherer und unsicherer Bereiche werden diese Daten für verschiedene Zeitpunkte im Lebenszyklus des Bauwerkes ermittelt und in Relation betrachtet. Monitoringbasiert werden hierfür Kenndaten des Tragsystems ermittelt und Beanspruchungen durch ergänzende Simulationen des aktuellen Verkehrs abgeleitet. Das Monitoringkonzept sieht den Erkenntnissen der Literaturanalyse folgend dieses Vorgehen als Interaktion von Rechnung, Messung und Auswertung vor. Die Untersuchungen werden in diesem Projekt theoretisch geführt, die empfohlenen Auswertealgorithmen zur monitoringbasierten Bewertung von Tragfähigkeit und Restnutzungsdauer für balkenartige Spannbetontragwerke auf Basis von Beispielen anderer Projekte rechnerisch erprobt.