Der Großteil der Betonbrücken an den Bundesfernstraßen weist eine bisherige Nutzungsdauer von 30 bis 50 Jahren auf, was sich inzwischen an zunehmenden Schäden zeigt. Zudem ist seit der Bauwerkserrichtung die Verkehrslastbeanspruchung stetig gestiegen. Die Anpassung der Brücken an die geänderten Nutzungsbedingungen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Im Beitrag werden die Auswirkungen des derzeitigen und prognostizierbaren Schwerverkehrs mit zu erwartenden höheren Gesamtgewichten und Achslasten vorgestellt sowie charakteristische Anwendungsfälle für die Verstärkung von Betonbrücken betrachtet. Globale und lokale Verstärkungsverfahren werden erörtert.

Die Zustandsbewertung von Brücken und Ingenieurbauwerken im Bereich der Bundesfernstraßen wird nach DIN 1076 und RI EBW PRÜF durchgeführt und beinhaltet eine detaillierte Erfassung und Bewertung von Einzelschäden und -mängeln und darauf aufbauend eine mehr oder weniger subjektive Zustandsbewertung des Gesamtbauwerks. Bei der Zustandsbewertung des Gesamtbauwerks gehen die wesentlichen Einzelinformationen der Bauwerksprüfungen über Schadensschwere, -ort und -menge verloren. Die bisherige Vorgehensweise ist nicht ausreichend für eine optimierte Erhaltungsplanung im Rahmen eines geplanten Managementsystems der Bauwerkserhaltung (BMS).Im vorliegenden Bericht wird ein neues Verfahren zur detaillierten Zustandsbewertung von Brücken und Ingenieurbauwerken nach einheitlichen Kriterien beschrieben. Dieses Verfahren soll als Grundlage für ein angestrebtes, umfassendes BMS dienen. Unter Berücksichtigung des spezifischen Informationsbedarfes von Bund und Ländern bei der Erhaltungsplanung und der vorgegebenen Rahmenbedingungen wurde ein Verfahren der Zustandsbewertung auf der Basis der bewährten Einzelschadensbewertungen konzipiert. Das dargestellte Verfahren beinhaltet eine automatisierte Zustandsbewertung nach einheitlichen Kriterien für einzelne Bauteilgruppen und das Gesamtbauwerk unter Verwendung der Ergebnisse der Bauwerksprüfungen nach DIN 1076, die im Rahmen des überarbeiteten Programmsystems BW PRÜF (als DOS Version) oder als Teil der Straßeninformationsbank SIB Bauwerke (als Windows Version) erfolgen kann: Zustandsbewertung = f (Schadensbewertung, Schadensumfang, Anzahl der Einzelschäden) Der Einsatz dieses Verfahrens benötigt gegenüber dem bisherigen Verfahren zusätzliche Angaben des Prüfers, die jedoch in ihrem Umfang begrenzt bleiben: Bewertung der Einzelschäden getrennt nach den Kriterien Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit (unter Berücksichtigung eines Bewertungskatalogs). Angabe des geschädigten Bauteils (wie bisher nach RI EBW PRÜF). Angabe der Schadensmenge und des Schadensortes (neu: Umfang des Einzelschadens "klein", "mittel", "groß"). Weiterhin werden im Programmsystem eine Reihe von Vorgaben gemacht, auf die der Prüfer keinen Einfluß hat: Einführung von Bauteilgruppen gemäß ASB, Teilsystem Bauwerksdaten. Rechnerische Zustandsbewertung für Bauteilgruppen unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Bewertungsschlüssels. Rechnerische Zustandsbewertung des Gesamtbauwerks unter Berücksichtigung der Zustandsbewertung der Bauteilgruppen. Das Programmsystem gibt als Information die Zustandsnote des Gesamtbauwerks im Prüfbericht aus. Zustandsnoten für Bauteilgruppen werden intern gespeichert. Der vorliegende Schlußbericht enthält neben Erläuterungen zum Verfahren der Zustandsbewertung Definitionen zur Schadens und Zustandsbewertung und eine Parameterstudie zum Einfluß maßgebender Größen.

Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurde vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) mit der Konzeption eines Managementsystems der Erhaltungsplanung für Brücken- und Ingenieurbauwerke des deutschen Fernstraßennetzes beauftragt. Dabei sollte ein System konzipiert werden, welches zum einen den Bund in die Lage versetzt, neben einem Überblick über den aktuellen Zustand der Bauwerke auf Netzebene auch Aussagen zum Finanzbedarf zu erlangen und Strategien, langfristige Ziele sowie Rahmenbedingungen in der Erhaltungspraxis zu verwirklichen. Zum anderen sollten Ländern und Behörden Empfehlungen zur Durchführung von Verbesserungen auf Objektebene geliefert werden, die mit den Strategien, langfristigen Zielen, Rahmenbedingungen und Haushaltszwängen vereinbar sind. In einem ersten Schritt wurden bestehende Bauwerks-Managementsysteme (BMS) analysiert sowie aktuelle Entwicklungstendenzen aufgezeigt. Das aktuelle Vorgehen von Bund und Ländern bei der Erhaltungsplanung wurde im Rahmen einer Länderbefragung im Detail bestimmt. Dabei wurden auch die Zielvorstellungen der Betreiber eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung identifiziert. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen sowie einer bereits entwickelten Grobkonzeption des BMS wurden die Strukturen des Managementsystems erarbeitet, einzelne Module festgelegt und die Abläufe der Erhaltungsplanung unter Berücksichtigung von Randbedingungen und Zielkriterien erarbeitet. Ein wesentliches Ergebnis neben der Konzeption ist die Erarbeitung eines Stufenplans mit Zeitachse für die Entwicklung des Managementsystems sowie die Formulierung von Teilprojekten zur Fertigstellung des Systems mit Zeitplan. Aufbauend auf diesen Planungen ist die Realisierung eines kompletten BMS für Bund und Länder bis zum Jahr 2005 möglich. Voraussetzung ist jedoch die Bereitstellung ausreichender Finanzmittel beim BMVBW oder der BASt sowie die Bereitstellung aller erforderlichen Daten (ASB, Teilsystem Bauwerksdaten, Verkehrsdaten, Unfalldaten, Netzdaten und so weiter) durch die Länder. Hierbei wäre die Unterstützung des Bundes hilfreich.

Brückenbauwerke haben eine hohe symbolische Kraft und prägen Städte und Landschaften. Sie sind nicht nur für Ingenieure faszinierend, sondern stellen als bedeutender Teil der Straßeninfrastruktur einen hohen gesellschaftlichen Wert dar. In der heutigen Vergabepraxis werden Entscheidungen über Baumaßnahmen maßgeblich durch die Diskussion über Erstellungs- und einmalige Investitionskosten beeinflusst. Grund dafür sind auch die begrenzten finanziellen Ressourcen; dies führt aber nicht zwangsweise zu nachhaltigen Lösungen. Damit Brückenbauwerke ökonomisch und ökologisch optimiert sowie funktional und soziokulturell angemessen realisiert werden können, sind weiterentwickelte Wertungskriterien erforderlich. Neue Instrumente und Methoden sind gefragt, die derzeit auf Initiative des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung untersucht werden. Vor diesem Hintergrund befasst sich eine Arbeitsgruppe der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) unter Beteiligung von Experten aus Forschung und Baupraxis mit der Entwicklung und Bereitstellung von Verfahren der Nachhaltigkeitsbewertung für Bauwerke der Straßeninfrastruktur. Ganzheitliche Wertungskriterien werden derzeit in Pilotstudien getestet.

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 Standsicherheit und Dauerhaftigkeit von Spannbetonbrücken werden wesentlich durch den Ist-Zustand der Bewehrung und der Spannglieder bestimmt. Bei komplexeren Schadensbildern oder dem Verdacht visuell nicht erkennbarer Schäden sind zur Zustandsbeurteilung detaillierte Informationen über deren Art und Umfang durch Objektbezogene Schadensanalysen zu erheben. Die Anzahl der dazu zu öffnenden Untersuchungsstellen kann durch den Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren (ZfPBau-Verfahren) deutlich reduziert werden. Die Leistungsfähigkeit der automatisierten ZfPBau-Verfahren - Radar, Ultraschallecho und Impact-Echo - für die Ortung von Bewehrung, internen Spanngliedern und gegebenenfalls vorhandenen Verpressfehlern wird anhand von Messungen an der Fuldatalbrücke bei Eichenzell gezeigt. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden bildgebend dargestellt.

Unter dem Begriff "Intelligente Brücke" erfolgt in einem Forschungscluster der Bundesanstalt für Straßenwesen die Entwicklung eines adaptiven Systems zur kontinuierlichen Bereitstellung relevanter Informationen für eine ganzheitliche Zustandsbewertung durch den Einsatz von geeigneter Sensorik in Verbindung mit Analyse- und Bewertungsverfahren. Hierdurch werden online Hinweise auf zu erwartende Schädigungen und Zustandsänderungen ermöglicht. Im Rahmen des digitalen Testfelds Autobahn werden ausgewählte Entwicklungen "Einwirkungsüberwachung", "Instrumentierte Fahrbahnübergänge und Lager" sowie "Sensornetze" an einer Spannbetonbrücke im Autobahnkreuz Nürnberg umfänglich vorgestellt und damit bundesweit zugänglich gemacht. Das Gesamtsystem besteht aus den Komponenten eines Informationssystems zur Analyse und Bewertung von Messdaten instrumentierter Bauteile. Die dabei durchzuführenden Untersuchungen beziehen sich auf die fortlaufende Aktualisierung des objektbezogenen Lastmodells und Analysen zur Restlebensdauer der Brücke sowie der untersuchten Bauteile. Die erfassten und aufbereiteten Informationen werden der zuständigen Straßenbauverwaltung online zur Verfügung gestellt. Das System wird im Rahmen eines fünfjährigen Untersuchungsprogramms betrieben, analysiert und weiterentwickelt.

