Veränderungen der bestehenden Normen aufgrund des technischen Fortschritts und gewünschter Vereinheitlichung in Europa sind für den Neubau problemlos anwendbar. Für Bauwerke im Bestand führen solche Veränderungen aber häufig auf rechnerische Unzulänglichkeiten. Für die Bewertung der Zukunftsfähigkeit bestehender älterer Straßenbrücken ist eine Nachrechnung nach einheitlichen und den modernen Erkenntnissen angepassten Regeln eine wesentliche Voraussetzung. Daher wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Jahre 2011 die „Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand“ bekannt gegeben. Dieses Dokument wurde im Jahr 2015 ergänzt. Für zwei spezielle schon länger bekannte Problemstellungen älterer Spannbetonbrücken waren zuvor bereits Handlungsanweisungen eingeführt worden, nämlich „Handlungsanweisung zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit vorgespannter Bewehrung von älteren Spannbetonüberbauten“ zur Beurteilung der Koppelfugen im Jahre 1998 und „Handlungsanweisung zur Überprüfung und Beurteilung von älteren Brückenbauwerken, die mit vergütetem spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl erstellt wurden“ im Jahre 2011. Auf diese Dokumente wird in der Nachrechnungsrichtlinie verwiesen. Ziel des Projektes ist nun, die vorgenannten Handlungsanweisungen in eine Neufassung der Nachrechnungsrichtlinie zu integrieren und damit ein einheitliches Nachweis- und Sicherheitskonzept für eine geschlossene Bewertung bestehender Bauwerke zu schaffen. Dabei soll auf die aktuellen Normen verwiesen und die Bezeichnungen sowie Symbole formal an die heutigen Notationen angepasst werden. Zunächst sind hierzu die aktuellen Einwirkungsmodelle (statische Verkehrslasten, Ermüdungslasten und Temperatur) nach heutigem Wissensstand zusammengestellt und mit den älteren Regelungen verglichen und kommentiert. Für den Themenbereich „Spannungsrisskorrosionsgefährdung“ wird der Stand des Wissens dargelegt. Dabei wird auf die Bedeutung des Ankündigungsverhaltens durch Rissbildung hingewiesen und auch auf weitere pragmatische Ansätze in der Literatur verwiesen. Die Handlungsanweisung wird formal an die heutigen Notationen angepasst und textlich verbessert. Für eine ingenieurmäßige Bewertung wird die Einführung eines Mindestwertes für die verbleibende Restspannstahlfläche diskutiert und ein Vorschlag zur Einführung entsprechender Überlegungen sowohl für die Nachweise in Längs- als auch Querrichtung der Brückenüberbauten in die Nachrechnungsrichtlinie erarbeitet. Einige Möglichkeiten des Einsatzes von Messtechnik werden dargelegt. Anschließend werden an einigen Beispielen Vergleichsrechnungen für die Brückenlängsrichtung als auch für die Brückenquerrichtung durchgeführt und bewertet. Für den Themenbereich „Ermüdung vorgespannter Bewehrung“ (Koppelfugen) wird ebenfalls die Ausgangslage und der Stand des Wissens zusammengestellt. Es wird deutlich gezeigt, dass nicht nur die ermüdungswirksamen, vertikalen Verkehrseinwirkungen, sondern auch das Grundmoment, welches neben Eigengewicht und Vorspannung auch die Auswirkung eines Temperaturgradienten zwischen der Ober- und Unterseite der Brücke enthält, einen wesentlichen Einfluss auf die ermüdungswirksamen Spannungen hat. Für die Nachweisstrategie mit dem Ermüdungslastmodell 3 des Eurocodes und schädigungsäquivalenter Schwingbreite wird ein Ansatz zur genaueren Berücksichtigung des Temperaturgradienten entwickelt. Anhand von Beispielrechnungen werden die Parameter identifiziert und alle in den Berechnungen zu berücksichtigenden Einflüssen bewertet. Die Beispiele zeigen, dass trotz unterschiedlichster Einwirkungs- und Sicherheitsformate vergleichbare Ergebnisse erhalten werden. Ein Abschnitt über den Einsatz von Messtechnik, insbesondere zur genaueren Festlegung des Grundmomentes, ergänzt die Betrachtungen. Zwei Praxisbeispiele werden ausführlich besprochen. Die Erkenntnisse werden in Vorschlägen zur möglichen Modifizierung der Nachrechnungsrichtlinie zu diesem Bereich zusammengefasst und anschließend in einer ausführlichen Berechnung eines Beispiels noch einmal erläutert und die verschiedenen Einflüsse bewertet.

