Aktueller Stand zur Nachrechnung von Brücken in Rheinland-Pfalz Strategie und Ausblick

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1 Aktueller Stand zur Nachrechnung von Brücken in Rheinland-Pfalz Strategie und Ausblick Dipl.-Ing. Bernd Winkler Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz Konstruktiver Ingenieurbau

2 Agenda 1. Warum Brückenertüchtigung? 2. Ertüchtigungsprogramme im Rheinland-Pfalz 3. Nachrechnungsergebnisse 4. Erkenntnisse aus der Nachrechnung und Ertüchtigung 5. Beispiele für beschlossene Ertüchtigungen

3 Altersstruktur der Brücken Brückenfläche [m²] 30 bis 40 Jahre alt

4 Verteilung der Brückenklassen < DIN 60 6% LM1 DIN FB 1% DIN 60/30 21% DIN 60 72% Brückenklasse 60: 78% der Brückenfläche

5 Tragprinzip von Bauwerken Widerstand des Bauwerks muss größer sein als die Einwirkungen. DIN EN 1990 (Grundlagen der Tragwerksplanung): R d > E d Tragfähigkeit einer Brücke muss größer sein als ihre Belastungen.

6 Zeitabhängigkeit von Einwirkung und Widerstand Widerstand (Tragfähigkeit) Einwirkungen (Belastungen) Neubau Zeit

7 Zeitabhängigkeit von Einwirkung und Widerstand Widerstand (Tragfähigkeit) Materialermüdung, Korrosion Einwirkungen (Belastungen) mehr Verkehr, mehr Schwerverkehr Neubau Zeit

8 Verkehrsentwicklung Einwirkungen: 1950 Ø DTV BAB =3.000 Kfz/d 1975 Ø DTV BAB = Kfz/d 2015 Ø DTV BAB = Kfz/d

9 Straßengüterverkehr Mrd. t km

10 Anzahl der genehmigungspflichtigen Schwertransporte Anzahl der genehmigungspflichtigen Schwertransporte

11 Korrosion Widerstände:

12 Materialermüdung

13 bauzeitbedingte Defizite geringe Bauteilabmessungen (ausgemagerte Querschnitte) sehr geringe Betonüberdeckung der Bewehrung (2 cm 4 cm) zu wenig Bewehrung eingebaut wegen veralteter Bemessungsverfahren (Schub) Vollstoß der Spannglieder an Koppelfugen (Risse, Dauerhaftigkeit) Verwendung von Spannstählen mit Neigung zu Korrosion veraltete Bauverfahren (Hohlkörper)

14 Zeitabhängigkeit von Einwirkung und Widerstand Widerstand (Tragfähigkeit) Einwirkungen (Belastungen) Neubau Zeit

15 Bauwerke der BASt-Liste (in RP): 114 TBW BAB 105 TBW B-Str

16 Überblick über Ertüchtigungsprogramme und -regeln in Rheinland-Pfalz Programm 1: Priorisierung nach Gefährdungspotential (Auslastungsgrad) + BASt - Liste Programm 2: Streckenertüchtigung auf der A 3 und der A6 Regel 1: Ertüchtigung bei Investitionen > 25% des Neubauwertes Regel 2: Ertüchtigung aller Brücken mit erkennbar minderer Tragfähigkeit

17 Priorisierung RLP Ermittlung des Gefährdungspotentials Alle Brücken BK 60 und Stützweiten 20 m (949 TBW): Ergebnis: + BASt-Liste: 219 TBW Gefährdungspotential rot (hohe Dringlichkeit) gelb (mittlere Dringlichkeit grün (nachrangige Dringlichkeit)

18 Streckenertüchtigungen A 3 A 3 Landesgr. NRW AD Dernbach A 3 AD Dernbach Landesgr. Hessen A 6 Landesgr. BW AK Frankenthal A 6 A 3 AK Frankenthal AK Kaiserslautern

19 A 3 Streckenertüchtigung

20 A 3 Streckenertüchtigung Hervorhebung der Bauwerke wenn: Brückenklasse < 60 Zustandsnote 3,0 Baujahr vor

21 Betroffene Bauwerke (Beispiele) UF Feldweg BW UF L 312 BW UF Eisenbach BW UF K 149 BW UF B 255 BW UF K 154 BW UF Gehweg BW UF K 101 BW UF L 318 BW

22 A 6 Streckenertüchtigung

23 Nachrechnungsergebnisse LM 1 Klasse B: 19 BW LM 1 Klasse C: BK 60/30: 30 BW 3 BW nicht erreicht 24% LM 1 Klasse B 24% BK 60: 8 BW Ziellastniveau nicht erreicht: Nachrechnung in Arbeit: 19 BW 37 BW BK 60 10% BK 60/30 4% LM 1 Klasse C 38% 116 BW

24 Häufige Defizite o Erforderliche Schubbewehrung nicht ausreichend o Bewehrung für den Schubanschluss Steg an Bodenplatte nicht ausreichend o Defizite in der Torsionsbewehrung o Materialermüdung