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 99245/B4 "Entwicklung eines Bauwerks-Management-Systems (BMS) für das deutsche Fernstraßennetz, Stufe 1 und 2" werden die Entwicklung der Stufe 1 "Grundlagenuntersuchungen " und der Stufe 2 "Bewertungsverfahren auf Objektebene" des Bauwerks-Management-Systems für die Straßenbauverwaltungen der Länder und die Umsetzung in die Verwaltungspraxis angestrebt. Der Schlussbericht beschreibt die bereits existierenden Regelungen und Verfahren der Stufen 1 und 2 des BMS zum Einsatz in Straßenbauverwaltungen sowie diejenigen Entwicklungen, die derzeit für Computeranwendungen bereitgestellt werden. Wesentliche Einzelthemen sind Wissenskataloge, Verhaltensmodelle, Erhaltungsstrategien und Kosten/Nutzen-Analyse.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz sind wichtige baupolitische Ziele. Der Bund als Bauherr ist sich seiner Vorbildfunktion bewusst: Baumaßnahmen sollen sowohl ökologisch verträglich als auch ökonomisch akzeptabel und sozio-kulturell angemessen sein. Alle drei Bereiche betreffen auch die Straßeninfrastrukturen in unterschiedlich ausgeprägter Weise. Aus Sicht des Bauherrn geht es um die Sicherstellung der Mobilität durch ein umweltverträgliches, wirtschaftliches und qualitativ hochwertiges Straßennetz. Für die Baupraxis stellt sich die Aufgabe, in ganzheitlicher Hinsicht optimierte Lösungen bereitzustellen. Brückenbauwerke haben eine hohe symbolische Kraft und prägen Städte und Landschaften. Sie sind nicht nur für Ingenieure faszinierend, sondern stellen als bedeutender Bestandteil der Straßeninfrastruktur einen hohen gesellschaftlichen Wert dar. In der heutigen Vergabepraxis werden Entscheidungen über Baumaßnahmen maßgeblich durch die Diskussion über Erstellungs- und einmalige Investitionskosten beeinflusst. Grund dafür sind auch die begrenzten finanziellen Ressourcen; dies führt aber nicht zwangsweise zu nachhaltigen Lösungen. Damit Brückenbauwerke ökonomisch und ökologisch optimiert sowie funktional und sozio-kulturell angemessen erstellt werden können, sind weiterentwickelte Wertungskriterien erforderlich. Hier liegt aber auch eine Chance für die Bauwirtschaft, ihre Kompetenz auf dem Gebiet des Bauwesens auszuschöpfen und qualitätsvolles und kostengünstiges Bauen im Lebenszyklus zu verbinden. Neue Instrumente und Methoden sind gefragt, die derzeit auf Initiative des BMVBS entwickelt werden. Vor diesem Hintergrund befasst sich eine Arbeitsgruppe der Bundesanstalt für Straßenwesen unter Beteiligung von Experten aus Forschung und Baupraxis mit der Entwicklung und Bereitstellung von Verfahren der Nachhaltigkeitsbewertung für Bauwerke der Straßeninfrastruktur. Ganzheitliche Wertungskriterien werden derzeit in Pilotstudien getestet.

Zur ordnungsgemäßen Erhaltung der Bauwerke der Bundesfernstraßen (über 35.000 Brücken sowie über 150 Tunnelbauwerke und eine große Anzahl sonstiger Ingenieurbauwerke) wurde es notwendig, ein Bauwerks-Management-System (BMS) zu entwickeln, mit dem die Steuerung der erforderlichen Instandsetzungsmaßnahmen sowie der dafür notwendigen Haushaltsmittel durchgeführt werden kann. Grundlagen für die Erfassung der Bauwerksdaten und die durchzuführenden Instandsetzungen sind die bei den Straßenbauverwaltungen der Länder vorliegenden einheitlichen Datenbanken der Bauwerke und die regelmäßig durchzuführenden Bauwerksprüfungen nach DIN 1076. Aufgrund der bei den Prüfungen festgestellten Befunde sollen über die Instandsetzungsart und deren Zeitpunkt entschieden und die erforderlichen Mittel eingeplant werden. Die Prozesse des Erhaltungsmanagements - Planung, Realisierung und Controlling - werden im Einzelnen beschrieben und der vorgesehene Zeitplan für die Realisierung des Projektes wird angegeben.

