Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau
Filtern
Erscheinungsjahr
Schlagworte
- Deutschland (60)
- Forschungsbericht (60)
- Germany (60)
- Research report (59)
- Bridge (32)
- Brücke (31)
- Berechnung (20)
- Calculation (19)
- Bewertung (17)
- Test (17)
- Versuch (17)
- Bemessung (16)
- Tunnel (16)
- Design (overall design) (15)
- Measurement (14)
- Messung (14)
- Prüfverfahren (13)
- Spannbeton (13)
- Test method (13)
- Condition survey (12)
- Evaluation (assessment) (12)
- Prestressed concrete (12)
- Zustandsbewertung (12)
- Bearing capacity (11)
- Tragfähigkeit (11)
- Damage (10)
- Sachschaden (10)
- Festigkeit (9)
- Fire (9)
- Mathematical model (9)
- Rechenmodell (9)
- Strength (mater) (9)
- Bauwerk (8)
- Bewehrung (8)
- Engineering structure (8)
- Metal bridge (8)
- Reinforced concrete (8)
- Sicherheit (8)
- Ausrüstung (7)
- Behaviour (7)
- Beton (7)
- Concrete (7)
- Dauerhaftigkeit (7)
- Development (7)
- Durability (7)
- Entwicklung (7)
- Equipment (7)
- Lebenszyklus (7)
- Method (7)
- Nachhaltige Entwicklung (7)
- Reinforcement (in mater) (7)
- Richtlinien (7)
- Safety (7)
- Simulation (7)
- Specifications (7)
- Stahlbeton (7)
- Sustainability (7)
- Verfahren (7)
- Verhalten (7)
- Belastung (6)
- Brand (6)
- Forecast (6)
- Norm (tech) (6)
- Prevention (6)
- Prognose (6)
- Balken (5)
- Beam (5)
- Bruch (mech) (5)
- Cracking (5)
- Digital model (5)
- Ermüdung (mater) (5)
- Fatigue (mater) (5)
- Life cycle (5)
- Load (5)
- Numerisches Modell (5)
- Planning (5)
- Planung (5)
- Rissbildung (5)
- Composite bridge (4)
- Ecobalance (4)
- Evaluation (4)
- Failure (4)
- Feuer (4)
- Fiber reinforced concrete (4)
- Instandsetzung (4)
- Kontrolle (4)
- Metallbrücke (4)
- Model (not math) (4)
- Modell (4)
- Moisture content (4)
- Probability (4)
- Quality (4)
- Qualität (4)
- Repair (4)
- Shear (4)
- Spalling (4)
- Stability (4)
- Stahlbrücke (4)
- Standfestigkeit (4)
- Verbundbrücke (4)
- Verhütung (4)
- Wahrscheinlichkeit (4)
- Wassergehalt (4)
- Ökobilanz (4)
- Abplatzen (3)
- Bridge deck (3)
- Bridge surfacing (3)
- Brückenbelag (3)
- CEN (3)
- Chlorid (3)
- Construction (3)
- Continuous (3)
- Corrosion (3)
- Deformation (3)
- Fahrbahntafel (3)
- Finite element method (3)
- Frost (3)
- Improvement (3)
- Information (3)
- Kontinuierlich (3)
- Korrosion (3)
- Life-cycle (3)
- Mix design (3)
- Modification (3)
- Platte (3)
- Prestressing (3)
- Reinforcement (gen) (3)
- Sensor (3)
- Slab (3)
- Spannglied (3)
- Specification (Standard) (3)
- Specification (standard) (3)
- Stahl (3)
- Steel (3)
- Surveillance (3)
- Temperatur (3)
- Tendon (3)
- Traffic (3)
- Tunnel lining (3)
- Tunnelauskleidung (3)
- Verbesserung (3)
- Verformung (3)
- Verkehr (3)
- Verstärkung (allg) (3)
- Vorspannung (3)
- Zusammensetzung (3)
- Abdichtung (2)
- Analyse (math) (2)
- Analysis (math) (2)
- Anpassung (allg) (2)
- Auftaumittel (2)
- Ausschreibung (2)
- Bau (2)
- Beschichtung (2)
- Brückenüberbau (2)
- Carbonate (2)
- Carriageway (2)
- Chloride (2)
- Coating (2)
- Control (2)
- Cost (2)
- Data processing (2)
- Datenverarbeitung (2)
- Decision process (2)
- Decke (Straße) (2)
- Defect (tech) (2)
- Deicing (2)
- Deterioration (2)
- Economic efficiency (2)
- Efficiency (2)
- Eigenschaft (2)
- Entscheidungsprozess (2)
- Evakuierung (2)
- Extern (2)
- Fahrbahn (2)
- Faserbeton (2)
- Faserbewehrter Beton (2)
- Freezing thawing cycle (2)
- Frost Tau Wechsel (2)
- Fuge (2)
- Full scale (2)
- Halide (2)
- Heat (2)
- Incident management (2)
- Information documentation (2)
- Joint (structural) (2)
- Karbonatisierung (2)
- Kosten (2)
- Leistungsfähigkeit (allg) (2)
- Lüftung (2)
- Maintenance (2)
- Materialveränderung (allg) (2)
- Methode der finiten Elemente (2)
- Non destructive (2)
- Normalgröße (2)
- Oberfläche (2)
- Orthotropic plate (2)
- Outside (2)
- Porosity (2)
- Properties (2)
- Risikobewertung (2)
- Risk assessment (2)
- Safety coefficient (2)
- Sample (mater) (2)
- Schall (2)
- Scheren (2)
- Schub (2)
- Sicherheitsbeiwert (2)
- Sound (2)
