
11. Fachtagung zur Sanierung von Ingenieurbauwerken
Datum und Uhrzeit
-
Ort
Novotel Nürnberg Centre Ville
Bahnhofstraße 12
90402 Nürnberg
Themen
Die Sanierung von Ingenieurbauwerken ist zentraler Bestandteil der Instandhaltung von Eisenbahn- und Straßeninfrastruktur. Volkswirtschaftlich macht die Erhaltung und Sanierung meist mehr Sinn als der Neubau von Ingenieurbauwerken.
Die Vorträge geben Hilfestellung und Anregungen bei der Lösung anstehender Sanierungsprobleme im Netz der Eisenbahnen und der Straßenverwaltungen. Die Teilnehmenden sollen in die Lage versetzt werden, eine effiziente und qualitätsgerechte Planung sicher zu stellen und Instandhaltungs- und Sanierungsmaßnahmen durchzuführen.
Die gemeinsam durch VDEI, VSVI Bayern und die Bayerische Ingenieurkammer Bau initiierte Fachtagung stellt genau diese Thematik in den Mittelpunkt.
Neben den Fachvorträgen werden in der begleitenden Ausstellung Firmen ihr Knowhow präsentieren und weitere Lösungen aufzeigen.
Die 11. Fachtagung Sanierung von Ingenieurbauwerken findet am 6. November 2025 wieder im Novotel Nürnberg statt. Melden Sie sich für den Newsletter der VDEI Akademie unter www.vdei-akademie.de/newsletter und Sie werden informiert, sobald die Anmeldung möglich ist.
Nachbericht der 10. Fachtagung Sanierung von Ingenieurbauwerken am 7. November 2024
10. Fachtagung zur Sanierung von Ingenieurbauwerken feiert Jubiläum in Nürnberg
Am 7. November 2024 fand zum zehnten Mal die renommierte Fachtagung zur Sanierung von Ingenieurbauwerken in Nürnberg statt. Diese Veranstaltung, organisiert vom Verband Deutscher Eisenbahn-Ingenieure (VDEI), der Vereinigung der Straßenbau- und Verkehrsingenieure (VSVI) Bayern sowie der Bayerischen Ingenieurkammer-Bau, bot eine wichtige Plattform für den Austausch über die Erhaltung und Modernisierung der Infrastruktur im Bahn- und Straßenbau. Die 163 Teilnehmenden wurden begrüßt von Tristan Mölter, VDEI, Fachausschuss KIB; Dr.-Ing. Christian Stettner, VSVI und Dr.-Ing. Markus Hennecke, Bayerische Ingenieurekammer-Bau, Vorsitzender vpi-EBA.
Im Fokus der Tagung standen praxisnahe Einblicke in die neuesten Technologien und Strategien zur Instandhaltung von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken. Die aktuellen Herausforderungen – von begrenzten finanziellen Mitteln bis hin zu den wachsenden Anforderungen an nachhaltige Bauweisen – machen die Sanierung bestehender Bauwerke zu einer zentralen Aufgabe. Gerade angesichts der maroden Infrastruktur, wie etwa der in die Jahre gekommenen Brücken, wird eine nachhaltige Instandhaltung immer dringlicher.
Führende Experten aus Forschung, Ingenieurbüros und der Industrie präsentierten in insgesamt 11 Fachvorträgen die innovativen Lösungsansätze zur Bauwerksanalyse und -sanierung. Begleitet wurde die Tagung von einer Fachausstellung, die Teilnehmenden die Möglichkeit bot, sich direkt mit Anbietern über neue Technologien und Dienstleistungen auszutauschen. Die Veranstaltung bot nicht nur Einblicke in aktuelle Projekte, sondern auch eine Plattform zur Vernetzung von Fachleuten, um gemeinsam die Zukunft der Verkehrsinfrastruktur zu gestalten.
