Brückenbau in Deutschland: Auf diese Aspekte kommt es an
Die Tragödie von Genua hat viele schockiert. Am Dienstag, den 14. August 2018, stürzte die Autobahnbrücke Polcevera (Ponte Morandi) auf einer Länge von rund 200 m in 40 m Tiefe. 30-35 fahrende Autos sowie einige Passanten befanden sich zu dieser Zeit auf der Brücke in Italien.
Nach dieser Katastrophe fragen sich nun viele, wie die aktuellen Zustände unserer deutschen Brücken sind. Müssen wir uns womöglich Sorgen machen, dass uns ein gleiches Schicksal wie Genua widerfährt?
Aktueller Zustand der Brücken in Deutschland
Dipl.-Ing. Anne Junk, Projektleiterin im Sektor Brückenbau bei der DB, sieht den Zustand der Brücken in Deutschland, verglichen mit internationalen Standards, in einem guten Zustand. Jedoch kann aufgrund der Entwicklung der Brückennoten in den letzten Jahren ein zunehmender Investitionsstau beobachtet werden. „Die Erfordernis von Instandsetzungs- und Erneuerungsmaßnahmen wird in den nächsten Jahren voraussichtlich ansteigen“, so Anne Junk.
Rund 39.000 Brücken gibt es im Bereich Bundesfernstraßen in Deutschland, wovon der Großteil 40 Jahre und älter ist. Alle 6 Jahre gibt es eine „handnahe“ Hauptprüfung. Dabei fahren zwei Experten so nah wie möglich in jeden Winkel einer Brücke, sodass sie diese mit der Hand berühren können. Somit kann jedes Detail erkannt werden und Schäden, wie Risse oder Abplatzungen protokolliert werden. Das Ergebnis dieser Prüfung wird mit einer Brückennote festgehalten. Durch diese Note lassen sich Rückschlüsse auf die Dringlichkeit und den Umfang von Instandhaltungs-, Instandsetzungs-, oder Erneuerungsmaßnahmen ziehen. Zusätzlich gibt es alle 3 Jahre eine „einfache“ Prüfung der Brückenzustände, eine jährliche Kontrolle und eine halbjährige Beobachtungsphase. Ist die Sicherheit einmal gefährdet, werden sofortige Maßnahmen ergriffen. Die Höchstgeschwindigkeit auf der betroffenen Brücke kann reduziert werden, der Schwerlastverkehr wird gestoppt oder sie wird komplett gesperrt.
In Sachen Brücken-Monitoring liegt Deutschland im internationalen Vergleich auf Platz 2, gleich hinter der Schweiz.
Welche Faktoren haben einen Einfluss auf den Zustand einer Brücke?
Trotz allem sind einige Brücken in einem „nicht ausreichenden“ bzw. „ungenügenden“ Bauwerkzustand, denn es gibt etliche Faktoren, die einen unmittelbaren Einfluss auf den Zustand einer Brücke haben. Diese sind, zum Beispiel, das Alter der Brücke, die Bauart, der Werkstoff, Witterung und Umwelteinflüsse, der Baugrund, die Art und der Umfang der Belastung oder die Qualität und die Quantität von Instandhaltungsmaßnahmen, zählt Anne Junk auf.
„Die häufigste Ursache für eine schlechte Note in der Brückenhauptprüfung ist meines Erachtens jedoch eine mangelhafte oder vernachlässigte Instandhaltung der Brücke“, berichtet Anne Junk. Eine Vielzahl an Schäden kann aber durch präventive oder frühzeitige Maßnahmen unter Kontrolle gehalten werden. „Ein gutes Beispiel hierfür sind zum Beispiel Korrosionsschutzmaßnahmen an Stahlbauwerken“, erklärt die Bauingenieurin. Mit der Zeit rostet Stahl, verliert dadurch an Volumen und infolgedessen auch an Tragfähigkeit. Die Lösung dafür wäre eine regelmäßige Beschichtung des Stahls. Doch oft fehlen die Mittel und das Personal, um die notwendigen Arbeiten voranzutreiben.
Nach dem Genua-Unglück wird Deutschland die Kontrollen nochmal verstärken. Ende 2018 wird ein neuer, weiterentwickelter Prüfindex für Brücken vorgelegt. Vorrang hat dabei vor allem die Tragfähigkeit der Bauwerke. Somit wird verstärkt daran gearbeitet, dass es zu keinem möglichen Brückeneinsturz kommen kann.