- Spannungsanalyse (2)
- Statistics (2)
- Statistik (2)
- Stress analysis (2)
- Störfallmanagement (2)
- Superstructure (bridge) (2)
- Surface (2)
- Temperature (2)
- Temperature measurement (2)
- Temperaturmessung (2)
- Transport infrastructure (2)
- Ultraschall (2)
- Ultrasonic (2)
- Unterhaltung (2)
- Ventilation (2)
- Verkehrsinfrastruktur (2)
- Waterproofing (2)
- Wirtschaftlichkeit (2)
- Wärme (2)
- Zerstörungsfrei (2)
- Abblättern (1)
- Accessibility (1)
- Accident (1)
- Achslast (1)
- Adaptation (psychol) (1)
- Aggregate (1)
- Air entrained concrete (1)
- Aircraft (1)
- Akustisches Signal (1)
- Alternative energy (1)
- Anpassung (psychol) (1)
- Apparatus (measuring) (1)
- Approximation (1)
- Articulated vehicle (1)
- Auflager (Brücke) (1)
- Auftrag (1)
- Aural signal (1)
- Ausbreitung (1)
- Ausführungsfehler (1)
- Automatic (1)
- Automatisch (1)
- Außenseite (1)
- Axle load (1)
- Barrierefrei (1)
- Bauausführung (1)
- Baustelle (1)
- Baustoff (1)
- Bauwerksmonitoring (1)
- Bearing (bridge) (1)
- Behinderter (1)
- Benutzung (1)
- Betriebsverhalten (1)
- Black ice (1)
- Boden (1)
- Bottleneck (1)
- Breite (1)
- Brennbarkeit (1)
- Bridge management system (1)
- Brücken Management System (1)
- Cable (1)
- Cable stayed bridge (1)
- Calibration (1)
- Cantilever (1)
- Case study (1)
- Cause (1)
- Cement (1)
- Certification (1)
- Classification (1)
- Cleaning (1)
- Color (1)
- Communication (1)
- Construction site (1)
- Contract (1)
- Coupling (1)
- Cross section (1)
- Culvert (1)
- Curve (math) (1)
- Cut and cover (1)
- Data acquisition (1)
- Data transmission (telekom) (1)
- Database (1)
- Datenbank (1)
- Datenerfassung (1)
- Datenübertragung (telekom) (1)
- Deflection (1)
- Degree of saturation (mater) (1)
- Depth (1)
- Design (Overall design) (1)
- Detection (1)
- Digitale Bildverarbeitung (1)
- Distribution (gen) (1)
- Durchbiegung (1)
- Durchlass (1)
- Durchlässigkeit (1)
- EU Richtlinie (1)
- EU directive (1)
- Echtzeit (1)
- Eindringung (1)
- Emergency (1)
- Empfindlichkeit (1)
- Engpass (1)
- Entdeckung (1)
- Erneuerbare Energie (1)
- Error (1)
- Europa (1)
- Europe (1)
- Evacuation (1)
- Excavation (process) (1)
- Expert system (1)
- Expertensystem (1)
- Fachwerk (1)
- Fahrstreifen (1)
- Fahrzeugrückhaltesystem (1)
- Fallstudie (1)
- Farbe (1)
- Fehler (1)
- Fehlstelle (1)
- Fernsteuerung (1)
- Flammability (1)
- Flüssigkeit (1)
- Frame (1)
- Frost damage (1)
- Frostschaden (1)
- Gabion (1)
- Gabione (1)
- Gas (1)
- Gebirge (1)
- Gehweg (1)
- Gelenk (1)
- Gelenkfahrzeug (1)
- Genauigkeit (1)
- Georadar (1)
- Gesetzgebung (1)
- Gestaltung (1)
- Gewinnung (1)
- Glatteis (1)
- Gleichbehandlung (1)
- Glue (1)
- Grenzwert (1)
- Ground penetrating radar (1)
- Ground water (1)
- Grundwasser (1)
- Heavy (1)
- Herstellung (1)
- High performance concrete (1)
- Highway (1)
- Highway traffic (1)
- Hinge (1)
- Hochfester Beton (1)
- Hohlprofil (1)
- Hohlraumgehalt (1)
- Hüllrohr (1)
- Image processing (1)
- Impact study (1)
- In service behaviour (1)
- In situ (1)
- Incident detection (1)
- Industrie (1)
- Industry (1)
- Information management (1)
- Injection (Materials) (1)
- Interview (1)
- Kabel (1)
- Kalibrierung (1)
- Kerbeffekt (1)
- Klassifizierung (1)
- Klebstoff (1)
- Kommunikation (1)
- Kragarm (1)
- Kunststoff (1)
- Kupplung (1)
- Kurve (math) (1)
- Laboratorium (1)
- Laboratory (not an organization) (1)
- Lattice (1)
- Layout (1)
- Lebensdauer (1)
- Legislation (1)
- Limit (1)
- Liquid (1)
- Lkw (1)
- Loads (1)
- Longitudinal (1)
- Lorry (1)
- Luftfahrzeug (1)
- Luftporenbeton (1)
- Magnetism (1)
- Magnetismus (1)
- Manufacture (1)
- Material (constr) (1)
- Mauer (1)
- Membran (1)
- Membrane (1)
- Messgerät (1)
- Methode der Finiten Elemente (1)
- Micro (1)
- Mikro (1)
- Mountain (1)
- Naturstein (1)
- Notch effect (1)
- Notfall (1)
- Nutzwertanalyse (1)
- Näherung (math) (1)
- Offene Bauweise (1)
- Offenporiger Asphalt (1)
- Organic (1)
- Organisch (1)
- Orthotrope Fahrbahntafel (1)
- Orthotrope Platte (1)
- Overlapping (1)