Die Neuerungen der Richtlinie 805 stellte Dipl.-Ing. Sascha Steffen von der DB InfraGo AG vor. Die Geschichte der Eisenbahnbrücken in Deutschland spiegelt die technologische und wirtschaftliche Entwicklung des Landes wider. Seit der Blütezeit der Eisenbahn im 19. Jahrhundert haben sich die Anforderungen an Brückenkonstruktionen stetig verändert. Dabei spielten nicht nur die zunehmenden Lasten und Geschwindigkeiten der Züge eine Rolle, sondern auch soziale und ökonomische Faktoren. Ein Meilenstein in der Entwicklung war die Einführung verbindlicher Regelwerke für den Brückenbau, insbesondere nach dem Einsturz einer von Gustave Eiffel konstruierten Brücke im Jahr 1891. Diese Regelwerke wurden kontinuierlich weiterentwickelt und mündeten schließlich in die heutige Richtlinie 805 der Deutschen Bahn. Besondere Bedeutung kommt dem Brückenmanagement zu, das die Aufgaben der Nachrechnung, des Neubaus und der Anpassung an den aktuellen Zugverkehr umfasst. Dabei ist zu beachten, erklärte Steffen, dass etwa 80% der Eisenbahnbrücken in Deutschland eine Stützweite von bis zu 20 Metern aufweisen. Die Entwicklung neuer Antriebsformen für Triebfahrzeuge hatte zu einer günstigeren Lastverteilung geführt, was sich positiv auf die Beanspruchung der Brücken auswirkt. Dies ermöglichte eine effizientere Nutzung des heterogenen Bahnnetzes durch eine differenzierte Einteilung von Zügen und Brücken.
Ein wichtiger Aspekt bei der Beurteilung von Eisenbahnbrücken ist nach Steffen die Ermüdung des Materials. Bereits im 19. Jahrhundert erkannte August Wöhler die Bedeutung der Dauerschwingfestigkeit. Die Richtlinie 805 berücksichtigt diesen Faktor und hat die Berechnung von einem dauerfesten Ansatz hin zu einer betriebslastbezogenen Betrachtung weiterentwickelt. „Die moderne Nachrechnung von Brücken erfolgt nach differenzierten Konzepten, die den Zustand und das Alter der Bauwerke berücksichtigen“, so Sascha Steffen. Dabei werden auch die Vorteile von Bestandsbauwerken in gutem Zustand gegenüber Neubauten in die Bewertung einbezogen. Für die Zukunft stehen weitere Entwicklungen an, insbesondere in den Bereichen Spannbeton, Stahlbeton, Gewölbebrücken und geschweißte Konstruktionen. „Diese Fortschritte werden dazu beitragen, die Sicherheit und Leistungsfähigkeit des deutschen Eisenbahnnetzes weiter zu verbessern und gleichzeitig den Erhalt historischer Bausubstanz zu gewährleisten“, betonte Dipl.-Ing. Steffen.
Nachrechenmethoden im Überblick:
Die Ril 805 bietet differenzierte Nachrechenkonzepte für Brücken:
- Es gibt drei Nachrechenkonzepte (I-III), die je nach Alter und Zustand des Bauwerks angewendet werden.
- Die Richtlinie berücksichtigt die Vorteile von Bestandsbauwerken in gutem Zustand gegenüber Neubauten.
Moderne Berechnungsmethoden
Die Richtlinie hat sich mit der technologischen Entwicklung weiterentwickelt:
- Von Handstatik über Taschenrechner bis hin zu Computerberechnungen.
- Sie integriert Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte nach Eurocode.
Zukünftige Entwicklungen
Die Ril 805 wird kontinuierlich weiterentwickelt. Zukünftige Schwerpunkte umfassen:
- Verbesserungen im Bereich Spannbeton und Stahlbeton
- Weiterentwicklung der Nachweismethoden für Gewölbebrücken
- Spezielle Betrachtungen für geschweißte Brückenkonstruktionen
- „Die Ril 805 ist somit ein dynamisches Regelwerk, das die Sicherheit und Leistungsfähigkeit von Eisenbahnbrücken in Deutschland gewährleistet und dabei sowohl historische als auch moderne Aspekte des Brückenbaus berücksichtigt“, so das Fazit von Steffen.
