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)
94
In dem geltenden Regelwerk für Straßentunnel, der ZTV-ING, ist das derzeitige rechnerische Nachweisverfahren zum baulichen Brandschutz für Rechteckrahmenquerschnitte im Teil 5, Abschnitt 2 über ein vereinfachtes Nachweisverfahren mit Ansatz eines Temperaturgradienten von 50 K in Wand und Decke geregelt. Alternativ kann nach ZTV-ING ein "genauerer" rechnerischer Nachweis durchgeführt werden, der jedoch in der Praxis kaum angewendet wird, da hierzu bisher keine eindeutigen Regelungen zur Durchführung vorliegen. Es stellen sich insbesondere die Fragen, inwieweit über einen genaueren rechnerischen Nachweis Einsparpotenziale bei der Bewehrung gegenüber dem vereinfachten Nachweis vorliegen und welchen Einfluss eine verlängerte ZTV-ING-Kurve (55 Minuten Vollbrandphase statt 25 Minuten Vollbrandphase) auf die erforderlichen Bewehrungsgehalte hat. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden die genaueren rechnerischen Nachweise für typische Rechteckrahmenquerschnitte von Straßentunneln (ein- und zweizellig) auf Grundlage des Eurocodes EN 1992-1-2 [4], "Allgemeines Rechenverfahren", durchgeführt. Aufgrund des deutlich unterschiedlichen Abplatzverhaltens von Beton ohne PP-Fasern und Beton mit PP-Fasern mit entsprechendem Einfluss auf das Tragverhalten im Brandfall wurden differenzierte Berechnungen durchgeführt. Die Annahmen für die Größe und den Zeitpunkt der Betonabplatzungen basieren auf den Auswertungen von Großbrandversuchen für Rechteckrahmen [10]. In zusätzlichen statischen Berechnungen wurde der Lastfall nach dem Brand mit Berücksichtigung der veränderten Baustoffeigenschaften durch die Brandeinwirkung nachgewiesen. Auf Grundlage der durchgeführten Berechnungen wurde ein Leitfaden mit Musterstatik für den genaueren rechnerischen Brandschutznachweis erstellt. Der Leitfaden mit Musterstatik soll bei der zukünftigen Dimensionierung von Rechteckkonstruktionen von Straßentunneln einen optimierten Brandschutznachweis mit einhergehenden Kostenoptimierungen gegenüber dem bisherigen vereinfachten Brandschutznachweis ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass der genaue rechnerische Nachweis des Brandfalls ein komplexes Berechnungsverfahren ist, das in der Praxis noch nicht erprobt ist. Auf Grundlage der Ergebnisse des genaueren rechnerischen Nachweisverfahrens wurde ein für die Praxis zweckmäßiges Berechnungsverfahren mit Vorgabe eines von der Bauteildicke abhängigen linearen Temperaturgradienten entwickelt. Voraussetzung für die Anwendung dieses Nachweisverfahrens sind vergleichbare Randbedingungen im Brandfall hinsichtlich Größe von Betonabplatzungen und Temperaturverteilungen im Bauteil, welche bei der Verwendung von Betonen mit PP-Fasern und entsprechenden Vorgaben an Rezeptur, Herstellung und Verarbeitung gesehen werden. Für eine Fortschreibung der ZTV-ING, Teil 5, Abschnitt 2, Nr. 10 "Baulicher Brandschutz" werden entsprechende Empfehlungen formuliert.
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.
96
Im gegenstädlichen Forschungsbericht werden zunächst die Grundlagen der geothermischen Energienutzung beschrieben. Dies beinhaltet Anforderungen an den Energienutzer, Einflüsse aus den vorhandenen Untergrund- und Grundwasserverhältnissen sowie dem Fundierungskonzept des Bauwerkes bzw. dessen Bauwerksstruktur. Weiters werden die derzeit vorhandenen Absorbersysteme sowie deren Betriebsweisen beschrieben. Für die Planung einer Tunnelthermie-Anlage wurde ein Planungsleitfaden erstellt, der zunächst die wesentlichen Einflussfaktoren für eine technisch-wirtschaftliche Planung einer Erdwärmeanlage sowie deren Betrieb, Ausfallrisiken und einen Überblick über die rechtlichen Rahmenbedingungen enthält. Der Planungsleitfaden beinhaltet schließlich auch eine Beschreibung der einzelnen Projektstufen, die im Zuge der Planung und Umsetzung einer Tunnelthermie-Anlage zu absolvieren sind. Weiters wurde eine Planungssystematik erarbeitet, die die Angabe wesentlicher Entwurfskriterien beinhaltet, die im Zuge der Planung einer Tunnelthermie-Anlage zu beachten sind. Für die Dimensionierung einer Tunnelthermie-Anlage bedarf es diverser Parameter, die im Vorfeld zu erkunden sind. Diese werden diskutiert und es werden Empfehlungen zur thermischen Erkundung in Kombination mit üblichen geotechnischen Aufschlüssen angeführt. Technische Detaillösungen wurden für beispielhafte Tunnelthermie-Anlagen entwickelt, beschrieben und dargestellt. Darauf aufbauend wurde der Einsatz der Massivabsorbertechnologie bei üblichen deutschen Straßentunneln untersucht. Für die Gestaltung eines Bauvertrages im Zuge der Ausschreibung einer Tunnelthermie-Anlage wurden Empfehlungen erarbeitet. Weiters wird die Schnittstelle zwischen der Erdwärmeanlage und der Haustechnik sowie zwischen dem geothermischen Fachplaner des Auftraggebers und jenem des Auftragnehmers definiert. Abschließend wurden beispielhafte Leistungspositionen für Tunnelthermie-Anlagen erstellt.