- Oxidation (1)
- Pavement (1)
- Penetration (1)
- Permeability (1)
- Physically handicapped person (1)
- Pipe (1)
- Plastic material (1)
- Polyolefin (1)
- Polyvinylhydrocarbon (1)
- Poren (1)
- Porous asphalt (1)
- Post tensioning (1)
- Precision (1)
- Probe (1)
- Probekörper (1)
- Procurement (1)
- Prototyp (1)
- Prototype (1)
- Quality assurance (1)
- Qualitätssicherung (1)
- Quer (1)
- Querschnitt (1)
- Radar (1)
- Rahmen (Statik) (1)
- Rauheit (1)
- Reaction (human) (1)
- Reaktionsverhalten (1)
- Real time (1)
- Rechenprogramm (1)
- Reflectivity (1)
- Reflexionsgrad (1)
- Regression analysis (1)
- Regressionsanalyse (1)
- Reinforcing materials (1)
- Reinigung (1)
- Remote control (1)
- Reproducibility (1)
- Reproduzierbarkeit (1)
- Reserch report (1)
- Residual (1)
- Rest (1)
- Retaining wall (1)
- Risiko (1)
- Risk (1)
- Road heating (1)
- Road user (1)
- Robot (1)
- Roboter (1)
- Rock (1)
- Rohrknoten (1)
- Rohrleitung (1)
- Schrägseilbrücke (1)
- Schutz (1)
- Schweißen (1)
- Schweißknoten (1)
- Schwer (1)
- Security (1)
- Selbstverdichtender Beton (1)
- Self compacting concrete (1)
- Sensitivity (1)
- Sheath (1)
- Shotcrete (1)
- Significance (1)
- Signifikanz (1)
- Software (1)
- Soil (1)
- Spreading (1)
- Spritzbeton (1)
- Standardisierung (1)
- Standardization (1)
- Stochastic Process (1)
- Stochastic process (1)
- Stochastisch (1)
- Stochastischer Prozess (1)
- Straße (1)
- Straßenheizung (1)
- Straßenverkehr (1)
- Structural health monitoring (1)
- Störfallentdeckung (1)
- Stützwand (1)
- Surfacing (1)
- Systemanalyse (1)
- Systems analysis (1)
- Sättigungsgrad (mater) (1)
- T Träger (1)
- T beam (1)
- Technische Überwachung (allg) (1)
- Tender (1)
- Texture (1)
- Thermoplast (1)
- Thermoplastic (1)
- Tiefe (1)
- Timbering (1)
- Time (1)
- Traffic composition (1)
- Traffic concentration (1)
- Traffic lane (1)
- Transverse (1)
- Tunnels (1)
- Unfall (1)
- Unfallverhütung (1)
- Ursache (1)
- Use (1)
- Value analysis (1)
- Vehicle restraint system (1)
- Verbau (1)
- Verkehrsstärke (1)
- Verkehrsteilnehmer (1)
- Verkehrszusammensetzung (1)
- Verpressung (1)
- Verteilung (allg) (1)
- Veränderung (1)
- Vorspannung mit nachtr Verbund (1)
- Walkways (1)
- Wall (1)
- Wasser (1)
- Water (1)
- Wave (1)
- Wearing course (1)
- Weight (1)
- Welding (1)
- Welle (1)
- Width (1)
- Wirksamkeitsuntersuchung (1)
- Zeit (1)
- Zement (1)
- Zertifizierung (1)
- Zinc (1)
- Zink (1)
- Zuschlagstoff (1)
- Überlappung (1)
Institut
- Sonstige (80) (entfernen)
139
Ziel des Forschungsprojektes ist es, die handnahe Bauwerksprüfung gemäß DIN 1076 durch innovative, bildgebende Verfahren zu ergänzen und zu optimieren. Unbemannte Fluggeräte bzw. UAS (Unmanned Aerial System) bieten vielfältige Möglichkeiten zur Bilderfassung und können als unterstützendes, technisches Hilfsmittel in der Brückenprüfung zum Einsatz kommen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden drei Brücken mithilfe von UAS beflogen. Es handelte sich dabei um die folgenden Bauwerke: das Schildescher Viadukt in Bielefeld, die Talbrücke Nuttlar sowie die Europabrücke in Koblenz. Diese drei Brücken weisen unterschiedliche Charakteristika bezüglich Bauart, Oberfläche und Baujahr auf. Durch den Einsatz von UAS konnten Schäden an den genannten Brücken identifiziert werden. In diesem Zusammenhang konnten die von einem Brückenprüfer zuvor getroffenen Vorabeinschätzungen bezüglich der zu identifizierenden Schäden bestätigt bzw. übertroffen werden. Insbesondere die Möglichkeit zur Befliegung schwer zugänglicher Stellen durch den Einsatz von UAS sowie Zeitersparnis während einer Prüfung, macht diese Technologie für die Brückenprüfung interessant. Durch die gezielte Anwendung der UAS Technologie wird eine Reduzierung der Nutzungseinschränkung des Bauwerks verbunden mit einer Qualitätssteigerung der Ergebnisse erreicht. Dies gilt nicht nur für die klassische Brückenprüfung gemäß DIN 1076 sondern auch für Sonderprüfungen aufgrund von außergewöhnlichen Ereignissen wie z.B. Hochwasser oder Unfall.