In Anschluss referierte Dr. Ing Till Mayer, Ingenieurbüro Schießl, Gehlen & Sodeikat zum Thema Korrisionsmonitoring – Langzeiterfahrung und aktuelle Entwicklungen. Das Korrosionsmonitoring stellt eine wichtige Methode zur Überwachung und Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonkonstruktionen dar. Mayer präsentiert in seinem Vortrag die Langzeiterfahrungen und aktuellen Entwicklungen auf diesem Gebiet. Die Motivation für Korrosionsmonitoring ergibt sich, so Mayer, aus den Grenzen klassischer Zustandserfassungsmethoden. Während herkömmliche Verfahren wie Potentialfeldmessungen oder Betondeckungs-messungen für viele Anwendungsfälle ausreichen, stoßen sie in bestimmten Situationen an ihre Grenzen. Meyer betont: „Korrosionsmonitoring findet Anwendung in verschiedenen Lebenszyklusphasen von Stahlbetonbauwerken. Es kann Fragen beantworten wie: "Findet ein Chlorid- oder Feuchteeintrag in das Bauteil statt?", "Wie weit sind Chloride oder Carbonatisierung schon in das Bauteil eingedrungen?" und "Wie verändert sich die Korrosion mit der Zeit?". Als konkretes Anwendungsbeispiel nannte Mayer das Feuchtemonitoring bei den Galerien der BAB A96. Hier wurden Multiring-Elektroden (MRE) eingesetzt, um die Dauerhaftigkeit einer Tiefenhydrophobierung zu überwachen. Die Messungen zeigten, dass die Maßnahmen zur Optimierung der Dauerhaftigkeit zu einer Vergrößerung des Widerstands gegenüber dem Referenzbauwerk um den Faktor 100 führten.
Dr. Mayer präsentiert fünf zentrale Thesen aus 20 Jahren Erfahrung mit Korrosionsmonitoring. Eine davon besagt, dass Neubauprojekte, bei denen Korrosionsmonitoring eingebaut wird, oft genau die Projekte sind, bei denen es nicht erforderlich wäre. Dies liegt am zunehmenden Bewusstsein und Know-how bei der Planung und Ausführung dauerhafter Stahlbeton-Konstruktionen. Eine weitere wichtige Erkenntnis sei, dass die bloße Installation von Korrosionsmonitoring-Systemen nicht ausreicht. „Es bedarf einer langfristigen Verpflichtung aller Projektbeteiligten, die Messungen auch tatsächlich durchzuführen und auszuwerten“, so Dr. Mayer. Korrosionsmonitoring-Systeme erfordern zudem ein vertieftes Verständnis bei der Auswahl der Sensorsysteme, der Festlegung der Sensorpositionen, der Definition von Bewertungskriterien und der Bestimmung von Messintervallen. Fehlendes Verständnis kann zu Fehlinterpretationen führen. „Interessanterweise sind die Kosten für Korrosionsmonitoring im Verhältnis zu den Gesamtbaukosten oft vernachlässigbar gering. Am Beispiel des Luise-Kiesselbach-Tunnels in München betrugen die Kosten für das Korrosionsmonitoring nur etwa 0,25 Promille der Gesamtbaukosten“, führte Mayer weiter aus.
Abschließend betont Dr. Mayer, dass das Potenzial von Korrosionsmonitoring bei weitem noch nicht ausgeschöpft sei. Angesichts aktueller Herausforderungen wie dem zunehmenden Alter der Verkehrsinfrastruktur, begrenzten Budgets und Nachhaltigkeitsanforderungen kann Korrosionsmonitoring dazu beitragen, Bauwerke mit hoher und bekannter Zuverlässigkeit länger und nachhaltiger zu nutzen.
