Viele ältere Betonbrücken im Zuge der Bundesfernstraßen müssen wegen massiver Schäden in den nächsten Jahren instandgesetzt, verstärkt oder ersetzt werden. Angesichts dieser Herausforderungen an die Straßenbauverwaltungen und der damit verbundenen Minimierung der Kosten kommt der zielgerichteten Auswahl geeigneter Verstärkungstechniken besondere Bedeutung zu. Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) hat daher die Erfahrungssammlung "Verstärkung älterer Beton- und Spannbetonbrücken" in Auftrag gegeben. Es wird ein Überlick über die Erfahrungssammlung (siehe AN 01596101) gegeben. In der Dokumentation wird der Stand der Technik der im Massivbrückenbau eingesetzten Verstärkungsmaßnahmen auf der Grundlage von 76 Anwendungsfällen gegeben. Außerdem werden repräsentative Verstärkungsmaßnahmen in anonymisierter Form detailliert beschrieben. Unter dem Oberbegriff "Verstärkungsmaßnahmen" sind Methoden zur Wiederherstellung oder Erhöhung der Tragfähigkeit oder Gebrauchstauglichkeit zu verstehen, während die unterschiedlichen technischen Lösungen zur Umsetzung dieser Maßnahmen als "Verstärkungstechniken" bezeichnet werden. Eine Ertüchtigung liegt dann vor, wenn man die Tragfähigkeit über den Ursprungszustand hinaus steigert. Zu den beschriebenen Verstärkungstechniken zählen: zusätzliche Vorspannung, Querkraftverstärkung mit Stabspanngliedern oder Schublaschen aus Stahl, schubfest aufgeklebte, in Schlitze eingeklebte oder vorgespannte CFK-Lamellen und aufgeklebte Stahllaschen. Verstärkungstechniken sind auch Querschnittsergänzungen mit verdübeltem Beton, mit Zusatzbewehrungen in Nuten oder zusätzlicher Betonstahlbewehrung. Ebenso zählen dazu Querschnittsergänzungen durch Spritzbeton mit zusätzlicher Betonstahlbewehrung. Einige dieser Verstärkungstechniken werden detailliert beschrieben. Des Weiteren wird zu 34 repräsentativen Maßnahmen ein Überblick gegeben. Als Erweiterung der Zusätzlichen Technischen Vertragsbestimmungen und Richtlinien für Ingenieurbauwerke (ZTV-ING) wurde auf der Basis der Erfahrungssammlung ein Regelwerkentwurf zum Verstärken von Betonbauteilen erstellt.

Die im Verkehrsbericht 2000 ausgewiesene Entwicklung des Straßengüterverkehrs wurde bereits nach weniger als der Hälfte des Prognosezeitraums erreicht. Neuere Untersuchungen sagen Steigerungen in der Transportleistung auf den Straßen von 84 Prozent bis 2025 und mehr als eine Verdoppelung bis 2050 voraus. Des Weiteren ist eine überproportionale Zunahme von Anträgen des genehmigungspflichtigen Schwerverkehrs zu beobachten. Angesichts dieses ungebremsten Wachstums insbesondere auf den Bundesfernstraßen haben das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung und die Bundesanstalt für Straßenwesen veranlasst, mehrere Forschungsprojekte zu Auswirkungen der Schwerverkehrsentwicklung in Auftrag zu geben und wissenschaftlich zu begleiten, um gestützt auf eigene Untersuchungen und die Ergebnisse der Forschungsprojekte erforderliche Maßnahmen zur systematischen und nachhaltigen Ertüchtigung und Erhaltung des Brückenbestandes abzuleiten sowie gesicherte Erkenntnisse zur Fortschreibung der Last- und Bemessungsvorschriften zu erlangen. Über diese Forschungsaktivitäten wird im vorliegenden Band zusammenfassend berichtet.