106
Der Brückenbau in Deutschland kann auf eine lange Tradition in der Überwachung der Bauwerke verweisen und die Entwicklung der Rechentechnik gestattet in immer komplexeren Strukturen die Verwaltung der Bauwerksdaten in Datenbanken. Verfügbare Programmsysteme wie zum Beispiel das Bauwerks Management System erlauben die Erfassung, Verwaltung und Auswertung der Bauwerksdaten. Die Entwicklung der Rechentechnik wird auch durch die Entwicklung der Messtechnik begleitet, so dass zunehmend intelligente Sensorik den Alltag begleitet. Eine automatisierte Messwerterfassung an Bauwerken und deren Auswertung wird Monitoring genannt. Heute existieren sowohl Monitoringsysteme, die sich durch die technische Ausstattung und entsprechende Auswerteverfahren auszeichnen, als auch jeweils getrennte Komponenten. Da schließt das Projektziel an, welches die Analyse der Möglichkeiten des Einsatzes von Monitoringsystemen zur Bewertung des Schädigungszustandes von Brücken für die Tragfähigkeit und die Restnutzungsdauer beinhaltet. Es wird eine Literaturanalyse hinsichtlich existierender Monitoringsysteme mit genannter Zielstellung angefertigt. Im Ergebnis wird festgestellt, dass es gegenwärtig keine Monitoringsysteme gibt, die explizite Aussagen zur Tragfähigkeit erlauben. Die gegenwärtigen Systeme zeigen globale Schädigungen auf und bewerten dann auf der Basis notenähnlicher Strukturen. Im Rahmen des Projektes wird eine Konzept für ein Monitoringsystem entwickelt, welches für konkrete Versagensszenarien - dem Festigkeitsversagen und der Ermüdung - quantifizierte aber unscharfe Aussagen zur Tragfähigkeit und Restnutzungsdauer für die untersuchte Brücke erlaubt. Der Abstand zum Versagen durch Übergang des Tragwerks in einen Bruchzustand (Tragfähigkeit) wird im konzipierten Monitoringsystem durch den Zuverlässigkeitsindex Beta und die Versagenswahrscheinlichkeit Pf beschrieben. Die Restnutzungsdauer bei Tragfähigkeitsminderungen ist implizit bei den veränderlichen Basisvariablen und den Schädigungsverläufen abgebildet. Als Maß für Aussagen zur expliziten Restnutzungsdauer infolge Materialermüdung dienen die Schädigungssumme D und die zugehörige Nutzungsdauer tzD. Zur Abgrenzung sicherer und unsicherer Bereiche werden diese Daten für verschiedene Zeitpunkte im Lebenszyklus des Bauwerkes ermittelt und in Relation betrachtet. Monitoringbasiert werden hierfür Kenndaten des Tragsystems ermittelt und Beanspruchungen durch ergänzende Simulationen des aktuellen Verkehrs abgeleitet. Das Monitoringkonzept sieht den Erkenntnissen der Literaturanalyse folgend dieses Vorgehen als Interaktion von Rechnung, Messung und Auswertung vor. Die Untersuchungen werden in diesem Projekt theoretisch geführt, die empfohlenen Auswertealgorithmen zur monitoringbasierten Bewertung von Tragfähigkeit und Restnutzungsdauer für balkenartige Spannbetontragwerke auf Basis von Beispielen anderer Projekte rechnerisch erprobt.
99
Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.
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.