Technische und gesellschaftliche Herausforderungen im Kontext:
- Zunehmendes Alter unserer Verkehrsinfrastruktur vs. stark beschränkte Budgets
- Hoher CO2-Ausstoß bei der Zement-herstellung vs. Nachhaltigkeit
- Eingeschränkte Verfügbarkeit von Ausgangsstoffen (Hüttensand, Flugasche)
- Notwendigkeit, alternative Bindemittel einzusetzen ohne genaue Kenntnis der Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit
- Transportströme, Deponieren von Bauschutt bei klassischer Beton-instandsetzung
Das Fazit von Dr. Mayer: „Korrosionsmonitoring kann helfen, Bauwerke mit hoher (bekannter) Zuverlässigkeit länger und nachhaltiger nutzen zu können.“
Dem Thema „Verteilte faseroptische Dehnungsmessungen – Monitoring-verfahren für Bestandsbauwerke“ nahm sich Dr.-Ing. Katarzyna Zdanowicz, FOLAB GmbH, an. „Die verteilte faseroptische Dehnungsmessung (DFOS) stellt eine vielversprechende Technologie für die Überwachung von Bauwerken dar“, so Zdanowicz. Diese Methode ermöglicht eine präzise und kontinuierliche Messung von Dehnungen, Temperaturen und akustischen Signalen über große Distanzen hinweg. Die Sensoren können dabei in bestehende Strukturen integriert oder nachträglich installiert werden, was sie besonders flexibel in der Anwendung macht. Ein wesentlicher Vorteil der DFOS-Technologie liegt in ihrer Fähigkeit, Rissbildungen und -veränderungen frühzeitig zu erkennen und zu lokalisieren. Dies ist insbesondere bei der Überwachung von Brücken und anderen kritischen Infrastrukturen von großer Bedeutung. So konnte beispielsweise bei der Itztalbrücke durch den Einsatz von DFOS eine präzise Messung von Rissbreitenänderungen durchgeführt werden. Die Technologie findet auch Anwendung bei der Überwachung von spannungsriss-korrosionsgefährdeten Bauteilen, wo sie in Kombination mit anderen Messverfahren eingesetzt wird. Dabei können lokale Dehnungsänderungen erfasst und Rissbreitenberechnungen durchgeführt werden, was zu einem umfassenderen Verständnis des Bauwerkszustands führt.
Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Begleitung von Sanierungsmaßnahmen. Bei der Saalebrücke B9 wurden beispielsweise 220 Meter DFOS-Sensoren installiert, um den Sanierungsprozess zu überwachen. Auch bei nachträglichen Vorspannungsarbeiten, wie am Bauwerk BW03 in Freiberg, liefert die DFOS-Technologie wertvolle Daten zur Beurteilung der Auswirkungen der Maßnahmen. „Die DFOS-Technologie trägt zu einem Paradigmenwechsel in der Bauwerksüberwachung bei“, betont Zdanowicz. „Sie ermöglicht eine digitalisierte und automatisierte Überwachung, die als Schlüsselkomponente für einen erhöhten Informationsgewinn bei gleichzeitiger Kostenreduktion dient. Durch die kontinuierliche Erfassung von Daten können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und gezielte Instandhaltungsmaßnahmen eingeleitet werden, was langfristig zur Verlängerung der Lebensdauer von Bauwerken beiträgt.“
Sebastian Schmidt | Head of NDT, Bilfinger Nuclear & Energy Transition GmbH erklärte in seinem Vortrag Detektion von Spanndrahtbrüchen mittels Schallemissionsanalyse – Monitoring für Bestandsbauwerke die Einsatzbereiche und Bedeutung der Schallemissionsanalyse. Die Schallemissionsanalyse (AE) zur Detektion von Spanndrahtbrüchen in Betonbauwerken ist eine innovative Methode, die auf der Detektion von elastischen Wellen, wie sie bei Drahtbrüche freigesetzt werden, basiert. Hier sind die wichtigsten Kriterien und Aspekte dieser Technik ausformuliert: Die Schallemissionsanalyse ermöglicht die Detektion und präzise Ortung individueller Drahtbrüche in Bauwerken. Diese Methode nutzt das Prinzip, dass mechanische Beanspruchungen im Material zu einer Ansammlung von Energie an Defekten führen. Wenn diese Energie freigesetzt wird, entstehen elastische Wellen, die als Schallemissionen bezeichnet werden. Diese Wellen breiten sich durch das gesamte Volumen des Objekts aus und können mit Hilfe mehrerer Sensoren aufgezeichnet werden. Aus Laufzeitdifferenzen kann im Analyseschritt der Quellort mittels Algorithmen berechnet werden. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technik ist die Echtzeitanalyse, zwischen der Erfassung und dem Ergebnis liegen nur wenige Sekunden. Eine Alarmierung im Schadensfall kann unverzüglich via E-Mail oder SMS erfolgen. Die Ortungsungenauigkeit der Methode ist bemerkenswert gering: Sie kann bis zu +-18 cm bei einem Sensorabstand von 15 m betragen. Diese Präzision wird durch die Verwendung unterschiedlicher Algorithmen zur Berechnung der Quellorte der Schallemissionen erreicht, wobei die Konstruktion und der Zustand des Bauwerks die Ortungsqualität beeinflussen. Für eine effektive Anwendung der Schallemissionsanalyse wird empfohlen, vorab eine Voruntersuchung am Objekt durchzuführen. Diese Untersuchung hilft dabei, die spezifischen Eigenschaften und Umgebungsbedingungen des Bauwerks zu bestimmen, was entscheidend für die Auslegung des Sensornetzwerks ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Schallemissionsanalyse ein wertvolles Werkzeug für das Monitoring von Bestandsbauwerken darstellt. Sie bietet nicht nur eine zuverlässige Möglichkeit zur Überwachung von Spannbetonkonstruktionen, sondern auch zur frühzeitigen Erkennung von potenziellen Schäden, was zur Sicherheit und Langlebigkeit der Bauwerke beiträgt.
