Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Betonbrücken im Bestand" hatte zum Ziel, auf der Grundlage experimenteller und theoretischer Untersuchungen Möglichkeiten für eine zutreffendere Abschätzung der Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Spannbetonbrücken im Bestand mit geringen Querkraftbewehrungsgraden zu entwickeln. Dabei erfolgte einerseits die Weiterentwicklung der bestehenden Bemessungsverfahren auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Andererseits wurden Handlungsempfehlungen für vertiefte Berechnungsmodelle, die in Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 Anwendung finden können, erarbeitet, um eine Entscheidungs- und Anwendungshilfe zur Bewertung der Standsicherheit für Querkraft und Torsion der betreffenden Brücken-bauwerke bereitzustellen. Um die realen Systemeigenschaften der Brückenüberbauten hinsichtlich der Biege- und Schubschlankheit sowie der Belastungsart möglichst repräsentativ abzubilden, wurden großformatige nachträglich vorgespannte Versuchskörper an drei verschiedenen Forschungseinrichtungen getestet. Während an der RWTH Aachen University an 16,5 m langen Durchlaufträgern und an der TU München an 4,5 m langen Substrukturen Querkraftversuche mit den Einflussparametern Querschnittsform, Querkraftbewehrungsgrad, Vorspanngrad, Durchlaufwirkung, Belastungsart und Verbundbedingung der Längsbewehrung durchgeführt wurden, sind an der TU Dortmund Querkraftversuche mit zusätzlicher Torsion an 12 m langen Durchlaufträgern unter Variation der Querschnittsform, der Interaktion von Momenten-, Querkraft- und Torsionsbeanspruchung, der Druckstrebenneigung und der Bügelformen untersucht worden. Im Schlussbericht wurden die Ergebnisse der experimentellen und theoretischen Untersuchungen dar-gestellt. Dazu wurde zunächst eine Zusammenfassung der Bemessung von Spannbetonbauteilen für Querkraft sowie Querkraft mit zusätzlicher Torsion nach aktueller Norm sowie der verfeinerten Bemessungsansätze auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2 gegeben und das Sicherheitskonzept der Bemessung im Bauwesen erläutert. Im darauffolgenden Abschnitt wurden die experimentellen Untersuchungspro-gramme der drei teilnehmenden Universitäten in Aachen, München und Dortmund dargestellt. Um die analytischen und numerischen Verfahren auf Stufe 2 und Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 anzuwenden und zu vergleichen, wurden anschließend weitere experimentelle Untersuchungen aus der Literatur und ausgewählten Bauwerke dokumentiert, die anschließend zur Nachrechnung mit verschiedenen Modellen herangezogen wurden. Auf Grundlage der umfangreichen experimentellen Untersuchungen sowie einer Datenbankauswertung mit knapp 1300 Querkraftversuchen an Stahl- und Spannbetonträgern mit und ohne Querkraftbewehrung erfolgte eine Erweiterung der Querkraft- und Torsionsmodelle der Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Dadurch konnte eine realistischere Erfassung der günstigen Einflüsse gegliederter Querschnittsformen (bV,eff), einer Beanspruchung infolge verteilten Lasten (ΔVEd) und einer Vorspannung samt Spannungszuwachs (P+ΔP) ermöglicht werden. Anhand der durchgeführten Versuche mit Querkraft und zusätzlicher Torsion konnte gezeigt werden, dass durch Umlagerungen der inne-ren Kräfte eine Rotation der Druckstrebe im Bereich 1,75 ≤ cotθ ≤ 2,5 möglich und die freie Wahl der Druckstrebenneigung cotθ daher gerechtfertigt ist. Weiterhin dürfen unterschiedliche θ für die Nach-weise für Querkraft sowie Querkraft und Torsion angesetzt werden. Allerdings wird empfohlen, den Beiwert der Betondruckfestigkeit ν abhängig vom Überbauquerschnitt abzumindern. Der Nachweis gegen Betondruckversagen bei kombinierter Beanspruchung erfolgt dann auf Basis einer linearen Interaktion aus Querkraft und Torsion (V + T). Die Anwendung der vorgeschlagenen Weiterentwicklung der Querkraft- und Torsionsbemessung auf vier bestehende Brücken verdeutlicht den in der Praxis dringend benötigten Mehrwert des verfeinerten Bemessungsansatzes auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Neben der Vorstellung in Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 gängiger Verfahren zur Brückennachrechnung wurden jeweils die wesentlichen Schritte der Berechnung bzw. Modellierung erläutert. Auf Basis einer anschließenden Bewertung der wissenschaftlichen Verfahren wurden Empfehlungen für eine breitere und trotzdem ausreichend sichere Anwendung für die Praxis gegeben. Hierbei wurden u.a. die Art der Modellierung, der Ansatz der Materialkennwerte, ein angepasstes Sicherheitskonzept für nichtlineare Verfahren einschließlich der Modellunsicherheit, der Umgang mit nicht normkonformer Bügel- und Längsbewehrung sowie die Vergleichbarkeit mit den anderen Stufe 4-Verfahren berücksichtigt. Für eine Auswahl der betrachteten Verfahren wurden durch vertiefte Untersuchungen Handlungsempfehlungen erarbeitet, die im Format und Wording an die BEM-ING Teil 2 angepasst wurden. In einem abschließenden Benchmark-Test wurde eine Auswahl an Versuchen und deren Nachrechnung dokumentiert, sodass in Zukunft die Eignung weiterer wissenschaftlicher Verfahren zur Nachrechnung von Betonbrücken bewertet werden kann.