103
Zur Erprobung der Umsetzung des Eurocode 7 und der weiteren neuen europäischen Normen im Grund- und Tunnelbau wurden Vergleichsberechnungen nach DIN EN 1997-1/DIN 1054 (2010) und nach bisher gültiger DIN 1054 (2005) durchgeführt. Als Beispiele wurden ein Spundwandverbau, eine Winkelstützwand, ein Tunnel in offener Bauweise, ein Tunnel in geschlossener Bauweise und eine Pfahlgründung berechnet. Die Untersuchungen haben im Wesentlichen die folgenden Ergebnisse gezeigt: - Für den betrachteten Spundwandverbau und die untersuchte Winkelstützwand ergeben sich auf der Grundlage der neuen europäischen Vorschriften die gleichen Bauteilabmessungen und Querschnittsausnutzungen wie nach den bisherigen nationalen Normen. - Für Tunnelbauwerke in offener und in geschlossener Bauweise ergeben sich aufgrund der gemäß DIN EN 1992-2 nun größer anzusetzenden Elastizitätsmoduln des Betons geringfügig höhere erforderliche Bewehrungsquerschnitte als bisher. - Bei Pfahlbemessungen ergeben sich geringfügig abweichende Bemessungswiderstände der äußeren Tragfähigkeit der Pfähle. - Durch die Einführung der neuen europäischen Vorschriften für Bauwerke des Grund- und Tunnelbaus ergeben sich insgesamt nur geringe technische Änderungen bei den zu führenden statischen Nachweisen und auch nur geringe Änderungen in den Bemessungsergebnissen gegenüber den bisherigen deutschen Normen. Die Umstellung auf die europäischen Normen beinhaltet im Grund- und Tunnelbau daher keine gravierenden Änderungen des Sicherheitsniveaus oder der Kosten. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die ZTV-ING, Teil 2, Abschnitte 1, 2 und 4 sowie Teil 5, Abschnitte 1 und 2 und die zugehörigen fachspezifischen europäischen und deutschen Vorschriften für die hier untersuchten Bauwerke eine hinreichende Grundlage für die Umsetzung der Eurocodes im Grund- und Tunnelbau sind.
64
Tiefenabhängige Feuchte- und Temperaturmessungen an einer Brückenkappe der Expositionsklasse XF4
(2008)
Das Forschungsvorhaben hatte zum Ziel, Erkenntnisse zur zeitlichen Entwicklung des Wassergehalts sowie der Temperaturbeanspruchung im Kappenbeton von Brücken zu erhalten. Bei den Untersuchungen wurde der Wassergehalt im Luftporenbeton der Kappe indirekt über die Messung des tiefenabhängigen Elektrolytwiderstands des Betons bestimmt. Dabei wurde gleichzeitig die tiefenabhängige Temperatur aufgezeichnet. Für die Versuche wurde die Brückenkappe einer bestehenden Brücke über eine Autobahn im Sauerland nachträglich mit Multiring-Elektroden und Temperatursensoren ausgerüstet. Die Messungen erfolgten als Dauermessungen über einen Zeitraum von dreieinhalb Jahren in Tiefen zwischen 7 mm und 87 mm unter der Oberkante der Kappe und begannen etwa fünf Jahre nach Fertigstellung des Bauwerks. Im Beobachtungszeitraum lag die Wassersättigung zwischen der im Labor ermittelten Wassersättigung unter atmosphärischem Druck und der hygroskopischen Sättigung, die sich nach Lagerung bei 95 Prozent relativer Luftfeuchte einstellt. Zusammenhänge zwischen dem Sättigungsgrad im Kappenbeton und den Witterungsbedingungen konnten im untersuchten Tiefenbereich (7 mm bis 87 mm) nicht festgestellt werden. Allerdings war in der obersten Messtiefe von 7 mm ein leichter Anstieg des Elektrolytwiderstands feststellbar. Im Beobachtungszeitraum wurden in der Kappe Minimaltemperaturen von bis zu -10 Grad Celsius bei Auftreten von Frost-Tau-Wechseln gemessen, während an Eistagen mit Temperaturen dauerhaft unter 0 Grad Celsius vereinzelt Temperaturen bis zu -15 Grad Celsius festgestellt wurden. Bei den bei Brückenkappen gegebenen Randbedingungen, insbesondere der Verwendung von Luftporenbeton, und den Messergebnissen kann von eher unkritischen Bedingungen für eine Frostschädigung ausgegangen werden. Bei dieser Aussage ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Messdaten erst ab einem Abstand von circa 7 mm unter der Kappenoberfläche erfasst werden konnten.