Eine moderne und leistungsfähige Verkehrsinfrastruktur ist das Rückgrat für eine wettbewerbsfähige Volkswirtschaft. Der Neubau und die Instandhaltung von Infrastruktur erzeugen substanzielle Kosten. Im Straßenwesen besteht für die Erhaltung der Brückenbauwerke ein großer Finanzierungsbedarf, der im internationalen Standortwettbewerb kontinuierlich zu optimieren ist. Neben bautechnologischen Innovationen stehen die prozessualen und organisatorischen Optimierungen des Instandhaltungsmanagements im Fokus. Im Zuge der Digitalisierung sind die Informationen ein wichtiger Hebel für effizientes Management. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde die Unterstützung der Bauwerksprüfung durch das Building Information Modeling in Kombination mit den Technologien Virtual und Augmented Reality untersucht. Für die Anwendungsbereiche der Durchführung sowie Vor- und Nachbereitung der Bauwerksprüfung wurde ein Demonstrator auf Basis dieser Technologien entwickelt. Das Forschungsprojekt zeigt, dass die Technologien, technischen Möglichkeiten und Potenziale zur Entwicklung einer Anwendung zur digitalen Bauwerksprüfung vorhanden sind. Die Ergebnisse der Demonstration haben gezeigt, dass die Schritte zur digitalen und modellbasierte Schadensermittlung gefordert werden. Die Begeisterung und Motivation zur Nutzung digitaler Anwendungen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 wurden dabei erkannt, aufgezeigt und konnten an die Prüfer übertragen werden. Somit sind bereits Erwartungen an die Weiterentwicklung der AR- und VR-Version für den adaptiven und täglichen Gebrauch gesetzt worden. „Wir arbeiten wie die Urmenschen, das System hat großes Potenzial.“ (Teilnehmeraussage) Die Ergebnisse der Evaluation haben gezeigt, dass der Demonstrator sich in der praktischen Anwendung durch die Bauwerksprüfer einsetzen und integrieren lässt. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass für eine aussagekräftige Handlungsempfehlung die Evaluation durch eine höhere Anzahl an unabhängigen Teilnehmern erfolgen muss. Die praktische Prüfung des Demonstrators in der Umsetzung der AR-Technologie ist zum jetzigen Zeitpunkt der erste Schritt, um die Technologiereife einer solchen Anwendung zu bestimmen. Jedoch ist zu sagen, dass auf Grundlage der Untersuchungen im Forschungsprojekt und der während der Evaluation gesammelten Ergebnisse, die Anwendung sich bereits in der experimentellen Entwicklung befindet. Hingegen ist der Weg zu Marktreife noch nicht erreicht. Vor allem der Anwendungsbereich eines solchen Demonstrators sollte in den nächsten Schritten definiert werden. Hierbei besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Demonstrator an unterschiedlichen Bauwerksarten mit einem erweiterten Kreis an Nutzern kontinuierlich zu testen. Als mögliche weitere Bauwerksarten könnten Tunnelbauwerke, Stützwände sowie Lärmschutzwände dienen. Ein weiterer wichtiger Bestandteil der zukünftigen Bearbeitung ist die Schnittstelle zwischen dem Demonstrator und SIB Bauwerke. Zum jetzigen Zeitpunkt kann kein direkter Datenaustausch zwischen den beiden Medien stattfinden, sodass eine konsequente Bearbeitung der Bauwerksprüfung erfolgt. Alternativ ist denkbar, die Funktionen des Demonstrators in einer künftigen SIB-Bauwerke Version zu integrieren, um somit die Vorteile beider Programme zu fusionieren und nutzen zu können. Technisch gesehen ist eine Weiterentwicklung des Systems, mit Blick auf die Flexibilität, empfehlenswert. Dabei sind Entwicklungen wie die Objektpositionierung im AR-Bereich, eine vollumfängliche sinnvolle Integration von Monitoringdaten, einheitliche Grundsätze von 3D-Modelldaten sowie Schnittstellen zu weiteren Programmen wichtige Bestandteile für eine optimierte Umsetzung und Nutzung des Systems. Des Weiteren sollte eine Untersuchung wichtiger Randbereiche der Bauwerksprüfung vorgenommen werden, wie die Frage zum Mehrwert der Einbindung eines Umgebungsmodells oder zur Verplanung einer Prüfung. Zusammenfassend haben die im Forschungsprojekt entwickelten Anwendungen die Potenziale, den Bauwerksprüfer kontinuierlich bei seiner Arbeit zu unterstützen. Insbesondere die Zeitersparnis durch mühseliges Vor- und Nachbereiten wird nachhaltig reduziert. Ein großer Mehrwert für den Bauwerksprüfer ist vor allem die lückenlose Protokollierung von Schäden über den Lebenszyklus eines Bauwerks. Durch die direkte Einbindung von Bildaufnahmen und die Verortung der Schäden durch die Bauwerksprüfer ist ein großer Mehrwert für Bauwerksprüfer und Bewirtschafter des Bauwerks entstanden. Schluss mit der Zettelwirtschaft – ein Statement, mit dem das Projekt als Ziel gestartet ist. Die Basis zum Kern des Statements konnte in diesem Projekt aufgezeigt und dargestellt werden. Allerdings nur durch eine konsequente Weiterentwicklung, sowohl technologisch als auch bei den Rahmenbedingungen, kann die Digitalisierung im Bereich der Bauwerksprüfung und -erhaltung Einzug erhalten.

