The Federal Ministry of Transport, Building and Housing is aiming for a comprehensive Management System taking into account state-specific and federal requirements as well as existing regulations in the frame of maintenance planning. The system is subdivided into three processes, each comprising special tools for valuation, analysing and planning. Some of the sub-modules have already been realised, eg the database at state level, the inspection procedure in combination with the procedures of damage and condition assessment and the estimation of future maintenance costs at federal level. Other sub-modules are currently being prepared, eg tools for evaluation and selection of measures. However, a large portion of the essential issues are still in the planning phase, eg program creation by taking restrictions into account. The realisation of the complete Management System will be finished by the year 2005.

Der Zustand von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken im Zuge von Wegen und Straßen wird im Rahmen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 erfasst. Hauptprüfungen erfolgen alle 6 Jahre und werden durch speziell ausgebildete Bauwerksprüfingenieure vorwiegend visuell durchgeführt. Die hierbei festgestellten Schäden werden hinsichtlich der Merkmale Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit bewertet. Auf der Grundlage dieser Schadensbewertungen wird die Zustandsnote für das Bauwerk automatisch ermittelt. Der Bauwerkszustand stellt eine der wesentlichen Eingangsgrößen für das derzeit im Aufbau befindliche Bauwerks-Management-System dar. Bei außergewöhnlichen Schäden, dies sind Schäden, deren Art, Ursache und Umfang bei der Prüfung nach DIN 1076 nicht eindeutig festgestellt werden können, werden vertiefte Schadensanalysen veranlasst. Bei diesen Analysen kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, wobei aus Sicht des Bauwerkseigentümers der Einsatz zerstörungsfreier bzw. zerstörungsarmer Prüfverfahren (ZfP) anzustreben ist. Auch die Ergebnisse dieser vertieften Untersuchungen finden Eingang in das Bauwerks-Management-System. Aufbauend auf den Ergebnissen bereits abgeschlossener Forschungsprojekte wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Hessischen Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen (HLSV) und der BASt ein Forschungsvorhaben konzipiert, das die Erprobung und Bewertung verschiedener Verfahren der ZfP hinsichtlich der Zustandsuntersuchung von Spanngliedern mit nachträglichem Verbund zum Ziel hatte. Die BASt wurde durch das HLSV mit der Durchführung zerstörungsfreier Untersuchungen an der zum Rückbau und Ersatz anstehenden Talbrücke Haiger beauftragt. Mit einem Teil der Untersuchungen wurde die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beauftragt. Für die Durchführung der Untersuchungen wurden ein Teilstück aus der Fahrbahnplatte im Bereich einer Koppelstelle herausgeschnitten und entnommen. Weiterhin wurde ein ca. 30 m langes Teilstück eines Längsträgers für die Untersuchungen bereitgestellt. Äußerlich sichtbare Schädigungen waren bei keinem dieser beiden Bauteile zu erkennen. Beide Bauteile wurden auf einem vorbereiteten Gelände abgesetzt und gesichert. Die Durchführung der Untersuchungen erfolgte im Zeitraum von November 1999 bis Dezember 2000. Der hier vorgelegte Bericht behandelt die durch die Gesellschaft für Geophysikalische Untersuchungen (GGU) durchgeführten Radarmessungen und die durch die BASt und die BAM durchgeführten Untersuchungen mittels Impakt-Echo. Außerdem wurden Messungen mit den Ultraschallecho-Verfahren der BAM und der Materialforschungs- und -prüfanstalt der Bauhausuniversität Weimar (MFPA Weimar) durchgeführt. Auf diese Weise kamen aktuelle Verfahrensentwicklungen zum Einsatz, die ihre Leistungsfähigkeit bereits bei vergleichbaren Untersuchungen nachgewiesen hatten, und die hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Praxis verglichen und bewertet werden sollten. Die Prüfaufgaben bezogen sich auf die Lokalisierung der Spannkanäle, der Betondeckung und Zustandsuntersuchung und die Lokalisierung von Anomalitäten (insbesondere Verdichtungsmängeln) im Beton. Die Ergebnisse der hier durchgeführten Untersuchungen mittels Georadar, Impakt-Echo und Ultraschallecho verdeutlichen, dass diese zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Zustandsuntersuchung von Betonbauteilen praktisch eingesetzt werden können. Aus den Messergebnissen lassen sich entsprechend der Schadensbewertung nach der "Richtlinie zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksprüfungen nach DIN 1076" (RI-EBW-PRÜF) ableiten. Somit ist eine weitere Verwendung im Rahmen des Erhaltungs-Managements möglich.

