25.10.2022

Brücke

Wartungsarbeiten an Brücken sind aufwendig und kostenintensiv.

Quelle: BAM

Projektlaufzeit

01.08.2022 - 31.07.2024

Projektart

Verbundforschungsprojekt

Projektstatus

Laufend

Kurzbeschreibung

ZfPStatik steht für die Entwicklung eines Regelwerks zur rechnerischen Beurteilung bestehender Bauwerke auf der Grundlage von zerstörungsfreien Prüfergebnissen.

Ort

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Unter den Eichen 87
12205 Berlin

Messungen an einer Brücke, über die ein LKW fährt

Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) an einer Brücke

Quelle: BAM, ZfP Prüfmethoden für das Bauwesen


Die bestehende Verkehrsinfrastruktur in Europa ist stark steigenden Verkehrsströmen ausgesetzt. Diese treffen auf eine fortwährend alternde Infrastruktur, die ihre ursprünglich angestrebte oder erwartete Nutzungsdauer weitgehend erreicht oder überschritten hat. Darüber hinaus belasten der Klimawandel und stark schwankende Umweltbedingungen die bestehenden Tragwerke zusätzlich. Neue Nachrechnungs- und Bewertungskonzepte sind dringend erforderlich.

Ein Pfeil in der Mitte einer Zielscheibe

Quelle: BAM

ZfPStatik steht für die Entwicklung eines Regelwerks zur rechnerischen Beurteilung bestehender Bauwerke auf der Grundlage von zerstörungsfreien Prüfergebnissen. Die gemessenen Informationen dienen der Schärfung von Berechnungsmodellen — mit dem Ziel, Bauwerke effizient zu bewerten, Lebensdauerprognosen zu verbessern, Maßnahmen und Instandhaltungsstrategien bedarfsgerechter zu planen und insgesamt den Ressourcenverbrauch zu optimieren

Stilisierter Programmablaufplan

Quelle: BAM

Die Beurteilung der bestehenden Bausubstanz erfolgt in der Praxis zunächst nach Standards, die für den Neubauentwurf entwickelt wurden. Die für dieses Szenario in den Teilsicherheitsbeiwerten abgedeckten Unsicherheiten werden durch ZfP vor Ort bauwerksspezifisch reduziert. Dadurch werden rechnerische Traglastreserven besser ausgenutzt. Die Qualität der gemessenen Informationen wird u. a. durch die Berechnung von Messunsicherheiten beziffert, so dass die Messergebnisse in die sicherheitsrelevanten Berechnungen einfließen dürfen.

Händeschütteln

Quelle: BAM

Projektleitung

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM),
Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen

Partner

HTW Berlin, SSF Ingenieure AG, Zilch+Müller Ingenieure, Bung Ingenieure AG, Krone Ingenieure, Hupfer Ingenieure, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V.

Förderung

WIPANO-Förderprogramm des BMWK

ZfPStatik - Bessere Beurteilung von Bestandsbauwerken durch die Einbeziehung von zerstörungsfrei gemessenen Bauwerkseigenschaften

Die Verkehrsinfrastruktur leidet unter stark steigenden Verkehrslasten und einer fortwährenden Alterung der bestehenden Bausubstanz. Für eine Vielzahl an Bauwerken — insbesondere Brücken — müssen die zulässigen Beanspruchungen eingeschränkt oder nicht selten sogar Ersatzneubauwerke geplant und errichtet werden. Dabei weisen die Bauwerke oft noch erhebliche Sicherheitsreserven auf. Derzeit können diese rechnerischen Reserven bei der Nachrechnung der bestehenden Bausubstanz jedoch zumeist nicht genutzt werden, da Informationen über den tatsächlichen Bauwerkszustand in vielen Fällen nicht vorliegen und derzeit keine standardisierten Regeln für Messverfahren und Messungen mit anschließender direkter Verwendung der Messergebnisse in einer statischen Berechnung existieren. In der Konsequenz erfahren Bauwerke zu frühe Nutzungseinschränkungen oder es werden nicht zwangsläufig erforderliche Instandsetzungs- sowie Verstärkungsmaßnahmen veranlasst. Oft werden Ressourcen auch durch eine vorzeitige Anordnung von Rückbau und Ersatzneubau unnötig verbraucht.

Präzise Lebensdauerprognosen für Bauwerke der öffentlichen Infrastruktur

Das Ziel ist der Entwurf eines Standards zur rechnerischen Beurteilung bestehender Bauwerke auf der Grundlage von zerstörungsfreien Prüfergebnissen. Diese zweiteilige Richtlinie beinhaltet einerseits Regeln für die zielgerichtete Anwendung der zerstörungsfreien Messverfahren am Bauwerk und andererseits die entwickelte Vorgehensweise für die messdatengestützte, bauwerksspezifische Modifizierung von Teilsicherheitsbeiwerten. Hiermit ist die Grundlage geschaffen, Prüfergebnisse künftig direkt in statischen Berechnungen zu verwenden. Auf diese Weise wird das große Potential der zerstörungsfreien Prüfverfahren für die zuverlässige, wirtschaftliche und nachhaltige Beurteilung von Bestandsbauwerken gehoben.

Realisierung

Nachdem die bei der Nachrechnung relevanten, messtechnisch lösbaren Fragestellungen identifiziert wurden, wird die Leistungsfähigkeit der zerstörungsfreien Prüfverfahren bewertet. Zur Qualitätssicherung werden darüber hinaus Ringversuche durchgeführt. Die gemessenen und gütebewerteten Informationen können nun als Eingangsgrößen in verschiedenen statischen Nachweisen verwendet werden. Im Mittelpunkt steht hierbei die messdatenbasierte und bauwerksspezifische Modifizierung von sogenannten Teilsicherheitsbeiwerten. Deren Abminderung lässt sich realisieren, da die zusätzlich am Bauwerk erhobenen Informationen Wissen widerspiegeln, welches wiederum Unsicherheiten in der Berechnung verringert, und erlaubt realitätsnähere Bauwerksbewertungen — ohne das Tragwerk durch die Untersuchungen schädigen oder das Zuverlässigkeitsniveau reduzieren zu müssen.

Grafik: Beurteilung von Bestandsbauwerken mit zerstörungsfrei gemessenen Daten

Beurteilung von Bestandsbauwerken mit zerstörungsfrei gemessenen Daten

Quelle: BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen

Projektleitung

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen

Partner

UNIBW - Universität der Bundeswehr München, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau
HTW - Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
SSF Ingenieure AG , München
Zilch+Müller Ingenieure GmbH, München
BUNG Ingenieure AG, München
KRONE Ingenieure GmbH, Berlin
HUPFER Ingenieure GmbH , Hamburg
DAfStb - Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V., Berlin

Förderung

Das WIPANO-Projekt „ZfPStatik“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit insgesamt ca. 830.000 EUR gefördert.

Logos BMWK und WIPANO

Quelle: BMWi, WIPANO

Weiterführende Informationen