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.

Horizontal liegende Kopfbolzen ermöglichen den Anschluss von dünnen Betonplatten an Stahlkonstruktionen wie bei Stabbogenbrücken mit außen liegenden Versteifungsträgern. Die Schubtragfähigkeit randnaher liegender Kopfbolzen wird durch Spaltkräfte im Beton beeinflusst. Aufgrund des geringen Randabstandes der Kopfbolzen zur Betonkante ist die Tragfähigkeit der Schubverbindung nach DIN EN 1994-2 Anhang C zu berechnen. Zusätzliche geometrische Randbedingungen für die erforderliche Länge der Kopfbolzen in Randlage verhindern ein Herausziehen der Kopfbolzen, das bei früheren Push-Out Versuchen beobachtet wurde. Diese Anforderungen an die Mindestlänge der Kopfbolzen können zu vergleichsweise langen Dübeln führen, die in der Praxis unwirtschaftlich oder nicht ausführbar sind. Der Einfluss von Parametern wie der Bewehrungsgrad oder die Betongüte, die das Tragverhalten randnaher Dübel positiv beeinflussen, darf aktuell noch nicht bei Ermittlung der Tragfähigkeit angesetzt werden. Aufgrund der jüngsten Entwicklungen in der Befestigungstechnik besteht die Möglichkeit, die geometrischen Randbedingungen zu vernachlässigen und die Abtragung der Zugkräfte in der Achse der Kopfbolzen explizit nachzuweisen. Basierend auf neuen experimentellen und numerischen Untersuchungen wird anstelle dieser geometrischen Einschränkungen ein neues Nachweiskonzept auf Basis der Komponentenmethode entwickelt und für die Praxisanwendung aufbereitet.

Die Anforderungen an die Brückenbauwerke im Bestand haben sich in den vergangenen Jahren infolge steigender Verkehrszahlen vor allem im Bereich des schweren Güterverkehrs deutlich erhöht und werden laut aktuellen Studien in den nächsten Jahren weiter ansteigen. Weist man die betroffenen Brücken nach DIN-Fachbericht 102 nach, ergibt sich eine deutlich höhere erforderliche Querkraftbewehrung als die tatsächlich in den Stegen vorhandene. Dies alles geht einher mit der Tatsache, dass viele der Bestandsbauwerke in einem schlechten Zustand sind. Die Nachrechnungsrichtlinie lässt einige Modifikationen der Querkraft- und Torsionsnachweise zu, die teilweise in den alten Normengenerationen üblich waren. Andere Modifikationen, die im Rahmen von Gutachten angewendet werden, wurden in der Nachrechnungsrichtlinie nicht berücksichtigt, da sie noch nicht hinreichend verifiziert schienen. Außerdem gibt es in einigen Fällen keine einheitlichen Regelungen, sondern deren Auslegung liegt weitgehend im Ermessen des Anwenders, wie z. B. bei der Abminderung der Torsionssteifigkeit des Längssystems. Daher wurden in einem vorherigen Forschungsvorhaben kurzfristige Lösungen zur Modifikation bestehender Bemessungsansätze auf Grundlage bisher durchgeführter Forschungsvorhaben und gesammelter Erfahrungen bzw. Gutachten zur Nachrechnung von Bestandsbrücken erarbeitet. Zu anderen erweiterten Bemessungsmodellen für Querkraft- und Torsion von Spannbetonbrücken sowie speziellen Problemen des Brückenbaus konnten im Vorläuferprojekt dagegen keine abschließenden Festlegungen getroffen werden, da entsprechende theoretische und experimentelle Untersuchungen - vor allem an Durchlaufträgern - noch nicht im nötigen Umfang vorlagen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Herleitung und Verifikation verfeinerter Bemessungsansätze für Querkraft und Torsion, die auf ingenieurmäßigen Modellen mit mechanischer Grundlage beruhen. Dabei sollen die wesentlichen Fragestellungen zur Nachrechnung von Betonbrücken im Hinblick auf die Querkraft- und Torsionstragfähigkeit des Längssystems im Rahmen dieses Projektes abschließend geklärt werden. Auf der Basis von experimentellen und theoretischen Untersuchungen werden praxisgerechte Bemessungsansätze für Querkraft und Torsion hergeleitet werden, die eine genauere Vorhersage der Tragfähigkeit von Bestandsbauwerken ermöglichen.