Vor dem Hintergrund des stetig anwachsenden Güterverkehrs und der bestehenden Altersstruktur der Brückenbauwerke ist die Verstärkung von Stahlbeton- und Spannbetonbrücken von zunehmender Bedeutung für die Straßenbauverwaltungen. In dem vorliegenden Sachstandsbericht werden zunächst Ursachen aufgezeigt, die eine Verstärkungsmaßnahme erforderlich machen können. Die praxisrelevanten Verstärkungsmethoden werden dargestellt und in Bezug auf ihre Anwendbarkeit differenziert. Auf mögliche Einschränkungen bei der Anwendbarkeit der Verfahren wird eingegangen. Im Weiteren wird der Erfahrungsstand ausgewählter Straßenbauverwaltungen der Länder bezüglich durchgeführter Verstärkungsmaßnahmen betrachtet. Es wird untersucht, welche Schadensfälle hauptsächlich eine Verstärkungsmaßnahme erforderlich machen und welche Verstärkungsmethoden vorzugsweise eingesetzt werden. Eine differenzierte Betrachtung zeigt, dass sich einzelne Verstärkungsmethoden für bestimmte Anwendungsfälle bewährt haben. Anhand analysierter Spannbetonbrücken werden Klassifizierungs- und Beurteilungskriterien aufgestellt und auf ihre Anwendbarkeit geprüft. Ziel ist die Zuordnung der Schadensfälle zu bestimmten Bauwerkseigenschaften. Abschließend werden Verfahrensmuster für mögliche Verstärkungsverfahren dargestellt. Anhand schematischer Abbildungen können dem Bauwerk in Abhängigkeit des Baujahrs mögliche bzw. wahrscheinliche Schadensfälle zugeordnet werden. Die Wahl eines geeigneten Verstärkungsverfahrens kann in Abhängigkeit des Schadensfalls anhand weiterer Diagramme erfolgen.

Der Bericht enthält die Beurteilung von schädigungsrelevanten Einwirkungen und Schädigungspotenzialen von Betonbrücken sowie deren Erfassung am Bauteil mithilfe aussagekräftiger Parameter und geeigneter Sensoren im Rahmen des Themenschwerpunkts "Intelligente Bauwerke" der BASt. Die Grundlage zur Beurteilung von Schädigungspotenzialen bildet die Auswertung tatsächlich aufgetretener Schäden an Stahlbeton- und Spannbetonbrücken (97.662 Schäden an 3.474 Brücken). Neben der Aufbereitung der chronologischen Entwicklung von Vorschriften und Normen für den Bau von Brücken wurden Schäden infolge von Planungs- und Entwurfsfehlern, sowie Ausführungsfehlern analysiert. Den Schwerpunkt des Berichts bilden die Darstellung und Bewertung von Schädigungspotenzialen getrennt für die Widerstandsseite(auffällige Bauteile/Konstruktionen) sowie für die Einwirkungsseite (relevante Einwirkungen). Bauteile und Konstruktionen werden dazu im Hinblick auf die Merkmale Standsicherheit, Dauerhaftigkeit und Verkehrssicherheit untersucht. Darüber hinaus werden maßgebende Einwirkungen aus den Umweltbedingungen und insbesondere die Einwirkungen infolge des (Schwer-)Verkehrs bewertet. In einem weiteren Arbeitsschritt werden geeignete Schädigungsmodelle zur Beschreibung bekannter Schädigungsprozesse bei Brücken aus Stahl- und Spannbeton dargestellt und die modellspezifischen Einflussgrößen detailliert aufbereitet. Die Darstellung relevanter Parameter zur Erfassung von Einwirkungen und Schäden an Brückenbauwerken, sowie die Erfassung dieser Parameter mit geeigneten Sensoren bilden einen weiteren Schwerpunkt des Projektes. Darüber hinaus werden die Grundlagen eines Datenerfassungssystems dargestellt und abschließend Genauigkeits- und Häufigkeitsbereiche für die Datenerfassung und die Möglichkeiten der Sensorplatzierung aufgezeigt. Die Zusammenstellung der Ergebnisse erfolgt in Form eines Handbuchs.