Mit der Einführung der RABT 2006 bzw. der Veröffentlichung der EABT 2019 werden die Vorgaben in der EU-Richtlinie 2004/54/EG zur Anwendung von Risikoanalysen bei der Bewertung der Sicherheit von Straßentunneln in das nationale Regelwerk überführt. Danach werden Risikoanalysen erforderlich, wenn ein Straßentunnel entweder eine besondere Charakteristik aufweist oder in seiner geometrischen Ausbildung bzw. sicherheitstechnischen Ausstattung von den Vorgaben im Regelwerk abweicht. Seit der Veröffentlichung der aktuellen Methodik zur Sicherheitsbewertung von Straßentunneln gemäß BASt-Heft B66 „Sicherheitsbewertung von Straßentunneln“ im Jahr 2009 liegen zwischenzeitlich umfangreiche Erkenntnisse bei der Umsetzung des Verfahrens und der praktischen Anwendung in risikoanalytischen Untersuchungen vor. Des Weiteren wurden in dem Fachbereich zahlreiche Forschungsprojekte zu speziellen Fragestellungen durchgeführt und wesentliche neue Erkenntnisse zu bisher unberücksichtigten Parametern gewonnen. Sowohl das methodische Vorgehen als auch grundlegende Parameter und Annahmen der Methodik entsprechen daher nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik. Aus den oben genannten Gründen ist es erforderlich, die Bewertungsmethodik zu analysieren und zweckmäßige Adaptierungsvorschläge festzulegen. Der entwickelte Adaptierungsvorschlag für die Bewertungsmethodik behandelt die folgenden Anpassungen im Zuge der Risikobewertung, der Häufigkeitsermittlung, sowie der Schadensausmaßermittlung für Kollisionen und Brände im Tunnel. Zur Risikobewertung wurde anstelle des absoluten Bewertungskriteriums innerhalb von Summenkurven im Häufigkeits-Ausmaßdiagramm ein relativer Ansatz implementiert, bei dem ein zu untersuchen-der Tunnel einem richtlinienkonformen theoretischen Tunnel gegenübergestellt wird. Dafür war es erforderlich die Rahmenbedingungen für die Festlegung eines solchen Referenztunnels für wesentliche Tunnelparameter zu definieren. Der Adaptierungsvorschlag in der Häufigkeitsanalyse beinhaltet die Aktualisierung von Ereignisraten (Unfallrate, Brandrate) aufgrund von aktuellen Auswertungen der bundesweiten Ereignisdatenbank, der Festlegung von Einflussfaktoren auf die Unfallhäufigkeit im Tunnel, sowie eines Vorschlages zur Aktualisierung der Struktur des Ereignisbaumes inklusive dessen relativen Häufigkeiten. Der Adaptierungsvorschlag für das Schadensausmaßmodell beinhaltet Neuerungen sowohl bei der Analyse der Auswirkungen von Kollisionen, als auch von Bränden im Tunnel. Mit Hilfe des Nilsson Power Modells kann fortan der Einfluss der Geschwindigkeit auf das Schadenausmaß nach Kollisionen abgebildet werden. Außerdem wurden für Wirkungsmodelle zur Abschätzung von Brandfolgen entsprechende Parameter und Randbedingungen festgelegt. Fokus dabei war die Festlegung von detaillierten Brandkurven und der zugehörigen Zeitschiene, die Implementierung eines akkumulations-basierten Fluchtmodells sowie Ansätze zur realitätsnahen Abbildung von Selbst- und Fremdrettungsvorgängen. Der ganzheitliche Adaptierungsvorschlag basiert auf einer aktuellen Auswertung der Tunnelereignisse in Deutschland sowie dem Stand der Wissenschaft und Technik bei der Bewertung von Personenrisiken im Tunnel. Durch Implementierung der vorgeschlagenen Anpassungen ist es fortan möglich, die Risiken im Tunnel realitätsnaher zu analysieren und eine Vielzahl von Sicherheitsmaßnahmen besser zu bewerten.