Die in den vergangenen Jahrzehnten extrem gestiegene Verkehrsbelastung und die weiterhin als steigend prognostizierte Verkehrsentwicklung führt in der Kombination mit altersbedingten Defiziten in der Bauwerkssubstanz zu der Erfordernis einer eingehenden Überprüfung des Brückenbestandes des deutschen Fernstraßennetzes. Seit einigen Jahren steht mit der Nachrechnungsrichtlinie ein Instrument zur einheitlichen Vorgehensweise bei der Nachrechnung und Bewertung von bestehenden Brückenbauwerken zur Verfügung. Mittlerweile liegen erste Erfahrungen zur Anwendung der Nachrechnungsrichtlinie vor, die im Zuge einer Datenauswertung der Nachrechnungsergebnisse bewertet werden können. Durch die Datenauswertung bereits nachgerechneter Bauwerke soll eine Optimierung des bisherigen Vorgehens in Bezug auf die Nachrechnung von Stahl- und Verbundbrücken erreicht werden. Es werden in Abhängigkeit der Häufigkeit und der Größe der rechnerisch ermittelten Defizite kritische Nachweise bzw. Nachweisstellen herausgearbeitet, die vor dem Hintergrund der historischen Entwicklung der Regelwerke im Brückenbau in Verbindung mit der Bauzeit ein erstes Indiz zur Beurteilung des jeweiligen Brückenbauwerks liefern. Zusätzlich werden in einem gesonderten Kapitel am Beispiel von ausgewählten, vom Auftragnehmer selbst nachgerechneten Brückenbauwerken Besonderheiten und spezielle Erkenntnisse bei der Nachrechnung von Stahl- und Verbundbrücken detailliert beschrieben und Erfahrungswerte dargelegt. Die gewonnenen Erkenntnisse sind in einen Leitfaden zur vereinfachten Tragwerksbeurteilung im Vorfeld einer Nachrechnung eingeflossen. Dieser soll als weiteres Hilfsmittel dienen, um besonders kritische Bauwerke besser identifizieren zu können, und möglicherweise mit gezielten Untersuchungen von Detailpunkten erste Grundlagen für eine Bewertung der Bauwerke schneller zur Verfügung stellen zu können. Abschließend werden auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen Verbesserungsmöglichkeiten im Hinblick auf die Ergebnisdarstellung sowie inhaltliche Verbesserungspotentiale in der Nachrechnungsrichtlinie aufgezeigt und Vorschläge zur Ergänzung und Erweiterung der Nachrechnungsrichtlinie beschrieben.

