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Methodenentwicklung zur Bewertung des Schädigungszustandes von Spannbetonbauteilen mit Hilfe der Schallemissionsanalyse

Dr. Satyam Antonio Schramm

Leibniz Universität Hannover
Institut für Massivbau
Appelstraße 9a
30167 Hannover

Tel.: 0511 / 762-3357
E-Mail: gregor.schachtifma.uni-hannover.de
Homepage: www.massivbau.uni-hannover.de/443.html

Kurzbeschreibung

In den letzten Jahren haben sich die Zustandsnoten der Brückenbauwerke der Bundesfernstraßen kontinuierlich verschlechtert. Hauptgründe dafür sind neben der fortschreitenden Alterung, der Zunahme des Verkehrsaufkommens und dem gestiegenen Schwerverkehrsanteil, auch Korrosions- und Ermüdungsschäden der Schlaff- und Spannstahlbewehrung.

 

Die Beurteilung der Standsicherheit und die Prognose der weiteren Nutzungsfähigkeit geschädigter Brückenbauwerke ist mit Hilfe der aktuellen Normung i. A. nicht erfolgreich möglich, weshalb das Bundesministerium für Bau, Verkehr und Stadtentwicklung eine Nachrechnungsrichtlinie herausgegeben, die die Besonderheiten bei der Bewertung solcher Bauwerke berücksichtigt. Ist es trotz der verfeinerten rechnerischen Nachweismethoden der Nachrechnungsrichtlinie nicht möglich, eine ausreichende Tragsicherheit nachzuweisen, kann in Stufe 3 der Nachrechnungsrichtlinie eine messwertgestützte Bewertung erfolgen. Dabei wird das Tragverhalten der Brücke unter Verkehrsbeanspruchung messtechnisch erfasst und das Trag- und Verformungsverhalten auf Grundlage dieser Ergebnisse rechnerisch beurteilt.

 

Diese Beurteilung erfolgt heute vor allem mit herkömmlichen Verformungs­messtechniken wie Induktiven Wegaufnehmern, womit vor allem globale Tragwerksverformungen wie Durchbiegungen bestimmt werden. Allerdings ist die Schädigung von Spannbetonbauteilen bereits weit fortgeschritten, wenn kritische globale Verformungen messtechnisch erfasst werden können. Die interessierenden lokalen Schädigungen können bisher nur punktuell beobachtet werden (z. B. mit Dehnmessstreifen). Dies setzt jedoch voraus, dass der genaue Ort der Schädigung bereits im Vorfeld bekannt sein müsste.

Um jedoch bereits kleinste, lokale Strukturveränderungen wie die Rissentstehung oder den Beginn von Spannstahlkorrosion messtechnisch im gesamten Bauwerk erfassen zu können, sind andere Messprinzipien nötig. Hier besitzt die Schallemissionsanalyse (SEA) aufgrund ihres integralen Charakters ein riesiges Potential, da bereits Mikrorissentstehungen, weit unterhalb sichtbarer Rissentwicklungen sicher messtechnisch erfasst werden können. Damit ist eine Detektion und Lokalisierung von Schädigungsprozessen bereits auf sehr niedrigem Schädigungsniveau zuverlässig möglich.

Ziel ist die Erforschung der Möglichkeiten der Anwendung der Schallemissionsanalyse (SEA) zur Bestimmung des Schädigungszustandes von bestehenden Spannbetonbrücken unter realistischer Beanspruchung. Es werden Methoden entwickelt, mit denen Rückschlüsse auf die Rissbildung und die Korrosion von Spannbetonbauteilen gezogen werden können. Damit kann die Schädigungsentwicklung von Spannbetonbauteilen überwacht und quantifiziert werden. Die verschiedenen Schädigungsszenarien von Spannbetonbauteilen werden klassifiziert und separat untersucht, um eindeutige Charakteristika bestimmen zu können. Abschließend existiert ein Gesamtkatalog, auf Grundlage dessen SE-Ergebnisse von Brückenüberwachungen qualifiziert und die Schädigungsentwicklung quantifiziert werden kann. Dies bildet die Grundlage für die Beurteilung bestehender Brücken und die Entscheidung, wie lange das Bauwerk weitergenutzt werden kann oder ob es verstärkt bzw. abgerissen werden muss.

Laufzeit

19 Monate