Die Entwicklung der Feinkonzeption baut auf dem Vorläuferprojekt FE 15.0628/2016/LRB „Zuverlässigkeitsbasierte Bauwerksprüfung – Konzeption und fachliche Lösungen“ auf. Die in diesem Projekt entwickelte Konzeption zur Ermittlung der Zuverlässigkeit von Brücken mit oder ohne Berücksichtigung vorhandener Schäden wurde verfeinert und an einer großen Anzahl Beispielbauwerken angewendet. Dies erfolgte mit Hilfe eines Prototyps, in dem die Konzeption praktisch umgesetzt wurde. Bei der praktischen Umsetzung wurde der Fokus darauf gelegt, mit der konsequenten Nutzung der vorhandenen Datenbasis in SIB-Bauwerke die Skalierbarkeit des Verfahrens sicherzustellen. Die à priori Zuverlässigkeit im ungeschädigten Zustand wird aus einer Gegenüberstellung von Bemessungslasten und den heutigen Verkehrslasten ermittelt. Diese kann mit den Ergebnissen der Bauwerksprüfung aktualisiert und damit die à posteriori Zuverlässigkeit berechnet werden. Als Grundlage wurden für die wichtigsten Schadensarten die lokalen Widerstandsreduktionen in Abhängigkeit von der Schadensschwere ermittelt. Die Auswirkungen der vorhandenen Schäden auf den globalen Widerstand der Brücken und damit auf deren Zuverlässigkeit hängen zusätzlich von der Lage der Schäden am Tragwerk und deren Zusammenwirkung ab. Um dies zu berücksichtigen, wurden die möglichen Versagensmechanismen der zugrundeliegenden statischen Systeme ermittelt und die sich daraus ergebenden unterschiedlichen Anfälligkeitsbereiche der Tragwerke definiert. Sowohl die lokalen Auswirkungen einzelner Schäden als auch die Zusammenwirkung mehrerer Schäden wurden, unter Berücksichtigung der jeweils vorhandenen Unsicherheiten, in Bayes’schen Netzen abgebildet. Die Konzeption ermöglicht eine Ergänzung bzw. Weiterentwicklung der derzeitigen Praxis der Bauwerksprüfung. Mit der ursprünglichen Zuverlässigkeit und deren Verminderung aufgrund der festgestellten Schäden, kann eine bessere Beurteilung des Gesamtzustands und der Auswirkungen auf die Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit der Brücken erfolgen. Mit dem Prototyp konnte die praktische Umsetzbarkeit gezeigt werden. Die Konzeption baut auf den bereits vorhandenen und im Rahmen der Bauwerksprüfungen standardmäßig erhobenen Daten auf. Mit geringfügigen Anpassungen an der Praxis der Bauwerksprüfung könnte die Qualität der Zuverlässigkeitsbeurteilung weiter verbessert werden.