Im Vorhaben wurde das Verhalten von offenporigen Fahrbahnbelägen in Bezug auf brennbare Flüssigkeiten im Vergleich zu dichten Fahrbahnoberflächen untersucht und analysiert inwieweit die speziellen Eigenschaften von offenporigen Asphalten Auswirkungen auf die Sicherheitsannahmen für risikobasierte quantitative Untersuchungen für Tunnel oder teilgeschlossene Bauwerke aufweisen. Hierzu wurden umfangreiche Versuche an großflächigen Versuchsplatten (80 x 80 cm) mit Deckschichten aus offenporigem Asphalt (PA) und Splitt-Mastix-Asphalt (SMA) sowie ergänzende CFD-Berechnungen durchgeführt. Die Ermittlung des Durchfluss- und Ausbreitverhaltens erfolgte bei konstanter Flüssigkeitsaufgabe auf die Versuchsplatten und Fassung der an den Plattenseiten austretenden Flüssigkeit in Messzylindern. Über diese wurde für die verschiedenen Deckschichten das zeitliche und räumliche Ausbreitungsverhalten analysiert. Die Ermittlung des Einflusses einer Oberflächenneigung erfolgte durch Variation der Ableitversuche mit zwei unterschiedlichen Plattenneigungen. Die Ermittlung des Brandverhaltens erfolgte in zwei Schritten. In einer ersten Versuchsreihe wurden auf die Platten verschiedene zuvor definierte Kraftstoffmengen aufgegeben und anschließend gezündet, so dass bei Brandbeginn beim SMA ein übersättigter und beim PA, je nach Aufgabemenge ein übersättigter, gesättigter oder teilgesättigter Asphalt vorlag. In der zweiten Versuchsreihe erfolgte während des Abbrands ein kontinuierlicher Benzinzufluss. Die Analyse der umfangreichen Daten aus den Versuchsreihen ermöglichte die Bereitstellung detaillierter Eingangsgrößen für die CFD-gestützte Modellierung und Validierung des zeitlichen und räumlichen Ausbreitungs- und Abbrandverhaltens für die betrachteten Fahrbahnoberflächen. In der sich anschließenden Wirkungsanalyse wurden die sich aus der Modellierung ergebenden Auswirkungen der unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen (PA und SMA) ermittelt und unter Anwendung des Verfahrens für die Bewertung der Sicherheit von Straßentunneln miteinander verglichen. Der quantitative Sicherheitsvergleich zeigte, dass offenporige Asphaltbeläge in Einhausungs- und Tunnelbauwerken unter risikoorientierten Gesichtspunkten nicht ungünstiger als dichte Fahrbahnbeläge einzustufen sind.

Im Rahmen des Forschungsprojektes FE 15.0541/2011/BRB "Fachtechnische Vorbereitung von geothermischen Pilotanwendungen bei Grund- und Tunnelbauwerken" wurde durch das Institut für Geotechnik der Universität Stuttgart das geothermische Potential der Tunneldrainagewasserschüttungen an den Portalen des Tunnel Rennsteig (BAB 71, Thüringer Wald) und des Grenztunnels Füssen (BAB 7, Bayern) ermittelt und die chemisch-physikalische Eignung zur thermischen Nutzung untersucht. Im Ergebnis können am Tunnel Rennsteig Wärmeströme zwischen 50 kW (Heizbetrieb) und 590 kW (Kühlbetrieb) und am Tunnel Füssen zwischen 150 kW (Heizbetrieb) bis 440 kW (Kühlbetrieb) nutzbar gemacht werden. Für die Tunnelportale wurden Konzepte zur Nutzung der thermischen Energie entwickelt und gesamtheitlich bewertet. Verglichen wurden klassische Nutzungen aus dem Bereich der Gebäudeklimatisierung, der Eis- und Schneefreihaltung von Freiflächen sowie die thermische Nutzung des Tunneldrainagewassers zur Fischzucht. Hierbei zeigten sich die Temperierung von Freiflächen sowie die Klimatisierung von Betriebsräumen der Tunneltechnik als technisch und energetisch sinnvolle Varianten der Energienutzung. Für die Nordportale der Tunnel Füssen und Rennsteig wurden diese Konzepte im Sinne einer Vorplanung vertieft betrachtet sowie monetär und auf der Basis weiterer Kriterien, wie der technischen Realisierbarkeit und des späteren Betriebs, bewertet. Für das Nordportal des Grenztunnels Füssen wurden im Rahmen einer Entwurfsplanung Anlagen zur Temperierung von Freiflächen sowie zur Klimatisierung der Tunnelbetriebsräume entwickelt. In beiden Fällen erfolgt die Nutzung des Tunneldrainagewassers direkt und passiv, d.h. es erfolgt kein Temperaturhub und das Wasser zirkuliert direkt durch die entsprechenden Wärmeübertrager. Das am Tunnel Füssen existierende geothermische Potential für den Kühlfall wird durch die geplante Anlage nur zu einem geringen Teil ausgenutzt, so dass die Auskopplung weiterer Kühlenergie möglich ist.

