Der Bericht liefert einen Überblick über die Gefährdung von stählernen Fahrbahnplatten hinsichtlich Ermüdungsschäden, ordnet diese Gefährdungen in Gefährdungskategorien ein und gibt Strategien und Verfahren zu einer nachhaltigen Instandsetzung vor allem von Deckblechschäden und Schäden an der Verbindung zwischen Längsrippe und Deckblech an. Im Einzelnen geht der Bericht auf die Entwicklung stählerner Fahrbahnplatten bis zur heutigen Standardlösung ein, auf deren Weg sich einige Konstruktionen als besonders schadensanfällig erwiesen haben. Eine Aufgabe ist es daher, bestehende Brücken und die heutige Standardlösung zukunftssicher zu machen. Für die Zukunftssicherung ist besonders die Dauerhaftigkeit des Deckblechs und seiner Verbindungen zu Rippen und Querträgern wichtig. Zur Verringerung der Ermüdungsbelastung des Deckblechs gibt es Verfahren zur direkten Deckblechverstärkung und zur Effizienzsteigerung des Fahrbahnbelags zur Verbesserung der Verbundwirkung mit dem Deckblech. Die vorgestellten und untersuchten Verfahren zur direkten Deckblechverstärkung sind: - Aufbringen einer Elastomersandwichstruktur mit einem neuen zusätzlichen Stahldeckblech (Sandwich Plate System (SPS) , Pilotprojekt in NRW), - Stahlfaserbewehrter hochfester Beton mit Stahlbewehrungseinlagen (Pilotprojekte in den Niederlanden), - Aufkleben von Zusatzblechen (Versuchsstadium). Zur Effizienzsteigerung des Fahrbahnbelags ist es nötig, eine Optimierung zwischen zwei sich widersprechenden Zielsetzungen zu erreichen: 1. Dauerhaftigkeit des Belages durch ausreichende Elastizität des Belags und Reduktion der Verbundwirkung, 2. Dauerhaftigkeit des Stahlblechs und der Verbindungsnaht mit der Längsrippe durch höhere Steifigkeit des Belags und Verbesserung der Verbundwirkung. Dazu sind Versuche mit Belägen mit modifiziertem Bitumen (PmB25A) und mit hohlraumreichem Asphalttraggerüst mit nachträglichem Verguss (HANV) durchgeführt worden, die Tendenzen zu Verbesserungen erkennen lassen. Für eine weitere Optimierung der beiden Varianten sind gezielte Kleinteilversuche zur Bestimmung von temperatur- und frequenzabhängigen Stoffeigenschaften, die sich für Grenzzustandsberechnungen eignen, erforderlich. Die Berechnungsmodelle müssten an bauteilähnlichen Prüfkörpern überprüft werden. Der Bericht gibt Empfehlungen wie eine Verbesserung der Verbundeigenschaften zwischen Stahldeckblech Asphaltbelag erreicht werden kann.
Aufgrund ständig steigender Verkehrsintensität und gleichzeitig ansteigenden Fahrzeuggewichten werden auch die Stahlbrücken mit orthotropen Fahrbahnplatten hinsichtlich Ermüdung stärker beansprucht. Zumeist wurden diese Brücken in den 60er Jahren gebaut und die heutigen Qualitätsstandards und Empfehlungen wurden nur zum Teil eingehalten. Ein nicht ausreichender Ermüdungswiderstand der Details in Kombination mit steigenden Ermüdungsbeanspruchungen führt früher oder später zu Schäden; bei einigen Brücken in Deutschland sind Schäden aufgetreten. Die zukünftige Verkehrsbeanspruchung führt dazu, dass eine Reparatur alleine nicht ausreichend ist, sondern eine nachhaltige Instandsetzung, das heisst Ertüchtigung bestehender orthotroper Platten erfolgen muss, um auch bei weiter ansteigenden Ermüdungsbeanspruchungen eine hinreichende Gesamtlebensdauer ohne erhöhten Wartungsaufwand sicherzustellen. Vor diesem Hintergrund haben das Bundesministerium fuer Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) und die Bundesanstalt fuer Straßenwesen (BASt) ein Forschungsvorhaben in Auftrag gegeben, um nachhaltige Instandsetzungsmaßnahmen zur Ertüchtigung von orthotropen Fahrbahnplatten bei Stahlbrücken unter