Nachrechnung von Betonbrücken - Verfahren für die Stufe 4 der Nachrechnungsrichtlinie

M.Sc. Remus TecusanBei einer Bewertung bestehender älterer Spannbetonbrücken auf der Grundlage einer Nachrechnung ergeben sich in der Regel erhebliche Defizite bei der Tragfähigkeit. Hiervon betroffen sind insbesondere die Tragwiderstände von Überbauten bei Querkraft und Torsion. Eine Überschreitung der rechnerischen Tragfähigkeiten auf Grundlage der aktuellen Bemessungsmodelle in den Normen ist allerdings kritisch zu hinterfragen. Vor diesem Hintergrund besteht besonders bei schwierigen Problemstellungen ein Interesse mit genaueren wissenschaftlichen Methoden im Rahmen der Stufe 4 der Nachrechnungsrichtlinie vorhandene Tragreserven zu aktivieren, um unnötige Verstärkungsmaßnahmen oder im Extremfall sogar vorzeitig Ersatzneubauten zu vermeiden. Ziel dieses FE-Vorhabens war es daher, Konzepte und Empfehlungen zur Anwendung wissenschaftlicher Methoden im Rahmen der Nachweisstufe 4 der Nachrechnungsrichtlinie zu entwickeln. Im Fokus stand dabei die Anwendung der nichtlinearen FEM in Verbindung mit einem angepassten Sicherheitskonzept für nichtlineare Verfahren auf Grundlage probabilistischer Methoden. Durch nichtlineare numerische Simulationsberechnungen können erhebliche Tragfähigkeitsreserven aktiviert werden, die im Rahmen der üblichen Nachweisführung auf Querschnittsebene, auch mit den modifizierten Verfahren der Stufe 2, nicht berücksichtigt werden können. Von zentraler Bedeutung ist dabei, dass bei Nachrechnungen realer Bauwerke nach Stufe 4 das geforderte Zuverlässigkeitsniveau eingehalten wird. Daher musste auch untersucht werden, wie sichergestellt werden kann, dass bei Anwendungen der nichtlinearen FEM die erforderliche Sicherheit nicht unterschritten wird. Hierzu wurden verschiedene Ansätze von Sicherheitskonzepten für nichtlineare Verfahren verglichen, die ebenfalls einen deutlichen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Weiterhin wurde auch der Einfluss aus einer Variation der Basisvariablen auf die Ergebnisse nichtlinearer Berechnungen durch Parameterstudien bzw. Sensitivitätsanalysen bestimmt. Es wurde darüber hinaus untersucht, inwieweit mit unterschiedlichen Modellierungen und Materialmodellen in Verbindung mit vier verschiedenen FEM-Programmsystemen gleichwertige Ergebnisse erzielt werden können. Die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Ergebnisse sind durch einen zusätzlichen Teilsicherheitsbeiwert für Modellunsicherheiten aus der nichtlinearen FEM abzudecken