Bei der Brücke Beimerstetten erfolgt als Pilotprojekt in Deutschland eine Verstärkung einer orthotropen Platte mit stabstahlbewehrtem hochfestem Stahlfaserbeton, dessen Verbund mit dem Deckblech über eine zuvor verklebte Splittschicht hergestellt wird. Diese Verstärkungsmethode wurde in den Niederlanden entwickelt und bei Pilotprojekten eingesetzt. Die Brücke Beimerstetten ist als Einfeldtraeger mit einer Spannweite von 40,35m als einzelliger, stählerner Hohlkasten ausgebildet. Die Aussteifung erfolgt durch Querrahmen im Regelabstand von 2,00m. Die orthotrope Fahrbahnplatte besteht aus einem 12mm dicken Deckblech und Wulstflachstählen als Längsrippen im Abstand von ca. 250 bis 300mm. Vor dem Einbau des Betons wurden Probeplatten hergestellt, die zur versuchstechnischen Untersuchung der Methode unter Baustellenbedingungen durch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) herangezogen wurden. Nach zwei fehlerhaften Versuchen konnte bei der dritten Probeplatte durch den Einsatz einer druckluftbetriebenen Rüttelbohle, unterstuetzt durch Flaschenrüttler ein vollflächiger Verbund des hochfesten Betons mit dem geklebten Split nachgewiesen werden. Der Einbau des stabstahlbewehrten hochfesten Stahlfaserbetons ist sehr anspruchsvoll und benoetigt unter erschwerten Bedingungen in einer Einhausung eine grosse Anzahl gut geschultes Personal. Am Bauwerk durchgeführte Verformungs- und Dehnungsmessungen konnten im laufenden Baustellenbetrieb nur eingeschränkt durchgeführt werden. Über numerische Berechnungen wurde das Tragverhalten der orthotropen Fahrbahnplatte ohne Belag, mit Aspahltbelag bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und mit dem Aufbeton ermittelt. Der Abgleich von Mess- und Rechenergebnissen lässt auf einen vollen Verbund zur Zeitpunkt der Messungen schließen. Im Vergleich mit alternativen Verstärkungsmethoden zeigt das Pilotprojekt Beimerstetten gute Verstärkungseigenschaften und eine deutliche Verbesserung des Ermüdungswiderstandes der orthotropen Platte. Hinsichtlich der Dauerhaftigkeit des Verstärkungsverfahrens liegen unzureichende Erkenntnisse vor.

Im Gegensatz zu Gebäude und Industrieanlagen wurde der Einsatz automatischer Brandbekämpfungsanlagen in Straßentunneln bislang eher kritisch gesehen. Eine umfangreiche Validierung ihrer Wirksamkeit in Großbrandversuchen, die Optimierung der Systeme für den Tunneleinsatz, sowie positive praktische Erfahrungen lassen ein Überdenken dieser Position angezeigt erscheinen. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes wurde sowohl die Wirksamkeit von automatischen Brandbekämpfungsanlagen in Abhängigkeit von den verschiedenen Systemtypen, als auch deren Einbindung in das Gesamtsicherheitssystem eines Straßentunnels bewertet. Dabei wurden folgende Ergebnisse erarbeitet: - Ein früherer Aktivierungszeitpunkt hat wesentlichen Einfluss auf die Wirksamkeit einer automatischen Brandbekämpfungsanlage; - Korrekt geplante Brandbekämpfungsanlagen können Brandentwicklung und Temperaturen bei einem Brand in einem Tunnel sehr wirkungsvoll eindämmen; - Für den Personenschutz ist neben der Temperaturentwicklung die Rauchgasausbreitung wesentlich. Diesbezüglich gehen von einer automatischen Brandbekämpfungsanlage positive wie negative Wirkungen aus. Bei Modelltunnel mit mechanischer Lüftung konnte in Simulationen eine hohe Wirksamkeit von Brandbekämpfungsanlagen dargestellt werden; - Bei Modelltunneln mit Rauchabsaugung kann bei Aktivierung der Brandbekämpfungsanlage die Wirksamkeit der Lüftung durch den eingebrachten Impuls beeinträchtigt werden. Neben technischen Gesichtspunkten wurden auch die möglichen Einflüsse auf das menschliche Verhalten von Tunnelnutzern im Rahmen von Probandenversuchen mit virtueller Realität evaluiert. Dabei zeigte sich, dass bei gegebener Versuchsanordnung das Verhalten der Probanden (Ausstiegsverhalten, Flucht zum nächsten Notausgang) durch Aktivierung einer automatischen Brandbekämpfungsanlage nicht maßgeblich verändert wird. Die Ergebnisse gelten unter der Einschränkung, dass die haptischen Wirkungen einer automatischen Brandbekämpfungsanlage, wie Kälte oder Nässe, nicht modelliert werden konnten.