Für den Nachweis der Querkrafttragfähigkeit von Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung gibt es nach derzeitiger Bemessungspraxis keine einheitliche Vorgehensweise. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die Ergebnisse der Berechnungen sowohl bei der Ermittlung der Beanspruchungen als auch bei der Interpretation der Bemessungsverfahren nach DIN EN 1992-2 und zugehörigem Nationalen Anhang in einer erheblichen Bandbreite voneinander abweichen können, ohne dass immer eindeutig beurteilt werden kann was richtig oder falsch ist. Die Schnittgrößenermittlung und Bemessung entscheidet aber darüber, ob Querkraftbewehrung erforderlich ist oder nicht. Besonders wenn es dadurch im Zuge der Ausführungsplanung zu anderen Ergebnissen kommt als bei der Entwurfsplanung, führt dies auch zu vertraglichen Problemen für den Bauherrn. Ein weiteres Problemfeld kann die Nachrechnung bestehender Bauwerke darstellen, da die Fahrbahnplatten des Bestands in der Regel ohne Querkraftbewehrung ausgeführt wurden. Vor diesem Hintergrund besteht aus Bauherrensicht die Notwendigkeit, eine einheitliche Vorgehensweise für die Berechnung und Bemessung von Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung bei Querkraftbeanspruchung auf Grundlage des aktuellen Stands von Wissenschaft und Technik zu entwickeln, um eine sichere und wirtschaftliche Bemessung zugleich mit eindeutigen Vorgaben zu gewährleisten. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung einer einheitlichen Vorgehensweise für den Nachweis von Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung. Dabei werden Vorschläge erarbeitet, die mechanisch begründet und für die Bemessungspraxis geeignet sind. Zudem werden entsprechende Textvorschläge zur Aufnahme in Bauherrenregelungen formuliert. Das Problem umfasst sowohl die Ermittlung der Beanspruchungen als auch des Tragwiderstands bei Querkraft von Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung. Beide Seiten, die Beanspruchung vEd und der Tragwiderstand vRd, stehen dabei in einer gewissen Abhängigkeit zueinander (z. B. auflagernahe Einzellasten, Interaktion Biegung/Querkraft, Kalibrierung des Bemessungsmodells, Betontraganteil Vccd).

Gabionen haben sich in den letzten Jahren als kostengünstige Bauelemente für Stützkonstruktionen etabliert. Bisher existiert allerdings für Stützkonstruktionen aus Gabionen weder ein realitätsnahes rechnerisches Nachweisverfahren für die innere Standsicherheit eines Einzelelements noch ein definiertes Prüfverfahren für Belastungsversuche. Aus diesem Grund sollen die vorhandenen Regelwerke überarbeitet und angepasst werden. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurden sechs zentrische Belastungsversuche an 3-seitig gelagerten Gabionen durchgeführt. Die Einzelkörbe wurden analog zum häufigen Vorgehen auf einer Baustelle vor Ort befüllt und handgerichtet. Es wurden drei gleiche Versuche mit Lindlarer Grauwacke und 3 unterschiedliche Versuche mit Füllungen aus Granit durchgeführt. In diesem Bericht werden die Belastungsversuche, sowie das Deformationsverhalten der Gabionen beschrieben und analysiert. Basierend auf den Ergebnissen des vorherigen Projektes F1100.2315000 „Vorbereitung von Großversuchen an Stützkonstruktionen aus Gabionen“ wurden die Erkenntnisse aus den Sandversuchen und die Messtechnik aus den bisherigen Versuchen übernommen. Die Gabionen reagierten mit großer Verformung des Frontgitters auf die Belastung. Die Distanzhalter wirkten sich positiv auf die Stabilität der Gabione aus. Hohe Zugkräfte in den Distanzhaltern resultierten aus der horizontalen Deformation des Frontgitters und führten zum langsamen Aufbiegen der Distanzhalterhaken, bis diese schließlich versagten. Eine höhere Steifigkeit der Gabione und somit niedrigere Verformungsraten lassen sich durch die Wahl eines festen, homogenen Füllmaterials mit hohem Reibungswinkel erzielen. Eine Verdichtung des Füllmaterials trägt ebenso dazu bei. Eine hohlraumarme Verfüllung, welche Materialumlagerungen in der Gabione unter Belastung verhindert, ist essentiell für die innere Standsicherheit. Die Gabionen weisen ein plastisches Verformungsverhalten auf, wodurch ein eindeutiger Bruchpunkt in der Regel nicht vorliegt. Aus diesem Grund wurde für jeden Versuch eine Bruchfestigkeit aufgrund von anhaltender Deformation des Frontgitters und Stauchung der Gabione bzw. eines Aufbiegens der Distanzhalterhaken festgelegt. Für alle Gabionen wurden äquivalente Betondruckfestigkeiten ermittelt. Die hier untersuchten Gabionen zeichneten sich insgesamt durch niedrige Bruchfestigkeiten aus. Basierend auf den Erfahrungen aus den durchgeführten Belastungsprüfungen in diesem Forschungsprojekt wurden abschließend Empfehlungen zur Durchführung eines Prüfverfahrens für zentrische Belastungsprüfungen an 3-seitig gelagerten einzelnen Gabionen formuliert.