111
Ein Großteil der Brückenbauwerke in Deutschland hat in Anbetracht der üblichen Nutzungsdauer von 100 Jahren über die Hälfte dieser Zeitspanne überschritten. Zur Wahrung der Sicherheit müssen sämtliche Brückenbauwerke in festgelegten Intervallen geprüft werden. Hierbei wird der IST-Zustand ausgewertet und entsprechend RI-EBW-PRÜF beurteilt, um eine optimale Instandhaltungsstrategie ausarbeiten zu können. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Modelle der Schadensumfangsentwicklung von häufigen Schäden an Brücken zu erarbeiten und ein Prognoseverfahren für die Zustandsentwicklung von Brückenbauwerken zu konzipieren und damit die statische Bewertung nach RI-EBW-PRÜF um die dynamischen Schädigungsmodelle zu erweitern. Dafür ist es notwendig, die Änderung der Daten aus den Bauwerksprüfungen, die dem Algorithmus zur Berechnung der Zustandsbewertung zu Grunde gelegt werden, mit den Modellen der Schadensumfangsentwicklung für künftige Zeitpunkte vorher zu bestimmen. Hierfür werden Ingenieurmodelle und probabilistische Modelle gewählt: Die S-Shape-Funktionen und Markov-Ketten bzw. -Prozesse, welche anhand von Realdaten und durch Berechnung mit Schädigungsmodellen validiert werden, erweisen sich hierfür als äußerst produktiv. Für beide Modelle werden grundlegende Untersuchungen durchgeführt und gezeigt, dass ein Zusammenhang zwischen den Modellen besteht. Es offenbart sich, dass S-Shape-Funktionen das Potential haben als erste Einschätzung für die Zustandsentwicklung einer Brücke herangezogen zu werden. Zur Anwendung der Markov-Ketten werden Daten aus SIB-Bauwerke aus Nordrhein-Westfalen und Thüringen ausgewertet. Da das zur Verfügung gestellte Datenfeld zu gering ist, werden Optimierungsverfahren und Möglichkeiten geprüft, den Bestand künstlich zu erweitern. Darauf aufbauend kann gezeigt werden, dass eine Optimierung des Verfahrens unter Berücksichtigung kürzerer Prüfintervalle möglich ist. Das Konzept für ein Modell der Schadensumfangentwicklung ist damit komplett.
104
Die Erhaltung des Brückenbestandes des Bundes hat hohe Priorität, um eine uneingeschränkte Mobilität im Bundesfernstraßennetz gewährleisten zu können. Die Planung des Einsatzes finanzieller Mittel erfordert unter anderem eine genaue Kenntnis des Zustandes der jeweiligen Brückenbauwerke. Die Bauwerksprüfung erfolgt derzeit "handnah" in festen Intervallen mit einem nach DIN 1076:1999-11 festgelegten Prüfungsumfang. Man spricht von einem zustands- bzw. schadensbasierten Erhaltungsmanagement. Das derzeitige Verfahren beschreibt den IST-Zustand ohne detaillierte Rückschlüsse auf die Entstehung von Schäden zu liefern. Strukturelle Abhängigkeiten bzw. gegenseitige Beeinflussung von Schädigungsmechanismen werden bisher nicht berücksichtigt. Das Ziel des Themenschwerpunktes "intelligente Bauwerke" ist daher, ein verbessertes Konzept für herausragende, bedeutende Brücken zu entwickeln. Von der reinen Datensammlung soll ein Übergang zu einem Brückenmodell erfolgen, welches Informationen direkt weiterverarbeiten kann. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Systemmodell entwickelt, welches sowohl strukturelle Abhängigkeiten als auch Interaktionen zwischen Schädigungen berücksichtigt. Das Modell fungiert nicht als "Black-Box", sondern erlaubt es, Rückschlüsse auf die Schadensursachen zu ziehen sowie Informationen über die Relevanz der Schäden bzw. deren Wirkungen auf die einzelnen Bauteile und das Gesamtsystem zu erhalten. Ein neuer Modellierungsansatz für die Bauwerksprüfung und Zustandsbewertung für Brückenbauwerke wurde entwickelt, der so genannte Einflussbaum. Der Einflussbaum ermöglicht eine detaillierte Abbildung von Schädigungsmechanismen durch die Einführung flexibler Logischer Verknüpfungen. Im Gegensatz zu reinen Boole'schen Verknüpfungen herkömmlicher Modellierungsmethoden kann dieses Element auf verschiedene Arten die komplexen Zusammenhänge des Einflusses von Schäden abbilden. Die Verknüpfungen können frei definierte Gleichungen bzw. Vorschriften beinhalten. Auf diese Weise können sowohl einfache grenzwertbasierte als auch vollprobabilistische (zuverlässigkeitsbasierte) Zustandsbewertungen abgebildet werden. Der konzipierte Einflussbaum besteht aus drei Modellebenen: der Strukturebene, der Ebene der Schadensbilder und der Parameterebene. Im Zuge des Ausarbeitens eines Einflussbaumes wird das Bauwerk in einzelne Bauteile strukturiert