Parameter der Schallemissionsanalyse im Überblick:
- Die Acoustic Emission Analysis kann individuelle Drahtbrüche detektieren und verortet.
- Die Analyse kann anhand von verschiedenen Charakteristika Hintergrund (z.B. Baugeräusche) von Drahtbruchsignalen unterscheiden.
- Die Signalanalyse erfolgt in Echtzeit, was ermöglicht, dass eine Alarmierung in Echtzeit automatisiert erfolgen kann
- Eine Voruntersuchung am Objekt ist empfohlen, um die Eigenschaften und Umgebungsbedingungen des Bauwerks zu bestimmen. Diese können die Auslegung des Sensornetzwerkes beeinflussen.
Der gemeinsame Vortrag von Dipl.-Ing. Annett Mähl und Dipl.-Ing. Waldemar Gunkel, KREBS+KIEGER, Drosch Gruppe, widmete sich dem Thema Nachträgliche Befestigungen und Kappenrückverankerungen. Die nachträgliche Verankerung von Kappen an Brückenbauwerken ist ein wichtiges Thema im Ingenieurbau, insbesondere angesichts steigender Geschwindigkeiten und zunehmender Belastungen. Der Zweck dieser Verankerungen liegt in der zuverlässigen Lagesicherung von statischen und dynamischen Lasten, die durch Geländer, Lärmschutzelemente, Signal- und Oberleitungsmasten sowie Kabeltröge und Berührungsschutz verursacht werden. Bei der Bemessung von Kappenver-ankerungen müssen verschiedene Belastungen berücksichtigt werden. Dazu gehören das Eigengewicht der Kappe und des Gesimses, das Gewicht von Lärmschutzwänden, Geländern und Berührungsschutz, sowie das Eigengewicht der Fahrbahn. Zusätzlich spielen Druck- und Sogkräfte, Windlasten, Verkehrslasten auf dem Rettungs- und Dienstweg sowie Seitenstoß- und Fliehkräfte eine wichtige Rolle.
Die Bemessung erfolgt in mehreren Schritten, beginnend mit der Verankerung der Pfosten im Gesims, gefolgt von der Übertragung der Lasten aus dem Gesims in die Kappe und schließlich der Lastübertragung aus der Kappe in den Überbau. Ein entscheidender Aspekt ist der Lagesicherheitsnachweis, bei dem das einwirkende Moment nicht größer sein darf als das widerstehende Moment. Ein weiterer wichtiger Nachweis betrifft das Klaffen der Fuge zwischen Kappe und Überbau. Hierbei werden die Verformungen infolge ständiger Lasten, Druck-/Sog- und Windlasten sowie Stahldehnungen berücksichtigt. Wenn die Summe dieser Verformungen positiv ist, besteht die Gefahr des Aufklaffens der Fuge, was zusätzliche Verankerungen erforderlich macht. Um Fehler zu vermeiden, ist eine sorgfältige Planung unter Berücksichtigung der Kappenverformung unerlässlich. Die Anordnung geeigneter Befestigungselemente und die konsequente Weiterleitung der Lasten vom Pfosten in den Überbau sind dabei von großer Bedeutung. Es wird empfohlen, die Wahl der Pfostenverankerungen vom Herstellersupport bestätigen zu lassen und Kappenrückverankerungen bei Belastung mit Schallschutzwänden konsequent anzuordnen. Nur bei breiten und wenig belasteten Kappen sollte auf eine Rückverankerung verzichtet werden.