Der vorliegende Forschungsbericht behandelt die Zukunftssicherheit des aktuell normativ geregelten Nachweises schädigungsäquivalenter Spannungsschwingbreiten basierend auf dem Ermüdungslastmodell ELM 3 inklusive λ-Faktoren nach DIN EN 1991-2:2010-12 und DIN EN 1992-2:2010-12 in Verbindung mit DIN EN 1991-2/NA:2012-08 und DIN EN 1992-2/NA:2013-04. Dazu werden Verkehrslastsimulationen an sowohl idealisierten als auch realistischen Beispielbrücken durchgeführt. Bei Ersteren liegt der Fokus auf einer systematischen Untersuchung an einem weiten Spektrum möglicher Brückensysteme. Bei Letzteren steht die wirklichkeitsnahe Erfassung der nicht-linearen M-σ-Beziehung im Vordergrund, welche großen Einfluss auf die Ermüdungsnachweise hat. Weiterhin werden unterschiedliche Verkehrsszenarien untersucht, darunter Grundszenarien des aktuellen Verkehrs sowie Prognose-Szenarien eines möglichen zukünftigen Verkehrs. Im Ergebnis wird aufgrund von Defiziten der aktuellen normativen Regelung, sowohl hinsichtlich der Grund- als auch Prognose-Szenarien, ein Vorschlag für eine zukunftssichere Anpassung der λ-Faktoren ausgearbeitet. Diesbezüglich wird auch ein Defizit der bisherigen Methode zur Ermittlung der λ-Faktoren in Bezug auf die Erfassung der M-σ-Beziehung identifiziert und durch einen zusätzlichen Korrekturfaktor kompensiert.

Für das Pilotprojekt „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ wurde das Bauwerk BW 402e im Bereich des AK Nürnberg mit vier einzelnen, voneinander unabhängigen Monitoring­Systemen, einem Server und einer Internet­Verbindung ausgestattet. Die Monitoring­Systeme bestehen aus zwei intelligenten Kalottenlagern, einer intelligenten Schwenktraversen­Dehnfuge, dem System RTMS zur Erfassung relevanter Brückenkennwerte und Verkehrsbelastungen und einem drahtlosem Sensornetz zur Erfassung von Bauwerkseigenschaften und Wetter. Während der fünfjährigen Projektlaufzeit wurde der Betrieb und die Funktionsfähigkeit der Anlage sichergestellt, sodass die Systeme Datenerfassungsquoten zwischen 70 % und 97 % erreichten. Alle Systeme verarbeiten die Sensordaten automatisiert auf der lokal installierten Hardware zu relevanten Kenngrößen, die den Zustand des Bauwerks, einzelner Bauteile sowie Verkehrseinwirkungen und klimatische Einwirkungen erfassen. Diese aggregierten Daten sowie die Messdaten werden auf dem Server gespeichert bzw. in einer Datenbank abgelegt. Basierend auf dieser Datenbank werden die Ergebnisse kontinuierlich und mit einem möglichst geringen Zeitversatz tabellarisch und grafisch auf einer Webpage den Betreibern zur Verfügung gestellt. Zu den Ergebnissen, die auf der Webpage dargestellt werden, gehören Status der Messsysteme und Einzahlwerte zum Bauwerksstatus und Verkehr, Wetterdaten, Verkehrsdaten und Oberflächentemperaturen, Bauwerkssteifigkeit und externe Vorspannung, statistisch ausgewertete Messdaten und Auslastungsgrade, Daten der intelligenten Fahrbahnübergangskonstruktion und der intelligenten Lager, Messdaten aus dem drahtlosen Sensornetz, Störungen bzw. Ausfall der Internetanbindung und Informationen zum Bauwerk.