In future, additional and more detailed data are needed about the current conditions of bridges for preventive maintenance management. Monitoring procedures are not merely able to provide key performance indicators for a specific point in time, but also over a period. These KPIs must be selected in such a way as to permit substantiated statements about the present and future condition of bridges. For this reason, greater efforts must be made to define the significant KPIs for the various types of bridges, and show how these figures can be reliably determined. Both the COST Action TU1402, and TU1406 offer important approaches which, properly combined, can deliver substantial added value to the calculation and description of the condition of bridges in the interest of proactive maintenance management.

Das geplante umfassende Bauwerks-Management-System (BMS) beinhaltet alle Funktionen zur Durchführung des Erhaltungsmanagements. Grundlage ist die Erhebung und Bereitstellung von objektbezogenen Informationen. In Verbindung mit netzbezogenen Daten, Rahmenbedingungen und Restriktionen wird damit die Basis für Analyseprozesse bereitgestellt. Als Ergebnisse werden unter anderem Maßnahmenvorschläge, optimierte Programmplanungen und Angaben zum Finanzbedarf entwickelt. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist, dass einheitliche und kompatible Verfahren für alle beteiligten Verwaltungen bereitgestellt werden. Die Konzeption des BMS umfasst sieben Teilmodule, die in einer Reihe von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben realisiert werden. Der derzeitige Schwerpunkt besteht in der Entwicklung von Schädigungsmodellen, Maßnahmen- und Kostenkatalogen sowie von Analyseverfahren. Im Beitrag werden die einzelnen Realisierungsstufen erläutert sowie ein Überblick über die aktuellen Forschungsprojekte und geplanten Aktivitäten gegeben.

Die Bundesanstalt fuer Straßenwesen wurde vom Bundesministerium fuer Verkehr mit der Konzeption eines Managementsystems der Erhaltungsplanung fuer Brücken- und Ingenieurbauwerke des deutschen Fernstraßennetzes beauftragt. Dabei sollte ein System konzipiert werden, welches zum einen den Bund in die Lage versetzt, neben einem Überblick über den aktuellen Zustand der Bauwerke auf Netzebene auch Aussagen zum Finanzbedarf zu erlangen und Strategien, langfristige Ziele sowie Rahmenbedingungen in der Erhaltungspraxis zu verwirklichen. Zum anderen sollten Ländern und Behörden Empfehlungen zur Durchführung von Verbesserungen auf Objektebene geliefert werden, die mit den Strategien, langfristigen Zielen, Rahmenbedingungen und Haushaltszwängen vereinbar sind. In einem ersten Schritt wurden bestehende Bauwerks-Managementsysteme analysiert sowie aktuelle Entwicklungstendenzen aufgezeigt. Das aktuelle Vorgehen von Bund und Ländern bei der Erhaltungsplanung wurde im Rahmen einer Länderbefragung im Detail bestimmt. Dabei wurden auch die Zielvorstellungen der Betreiber eines zukünftigen Managementsystems der Bauwerkserhaltung identifiziert. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen sowie einer bereits entwickelten Grobkonzeption des BMS wurden die Strukturen des Managementsystems erarbeitet, einzelne Module festgelegt und die Abläufe der Erhaltungsplanung unter Berücksichtigung von Randbedingungen und Zielkriterien erarbeitet. Ein wesentliches Ergebnis neben der Konzeption ist die Erarbeitung eines Stufenplans mit Zeitachse für die Entwicklung des Managementsystems sowie die Formulierung von Teilprojekten zur Fertigstellung des Systems mit Zeitplan. Aufbauend auf diesen Planungen ist die Realisierung eines kompletten BMS für Bund und Länder bis zum Jahr 2005 möglich. Stufe 0: Ausgangsbasis, Grundlagen für einen Verteilungsschlüssel für Finanzmittel des Bundes, sofort möglich. - Stufe 1: Grundlage für netzweite Bewertungen und Analysen auf Länder- und Bundesebene, ab 2000 - Stufe 2: Grundlage für die Dringlichkeitsreihung und die Bewertung von Maßnahmevarianten, ab 2001 - Stufe 3: Grundlage für die Bedarfsermittlung und die Finanzplanung, ab 2003 - Stufe 4: Programmplanung mit Restriktionen, Verknüpfung von Managementsystemen, ab 2005. Voraussetzung ist jedoch die Bereitstellung ausreichender Finanzmittel beim BMVBW oder der BASt sowie die Bereitstellung aller erforderlicher Daten (ASB, Teilsystem Bauwerksdaten, Verkehrsdaten, Unfalldaten, Netzdaten usw.) durch die Länder. Hierbei wäre die Unterstützung des Bundes hilfreich.