„Die korrekte Ausführung von Kappenverankerungen ist entscheidend, um das Eindringen von Wasser und damit eine Minderung der Dauerhaftigkeit zu verhindern. Zudem wird durch eine sachgemäße Verankerung die Bewegung der Kappe und der Ausrüstung minimiert, was die Gebrauchstauglichkeit des Bauwerks sicherstellt“, betonen beide Referenten.
Die Sanierung von Anfahrtsschäden an Stahlbrücken thematisierte Dipl.-Ing. Ivo Lehmann, DB Bahnbau Gruppe GmbH in seinem Fachvortrag. Die Sanierung von Anfahrschäden an Stahlbrücken stellt eine komplexe Herausforderung dar, die eine sorgfältige Bewertung und maßgeschneiderte Lösungsansätze erfordert. Zunächst ist eine gründliche Schadensaufnahme unerlässlich. Diese umfasst nicht nur eine visuelle Inspektion der direkt betroffenen Bauteile, sondern auch der angrenzenden Strukturen wie Lager und Fugenübergänge. In vielen Fällen werden ergänzende Prüfverfahren wie die Magnetpulverprüfung eingesetzt, um versteckte Schäden aufzudecken. Die Schwere des Schadens bestimmt die weiteren Schritte. Bei oberflächlichen Schäden oder geringfügigen Einkerbungen können oft lokale Reparaturen ausreichen. Schwere Schäden mit großen plastischen Verformungen, die die Trag- und Standsicherheit gefährden, erfordern hingegen umfassendere Maßnahmen. Ein entscheidender Faktor ist die Wahl zwischen einer Sanierung vor Ort, einer Reparatur in einer Werkstatt oder einem kompletten Ersatzneubau. Diese Entscheidung hängt von verschiedenen Parametern ab, darunter die Art und der Umfang des Schadens, die Bauart und das Alter der Brücke, sowie die örtlichen Gegebenheiten und betrieblichen Randbedingungen. Innovative Techniken wie das Warmumformen und Richten haben sich als effektive Methoden zur Beseitigung von Imperfektionen erwiesen. Bei diesem Verfahren werden die plastisch verformten Bereiche auf Temperaturen zwischen 590°C und 950°C erhitzt, wodurch Gitterfehler aus der Plastifizierung durch Rekristallisation repariert werden können.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Materialprüfung. Durch Beprobung und anschließende Analyse können die mechanischen Eigenschaften des Stahls nach einem Anprall beurteilt werden, was für die Entscheidung über die geeignete Sanierungsmethode von großer Bedeutung ist. Abschließend sollte bei jeder Sanierung die Installation einer Anprallkonstruktion in Betracht gezogen werden, um zukünftige Schäden zu minimieren. Zudem empfiehlt es sich, regelmäßige Sicht- und Oberflächenrissprüfungen durchzuführen und Kerben zeitnah zu verschleifen, um größeren Schäden durch Rissbildung vorzubeugen. „Diese Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Ansatzes bei der Sanierung von Anfahrschäden an Stahlbrücken, der sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte berücksichtigt und auf eine langfristige Sicherung der Infrastruktur abzielt“, so Lehmann.
Wichtige Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt:
- Mit der Sanierung sollte immer die Installation einer Anprallkonstruktion eingeplant und umgesetzt werden
- Auch bei starken Schäden ist eine Sanierung nicht ausgeschlossen
- Es sollte generell eine Sicht und Oberflächenrissprüfung erfolgen und Kerben zeitnah verschliffen werden, um größere Schäden durch Risse zu vermeiden
Die Präsentation stellt von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Braml, Universität der Bundeswehr München, und Dr.-Ing. Christian Stettner, ZM-I München GmbH, mit dem Titel Instandsetzung Quo Vadis – Neue Methoden in der Bauwerksanalyse stellt ein innovatives Forschungsprojekt vor, das sich mit neuen Methoden der Bauwerksanalyse und Instandsetzung befasst. Im Mittelpunkt steht die "ZfP Statik", das zerstörungsfreie Prüfmethoden (ZfP) mit statischen Berechnungen kombiniert, um bestehende Brücken genauer zu bewerten.