Im Sinne der hier vorgesehenen Anwendung kann der Begriff Kletterroboter als eine Vorrichtung definiert werden, welche sich selbständig auf einer beliebig geneigten Bauwerksoberfläche aus unterschiedlichen Materialien fortbewegen und dort verschiedene Arbeiten ausführen kann, wobei für die Fortbewegung keine externen Hilfsmittel wie Hubbühnen oder Schienen erforderlich sind. Kletterroboter werden zur Prüfung und zur Durchführung von Instandsetzungsarbeiten kerntechnischer Anlagen bereits seit längerer Zeit eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung dieser hochspezialisierten und komplexen Roboter in Richtung auf universell einsetzbare und einfach zu bedienende Trägersysteme für verschiedenste Aufgabenstellungen ist künftig auch ein wirtschaftlicher Einsatz von Kletterrobotern im Rahmen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 denkbar. Die Entwicklung von Robotersystemen mit der Zielrichtung der Prüfung und Instandsetzung von Bauwerken, Schiffen und Speichertanks wird derzeit durch die Europäische Union in verschiedenen Forschungsprojekten gefördert. Parallel zu diesen Forschungsaktivitäten wurde im Rahmen dieses Projektes der aktuelle Entwicklungsstand derartiger Systeme für den Einsatz bei der Bauwerksprüfung durch eine Testanwendung an einer Betonbrücke festgestellt. Die in Zusammenarbeit zwischen der Bundesanstalt für Straßenwesen, dem Landschaftsverband Westfalen-Lippe und der Bundesanstalt für Materialforschung und - prüfung durchgeführte Testanwendung eines Kletterroboters hat deutlich werden lassen, daß Roboter bei der Prüfung von Betonbauwerken grundsätzlich eingesetzt werden können. Vor einer praktischen Anwendbarkeit derartiger Systeme bei der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 ist jedoch noch eine Optimierung der Roboter im Hinblick auf die hier vorliegenden speziellen Anforderungen erforderlich. Unter der Voraussetzung einer zielgerichteten Weiterentwicklung dieser Zugangstechnik, wobei insbesondere die für die Bauwerksprüfung erforderliche Prüftechnik zu berücksichtigen ist, erscheint der künftige Einsatz von Kletterrobotern zur Prüfung schwer zugänglicher Bauteile durchaus möglich.

Das vorliegende Forschungsvorhaben behandelt den Vergleich von zerstörungsfreien Prüfverfahren, die sich zur Untersuchung von Betonbrücken eignen. Um die in den letzten Jahren erfolgten Neu- und Weiterentwicklungen auf diesem Gebiet hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten und Leistungsgrenzen zu vergleichen und zu bewerten, wurden diese Verfahren in einer Ringversuchsreihe getestet. Dazu wurden zwei Probekörper mit gezielt eingebrachten Fehlstellen hergestellt. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die Analyse von Spannkanälen, wobei sich die Betonrezeptur und die Lage der schlaffen Bewehrung sowie der Spannkanäle an realen Praxisbedingungen orientierten. Zusätzlich wurden Verdichtungsmängel untersucht. Zum Einsatz kamen die Verfahrensgruppen Radar, Ultraschall-Echo und Impact-Echo in jeweils mehreren aktuell entwickelten Verfahrensmodifikationen einschließlich ein- und dreidimensionaler Rekonstruktionsrechnungen. Die Experimente wurden begleitet von Simulationsrechnungen zur Ausbreitung akustischer Wellen und Mikrowellen. Im Ergebnis konnten das Radar- und die Ultraschallverfahren bei nicht zu enger schlaffer Bewehrung die Hüllrohre sicher orten. Die bildgebenden Ultraschallverfahren konnten einige der Verpress- und Verdichtungsmängel im Blindversuch angeben. Das Impact-Echo-Verfahren konnte dagegen seine aus der Literatur bekannte Leistungsfähigkeit zur Analyse der Spannkanäle nicht bestätigen. Mit den Simulationsrechnungen wurden wichtige Ergebnisse zur Unterstützung der Versuchsplanung und der Auswertung gewonnen und der Einfluss der Luftporen des Betons auf die Ultraschallausbreitung quantitativ nachgewiesen. Der derzeitige Entwicklungsstand der Verfahren lässt es noch nicht zu, an Probekörpern mit engmaschiger schlaffer Bewehrung Aussagen über die Lage oder den Zustand des Spannkanals zu treffen.

Brückenbeläge auf orthotropen Fahrbahnplatten unterliegen infolge des Trag- und Temperaturverhaltens der Konstruktionen hohen Beanspruchungen. Zur Erfassung des Einflusses von Verkehrsbelastungen und Temperatureinwirkungen auf das Verhalten orthotroper Fahrbahnplatten einschließlich Brückenbelag und auf die Haftung zwischen Brückenbelag und Stahlblech dient die Dauerschwellbiegeprüfung, die heute einen wesentlichen Bestandteil der Grundprüfung für Brückenbeläge auf Stahl darstellt. Im Rahmen des Forschungsprojektes "Untersuchung am Brückenbelag einer orthotropen Fahrbahnplatte" wurden durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Messungen an zwei Brückenbauwerken durchgeführt. Weiterhin wurden zwei Probekörper mit in den einzelnen Belagsschichten applizierten Dehnungsmessstreifen hergestellt und einer Prüfung gemäß TP-BEL-ST unterzogen. Um die Ergebnisse dieser Laborversuche direkt mit den Bauwerksmessungen vergleichen zu können, weisen Probekörper und Brückenbauwerke einen identischen Belagsaufbau auf. Zur Klärung des Einflusses von Temperatur und Art der Lasteinleitung auf das Last-Verformungsverhalten des Verbundkörpers wurden zusätzlich numerische Berechnungen nach der Methode der Finiten Elemente (FEM) durchgeführt. Das Ziel dieser Untersuchungen bestand einerseits in der Überprüfung der Vorgaben für die Dauerschwellbiegeprüfung am Bauwerk selbst. Andererseits wurden anhand der Messergebnisse Last- beziehungsweise Verformungskollektive aufgestellt, welche die wirkliche Beanspruchung aus Verkehr so beschreiben, dass hieraus verbesserte Annahmen für die zukünfige Durchführung der Dauerschwellbiegeprüfung abgeleitet werden können. Aus einer Gegenüberstellung der Dehnungen zwischen Dauerschwellbiegeprüfung und Bauwerk lässt sich ableiten, dass die Vorgaben der Dauerschwellbiegeprüfung im Hinblick auf das statische System und die Lasteinleitung modifiziert werden sollten. Weiterhin zeigen die aus den Bauwerksmessungen abgeleiteten Pfeilhöhenkollektive, dass die Dauerschwellbiegeprüfung auch hier den Verhältnissen in situ nicht in allen Punkten gerecht wird.