Denn trotz des hohen Sicherheitsstandards stellen sich viele Einwohner die Frage, ob solch ein Brückeneinsturz sich in Deutschland wiederholen könnte. „Ausschließen kann man das nicht. Durch die sehr hohen Sicherheitsstandards ist ein Brückeneinsturz hierzulande jedoch sehr unwahrscheinlich“, betont Anne Junk.
Bau und Prüfung einer Brücke in Deutschland – Wer steckt dahinter?
Die Planung und der Bau einer Brücke zählen zu den anspruchsvollsten Aufgaben im Bereich Bauwesen. Unter Berücksichtigung topografischer oder auch anderer Randbedingungen, z.B. Linienführung, Brückenstandort und Baugrund, werden Länge, Höhe und Stützenstellung des Brückenkörpers geplant.
Dafür verantwortlich sind Bauingenieure. Ihre Aufgaben sind vielfältig und unterschiedlich. Sie kümmern sich, unter anderem, um die Aufstellung statischer Berechnungen für die Bauwerke und das Finden kreativer Ansätze zu Umsetzung von Bauvorhaben. Zusätzlich sind sie die Manager von Projekten und koordinieren die Teams auf der Baustelle und in den Planungsbüros.
Bauwerksprüfingenieure sind für die regelmäßige Kontrolle der Brücken zuständig. Für sie hat der Erhalt der Dauerhaftigkeit, Standsicherheit und Tragfähigkeit höchste Priorität. Sie vermeiden Gefahren und weisen rechtzeitig auf sicherheitsrelevante Veränderungen hin. Prüfingenieure sind wichtige Bestandteile des nachhaltigen Bauwerksmanagements.
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Brücken der Zukunft
Wie sehen die Brücken der Zukunft aus? Wie groß werden die Veränderungen sein? Werden Brücken abgerissen und neue, innovative gebaut oder wird überwiegend nach Lösungen für die Langlebigkeit der aktuellen Brücken gesucht?
„Volkswirtschaftlich ist es meist sinnvoller, die vorhandenen Brücken mit geringen Mitteln über die längstmögliche Dauer zu erhalten“, so Dipl.-Ing. Anne Junk. „Sobald die Kosten einer Instandsetzung die Kosten einer Erneuerung übersteigen, und die Lebensdauer eines Bauwerkes durch die Instandsetzung nicht mehr maßgebend verlängert werden kann, macht es dann natürlich wieder mehr Sinn ein neues Bauwerk zu bauen“, fügt die Bauingenieurin hinzu.
Des Weiteren arbeiten Forscher daran, das Material Stahlbeton durch Carbon zu ersetzen. Die industriell gefertigten Kohlenstofffasern sind um ein Vielfaches leichter und beständiger als Stahl. Zudem sind die Bauteile schlanker, wodurch weniger Beton benötigt wird. Durch die Einsparung von Beton könnte der Kohlendioxidausstoß bei der Herstellung und Sanierung von Brückenbauteilen gesenkt werden.
Doch alternde Bausubstanz, steigende Verkehrslasten, Auswirkungen des Klimawandels und neue Qualitätsanforderungen zwingen Forscher dazu, neue, innovative Ansätze zu verfolgen, um ein zuverlässiges Straßennetz aufrechtzuerhalten.
Infolgedessen wird an sogenannten „intelligenten“ Brücken gearbeitet. Verbaute Sensoren sollen zukünftig frühzeitig Schäden melden. Dieses sensorbasierte modulare System erfasst relevante Informationen über Einwirkungs- und Widerstandsveränderungen nahezu in Echtzeit. Bis zu 50 Sensoren werden in die Fahrbahnoberfläche und Brückenkappen eingebaut. Sie messen die Temperatur, Feuchtigkeit und Korrosion. Dies sind die kritischen Hauptfaktoren, die in diesen Betonstrukturen irreparable Schäden verursachen können bzw. umfangreiche Maßnahmen zur Sanierung des verstärkenden Stahls erforderlich machen. Durch dieses innovative System können Beobachtungen über den Zustand der Brücke aus der Ferne gemacht werden, ohne den laufenden Verkehr zu beeinträchtigen. Zudem kann diese Methode bis zu 70 Jahre überdauern, da es keine Batterie enthält.
Solch „intelligente“ Brücken würden die Überwachung von Brücken sicherer und nachhaltiger machen, wodurch weniger Schäden entstehen und der Reparaturaufwand minimiert wird. Die erste Pilotbrücke wurde 2016 am Autobahnkreuz Nürnberg erbaut.
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