Ein Kernaspekt des Projekts ist die Entwicklung bauwerksbezogener Teilsicherheitsbeiwerte. Diese sollen eine präzisere Einschätzung der Tragfähigkeit ermöglichen, indem sie die spezifischen Eigenschaften des jeweiligen Bauwerks berücksichtigen. Dazu werden verschiedene ZfP-Methoden wie Radar, Ultraschall und magnetisch-induktive Verfahren eingesetzt, um geometrische Daten und Materialeigenschaften direkt am Bauwerk zu erfassen. .Am Beispiel einer Spannbetonbrücke wird gezeigt, wie diese Methoden in der Praxis angewendet werden. Durch genaue Messungen der Lage von Spanngliedern und anderen relevanten Parametern können die tatsächlichen Eigenschaften des Bauwerks ermittelt werden. Diese Daten fließen dann in probabilistische Berechnungen ein, die eine realitätsnähere Bewertung der Brücke ermöglichen. Ein wichtiges Ergebnis des Projekts ist die Möglichkeit, Teilsicherheitsbeiwerte anzupassen, ohne das Sicherheitsniveau zu reduzieren. Im vorgestellten Fall konnte der Teilsicherheitsbeiwert von 1,15 auf 1,11 gesenkt werden, was zu einer effizienteren Nutzung der Bausubstanz führt. Dieses Vorgehen entspricht der höchsten Stufe der Nachrechnungsrichtlinie für Straßenbrücken im Bestand und eröffnet neue Perspektiven für die Bewertung und Instandhaltung bestehender Infrastruktur. Es zeigt, wie moderne Prüftechniken und fortschrittliche Berechnungsmethoden dazu beitragen können, die Lebensdauer von Brücken zu verlängern und Ressourcen effizienter zu nutzen. Die probabilistische Berechnung spielt eine zentrale Rolle bei der Bewertung und Anpassung von Teilsicherheitsbeiwerten für bestehende Bauwerke. Im Gegensatz zu deterministischen Verfahren berücksichtigt die Probabilistik die Streuung und Unsicherheiten der einzelnen Eingangsgrößen.
Grundlagen der probabilistischen Berechnung
Die probabilistische Berechnung basiert auf dem Konzept der Zuverlässigkeitstheorie. Dabei werden die Einwirkungen (E) und Widerstände (R) als Zufallsvariablen modelliert. Das Versagen tritt ein, wenn die Einwirkungen die Widerstände übersteigen. Die Grenzzustandsfunktion g(x) = R - E beschreibt diesen Zusammenhang mathematisch. Der Zuverlässigkeitsindex β und die Versagenswahrscheinlichkeit pf sind die zentralen Größen zur Bewertung der Sicherheit. Je größer β, desto geringer ist die Versagenswahrscheinlichkeit und desto höher die Zuverlässigkeit des Bauwerks.
„Durch die Kombination von zerstörungsfreien Prüfmethoden (ZfP) und probabilistischen Berechnungen können Unsicherheiten reduziert und das tatsächliche Tragverhalten besser erfasst werden. Dies führt zu einer optimierten Ausnutzung der Bausubstanz bei gleichbleibender Sicherheit“, so das Resümee der beiden Referenten.
Prof. Jörg Jungwirth, Hochschule München, erläuterte in seinem Vortrag die Sanierungsmöglichkeiten mit Ultra-Hochfestem Faserbeton (UHFB). Ultra-hochfester Faserbeton (UHFB) stellt eine vielversprechende Lösung für die Verstärkung und Instandsetzung von Ingenieurbauwerken dar. Diese innovative Technologie zeichnet sich durch herausragende mechanische Eigenschaften aus. UHFB erreicht Druckfestigkeiten von 150 bis 250 MPa und Zugfestigkeiten von 9 bis 15 MPa bei Dehnungen von 1-3%. Diese Leistungsfähigkeit wird durch eine optimierte Packungsdichte der feinen Bestandteile und die Zugabe von hochfesten Stahldrahtfasern erreicht. Ein besonderer Vorteil von UHFB ist die Möglichkeit, Bauwerke mit sehr dünnen Schichten von etwa 40 mm zu verstärken, was die Tragfähigkeit und Steifigkeit deutlich erhöht, ohne das Eigengewicht wesentlich zu steigern. Zudem bietet UHFB einen exzellenten Schutz gegen aggressive Medien aufgrund seiner geringen Rissweiten und kann als Abdichtungsschicht fungieren. Die hohe Abriebfestigkeit ermöglicht eine direkte Befahrbarkeit der Oberfläche.
