NEU: PONTI® Brückennachrechnung führt die wesentlichen Nachweise, welche sich aus den Kriterien der Richtlinie zur Nachrechnung von Brücken aus der Stufe 1 und 2 ergeben. Dabei werden die Verweise auf die Handlungsanweisung zur Überprüfung und Beurteilung von älteren Brückenbauwerken, die mit vergütetem, spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl erstellt wurden, ebenfalls berücksichtigt. mehr zu PONTI® Brückennachrechnung

Laut einem Schreiben von Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) vom 26.05.2011 befindet sich die Nachrechnungsrichtlinie Ausgabe ab Mai 2011 bis Ende 2011 in der Erprobungsphase und wird ab 2012 eingeführt. Eine entsprechende Einführungsveranstaltung fand unter der Leitung der BAST am 29.11.2011 in Berlin statt.

Die bisher durchgeführten Nachrechnungen älterer Brückenbauwerke haben gezeigt, dass man mit dem Ansatz der normgemäßen Belastungs- und Bemessungsvorschriften und den vorgegebenen Sicherheitsbeiwerten relativ schnell an die Grenzen der Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Ermüdung stößt. Das liegt u.a. daran, dass diese Normen ausschließlich für Neubauten entwickelt wurden, um mit den entsprechenden Reserven die planmäßig gewünschte lange Nutzungsdauer sicherstellen zu können.

• Die Berechnung älterer Spannbetonbrücken nach der Nachrechnungsrichtlinie ist immer erforderlich, wenn eine Schädigung des Bauwerks vorliegt oder vermutet wird. Das betrifft insbesondere Brücken mit bauzeitbedingten Defiziten wie
  • Spannungsrisskorrosion (SpKR)
  • Koppelfugen
  • Überbauten mit zu geringer Schubbewehrung
  • vor 1980 gebaute Talbrücken, bei denen u. a. der lineare Temperaturunterschied nicht berücksichtigt wurde und
  • generell Brücken mit der Zustandsnote > 3.0 d.h. kritischer Bauwerkszustand (RI-EBW-PRÜF)
• Durch den einerseits rasant zunehmenden Schwerverkehr und andererseits bei alten Brücken nicht geführten Ermüdungsnachweis nimmt die Restnutzungsdauer eine zentrale Bedeutung ein, da jede Spannungsschwingbreite auch eine Teilschädigung des Materials hervorruft
• Um festzustellen, ob und in welchem Umfang eine Ertüchtigung oder alternativ eine Erneuerung notwendig ist, sind die Bauwerke entsprechend der NRR zu behandeln (RI-WI-BRÜ)

Einwirkungsmodell

• das RIB-Programm PONTI® kann in der aktuellen Version die darin vorgesehenen Lastniveaus LM1, 60/30, 60, 30/30 sowie reale Straßenverkehrslasten bearbeiten
• alle Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte können fortan angepasst werden

Systemmodell

• die für eine Nachrechnung erforderlichen charakteristischen Materialkennwerte sowie die daraus abgeleiteten Materialteilsicherheiten lassen sich variabel eingeben

Bemessungsmodell

• alle Nachweise erfolgen auf Basis der DIN-Fachberichte ohne Bemessungsprozess d.h. ohne Erhöhung der Bewehrung, für die Stufe 2 teilweise unter veränderten Randbedingungen. Diese können allesamt eingestellt werden, ohne dass eine Bemessung stattfindet
• alternativ können die Tragfähigkeitsnachweise und der Koppelfugennachweis auch nach DIN 4227-1 geführt werden
• dazu sind die vorhandenen Längsbewehrungen vorzugeben
• alle Ausnutzungsgrade infolge der GzT-, GzG- und GzE - Nachweise sowie Restsicherheit und Restnutzungsdauer sind übersichtlich zusammengestellt

Schädigungsmodell

Das Schädigungsmodell und Bemessungsmodell stehen interaktiv miteinander in Beziehung.

• Der schadensäquivalente Ermüdungsnachweis mit den LM3 Ermüdungslasten als  Einstufenkollektiv nach DIN Fb  stellt die einfachste Form des Betriebsfestigkeitsnachweises dar. Dort wird vereinfacht aus der Spannungsschwingbreite in Verbindung mit der Wöhlerlinie  die Restnutzungsdauer bis zum Eintritt des Schadens bestimmt. Auch dabei findet keine Bemessung statt
• Um die Schädigung genauer zu ermitteln, ist ein mehrstufiger Betriebsfestigkeitsnachweis unter Verwendung einer Verkehrszusammensetzung  entsprechend den LM4 Lasten erforderlich. Diesem Konzept liegt die Akkumulationshypothese nach Palmgren-Miner zugrunde, nach der die Einzelschädigung aus unterschiedlichen Spannungsschwingbreiten in Verbindung mit der Wöhlerlinie zu ermitteln ist. Die Gesamtschädigung aus LM4 ergibt sich aus der Summe der Einzelschädigungen. Daraus wird dann die Restnutzungsdauer ermittelt
• Bei Brücken mit besonders gefährdeten Spannstählen mit der Festigkeit „St 145/160“, die in der Westdeutschland bis ca. 1978 und in der ehemaligen DDR bis ca. 1993 hergestellt wurden, ist das Ankündigungsverhalten bei Rissbildung zu bestimmen. Bei dem Ankündigungsverhalten von älteren Spannbetonbrücken geht es grundsätzlich um die Restsicherheit bezogen auf  Verkehrslasten gegenüber einem Versagen mit  Vorankündigung. Brücken ohne ausreichendes  Ankündigungsverhalten stellen ein Sicherheitsrisiko dar. Besonders empfindlich sind Einfeldsysteme, Systeme mit nur wenigen Spanngliedern und zu geringen Betonstahlanteil, die diese SpRK - gefährdeten Spannglieder enthalten.