25 Häufige Defizite o zu geringe Betonstahlgehalte: Robustheitsbewehrung, Querkraftbewehrung, o zu geringe Vorspannung: Dekompression etc. o falsche Bügelformen o zu geringe Betondeckung

26 Erkenntnisse aus der Nachrechnung In RP erfüllte noch keine Nachrechnung alle Nachweise in Stufe 1 (Nachweisklasse A). Deshalb kann gleich in Stufe 2 gerechnet werden. Erneuerungen (ohne detaillierte Nachrechnung) von nicht zukunftsfähigen Brückentypen: Brücken mit BK < 60 Hohlkörperplatten Querschnitte mit sehr dünnen Stegen

27 Erkenntnisse aus der Nachrechnung Umsetzbarkeit von möglichen Erleichterungen der Nachrechnungsrichtlinie Berechnung mit gemessenen Betonfestigkeiten Die Bohrkernentnahmen D 100 mm, L 200 mm in den kritischen Bereichen führt zur Schwächung des Querschnitts. Für eine statistisch repräsentative Aussage müssen viele Proben entnommen werden. Durch die Nacherhärtung infolge Karbonatisierung können Ergebnisse mit dem Rückprallhammer auf der unsicheren Seite liegen. nicht praxistauglich Reduzierung des Teilsicherheitsbeiwertes von 1,35 auf 1,20 für Eigenlasten, wenn die Bauteildicke und die Betonwichte gemessen wurden. nicht praxistauglich Berücksichtigung der Betonzugfestigkeit bei der Querkraftbewehrung (1. Ergänz.) Durch die Begrenzung der Randspannung en auf den Bemessungswert der Betonzugfestigkeit oft nur direkt in Stützennähe hilfreich.

28 Kriterien für die Wahl der Ertüchtigungsart kurzfristige Erneuerung: mittelfristige Erneuerung: Verstärkung: bei gravierenden und umfassenden Defiziten, (statischer Handlungsbedarf, Reduzierung von Verkehrsbeeinträchtigungen) bei deutlichen Defiziten, aber gutem Bauwerkszustand, bei Erfordernis von Planfeststellungen (max. 10 bis 15 Jahre) bei gravierenden Defiziten und wenn dies technisch sinnvoll und wirtschaftlich ist (in RP: externe Vorspannung, CFK-Lamellen, Torsionsverstärkung) verkehrliche Kompensation: bei zweistreifigen gekrümmten Rampen (Reduzierung auf einen mittigen Fahrstreifen) Nachweis von BK 60/30: wenn LM 1 nicht möglich ist Nachrechnung nach Stufe 4: möglich, aber Verstärkung / Erneuerung ist besser

29 Nichtstun ist vor allem bei Bundesfernstraßen keine Option!

30 Art der Ertüchtigungen Erneuerung: Verstärkung: 27 BW 10 BW verkehrliche Kompensation 14% Verstärkung 23% Verkehrliche Kompensation: 6 BW Erneuerung 63%

31 Beschlossene Ertüchtigungen von Brücken A. Festgelegte Ertüchtigungen: 420 Mio. B. Streckenbez. Ertüchtigungen: 161 Mio.

32 Beispiele für Ertüchtigungen A 61 Pfeddersheimer Brücke Einbau von zusätzlichen externen Spanngliedern in die Brücke wie Bild unten

33 B 42 Unterführung Becherhöllstraße Nachrüstung mit Torsionsaussteifungen

34 B 9 Unkelsteinbrücke Erneuerung

35 B 52 Moselbrücke Ehrang Erneuerung

36 A 61 Pfädchensgrabenbrücke und Tiefenbachtalbrücke Erneuerung der Brücken

37 A 6 Waschmühltalbrücke Ertüchtigung und Ausbau A 6 Lautertalbrücke Erneuerung

38 A 65 Vorlandbrücke Maximiliansau Sofortunterstützung und Erneuerung

39 B 327 Hochstraße Horchheim (Vorlandbrücke der Südbrücke bei Koblenz) Sofortertüchtigung mit externen Spanngliedern und anschließend Erneuerung

40 B 327 Hochstraße Oberwerth (Vorlandbrücke der Südbrücke bei Koblenz) Lokale Koppelfugenverstärkung vorgespannten Monolitzen

41 A 3 Wiedbachtalbrücke Erneuerung

42 A 48 Rheinbrücke Bendorf Erneuerung

43 Finanzbedarf für die Ertüchtigung Festgelegte Ertüchtigungen: 420 Mio. Streckenertüchtigung A 3 und A 6: 160 Mio. Erwartete Ertüchtigungen: 325 Mio. 900 Mio. Diese fallen an für Nachrechnung bestehender Brücken, weitergehende Planungen und für Baumaßnahmen.

44 Folgerung Vorsorge für die Zukunft: Um auch in Zukunft die Verkehrsinfrastruktur leistungsfähig vorzuhalten, müssen viele Brücken für die neuen Verkehrsanforderungen ertüchtigt (verstärkt oder erneuert) werden.