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Mittwoch, 16. Januar 2019
Ausgabe 6358 | Nr. 16 | 18. Jahrgang
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Alte Brücken sicherer als gedacht?

# 23.03.2018

Experiment an ausgedienter Spannbetonbrücke bringt neue Erkenntnisse. Querkrafttragfähigkeit eventuell höher als bislang angenommen. Anpassung von Berechnungsmodellen nicht ausgeschlossen

Belastung von Straßenbrücken durch Verkehr steigt

In Hammelburg wurde das tatsächliche Tragverhalten einer alten Spannbetonbrücke getestet. Foto: Lehrstuhl für Massivbau / TUM In Hammelburg wurde das tatsächliche Tragverhalten einer alten Spannbetonbrücke getestet. Foto: Lehrstuhl für Massivbau / TUM

Die Zahl der Autos und vor allem der Schwerlastverkehr nimmt in Deutschland immer weiter zu. Die zusätzlichen Belastungen für die Straßenbrücken sind mit denen von vor 35 Jahren - als mehr als die Hälfte der aktuell genutzten Brücken gebaut wurde - nicht mehr vergleichbar.

Professor Oliver Fischer vom Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München weist auf die Veränderungen in den einschlägigen Regelwerken hin:

"Wenn wir heute unsere alten Brücken mit neuen Regelwerken nachrechnen, dann erkennen wir bei vielen Bauwerken ein teilweise erhebliches rechnerisches Defizit, insbesondere in Bezug auf die Querkrafttragfähigkeit."

Schäden an Bestandsbrücken geringer als erwartet

Stark vereinfacht ausgedrückt entsteht die so genannte Querkraft, wenn Kräfte senkrecht auf die Brücke wirken. Dies ist bei der Belastung durch den Straßenverkehr der Fall. Innere Tragmechanismen leiten die Kräfte zu den Stützen, wo die Querkraft am größten ist.

Obwohl regelmäßig über den Zustand der "maroden Brücken" in Deutschland geklagt wird, sind an den älteren Bauwerken kaum Schäden zu sehen, die auf eine Überbeanspruchung schließen lassen. Wissenschaftler vermuten daher, dass die Bauwerke mehr aushalten, als die aktuellen Modelle vorhersagen.

Realversuch an alter Spannbetonbrücke soll Klarheit bringen

Bislang fehlten Untersuchungen zum tatsächlichen Tragverhalten von Brücken. Im Sommer 2017 konnte die Grenztragfähigkeit weltweit erstmals an einer realen, mehrfeldrigen Spannbetonbrücke getestet werden. Ort des Geschehens war das fränkische Hammelburg.

Die Forscher waren glücklich, hier eine Brücke gefunden zu haben, die über mehrere Stützen läuft. Denn speziell bei diesen Brücken ist das Tragverhalten in der Nähe der Auflager hochkomplex. "Durch einen innovativen Versuchsaufbau war es möglich, mit relativ kurzen Abschnitten zu arbeiten und damit trotzdem das Verhalten einer nahezu beliebig langen durchlaufenden Brücke zu simulieren", beschreibt Oliver Fischer die Forschungsarbeit.

Ausgediente Brücke mit 1.400 Tonnen Gewicht belastet

Für das Experiment wurde ein etwa 32 Meter langer, 1,80 Meter hoher und fast 40 Tonnen schwerer Stahlträger auf der Brücke installiert und an den jeweiligen Pfeilerachsen verankert. Der Träger diente als Widerlager für insgesamt sechs Hydraulikpressen.

Beim Ausfahren der Kolben drückten die Pressen mit der gleichen Kraft gegen den oben liegenden Träger wie gegen die Brücke. Dadurch war theoretisch eine maximale Belastung der Brücke mit 1.400 Tonnen möglich, was umgerechnet etwa 1.000 Pkw oder 35 voll beladenen Sattelschleppern entspricht.

Aktuelle Berechnungsmodelle womöglich hinfällig

Die Forscher mussten sehr genau planen, wie und wo sie die Brücke belasten, um ein Querkraftversagen zu erzeugen. Am Ende gelang dies in allen fünf getesteten Bereichen. Es entstanden die vorhergesagten Schubrisse.

Die Auswertung der umfangreichen Messdaten wird noch bis Ende 2018 dauern. Die ersten Erkenntnisse bestätigten nach Angaben des Massivbauinstituts der TUM allerdings bereits die auf Laborversuchen begründete Vermutung, dass aktuelle Berechnungsmodelle für die Tragkraft von Brücken noch verbessert werden könnten.

Brückensanierung: Verkehrsbehörden hoffen auf Einsparpotenzial

Sollte dieses Ergebnis am Ende der Auswertung bestätigt werden, könnte sich daraus ergeben, dass ein Teil der älteren Brücken länger erhalten bleibt und auch nötige Verstärkungsmaßnahmen reduziert würden.

Dieses Ergebnis käme dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) sowie der Obersten Bayerische Baubehörde und dem Staatlichen Bauamt Schweinfurt, welche die aufwendigen Untersuchungen finanziert und begleitet haben, mit Sicherheit recht.

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