• Eingabe von realistischen Materialkennwerten für Beton nach Tab. 11.1.2, Betonstahl nach Tab. 11.3.4, Spannstahl nach Tab. 11.5.6 oder frei mit 5%-Fraktilwerten durch Stichproben
• Eingabe unterschiedlicher Ziellastniveaus LM1, 60/30, 60 und 30/30 durch Lastmakros (10.1.2)
• Einstellung der probabilistischen Teilsicherheiten auf der Einwirkungs- und Widerstandsseite (12.3)
• Einstellung zusätzlicher Bemessungsparameter wie z.B. Neigung der Wöhlerlinie entsprechend dem Schädigungsgrad des Betonstahls oder unterer Grenzwert der Druckstrebenneigung usw.
• Übersichtliche Darstellung der Ausnutzungsgrade (4.3.1.3) sämtlicher Nachweise in GzT, GzG und GzE mit Angabe der Restnutzungsdauer aus dem schadensäquivalenten Ermüdungsnachweis
• Berücksichtigung eines Schädigungsmodells bei SpRK - gefährdeten Brücken durch den Nachweis des mechanischen Ankündigungsverhaltens nach der „Handlungsanweisung zur Spannungsrisskorrosion“ (12.8)
• Ermittlung der Restsicherheit zum Zeitpunkt der Rissbildung bezogen auf den Verkehrslastanteil, die Ergebnisdarstellung erfolgt tabellarisch und grafisch mit Hinweis auf die lokalen Bemessungsstellen ohne Ankündigungsverhalten (12.8)
• Biege- und Schubmessung  (4.2.7) sowie Koppelfugennachweis II (12.7.6) nach DIN 4227-1 bzw. „Handlungsanweisung zu Koppelfugen“
• Bei der Querkraftbemessung wird ein gewichteter, innerer Hebelarm eingesetzt (12.4.3.3) , da nach DIN-Fb der innere Hebelarm - gerade im Bereich der Momentennullpunkte - sehr klein werden kann und damit  zu große Bügelbewehrungsgrade ergibt
  
  

• Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie), BMVBS Ausgabe Mai 2011
• Handlungsanweisung zur Überprüfung und Beurteilung von älteren Brückenbauwerken, die mit vergütetem, spannungsrisskorrosionsgefährdeten Spannstahl erstellt wurden, BMVBS Ausgabe September 2009
• Stochastische Untersuchung von Spanngliedausfällen bei Brückenbauwerken mit spannungsrisskorrosionsempfindlichen Spannstahl, Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik Heft 1049, Ausgabe November 2010
• Handlungsanweisung zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit vorgespannter Bewehrung von älteren Spannbetonbrücken, bast Ausgabe 1998
• Untersuchung zur Querkraftbemessung von Spannbetonbalken mit girlandenförmiger Spanngliedführung, bast Heft B 79, Ausgabe August 2011 

• Tragwerksverstärkungen werden zukünftig bei der Nachrechnung und Einstufung eine zentrale Bedeutung einnehmen. Es ist abzusehen, dass Tragwerksverstärkungen für viele Bauwerke notwendig werden, um  sie überhaupt noch für eine Restnutzungsdauer einstufen zu können. Neben der reinen Betoninstandsetzung  wird es immer häufiger notwendig, auch das Tragsystem zu verstärken
• Schädigungen von Brücken- und Ingenieurbauwerken machen eine Verstärkung  des Überbaus erforderlich, insbesondere vor dem Hintergrund  des zunehmenden Schwerverkehrsaufkommens sowie von steigenden Fahrzeuggewichten und Achslasten
• Zur Erhöhung der Tragfähigkeit und des Widerstands gegen Ermüdung von älteren Spannbetonbrücken in Längsrichtung erfolgt häufig eine Verstärkung mit externer Vorspannung. Diese Ertüchtigungsmaßnahme kann in PONTI® durch den Ansatz einer zweistufigen Vorspannung modelliert werden; d.h. die Vorspannung der 1. Stufe umfasst alle Spanngliedlagen zum Herstellungszeitpunkt während die Vorspannung der 2. Stufe alle externen Spannglieder enthält, die ab dem Zeitpunkt der Ertüchtigung zusätzlich wirken
• Durch eine nachträglich aufbetonierte Stahlbetonplatte kann die Druckzone entscheidend verbessert werden. Die Lösung dieses Problems lässt sich am einfachsten mit dem RIB-Programm PONTI®betonverbund erzielen. 

zum Anwendungsbericht

Nachrechnung Straßenbrücken
Praxisseminar RIB-Stuttgart

25.10.2011 (Stuttgart) 

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