Deutschland ist ein Gebiet mit überwiegend niedriger Seismizität. Viele Anforderungen der aktuellen europäischen Erdbebennorm für Brücken DIN EN 1998-2 sind daher für eine sichere Auslegung von Brücken in Deutschland in dieser Art nicht angemessen, sodass deren vollständige Anwendung weder notwendig noch wirtschaftlich ist. In diesem Forschungsvorhaben wurde ein Konzept für eine vereinfachte Erdbebenauslegung für Straßenbrücken in Deutschland entwickelt. Die so ausgelegten Brücken erfüllen bei minimalem Aufwand in der Planungsphase alle notwendigen Anforderungen an Brücken aus DIN EN 1998-2. Das Konzept ist für die Bemessung von Neubauten gedacht und beinhaltet vier Stufen: I. keine Erdbebenauslegung notwendig; II. vereinfachte Auslegungsregeln ohne explizite Erdbebenberechnung; III. vereinfachte Erdbebenberechnung; IV. Erdbebenbemessung nach DIN EN 1998-2 + NA. Für jede Stufe ist in Abhängigkeit vom Brückentyp und der Überbaulänge eine maximal zulässige Erdbebenintensität definiert. Die Erdbebenintensität wird beschrieben als Produkt aus Bemessungs-Bodenbeschleunigung und Bodenfaktor ag·S. Das Konzept ist ausgearbeitet für ein- und zweifeldrige Plattenbalkenbrücken in Stahlbeton, Spannbeton und Verbundbauweise, für ein- und zweifeldrige Plattenbrücken in Stahlbeton sowie für integrale Rahmenbrücken in Stahlbeton, Spannbeton und Verbundbauweise. Für diese Brückentypen und für verschiedene Parametervariationen wurden numerische Modelle erstellt, diese für gewöhnliche Lasten ausgelegt und anschließend das Tragverhalten unter Erdbeben mittels modalen Antwortspektrenverfahren untersucht. Die Auswertung erfolgte im Hinblick auf die Ausnutzung relevanter Zustandsgrößen unter Erdbeben im Verhältnis zu gewöhnlichen Lasten. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in Formulierungsvorschläge für Regelwerke überführt, die den Anwendungsbereich, Anforderungen an die Brückentypen, vereinfachte Auslegungsregeln sowie vereinfachte Berechnungsverfahren für Straßenbrücken in deutschen Erdbebengebieten enthalten.

Das Bundesfernstraßennetz ist verschiedenen Herausforderungen wie u.a. das gesteigerte Verkehrsaufkommen und die hohe Altersstruktur der Bauwerke ausgesetzt. Aktuell basiert das Erhaltungsmanagement von Brücken auf regelmäßigen Bauwerksinspektionen, die weitestgehend aus einer visuellen Bewertung bestehen. Um den derzeitigen Herausforderungen adäquat zu begegnen sowie vorausschauend handeln zu können, müssen neue, effektive und effiziente Lösungen gefunden werden. Daher hat die BASt 2011 den Forschungsschwerpunkt „Intelligente Brücke“ ins Leben gerufen. Unter Verwendung digitaler Technologien und Methoden wurde damit eine Grundlage für ein prädiktives Erhaltungsmanagement geschaffen, welches Bauwerkseigentümer bei der Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ihrer Bauwerke unterstützen soll. Im Rahmen dieses Berichts wurden die relevanten zumeist konzeptionellen Arbeiten aus den Jahren 2011 bis 2020 zusammengestellt. Der Fokus liegt dabei auf den Aspekten Datenerfassung, -aufbereitung, -analyse und -bewertung, -management sowie Qualitätssicherung. Die erfolgten Arbeiten bilden die Grundlage für die Realisierung verschiedener Reallabore, in denen ausgewählte Entwicklungen und Forschungsansätze an Bauwerken unter realen Bedingungen erprobt, bewertet und weiterentwickelt werden. Das Reallabor „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ wird in diesem Bericht im Detail vorgestellt und die eingesetzten Systeme hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit und Dauerhaftigkeit beurteilt. Bei dem Bauwerk handelt es sich um eine vierfeldrige Spannbeton-Hohlkastenbrücke, die mit den vier Messsytemen „Brückenkennwerte“, „drahtloses Sensornetzwerk“, „instrumentierte Lager“ und „instrumentierter Fahrbahnübergang“ ausgestattet ist. Über einen Zeitraum von 5 Jahren erfolgen an dem Reallabor Forschungsprojekte, mit dem Ziel, die Messsysteme im Zusammenhang zu Demonstrieren und Verfahren zur zuverlässigen Erfassung und automatisierten Auswertung sowie eine Webanwendung zur Publikation der Ergebnisse zu entwickeln. Damit stehen Informationen zu Verkehr, Wetter- und Klimaeinflüssen, bauteil- und bauwerksbezogene Kennwerte zur Verfügung. Durch die kontinuierlichen Erkenntnisse zu Einwirkungen und Status des Bauwerks und der instrumentierten Bauteile kann der Betreiber der Brücke unterstützt werden. Die im Rahmen des Reallabors „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen schaffen eine wichtige Grundlage für die Konzeption weiterer Reallabore. Anhand von Reallaboren werden kontinuierlich Realdaten generiert, die als Grundlage für weitere Forschung dienen können im Hinblick auf u.a. die Verifizierung von Systemannahmen, Überprüfung und Kalibrierung von Ingenieurmodellen sowie die Weiterentwicklung von datenbasierten Algorithmen. Darüber hinaus bieten Reallabore optimale Bedingungen zur Erprobung und Weiterentwicklung von praxistauglichen und zuverlässigen Innovationen.