63
Ziel der Untersuchungen war es, die Leistungsfähigkeit von SVB für die Anwendung im Straßentunnelbau zu verifizieren. Insbesondere sollte geprüft werden, ob die Robustheit des SVB gegenüber den in der Baupraxis auftretenden Veränderungen bei den Ausgangsstoffen und den Herstellbedingungen ausreichend ist und ob Fehler bei der Umschließung komplizierter Einbauteile in Tunnelinnenschalen durch den Einsatz von SVB vermieden werden können. Die Untersuchungen erfolgten an einem Straßentunnelbauwerk. Im Zuge der Ausführung des Schlossbergtunnels (B 277, Ortsdurchfahrung Dillenburg, Hessen) wurde eine cirka 30 m lange Versuchsstrecke mit insgesamt 6 Innenschalenblöcken aus SVB ausgeführt. Dieses Pilotprojekt wurden durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), im Jahr 2003 iniziiert. Unter Beachtung der vorhandenen Ausgangsstoffe, aber auch der vorherrschenden Gegebenheiten an der mobilen Baustellenmischanlage geschuldet, wurde ein SVB der Festigkeitsklasse C30/37 konzipiert. Die Betonzusammensetzung zeichnet sich durch eine Verarbeitungszeit von mindestens 2 Stunden, eine Ausschalfestigkeit von mindestens 3 N/mm2 nach 12 Stunden und eine durch die Verwendung von Flugasche reduzierte Hydratationswärmeentwicklung aus. Die Herstellung, der Einbau und die Nachbehandlung des SVB erfolgte entsprechend einer erteilten Zustimmung im Einzelfall (ZiE) unter Beachtung des speziell für den Tunnelbau abgestimmten Qualitätsmanagementssystems (QS-Pläne, Betonier- und Nachbehandlungskonzept). Während den sechs Betonagen der Tunnelinnenschalen, welche von Ende 2005 bis Anfang 2006 stattfanden, erfolgte ein umfangreiches Bauwerksmonitoring. Dabei wurden die relevanten Frisch- und Festbetonkennwerte, wie zum Beispiel seitlicher Frischbetondruck, Frisch- und Festbetontemperaturen sowie das Verformungserhalten bis ein Jahr nach der Herstellung überwacht. Um die Ausführungsqualität des SVB quantifizieren zu können, wurden neben einer visuellen Begutachtung, auch Wasserdichtigkeitstests und zerstörungsfreie Dickenmessungen durchgeführt. Die Untersuchungen hinsichtlich der Wasserdichtigkeit zeigten, dass es keine wasserführenden Risse bei den sechs Blöcken gibt. Eine Verbesserung der Dichtigkeit bei den Blockfugen konnte nicht nachgewiesen werden. Die gesammelten Erfahrungen beim Einbau des SVB können prinzipiell als positiv bewertet werden, SVB kann den zum Teil schwierigen tunnelbauspezifischen Bedingungen standhalten. Der eingesetzte SVB hatte im Vergleich zu konventionellen Rüttelbeton keine nachteiligen Festbetonkennwerte. Wie aus zahlreichen anderen SVB-Projekten im Ingenieurbau bekannt ist, sind allerdings erhöhte Qualitätssicherungsmaßnahmen notwendig, um alle geforderten Eigenschaften zielsicher zu erreichen. Dieser Mehraufwand macht es aber notwendig, dass vor jeder Tunnelbaumaßnahme genauestens kalkuliert wird, ob und in welchen Bereichen der Einsatz von SVB sinnvoll ist. Aufgrund der gesammelten Erfahrungen wird eine weitere Verwendung von SVB im Tunnelbau, speziell in Bereichen mit komplizierten Geometrien, hohen Bewehrungsgraden und Einbauteilen, zum Beispiel Kaverne, empfohlen. Die Anwendung für die eigentliche Tunnelinnenschale ist unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu entscheiden.
75
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.