der besonderen Berücksichtigung des Belagsystems zu untersuchen und zu entwickeln. Zurzeit sind verschiedene Lösungen zur nachhaltigen Ertüchtigung orthotroper Fahrbahnplatten in der Erforschung, teilweise wurden bereits erste Probeanwendungen durchgeführt. Erste Pilotprojekte wurden in Deutschland mit der SPS-Maßnahme, dem Einsatz von PmB 25 und in den Niederlanden unter anderem mit dem hochfesten, mit Stahlfasern versehenen und bewehrten Beton durchgeführt. Zu weiteren Möglichkeiten, wie dem offenporig mit Epoxidharz vergossenen Asphalt, werden noch Bauteilversuche durchgeführt, die die Wirksamkeit solcher Maßnahmen bestätigen sollen. Die Schlussfolgerungen sind zur Zeit wie folgt: - Behandlung bauweisenbedingter Schäden: Zur Behebung der Ursachen sind fallspezifische Lösungen erforderlich, die in der Regel nicht zu einer Verbesserung der allgemeinen Ermüdungsfestigkeit orthotroper Fahrbahnplatten beitragen. - Behandlung bauweisenunabhängiger Schäden: Die Instandsetzung der Schäden ist möglichst in Kombination mit einer geeigneten Ertüchtigungsmaßnahme durchzuführen, sodass die orthotrope Fahrbahnplatte auch für zukünftige Verkehrsbeanspruchungen dauerhaft ist. - Die Instandsetzungsmaßnahmen sind im Gesamtzusammenhang des Brückenbauwerks zu sehen: Die Instandsetzung von Schäden ist in einem Gesamtzusammenhang mit anderen erforderlichen Unterhaltungsmaßnahmen an der Brücke zu sehen, so kann zum Beispiel eine mögliche Schweissreparatur an der Brücke ein Auswahlkriterium für die Art der Belagserneuerung und die Wahl einer geeigneten Abdichtung sein.
Stahlbrücken mit orthotropen Fahrbahnplatten haben in Deutschland eine lange Traditon, bedürfen aber aufgrund der ständig gestiegenen Belastung durch den Schwerverkehr in einigen Fällen einer Instandsetzung oder sogar einer nachträglichen Verstärkung. Der Beitrag stellt vor diesem Hintergrund neue Wege und Methoden zur Verstärkung orthotroper Fahrbahnplatten vor und erläutert die Grundsätze und Randbedingungen ihrer Anwendung. Alle Erfahrungen haben gezeigt, dass nur Verstärkungsmethoden, die das Trag- und Verformungsverhalten der orthotropen Platte beachten und verbessern, erfolgreich sind. Nachdem die technische Entwicklung der orthotropen Platte dargestellt wurde, geht der Bericht auf die Bemessung sowie auf das Trag- und Verformungsverhalten dieses Bauteils ein. Grundsätzlich erfolgt die Berechnung und Bemessung der orthotropen Platte durch Zerlegung des Gesamtsystems in einzelne Subsysteme, die den Kräfteweg von den einwirkenden Reifenlasten bis in die Auflagerkräfte der Brücke stufenweise nachvollziehen. Auf die Bemessung der Subsysteme und die potenziell an den Systemen möglichen Schäden wird eingegangen. In einem weiteren Teil behandelt der Bericht Erfahrungen mit Instandsetzungsverfahren. Die Gefährdung der Dauerhaftigkeit der Bauteile wird in die Kategorien 1 bis 4 eingeteilt, mit Kategorie 1 als höchster Gefährdungsstufe. Die bei den einzelnen Kategorien aufgetretenen Schäden, ihre Ausprägung und die Ursachen des Entstehens werden erläutert. Der Bericht beschreibt auch Planungsmittel für Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen sowie prophylaktische Verstärkungsmaßnahmen und die Entwicklung nachhaltiger Verstärkungen. Dabei spielt bei einigen Maßnahmen die Verbesserung der Verbundeigenschaften zwischen Stahlblech und Asphaltbelag eine wichtige Rolle. Weitere Entlastungsmöglichkeiten des Deckblechs bestehen darin, die Steifigkeit durch eine aufgesetzte Sandwichkonstruktion zu vergrößern oder das Deckblech mit einer 50 mm dicken Schicht aus bewehrtem hochfesten Stahlfaserbeton zu verstärken.