Bei Brücken mit Dehnlängen bis ca. 50 m können Fahrbahnübergänge aus Asphalt zur Anwendung kommen, die seit 2003 in den „Zusätzlichen Techni¬schen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten“ (ZTV-ING Teil 8 Abschnitt 2) [1] geregelt sind, während bei Brücken mit großen Spannweiten Fahrbahnübergänge aus Stahl eingesetzt werden. Neben den geringeren Kosten liegen die Vorteile dieser Bauweise vor allen Dingen in der Schnelligkeit beim Einbau, der Möglichkeit der fahrstreifenweisen Erneuerung sowie in der geringen Geräuschentwicklung und dem Fahrkomfort bei den Überrollungen durch die Kraftfahrzeuge. Bei kleineren freien Dehnlängen bis ca. 12,5 m werden in der Regel Vergussfugen nach den ZTV Fug-StB [2] eingebaut. In einigen Fällen sind bei Brücken mit bis zu 12,5 m freier Dehnlänge wiederholt schadhafte Vergussfugen aufgefallen und durch Fahrbahnübergänge aus Asphalt ersetzt worden. Das führt dazu, dass in diesen Fällen das zum Einsatz kommende Fahrbahnübergangssystem überdimensioniert ist, da die Einbaubreite für Brücken bis 50 m freier Dehnlänge ausgelegt ist. In diesen Fällen wäre es wegen der geringen Größen der tatsächlich auftretenden Fugenbewegungen sinnvoll, wenn die Möglichkeit bestände, von den festgelegten Abmessungen der Fahrbahnübergänge aus Asphalt abzuweichen. Durch schmalere Einbaubreiten könnten die Einwirkungen der Kfz-Überrollungen auf die Fahrbahnübergänge aus Asphalt verringert und Verdrückungen vermieden werden. Daher wurden in den letzten Jahren als Ersatz für Vergussfugen nach den ZTV Fug-StB [2] bei Brücken mit geringen freien Dehnlängen sowie beim Übergang von Beton- zu Asphaltfahrbahnen in einigen Fällen Fahrbahnübergänge aus Asphalt in geringer Breite (im Folgenden als „Belagsdehnfugen“ bezeichnet) eingebaut. Aber auch bei Neubauten wurde diese Bauweise in eini¬gen Fällen einer herkömmlichen Vergussfuge nach ZTV Fug-StB [2] vorgezogen, um die Wahrschein-lichkeit eines Schadens möglichst gering zu halten. Die Einbaubreiten betrugen bei Brücken bis 12,5 m freie Dehnlänge in der Regel 7 cm bis 15 cm. In einigen Fällen wurden auch Belagsdehnfugen in Breiten von 20 cm bis 45 cm eingebaut. Belagsdehnfugen wurden unter anderem auch entlang von Brückenkappen sowie vor Fahrbahnübergängen aus Stahl und über Kammerwänden eingebaut. Da die Bauart von den Festlegungen in den ZTV-ING 8-2 [1] abweicht, ist für den Einsatz auf Brücken im Zuge von Bundesfernstraßen eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich. In dem nachfolgenden Bericht werden die Bauart sowie die Besonderheiten beim Einbau detailliert beschrieben. Dazu wurde bei einer Baumaßnahme der Einbau begleitet und dokumentiert. Außerdem wurde an 50 ausgesuchten Bauwerken, bei denen Belagsdehnfugen in den letzten 12 Jahren eingebaut wurden, die Bewährung in der Praxis überprüft. Unter den untersuchten Bauwerken waren 32 Brückenbauwerke und 18 Kreisverkehre sowie ein Busbahnhof. An 20 Bauwerken wurden die Belagsdehnfugen nach 2- bis 10-jähriger Liegezeit inspiziert und bei 30 Bauwerken erfolgte die Erfahrungssammlung auf der Grundlage von Erfahrungsberichten der zuständigen Verwaltungen, für deren Unterstützung wir uns bedanken. Verformungen in den Rollspuren, wie sie bei herkömmlichen Fahrbahnübergängen aus Asphalt in einigen Fällen ein Problem darstellen, wurden hier nicht vorgefunden. Durch die verminderte Einbaubreite konnten die Einwirkungen der Kfz-Überrollungen auf die Belagsdehnfugen verringert werden. Bei den festgestellten Schäden handelt es sich überwiegend um Ablösungen zwischen Belagsdehnfuge und Asphaltdeckschicht