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.

Neben Ermüdungsschäden an orthotropen Fahrbahnplatten sind bei Stahlbrücken auch Schäden an nicht direkt befahrenen Konstruktionsteilen der Quersysteme (Kategorie-3-Schäden) festgestellt worden. Das stetig steigende Verkehrsaufkommen führt zu einer Verschärfung des Problems, so dass die Dauerhaftigkeit betroffener Brückenkonstruktionen auch durch diese Schäden gefährdet wird. Anhand ausgewählter Beispiele aus der Literatur und Praxis der Straßenbauverwaltungen werden Kategorie-3-Schäden systematisch untersucht. Die Erfahrungen werden zusammengestellt, ausgewertet und typisiert. Die wesentlichen Ursachen sind Überbeanspruchungen, ermüdungsanfällige Konstruktionsweisen, mangelnde Ausführungsqualität und Modellierungsfehler bei den Berechnungen. Eine Verknüpfung typischer Schadensbilder mit allgemeinen Ursachen ist in gewissem Umfang möglich, so dass der Bericht eine erste Hilfestellung bei der Behandlung von Kategorie-3-Schäden sein kann. Weiterhin werden ausgeführte und weitere Instandsetzungs- und Ertüchtigungsvarianten an stählernen Balkenbrücken mit Hohlkasten- und offenem Querschnitt in allgemeiner Form mit numerischen FE Berechnungen untersucht, um Vor- und Nachteil herauszustellen. Es zeigt sich, dass eine möglichst gleichmäßige Steifigkeitsverteilung im Aussteifungssystem anzustreben ist. Aber auch mit verkehrsleitenden Maßnahmen wie eine Verlegung der Fahrstreifen ohne Eingriff in das Tragwerk lassen sich die kritischen Beanspruchungen u.U. deutlich reduzieren. Ein besonderes Augenmerk wird in diesem Bericht auf die Bauwerkserhaltungsmaßnahme, vollständig auf aussteifende Verbände zu verzichten, gelegt. Der Formerhalt des Brückenquerschnitts wird dabei ausschließlich über die Rahmenwirkung der Quersysteme realisiert. Umfangreiche numerische Untersuchungen beleuchten die Spannungsänderungen der kritischen Details, aber auch mögliche Umlagerungen im gesamten Tragwerk durch die Änderung des Aussteifungssystems. Weiterhin werden auch experimentelle Untersuchungen angestellt, um die Wirksamkeit und Effizienz dieser Variante zu bewerten. Schließlich werden die untersuchten Ertüchtigungs- und Instandsetzungsvarianten bewertet und es werden allgemeine Empfehlungen zur Behandlung von Kategorie-3-Schäden gegeben.

Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird zunächst das aus dem Jahre 2010 stammende Bewertungssystem für Brückenbauwerke (FE 15.494/2010/FRB) überarbeitet. Der erforderliche Anpassungsbedarf wird dabei hauptsächlich aus der bereits durchgeführten Pilotstudie (FE 15.0522/2011/FRB) ermittelt. Zudem finden auch Erkenntnisse aus weiteren Forschungsprojekten der BASt Berücksichtigung. Diese sind z.B. "Konzeptionelle Ansätze zur Nachhaltigkeitsbewertung im Lebenszyklus von Elementen der Straßeninfrastruktur" (FE 09.0162/2011/LRB), "Einheitliche Bewertungskriterien für Elemente der Straßenverkehrsinfrastruktur im Hinblick auf Nachhaltigkeit " Straße und Tunnel" (FE 09.0164/2011/LRB) und "Grundlagen für einen Leitfaden "Nachhaltige Straßeninfrastrukturen" " Anforderungen an Baustoffe, Bauwerke und Realisierungsprozesse der Straßeninfrastrukturen im Hinblick auf Nachhaltigkeit" (FE 09.0179/2011/MRB). Im zweiten Teil des Vorhabens wird mit der Entwicklung eines Pre-Check Systems ein neuer Systembaustein zur Komplettierung des Bewertungssystems für Brücken erarbeitet. Mit Abschluss des vorliegenden Projekts steht damit ein Systempaket für die Bewertung von Brücken in verschiedenen Leistungsphasen nach HOAI zur Verfügung. Nun kann sowohl eine Pre-Check Bewertung in der Leistungsphase 2 durchgeführt werden, als auch ein fertiggestelltes Bauwerk am Ende der Leistungsphase 8 bewertet werden. Die Pre-Check Bewertung kann zukünftig zur Entscheidungsfindung für die Festlegung einer Vorzugsvariante dienen. Nach Fertigstellung der Brücke kann dann die Pre-Check Bewertung mit der Bewertung des fertiggestellten Bauwerks verglichen werden. Hierbei ist besonders die Prognosequalität des Pre-Checks im Hinblick auf das endgültige Bewertungsergebnis für das fertiggestellte Bauwerk interessant. Durch die klare Trennung der Bewertung des Ist-Zustands (fertiggestelltes Bauwerk) von der Prognose der Nachhaltigkeitsqualität im Rahmen des Pre-Check, gewinnt die Bewertung an Transparenz.

Die Zielsetzung des vorliegenden Forschungsprojektes ist die Erarbeitung eines Vorschlags für ein nationales Nachhaltigkeitsbewertungs-/Zertifizierungssystem für Infrastrukturbauwerke. Das vorliegend entwickelte Bewertungssystem soll für die Beurteilung neu gebauter sowie bestehender Brückenbauwerke Verwendung finden. Die Bewertung der Bauwerke basiert auf dreiundzwanzig charakteristischen Kernkriterien, die den vier Nachhaltigkeitsaspekten "ökologische Qualität", "ökonomische Qualität", "soziale und funktionale Qualität" sowie "technische Qualität" zugeordnet wurden. Den Kriterien wurden über eine inhaltliche Kurzbeschreibung hinaus kennzeichnende Indikatoren sowie Ziel-, Grenz- und Referenzwerte zugeordnet und zielführende Methoden zur Bestimmung vorgeschlagen. Wichtige Voraussetzung für die Aufnahme eines Kriteriums in das Bewertungssystem war die objektive Messbarkeit. Kriterien, für deren Messung oder Ermittlung noch keine wissenschaftlich anerkannte Methode entwickelt werden konnte, wurden vorerst zurückgestellt. Als Zeitpunkt für die Zertifizierung ist die Bauwerksfertigstellung vorgesehen. Eine Bauwerksbewertung ist jedoch bereits in der Planungsphase zu erstellen, um ggf. die Nachhaltigkeit des Bauwerkes zu verbessern und eine Bauwerksuntersuchung und den Vergleich zwischen unterschiedlichen Lösungsvarianten zu ermöglichen. Vor Einführung des Zertifizierungssystems in die Praxis ist eine