100
Ziel des Projektes ist ein Konzept und ein an einem Beispiel umgesetztes technisches Equipment, welches eine Ermittlung von Einwirkungen auf Brücken, Widerstand und Zustand der Brücken in Echtzeit ermöglicht und gleichzeitig Datenlieferant für Verkehrszählungen und Achslastermittlungen ist. Technische Basis für die Datenerfassung der Verkehrsmengen und deren einzelnen Fahrzeuge ist der Einsatz von Traffic-Sensoren der Firma AVK GmbH und technische Basis für die Datenerfassung der Achslasten und der brückenspezifischen Kenngrößen ist eine konventionelle Messtechnik von Wegaufnehmern, Dehnmessstreifen und Beschleunigungssensoren. Für die praktische Anwendung der genannten beiden unabhängigen Messsysteme wurden während des Projektes an einer Testbrücke Erfahrungen gesammelt. Diese werden gegenwärtig genutzt, um ein System, in dem Datenerfassung, Weiterverarbeitung und Ergebnisbereitstellung auf einer einheitlichen Basis erfolgen, zu realisieren. Schwerpunkt wird neben der Weiterentwicklung der Algorithmen zur Verkehrserfassung und Bauwerkszustandsbewertung das Postprocessing werden, also die Bereitstellung der Daten in verteilten Umgebungen (webbasiert, Client-Server-Anwendungen), zur Zusammenarbeit z. B. mit den Straßenbauverwaltungen. Auf der Grundlage der gemessenen Daten und am mechanischen Modell ermittelten Daten werden die Algorithmen zur Achslasterkennung und der Zustandsdaten der Brücke entwickelt, die hier nur als Prototypen beschrieben werden und einer steten Entwicklung unterliegen. Sowohl aus den gemessenen Daten als auch aus der Interaktion von Messung und Simulation werden unter Anwendung statistischer Methoden charakteristische Werte und Ziellastniveaus abgeleitet. Ein stets mitlaufendes Auswerteregime optimiert ein Grundzeitintervall der Messungen hinsichtlich der Aussagequalität. An einer Testbrücke wurden die einzelnen Komponenten des Systems in der praktischen Anwendung überprüft und weiterentwickelt. Es wurden Folgerungen für die Anforderungen an die Messhardware, Software und die Auswertealgorithmen für einen weitergehenden professionellen Einsatz abgeleitet. Eine angezielte Echtzeitauswertung konnte bisher zwar installiert, aber noch nicht praktisch erprobt werden. Dies wird im Zusammenhang mit der weiteren Softwareentwicklung vorgesehen. Am Projektende liegt ein einsatzfähiges Equipment mit den entsprechenden Auswertemodulen vor, jedoch muss dieses erweitert und professionalisiert werden.
93
Die Anforderungen an Brückenbauwerke haben sich in den vergangenen Jahren infolge der steigenden Verkehrszahlen deutlich erhöht. Gleichzeitig hat sich mit der Umstellung der Normen der rechnerische Querkraftwiderstand von Bauteilen ohne Querkraftbewehrung verringert. Daher lässt sich für Brückenbauwerke im Bestand mit Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung nach derzeitigen technischen Regeln oft nicht eine ausreichende Querkrafttragfähigkeit nachweisen. Allerdings sind die berechneten Tragfähigkeiten aufgrund einer Unterschätzung der mitwirkenden Plattenbreite konservativ. Der derzeit gültige Ansatz zur Berechnung der Querkrafttragfähigkeit ohne Querkraftbewehrung nach DIN-Fachbericht 102 (2009) wurde anhand einer Querkraftdatenbank kalibriert, die hauptsächlich aus Versuchen an Balken besteht. Bislang wurden nur wenige Versuche zur Querkrafttragfähigkeit von Platten unter punktförmiger Belastung durchgeführt. Im vorliegenden von der Bundesanstalt für Straßenwesen geförderten und am Institut für Massivbau der RWTH Aachen durchgeführten Forschungsvorhaben wurde durch experimentelle und theoretische Untersuchungen das Querkrafttragverhalten von Platten genauer analysiert. Die experimentellen Untersuchungen bestanden aus insgesamt 17 Bauteilversuchen in zwei Versuchsserien. In der ersten Versuchsserie wurde die Fragestellung der sich einstellenden Lastverteilungsbreite bei Platten ohne Querkraftbewehrung im Zustand II untersucht. Hierzu wurde durch Variation der Plattenbreite (0,5 m bis 3,5 m) an Einfeldsystemen gezielt der Übergang von der Balkentragwirkung zur Plattentragwirkung analysiert. Anschließend wurde der Einfluss der Schubschlankheit (2,9 bis 5,4) auf das Querkrafttragverhalten überprüft. In der zweiten Versuchsserie wurde an Kragarmen von zweistegigen Plattenbalken der Einfluss der Vouten sowie des Momenten-Querkraftverhältnisses untersucht. Aufbauend auf den Versuchen der ersten Versuchsserie wurden nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen zur Untersuchung weiterer Einflüsse (z. B. Betonfestigkeit, Längs- und Querbewehrungsgrad, Druckbewehrung, Plattendicke, Stützweite) durchgeführt. Auf Grundlage der durchgeführten theoretischen und experimentellen Untersuchungen wurden abschließend die bestehenden Bemessungsansätze modifiziert und anhand von Versuchen aus der Literatur überprüft.