Die Dimensionierung der Dicke von Straßenbetondecken erfolgt neben den standardisierten Vorgaben gemäß RStO [N1] mittels rechnerischer Dimensionierung des Oberbaus gemäß RDO [N3]. Dabei werden den Straßenbetonklassen charakteristische Spaltzugfestigkeiten zugeordnet. Die Erfahrungen hinsichtlich des zielsicheren Erreichens der erforderlichen Spaltzugfestigkeit oder ihrer Beeinflussung bei der Wahl der einzusetzenden Ausgangsstoffe sowie weiterer verarbeitungstechnischer Parameter bei den konventionellen, aber auch neuartigen Betonfahrbahndecken sollten weiterentwickelt werden. Es bestand daher eine Notwendigkeit, im Rahmen einer breit angelegten Parameterstudie durch zielgerichtete Laboruntersuchungen ergänzende Erfahrungen zur Verarbeitung, Erreichung der erforderlichen Festigkeitswerte und der Dauerhaftigkeit für zu konzipierende Betonzusammensetzungen zu erlangen. Der Einsatz alternativer Ausgangsstoffe und das Anpassen verarbeitungstechnischer Parameter könnten ressourcenschonend und nachhaltig die Wirtschaftlichkeit und die Öko-Bilanz der Betonfahrbahndecken ohne Verlust von Dauerhaftigkeit und Leistungsfähigkeit erhöhen, besonders auch im Hinblick auf die Entwicklung von Betonfahrbahndecken, deren Oberflächen durch Grinding zur Lärmminderung und Erhöhung des Nutzungskomforts beitragen sollen. In umfangreichen, grundlegenden Untersuchungen mit aktuell praxisüblichen und modifizierten Mischungszusammensetzungen galt es, die Auswirkungen einzelner Ausgangsstoffe von Straßenbetonen auf die Spaltzugfestigkeit und die Dauerhaftigkeit zu quantifizieren. Basierend auf den gewonnenen Ergebnissen sollten Einflüsse auf die Betonzusammensetzungen definiert und Empfehlungen für die Praxis abgeleitet werden. In mehreren Arbeitsphasen wurden Betonprobekörper mit variierender Zusammensetzung der Ausgangsstoffe hergestellt, bis zu 91 Tage gelagert und geprüft. Weiterhin wurden die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Ausgangsstoffen, den damit konzipierten Mischungszusammensetzungen sowie deren Festigkeits- und Dauerhaftigkeitskennwerte detailliert untersucht und bewertet. Zusätzlich wurde der Einfluss unterschiedlicher Lagerungsbedingungen der Probekörper auf die erreichte Spaltzugfestigkeit untersucht. Auf Basis der theoretischen und labortechnischen Erkenntnisse wurde die vor- oder nachteilige Auswirkung von insgesamt neun betrachteten Variationsparametern identifiziert und gewichtet. Die im Labor ermittelte Spaltzugfestigkeit lässt sich demnach durch die Anpassung des Luftporengehaltes im Frischbeton und des w/z-Wertes sowie durch den Einsatz alternativer Zementarten deutlich beeinflussen. Durch die Untersuchung ausgewählter Dauerhaftigkeitskenngrößen konnte gezeigt werden, dass alle betrachteten Laborbetone die normativen Anforderungen an Luftporenkennwerte der Festbetone erfüllten sowie ein hohes Maß an Frost-Tausalz-Widerstand aufweisen konnten. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse kann eine Empfehlung für die Praxis formuliert werden, wie Betonzusammensetzungen durch gezieltes Anpassen der untersuchten Variationsparameter beeinflusst werden können, um den Anforderungen an die Spaltzugfestigkeit in Abhängigkeit der Straßenbetonklasse gerecht zu werden.