bzw. Betonfahrbahn oder um oberflächlich abgetragenes Bindemittel in den Rollspuren der Belagsdehnfuge. Allerdings zeigte sich bei den Brückenbauwerken eine deutlich geringere Anzahl von Schäden als bei den Kreisverkehren. Daher wurde die Abhängigkeit der Schadenshäufigkeit von den Einsatzbereichen und den angrenzenden Schichten gesondert betrachtet An den untersuchten Brückenbauwerken wurden nur an ca. 3 % der Belagsdehnfugen Ablösungen zwischen Belagsdehnfuge und Asphaltdeckschicht und an weiteren ca. 3 % der Belagsdehnfugen abgetragenes Bindemittel in den Rollspuren der Belagsdehnfuge festgestellt. Daher stellen Belagsdehnfugen, vor allem bei Brückenbauwerken mit geringen freien Dehnlängen, eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Fahrbahnübergängen aus Asphalt dar. Anders verhält es sich bei den untersuchten Kreisverkehren. Hier wiesen ca. 27 % der untersuchten Belagsdehnfugen Flankenenthaftungen und ca. 19 % der Belagsdehnfugen oberflächlich abgetragenes Bindemittel in den Rollspuren auf. Da die Flankenenthaftungen zu ca. 80 % den Übergang von der Betonfahrbahntafel zur Belagsdehnfuge betrafen, sind hier Maßnahmen zur Verbesserung des Haftverbundes, vor allem zu den angrenzenden Betonfahrbahnen zu ergreifen und es ist auf einen besonders sorgfältigen Einbau zu achten. Aufgrund der überwiegend positiven Ergebnisse der Erfahrungssammlung, insbesondere bei den Brückenbauwerken, kann der vom FGSV AK 7.7.4 „Fahrbahnübergänge aus Asphalt“ vorgeschlagenen Aufnahme dieser Bauart als Sonderbauweise in den Entwurf der „Hinweise und Erläuterungen zu den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingun¬gen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Teil 8 Bauwerksausstattung, Abschnitt 2 Fahrbahnübergänge aus Asphalt (ZTV-ING 8-2)“ [11] zugestimmt werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die untersuchten Belagsdehnfugen lediglich von einer im süddeutschen Raum ansässigen Firma ausgeführt wurden. Es wird vorgeschlagen, die Erfahrungssammlung fortzuschreiben, wenn eine ausreichende Anzahl an Baumaßnahmen auf Grundlage des oben genannten Entwurfs eingebaut wurde.

Fußplatten sind Konstruktionsteile aus Stahl, die der Verankerung von Stahlschutzplanken auf Brücken dienen. Zum Schutz vor Korrosion werden sie feuerverzinkt. Seit Anfang 2000 gehen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) vereinzelt Meldungen über vorzeitige Kantenkorrosion solcher Fußplatten ein. Im Rahmen dieses Projektes wurden Dokumentationen über die Bauwerke erstellt, an denen Kantenkorrosion an Fußplatten der BASt gemeldet wurden. Einige Fußplatten wurden Untersuchungen im Labor unterzogen. Korrosion von Fußplatten breitet sich in der Regel von den Kanten aus, wobei meistens die verkehrzugewandten Kanten betroffen sind. Die Ursachen hierfür sind komplex. Zweifelsohne spielen korrosive Belastung durch Chloride aus den tauenden Streustoffen und Ansammlungen von Straßensedimenten eine wesentliche Rolle. Trotz dieser starken Korrosionsbelastung bleiben Fußplatten an den Bundesautobahnen in der Regel jahrzehntelang rostfrei. In seltenen Fällen tritt eine vorzeitige Korrosion an Fußplatten auf. Als Auslöser dafür werden Unregelmäßigkeiten im Aufbau des Zinküberzuges vermutet. Die Ursache dafür konnte nicht ermittelt werden. Beim Auftreten von Kantenkorrosion an Fußplatten wird empfohlen, die betroffenen Flächen mechanisch von Rost zu befreien und mit einem zinkstaubhaltigen Reparaturbeschichtungsstoff nach DIN EN ISO 1461 zu beschichten. In gravierenden Fällen ist der Austausch der Fußplatten in Betracht zu ziehen.