109
Durch die steigenden Verkehrszahlen haben sich die Anforderungen an Brückenbauwerke im Bestand in den letzten Jahren deutlich erhöht. Gleichzeitig ergeben sich heute durch Veränderungen in den Normen geringere rechnerische Querkrafttragfähigkeiten und höhere erforderliche Mindestquerkraftbewehrungen. Dadurch kann die Querkrafttragfähigkeit des Längssystems von bestehenden Brückenbauwerken häufig nicht mehr nachgewiesen werden, sodass Verstärkungsmaßnahmen erforderlich werden. In diesem, von der Bundesanstalt für Straßenwesen geförderten Forschungsvorhaben, wurden daher am Institut für Massivbau der RWTH Aachen experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einfluss einer externen Längsvorspannung auf die Querkrafttragfähigkeit bestehender Spannbetonbrücken durchgeführt. Für die experimentellen Untersuchungen wurden sechs Teilversuche an drei Zweifeldträgern mit parabelförmigem internen Spannglied und einer Stützweite von jeweils 5,5 m durchgeführt. Zwei der drei Träger wurden zusätzlich durch gerade externe Spannglieder vorgespannt. Durch die Versuche wurde der Einfluss der externen Vorspannung auf die Erstrisslasten und Bruchlasten untersucht. Die Träger wurden zusätzlich in beiden Feldern jeweils unterschiedlich bewehrt, wobei eine Trägerhälfte in etwa mit der nach DIN-FB 102 erforderlichen Mindestquerkraftbewehrung bewehrt war und die andere mit der Hälfte davon. Dadurch konnte auch das Tragverhalten bei nicht vollständig vorhandener Mindestquerkraftbewehrung untersucht werden. Parameterstudien mit Finite Elemente Modellen ergänzen die Versuche, um die Einflüsse aus Vorspanngrad, Querkraftbewehrungsgrad, Betonfestigkeit, Querschnitt und Spanngliedführung auf die Querkrafttragfähigkeit näher zu untersuchen. Auf Grundlage der experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurden dann bestehende Bemessungs- und Ingenieurmodelle überprueft und modifiziert.
81
Volkswirtschaftliche Gesichtspunkte beim Bau und der Unterhaltung von Brückenbauwerken erfordern ein effektives Lebenszyklusmanagement. Ein wesentliches Ziel besteht dabei in der zuverlässigen Prognose der Schadensentwicklung. Die Kenntnis über Mechanismen und Auswirkungen einzelner dauerhaftigkeitsrelevanter Beanspruchungen bzw. Schädigungsarten ist relativ weit fortgeschritten. Demgegenüber ist das Wissen über die Wirkungsweise kombiniert auftretender Beanspruchungen an Betonbauwerken bislang unzureichend. Dies gilt auch für den Fall, dass gleichzeitig singuläre Risiken, wie beispielsweise Ausführungsmängel oder Lagerschäden vorliegen. Gerade aber kombinierte Einwirkungen und bereits vorhandene Mängel sind für massive Schäden an Brücken maßgeblich verantwortlich. Diese Problematik wurde im Rahmen der vorliegenden Machbarkeitsstudie eingehend beleuchtet. Zunächst wurden im Rahmen einer umfangreichen Literatursichtung die vorhandenen dauerhaftigkeitsrelevanten Einwirkungen auf Brücken identifiziert sowie deren mögliche Modellierung in Form von Schädigungs-Zeit-Gesetzen aufgezeigt und eingehend diskutiert. In einem nächsten Schritt konnten die bei Brückenbauwerken vorzufindenden Interaktionen zwischen den kombiniert auftretenden dauerhaftigkeitsrelevanten Einwirkungen und singulären Risiken auf der Basis einer Literatursichtung erfasst und in Form einer Interaktionsmatrix anschaulich dargestellt werden. Die verschiedenen Methoden zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Betonkonstruktionen wurden aufgezeigt sowie die Grundzüge einer System- und Risikoanalyse vorgestellt. Anhand ausgewählter Bespiele aus der Fachliteratur wurde die prinzipielle Vorgehensweise bei unterschiedlichen Methoden zur Dauerhaftigkeitsbeurteilung dargestellt. Besondere Beachtung galt dabei dem aktuellen Stand der Forschung im Umgang mit kombiniert auftretenden Einwirkungen. Im Ergebnis der umfangreichen Literaturstudie konnte festgestellt werden, dass kombinierte Einwirkungen als Problem im Bereich des Betonbrückenbaus bekannt sind, ihre Erfassung und Modellierung jedoch weder zeitvariante Schädigungs-Zeit-Gesetze noch baustofftechnologische Interaktionen berücksichtigen. Auf der Grundlage der in der Literatur gewonnenen Erkenntnisse wurde ein Ansatz für eine um diese beiden entscheidenden Punkte erweiterte System- und Risikoanalyse erarbeitet. Dieser Ansatz besteht darin, über die Verwendung geeigneter Schädigungs-Zeit-Gesetze und grenzzustandsbezogener Betrachtungen Lebensdauerprognosen durchzuführen. Hierdurch wird eine wirklichkeitsnahe Beurteilung der Dauerhaftigkeit möglich. Die Interaktion der Schädigungsmechanismen wird über einen Faktor η, der die baustofftechnologischen Veränderungen des Betons infolge einer anderen Einwirkung berücksichtigt, in das Modell aufgenommen. Das erarbeitete Konzept wurde durch exemplarische, computergestuetzte Beispielrechnungen hinsichtlich seiner Anwendbarkeit bestätigt. Bis zur Praxiseinführung dieser Methode bedarf es jedoch noch umfangreicher Ausarbeitungen und gezielter weiterführender Forschung.
