G Nachrechnung von Straßenbrücken

Allgemeines

Für Straßenbrücken regelt seit dem Jahre 2011 die „Nachrechnungsrichtlinie“ die allgemeine Vorgehensweise und die Details der Brückennachrechnung. Neben dieser Norm sind natürlich noch die konkreten Normen zur Belastung und zur Bemessung zu beachten.

Soll die Tragsicherheit einer bestehenden Brücke nur erhalten werden (Sanierung), so gilt diese Nachrechnungrichtlinie nicht. In solchen Fällen (bzw. auch nach Abstimmung mit den Obersten Straßenbaubehörden) darf der "letzte Normungsstand vor Einführung der DIN - Fachberichte" angewandt werden.

Durch die Nachrechnungsrichtlinie werden (im Gegensatz zum Brückenneubau) „Berechnungsstufen“ definiert. Diese regeln, inwieweit von den Normen, welche für den Brückenneubau gelten, abgewichen werden darf. In der Stufe 1 sind die „Neubaunormen“ noch voll zu 100% umzusetzen. Bei der Stufe 2 werden schon zusätzliche Regelungen vorgegeben; Stufe 3 basiert auf Messergebnisse. Bei der Stufe 4 werden schließlich wissenschaftliche Methoden angewandt.

Vorgehensweise

Die Berechnung einer bestehenden Brücke unterscheidet sich ganz grundsätzlich von einem Brückenneubau.

Hier muss nach Sichtung der Brückenprüfung und der Bestandsunterlagen gemeinsam mit dem AG ein erster „Berechnungsschritt“ festgelegt werden. Häufig ist dabei das angestrebte Ziellastniveau nicht nachweisbar. Nun muss auf der Grundlage der bewerteten Berechnungsergebnisse des ersten Schritts der nächste Berechnungsschritt erfolgen. Mitunter müssen aber dazu erst noch Untersuchungen (Prüfungen) am Bauwerk erfolgen. Gelegentlich können doch noch weitere Archivunterlagen beigebracht werden.

Letztlich wird in enger Zusammenarbeit mit dem AG ein noch verantwortbares Lastniveau nachgewiesen und dokumentiert. Durch eine Bewertung der Ergebnisse werden dann ggf. Nutzungsauflagen festgelegt. Häufig folgt nun die Planung der Sanierung bzw. Verstärkung. Im normalen Ingenieuralltag wird auf den Stufen 1 und ggf. 2 gerechnet.

Modellbildung

Die Modellbildung erfolgt auf der Grundlage der aktuellen Möglichkeiten (FEM). Von wenigen Ausnahmen abgesehen, werden grundsätzlich räumliche Gesamtmodelle generiert. Diese bieten den Vorteil, dass derart:

   Querverteilung der Lasten
   abgestufte Steifigkeitsverhältnisse
   ggf. elastische Bettungen

relativ wirklichkeitsnah abgebildet werden können. Dies geschieht mit dem Ziel, so evtl. früher nicht genutzte Tragfähigkeitseffekte zu erfassen und für das angestrebte Ziellastniveau zu nutzen.

Ziellastniveau

Bei der Berechnung wird immer ein konkretes Ziellastniveau verfolgt. Dieses Niveau beschreibt eine durch eine (frühere) Norm vorgegebene vertikale Belastung aus dem Straßenverkehr. Die möglichen Ziellastniveaus sind:

   LM1     Lastmodell 1 nach DIN FB 101; 2009
   LMM    Lastmodell 1 nach EC (eher theoretisch)
   BK 60/30 Brückenklasse 60/30 nach DIN 1075; 1985
   BK 60   Brückenklasse 60 nach DIN 1075; 1967
   BK30/30 Brückenklasse 30/30 nach DIN 1075; 1985

Da frühere Normen keine oder nur wenige Angaben zu den restlichen Lasten (horizontale Lasten aus dem Straßenverkehr, Temperatureinwirkungen, Setzungen) beinhalteten, werden diese durch die Nachrechnungsrichtlinie gesondert vorgegeben. Auch werden zulässige Reduzierungen dieser Lasten genannt.

Das Gleiche gilt für das anzuwendende Ermüdungslastmodell. Hier können auch Verkehrserhebungen berücksichtigt werden.

Die Brückenklasse 45 (DIN 1072 11/67) wird in der aktuellen Nachrechnungsrichtlinie nicht erwähnt. In der "alten" Nachrechnungrichtlinie (04/1992) wurde diese Brückenklasse noch aufgelistet.

Materialangaben

Zum Thema Materialfestigkeiten beinhaltet die Nachrechnungsrichtline ausführliche Informationen zu:

   Beton
   Schlaffstahl
   Spannstahl
   Baustahl
   Verbindungsmittel
   Mauerwerk und Mörtel

Grundlage für die Festlegung der anzusetzenden Festigkeiten sind entweder Bestandsunterlagen (mit einem Verweis auf die damalige Norm) oder Materialproben.

Bemessung

Für die Nachweisführung sind unabhängig von der „Lastnorm“ die DIN Fachberichte 102 (Massivbrücken), 103 (Stahlbrücken) bzw. 104 (Stahlverbundbrücken) Ausgabe 2009 anzuwenden. Bei Gewölbebrücken gilt die DIN 1053-100. Ggf. dürfen auch die aktuellen EC’s angewandt werden. Gefordert ist in der Stufe 1, dass alle Nachweise:

   Grenzzustand der Tragfähigkeit,
   Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit,
   Grenzzustand der Ermüdung sowie
   konstruktive Forderungen

dieser Normen erfüllt sein müssen. Das ist nur in sehr seltenen Fällen möglich. Neben der Tragfähigkeit ist oft der Ermüdungsnachweis kritisch. Bei vorgespannten Konstruktionen kann der Dekompressionsnachweis in der Stufe 1 nur selten erbracht werden. Üblicherweise werden in einem ersten Bearbeitungsschritt nur die Überbauten untersucht. Grundsätzlich sollte aber das gesamte Tragwerk nachgewiesen werden. Dazu sind Aussagen zum Baugrund erforderlich.