Die Dauerhaftigkeitsbemessung von neu zu errichteten Infrastrukturbauwerken erfolgt nach aktuellen Regelwerken rein deskriptiv über die Zuordnung von Expositionsklassen. In Abhängigkeit der zugeordneten Expositionsklasse werden Mindestanforderungen an die Betonzusammensetzung und die Betondeckung gestellt. Diese Mindestanforderungen der Normung sollen eine geplante Nutzungsdauer für chloridbeanspruchte bzw. einer Karbonatisierung ausgesetzten Bauwerke von mindestens 50 Jahren unter üblichen Instandhaltungsbedingungen sicherstellen. Die Bemessung auf Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken mit Blick auf karbonatisierungs- und chloridinduzierte Bewehrungskorrosion kann heutzutage aber auch auf Basis voll-probabilistischer Prognosemodelle durchgeführt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern eines voll-probabilistischen Modells auf die Lebensdauerprognose von Brückenbauwerke im Zuge von Bundesfernstraßen mit dem Fokus auf Depassivierung der Bewehrung aufgrund von Chlorideindringen und Karbonatisierung. Für die Überprüfung wurden Bemessungssituationen für XD- und XC-exponierte Brückenbauwerke bei deskriptiver Dauerhaftigkeitsbemessung aufgestellt. Jede Bemessungssituation wurde mithilfe der voll-probabilistischen Modelle zur Einleitungsphase der Bewehrungskorrosion gegengerechnet. Die Auswahl der Modellparameter hatte zum Ziel, sowohl günstige (schwache Einwirkung – hohe Materialwiderstände) als auch ungünstige (starke Einwirkung – niedrige Materialwiderstände) Last-Einwirkszenarien abzubilden. Innerhalb der Expositionsklassen XC und XD werden bei der Dauerhaftigkeitsbemessung breite berechnete Zuverlässigkeitsspektren erreicht, die von Unterschreiten von üblicherweise angestrebter Zielzuverlässigkeit bis hin zu einer deutlichen Überschreitung führen kann. Die resultierenden Zuverlässigkeitsspektren lassen ohne Inspektionsdaten für das Bauwerk keine bauwerkspezifischen Zuverlässigkeitswerte ableiten. Eine sinnvolle Anwendung von voll-probabilistischen Modellen auf bestehenden Bauwerken stellt hohe Anforderungen an die Quantität und Qualität der Inspektionsergebnisse.

