Adaptive Brueckenbauwerke unter Verwendung modularer Verstaerkungskonzepte. "Adaptive Tube-in-Tube Bruecken" / Adaptive bridges using modular strengthening strategies. Adaptive "tube-in-tube bridges"

Brueckenbauwerke werden in der Regel fuer sehr lange Nutzungsdauern von bis zu 100 Jahren geplant und bemessen. Die Erfahrungen zeigen, dass sich waehrend dieser langen Zeit sowohl die verkehrlichen als auch die bauwerksbedingten Randbedingungen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit aendern. Gerade in den letzten Jahrzehnten mussten daher viele Brueckenbauwerke den aktuellen Gegebenheiten durch Ertuechtigung und Instandsetzung angepasst werden. Ein anderer Weg, die Bauwerke an sich aendernde Randbedingungen anzupassen, besteht darin, bei Brueckenneubauten von vornherein Anpassungsmassnahmen (adaptive Massnahmen) statisch und konstruktiv vorzusehen, die bei Bedarf angewendet werden koennen. Der Beitrag behandelt vor diesem Hintergrund den Entwurf adaptiver Brueckenbauwerke unter Verwendung modularer Verstaerkungskonzepte. Die Ausfuehrungen stuetzen sich auf ein Forschungsvorhaben im Rahmen des "Nationalen Innovationsprogramms Strasse" des Bundesministeriums fuer Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS). Alle adaptiven Massnahmen sollten so gestaltet werden, dass sowohl die Eingriffe in bestehende Bauwerke als auch die Einschraenkungen des Verkehrs minimiert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden vorsorgliche Anpassungsmassnahmen fuer folgende Ziele untersucht: erhoehte Beanspruchung (Verkehr, Temperatur), erhoehte Nachweisniveaus in den Regelwerken, Erweiterung der Verkehrsflaeche, Aenderung der Brueckenausstattung, Aenderungen der Bauwerksgeometrie, Anpassung an die Ergebnisse von Zustandsuntersuchungen. Die Grundlage zur Erarbeitung modularer Verstaerkungskonzepte bildete eine Zusammenstellung der aktuell vorhandenen globalen und lokalen Verstaerkungsmassnahmen. Aus dem Katalog der ueblichen Verstaerkungsmassnahmen ergab sich dann in einem zweiten Schritt ein Massnahmenkatalog fuer das modulare Verstaerkungskonzept. Neben der statischen Wirksamkeit der Massnahmen enthaelt der Katalog auch die konstruktive Durchbildung, den aktuellen Stand der Normung und die vorhandenen Bemessungsmodelle. Auf die einzelnen Verstaerkungsmassnahmen, insbesondere fuer Betonbruecken, wird eingegangen. Die planerische Umsetzung des Massnahmenkatalogs erfolgt am Beispiel einer Modellbruecke. Es handelt sich dabei um eine Spannbetonbruecke mit getrennten Ueberbauten ueber vier Felder, wobei jeder Ueberbau aus einem einzelligen Hohlkasten besteht. Die Untersuchungen wurden sowohl fuer die Laengs- als auch fuer die Querrichtung des Bauwerks durchgefuehrt, wobei man die Einzelmassnahmen auf ihre Wirksamkeit hin bewertete. In Laengsrichtung wurde eine raeumliche Fachwerkstruktur fuer die Verstaerkungsmassnahmen vorgegeben, waehrend man in Querrichung hauptsaechlich stuetzende Massnahmen fuer die Kragarme untersuchte. Trotz der getrennt durchgefuehrten Untersuchungen in Laengs- und Querrichtung wird man in der Praxis meist eine Kombination von Verstaerkungsmassnahmen in Laengs- und Querrichtung durchfuehren. Am Beispiel der Modellbruecke konnte gezeigt werden, dass die Kosten der Praeventivmassnahmen bei etwa 4 Prozent der Gesamtkosten des Bauwerks liegen. ABSTRACT IN ENGLISH: Bridges are usually designed for an 80 to 100 year design life. Due to a variety of constraints a detailed prediction of traffic growth and future requirements on infrastructure is hardly possible for this period. Therefore, alternative concepts are being developed for future bridges where the bridge can react flexible on varying boundary conditions. The main idea is to add a modular system of secondary structures (e. g. struts, trusses) to the primary system (e. g. box girder) under the premise of minimizing the impact on traffic. Within a research project the basic requirements of an adaptive bridge design are explained and a modular strengthening concept is developed. The proposed adaption concepts are examined in detail using a typical box girder bridge. (A)