Festlegung, Überprüfung und Abstimmung von Referenz-, Grenz- und Zielwerten mit Praxiswerten und Erfahrungen für jedes Kriterium notwendig. Diese Kenngrößen bilden den Bewertungsmaßstab für die ermittelten Indikatorwerte. Dieser und entsprechender weiterer Forschungsbedarf wurde identifiziert und zielführende Handlungsempfehlungen formuliert. Das vorliegende Projekt wurde im Rahmen der Arbeitsgruppe Infrastrukturbauwerke des Verbandes Beratender Ingenieure (VBI) im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Zeitraum Mai 2010 bis Dezember 2010 bearbeitet. Grundlage für das Forschungsvorhaben bildet zum einen das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen (DGNB) und zum anderen die Arbeitsergebnisse der Arbeitsgruppe Infrastrukturbauwerke. Das vorliegende Bewertungs- und Zertifizierungssystem für Brückenbauwerke stellt den ersten Baustein im Gesamtbewertungssystem der Infrastrukturbauwerke dar. Im Gesamtbewertungssystem für Infrastrukturbauwerke sollen alle Bauwerke einer Trasse bewertet werden, um z.B. unterschiedliche Trassenführungen/Varianten miteinander vergleichen zu können. Hierbei sei explizit darauf hingewiesen, dass die Nachhaltigkeitsbewertung von Infrastrukturbauwerken die Durchführung eines Planfeststellungsverfahrens, wie es häufig gesetzlich vorgeschrieben ist, nicht ersetzen, sondern dieses vielmehr ergänzen soll.

Das Forschungsprojekt "Konzeptionelle Ansätze zur Nachhaltigkeitsbewertung im Lebenszyklus von Elementen der Straßeninfrastruktur" hat zum Ziel, eine einheitliche Basis für die Entwicklung von Bewertungssystemen der Nachhaltigkeitsqualität von Straßeninfrastruktur zu schaffen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist zunächst ein einheitliches Verständnis für den Begriff Nachhaltigkeit notwendig. Der Forschungsnehmer hat daher den Begriff Nachhaltigkeit als eine gleichgewichtige Beurteilung von ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekten definiert. Dies entspricht der aktuellen wissenschaftlichen Begriffsauffassung, wie sie sich auch im Bericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages "Schutz des Menschen und der Umwelt. Ziele und Rahmenbedingungen einer nachhaltigen zukunftsverträglichen Entwicklung" sowie im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (bnb) des BMVBS wiederfindet. Zur Beurteilung der Nachhaltigkeitsqualität wurden verschiedene Entscheidungsverfahren untersucht. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die Nutzwertanalyse ein geeignetes Instrument ist. Hierdurch können verschiedene Aspekte getrennt analysiert werden und der jeweilige Nutzen für das gewünschte Ziel transparent und nachvollziehbar dargestellt werden. Alle Ergebnisse sind in ein Konzept eingeflossen, welches die zukünftige Bewertung von Straßeninfrastruktur ermöglichen soll. Dieses Konzept sieht eine Matrix vor, welche sich zum einem am Lebenszyklus von Straßeninfrastrukturbauwerken orientiert und zum anderen die Straßeninfrastruktur in die 4 Elemente "Freie Strecke", "Knotenpunkt", "Brücke" und "Tunnel" unterteilt. Innerhalb dieser Matrix wurden 6 Module definiert, die die Bewertungszeitpunkte im Lebenszyklus beschreiben. Von diesen 6 Modulen beziehen sich 4 Module auf die Bauwerksplanung und -erstellung und 2 Module auf die Bauwerksabnahme sowie den Betrieb des Bauwerkes. Innerhalb jedes dieser Module sollte eine Nachhaltigkeitsbewertung mittels einer Nutzwertanalyse durchgeführt werden.