84
Eine Bewertung für Betone, die den Anforderungen der Expositionsklasse XF2 genügen sollen, ist derzeit nur nach dem deskriptiven Konzept möglich. Um den Frost-Tausalz-Widerstand von Betonen in der Expositionsklasse XF2 durch ein Laborprüfverfahren nachweisen zu können, wurde in den letzten Jahren das modifizierte CDF-Verfahren (XF2) entwickelt, das einen abgeschwächten Frost-Tausalz-Angriff gemäß XF2-Exposition erzeugt und eine Beurteilung des Frost-Tausalz-Widerstandes bei mäßiger Sättigung zulässt. Hierbei wird bei gleicher Abkühlrate wie beim bekannten CDF-Verfahren für die Exposition XF4 die Minimaltemperatur auf -10 -°C angehoben und die Prüfdauer auf 14 Frost-Tau-Wechsel verkürzt. Aufgrund der geringen Datenbasis war es bisher nicht möglich ein Abnahmekriterium festzulegen, mit dem für die Expositionsklasse XF2 geeignete Betonzusammensetzungen zuverlässig von ungeeigneten unterschieden werden können. Auch konnte das Prüfverfahren für eine Validierung noch nicht ausreichend charakterisiert werden. Eine Validierung des Prüfverfahrens würde es ermöglichen, Betonmischungen auch in der Expositionsklasse XF2 zu bewerten. Die Ziele des Forschungsvorhabens waren deshalb, eine Empfehlung für ein an der Praxis orientiertes Abnahmekriterium zu geben und das modifizierte CDF-Verfahren (XF2) zu validieren. Da eine Bewertung des Frost-Tausalz-Widerstands über ein Laborprüfverfahren nur dann möglich ist, wenn ein an der Praxis orientierter Grenzwert vorliegt, wurde auf Basis der Prüfung von 17 verschiedenen Betonrezepturen eine Empfehlung für ein Abnahmekriterium von 1000 g/m-² mittlerer aufsummierter Abwitterung nach 14 Frost-Tau-Wechseln gegeben. Dieses Kriterium gilt für die untersuchten Betone, die bis auf die Mindestdruckfestigkeit die Anforderungen an die DIN-Normen erfüllen. Um die Prüfstreuung des modifizierten CDF-Verfahrens (XF2) zu beurteilen und damit die Qualität des Prüfverfahrens abschätzen zu können, wurden die Präzisionsdaten in Anlehnung an DIN ISO 5725 ermittelt. Die Präzision ist ein wichtiges Kriterium für die Qualität eines Prüfverfahrens. Die Wiederholpräzision wurde am cbm der TU München durch die Prüfung von 29 Betonen mit 17 verschiedenen Zusammensetzungen bestimmt. Bei einer mittleren Abwitterung von 1500 g/m-² lag die Wiederholpräzision mit rund 13 % leicht über der Wiederholpräzision, die für das bereits bekannte CDF-Verfahren ermittelt wurde. Für eine mittlere aufsummierte Abwitterung von 1000 g/m-² ergibt sich ein Variationskoeffizient von 13,9 %. Die Präzision unter Zwischenbedingungen umfasst den Einfluss aus der Betoncharge (Zeit) sowie aus unterschiedlichen Bearbeitern und Prüfgeräten. Die in diesem Forschungsvorhaben durchgeführten Untersuchungen zeigten mit einem Variationskoeffizienten von 18% bei einer mittleren Abwitterung von 1000 g/m-² eine verhältnismäßig geringe Streuung der Prüfergebnisse unter Zwischenbedingungen. Die Vergleichspräzision gibt das Maximum der Streuung an. Sie wird durch Messungen unter veränderlichen Bedingungen (verschiedenen Labors, verschiedenen Bearbeiter und verschiedene Geräteausstattung) ermittelt. Zur Bestimmung der Vergleichspräzision wurde ein Ringversuch durchgeführt, an dem sich fünf deutsche Institute beteiligten. Untersucht wurden drei Betone, die sich deutlich in ihrem Frost-Tausalz-Widerstand unterschieden. Die Betonqualitäten konnten eindeutig voneinander unterschieden werden. Alle Institute ermittelten für jeden Beton eine Steigung im Abwitterungsverlauf, die der erwarteten Schädigung entsprach. Bei einer mittleren Abwitterung von 1000 g/m-² ergab sich ein Variationskoeffizient unter Vergleichsbedingungen von 26 %. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das modifizierte CDF-Verfahren (XF2) gemäß DIN EN ISO 17025 validiert ist. Die Korrelation zur Praxis wurde bereits in einem vorangegangen Forschungsvorhaben festgestellt. Für die hier untersuchten Betone wurde ein Abnahmekriterium von 1000 g/m-² mittlerer aufsummierter Abwitterung nach 14 Frost-Tau-Wechseln abgeleitet. Die Präzision des modifizierten CDF-Verfahrens (XF2) liegt in der Größenordnung anderer etablierter Festbetonprüfungen (zum Beispiel der Druckfestigkeitsprüfung). Demnach liefert das modifizierte CDF-Verfahren (XF2) reproduzierbare und präzise Ergebnisse.