Im Rahmen des 12-monatigen Forschungsprogramms "Intelligente Straßenverkehrsinfrastruktur durch 3D-Modelle und RFID-Tags", aufgesetzt von der Bundesanstalt für Straßenwesen, entwickelte die HOCHTIEF Solutions AG ein Konzept für ein Infrastruktur-Informationssystem. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, das bestehende System der öffentlichen Anstalt für den Betrieb und Erhalt von Brückenbauwerken, sowie die dazugehörigen Workflows mithilfe neuer Technologien zu optimieren. Das entwickelte Konzept für ein Infrastrukturinformationssystem ISIS, kurz für Intelligente StraßenverkehrsInfraStruktur, wurde als eine Schale um die bereits vorhandene Straßeninformationsbank-Bauwerke (SIB-BW) herum konzipiert. Alle Prozesse und Datenflüsse, die rund um diese Datenbank bestehen, bleiben damit unverändert. Zusätzliche Informationen und Dokumente, die an die vorhandenen Datensätze angefügt werden sollen, werden in dem neuen System abgelegt und mit dem Bestandsdatensatz verknüpft. Ziele: - Informationsbereitstellung optimieren, - 3D unterstützte Dokumentation des Bauwerksprüfprozesses, - Anlehnung an bestehende Prozesse, - Einbindung mobiler Endgeräte und Zustandssensoren. ISIS gründet sich auf folgende Komponenten: - Bauwerksmodelle: -- 2D-Platzhalter für Bestandsbauten, -- 3D-Modelle für Neubauten, - mobile Schadensaufnahme via mobiler Endgeräte, - Frühwarnsysteme auf Basis von RFID-Technologie (Feuchtigkeit und Korrosion), - 3D-Pins für die Markierung relevanter Punkte (RFID-Detektoren, Schäden, etc.), - Hardware mit hoher Verfügbarkeit und Akzeptanz (iPads). Um allen Beteiligten den Zugriff zu dem Informationssystem zu ermöglichen, wird das System zur Ausführung auf einer Online-Plattform konzipiert. Alle relevanten Informationen eines Straßenverkehrsinfrastrukturprojektes können in konsolidierter Form bereitgestellt werden. Die bisher dezentrale und inkompatible Datenhaltung in mehreren Teilsystemen wird unterbunden und eine einfache und durchgängige Nutzung des Datenbestandes in Planung, Bau und Betrieb wird ermöglicht. Um den Prozess der Bauwerksprüfung effizienter zu gestalten, sollen Informationen zum Bauwerkszustand mithilfe der 3D-Pin-Markierung und dem Einsatz von Radiofrequenz-Technologie (RFID) regelmäßig überprüft werden, um Bauwerksschäden frühzeitig erkennen zu können.

Das MES-93 ist ein Merkblatt für die Entnahme von Strahlschuttproben an korrosionsgeschützten Stahlbauten vor erforderlichen Ausbesserungs- oder Erneuerungsmaßnahmen. Sie gilt in Verbindung mit ZTV-KOR 92. Der Bericht enthält den Anwendungsbereich des Merkblattes, die Anforderungen an den Auftragnehmer für die Entnahme von Strahlschuttproben nach MES-93, die zu beachtenden Schwerpunkte bei der Durchführung der Arbeit, die zu erstellende Dokumentation sowie die zu beachtenden Normen und sonstigen Regelwerke.

Im Forschungsprojekt "Anforderungen an Baustoffe, Bauwerke und Realisierungsprozesse der Straßeninfrastruktur im Hinblick auf die Nachhaltigkeit" wurde erarbeitet, mit welchen Einzelmaßnahmen die Nachhaltigkeitsqualität eines Straßeninfrastrukturbauwerkes gesteigert werden kann. Grundlage für die Analyse bilden die einheitlichen Bewertungskriterien der Nachhaltigkeit für Elemente der Straßenverkehrsinfrastruktur, die im Rahmen der BASt Forschungsprojekte FE 15.494/2010/FRB und FE 09.0164/2011/LRB entwickelt wurden. Im Rahmen der Bearbeitung dieses Forschungsprojektes wurden die Infrastrukturelemente Brücke, Strecke und Tunnel unterschieden. Für jedes Infrastrukturelement wurde im ersten Schritt ermittelt, wie sensitiv die einzelnen Nachhaltigkeitskriterien auf die Veränderung des Bauwerkes reagieren und welche Potentiale sich aus der Variation für die Steigerung der Nachhaltigkeitsqualität ergeben. Hierzu wurden verschieden Szenarien gebildet, die jeweils unterschiedliche Lösungen für eine Bauwerksausführung darstellen. Soweit technisch sinnvoll wurden Varianten für die eingesetzten Baustoffe, für die Konstruktionsweise und die Bauprozesse gebildet. Die ermittelten Optimierungspotentiale der Nachhaltigkeit wurden im zweiten Schritt beschrieben und zu Maßnahmensteckbriefen zusammengefasst. Diese Maßnahmensteckbriefe sollen dem späteren Anwender des Leitfadens "Nachhaltige Straßeninfrastruktur" die Möglichkeit geben, in einem Art Baukastensystem, mit geringem Aufwand die nachhaltigste Lösung für seine Bauaufgabe zu ermitteln. Die Maßnahmensteckbriefe wurden in das Gliederungskonzept des Leitfadens "Nachhaltige Straßeninfrastruktur" übertagen und bilden damit die Grundlage für die weitere Ausgestaltung des Leitfadens.