zerlegt und die entstehenden Elemente hierarchisch angeordnet. Die einzelnen Elemente geben auf einer zugeordneten Skale ihren Zustand aus. Eine Nachverfolgbarkeit verschiedener Einflüsse ist somit gegeben. Für die Beschreibung aller Ebenen des Einflussbaums kommt die grafische Notationssprache Systems Modeling Language (SysML) zum Einsatz. SysML ermöglicht die Modularisierung benutzerdefinierter Strukturteile des Einflussbaums. Die Module können in das Gesamtmodell unkompliziert eingefügt werden. Der Modellierungsprozess wird dadurch stark beschleunigt. Das Hauptergebnis des Projekts FE 15.038 ist ein neues, modellbasiertes Bauwerkszustandsermittlungssystem (Einflussbaum), welches die Berechnung des Zustands nicht nur für das Gesamttragwerk, sondern auch für dessen einzelne Komponenten ermöglicht. Mithilfe des Einflussbaums können zum einen bestehende Schädigungen modelliert und zum anderen Schädigungsabläufe simuliert werden. Der Einflussbaum kann somit im Rahmen der Zustandsbewertung von Bauwerken eingesetzt werden und darüber hinaus als Prognosetool zur Ermittlung des künftigen Bauwerkszustands herangezogen werden. In der Planungsphase ermöglicht das Systemmodell mit einer Parameterstudie kritische Bauteilkomponenten, sog. HotSpots, zu lokalisieren. Die gewonnen Erkenntnisse können als Entscheidungshilfe für die Platzierung von Sensorik dienen. Im Vergleich der neuen systemmodell-basierten Methode und einer herkömmlichen Bauwerksbewertung liegt der Hauptunterschied darin, dass eine Systemanalyse mit einem Einflussbaum den zugrundeliegenden Schädigungsmechanismus aufzeigt. Es werden detailliert die Eingangsparameter für Schädigungen, die jeweiligen vorherrschenden Schädigungsprozesse und die betroffenen strukturellen Komponenten ermittelt. Dies trägt zu einem tieferen Verständnis der Zustandsentwicklung von Bauwerken bei und ermöglicht einerseits eine realitätsnahe Zustandsbeurteilung und andererseits auch eine Berücksichtigung des Erkenntnisgewinns in der Planung von Neubauten hinsichtlich potentieller Schwachstellen bzw. eines effektiven Einsatzes von Monitoringkonzepten.
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.
108
Mit der Umsetzung der DIN EN 1317 in den RPS 2009 sind die Anforderungen an Rückhaltesysteme auch auf Brückenbauwerken deutlich gestiegen. Systeme mit verbessertem Rückhaltevermögen haben Bauwerksbeanspruchungen zur Folge, welche die in der Vergangenheit üblichen Lastansätze für den Lastfall Fahrzeuganprall teilweise deutlich übersteigen. Dadurch ergeben sich erhöhte Anforderungen an die konstruktive Ausbildung der Kappen, der Kappenanschlüsse und der Kragarme. Hier setzt das Forschungsvorhaben an, indem unter Zugrundelegung der gestiegenen Beanspruchungen und begleitet von numerischen Untersuchungen baupraktikable Vorgehensweisen für Entwurf, Planung, Berechnung und Bemessung geeigneter Kappen-Kragarmkonstruktionen im Allgemeinen und für die Nachrüstung und Ertüchtigung von Bestandsbauwerken im Besonderen entwickelt und beschrieben werden. Gegenstand des Forschungsvorhabens sind Brücken mit Kragarmen in Massivbauweise. Zunächst werden übliche Ausführungsformen im Kappen-Kragarmbereich und die derzeit gültigen normativen Vorgaben zum Lastansatz bei Fahrzeuganprall beschrieben und diskutiert. Darauf aufbauend wird ein Lösungsvorschlag für die Kappenverankerung bei der Instandsetzung von Bestandsbauwerken entwickelt. Zur Optimierung der Kragarmbemessung werden numerische Berechnungen durchgeführt, die auf eine maximale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Systemreserven abzielen. Insbesondere wird dabei die lastverteilende Wirkung der üblicherweise als nichttragend angesetzten Brückenkappen berücksichtigt. Darüber hinaus werden nicht - lineare Verfahren unter Berücksichtigung der Rissbildung im Beton angewendet, um Lastumlagerungseffekte realistisch abzubilden. Auf der Grundlage von Anprallversuchen an Rückhaltesystemen, die im Hinblick auf das Lastabtragungsverhalten im Kappen-Kragarm-Bereich ausgewertet werden, wird ein alternativer Lastansatz für die Anprallsituation entwickelt. Eine Bewertung dieses Lastansatzes erfolgt anhand numerischer Untersuchungen zur Kragarmbemessung. Darauf aufbauend wird eine Bemessungshilfe für die Kragarmbemessung erarbeitet, und es werden Maßnahmen zur Kragarmverstärkung unter besonderer Berücksichtigung des alternativen Lastansatzes entwickelt.