In der Praxis hat sich UHFB bereits bei verschiedenen Projekten bewährt, wie beispielsweise bei der Verstärkung von Brückendecks, Pfeilern und Tunneln. Bemerkenswerte Anwendungen umfassen die Sanierung des Viaduct de Chillon in der Schweiz und die Delaware Bridge in den USA. Die Technologie kann sowohl als Aufbeton als auch als Spritzbeton (UHFSB) eingesetzt werden, was eine flexible Anwendung auch an vertikalen Flächen und über Kopf ermöglicht. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse besteht noch Forschungsbedarf, insbesondere bei der Entwicklung von Bemessungsansätzen für Querkraft im Grenzzustand der Tragfähigkeit sowie für Rissweiten und Verformungen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. „Insgesamt zeigt UHFB großes Potenzial für die effiziente und dauerhafte Sanierung von Ingenieurbauwerken und könnte in Zukunft eine wichtige Rolle in der Bauwerksinstandhaltung spielen“, betont Jungwirth.
Der letzte hochkarätige Fachvortrag wurde von Markus Nowak, M.Sc., Dörken GmbH & Co. KG, zum Thema Schneller Korrosionsschutz mit Ziklamellenbeschichtung gehalten Vortrag beleuchtete die Vorteile dieser Technologie gegenüber herkömmlichen Methoden im schweren Korrosionsschutz.
Nowak erläuterte die Unterschiede zwischen zinkstaub- und zinklamellenbasierten Beschichtungen. Die plättchenförmige Struktur der Zinklamellen ermöglicht einen effizienteren kathodischen Korrosionsschutz bei geringerer Schichtdicke im Vergleich zu sphärischen Zinkstaubpartikeln. Durch den Vermahlungsprozess wird zudem die Oberfläche der Zinklamellen aktiviert, was ihre Schutzwirkung weiter verbessert.
Ein Hauptvorteil der Zinklamellensysteme liegt nach Novak in ihrer Effizienz. Sie bieten identische Korrosionsschutzleistung bei geringerer Schichtdicke und ermöglichen einen zweischichtigen, statt dreischichtigen Aufbau. Dies führt zu erheblichen Zeit- und Kostenersparnissen bei der Applikation. Nowak betonte auch die Nachhaltigkeit der Zinklamellensysteme: Sie verbrauchen weniger Material, reduzieren den Carbon Footprint und benötigen bis zu 40% weniger Zink im Vergleich zu konventionellen Systemen. Der Vortrag wurde durch Praxisbeispiele untermauert. So wurde die Anwendung an der Klöppelaufhängung des Kölner Doms und bei Brücken in Immenstadt vorgestellt. Auch Langzeittests unter extremen Bedingungen, wie auf einer Offshore-Plattform in der Ostsee, zeigten die Wirksamkeit der Zinklamellensysteme.
Trotz der vielversprechenden Ergebnisse wies Nowak auf Herausforderungen bei der normgerechten Anwendung hin. Bestehende Normen berücksichtigen die gute Leistung bei geringen Schichtdicken noch nicht ausreichend. Dörken Coatings arbeite als Teil des ISO-Ausschusses an einer Anpassung der Normen, um die Vorteile dieser nachhaltigen Technologie voll auszuschöpfen. Abschließend betonte Nowak, dass Zinklamellensysteme eine vielversprechende, ressourcenschonende Alternative im schweren Korrosionsschutz darstellen, die kürzere Bearbeitungszeiten und einen reduzierten Carbon Footprint ermöglicht.
Die 10. Fachtagung zur Sanierung von Ingenieurbauwerken erwies sich als äußerst erfolgreiche Veranstaltung, die die Erwartungen der Teilnehmer in jeder Hinsicht erfüllte, geprägt von den hochkarätigen Vorträgen und einem kollegialen Fachaustausch.
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