Brücken zwischen heute und morgen

(WK-intern) – Tausende Straßen- und Autobahnbrücken in Deutschland müssen in den kommenden Jahren saniert oder ersetzt werden.

Viele stammen aus den 1960er- und 1970er-Jahren, als das Autobahnnetz stark ausgebaut wurde. Sie waren für geringere Verkehrsbelastungen und leichtere Fahrzeuge ausgelegt als heute üblich.

Der Zustand vieler Brücken in Deutschland entwickelt sich zunehmend zu einem Infrastrukturproblem. Immer häufiger müssen wichtige Bauwerke wegen gravierender Schäden saniert, vollständig ersetzt oder die Nutzung eingeschränkt werden – teilweise mit weitreichenden Auswirkungen auf den regionalen und überregionalen Verkehr. Beispiele wie die Talbrücke Rahmede an der A45 in Nordrhein-Westfalen, der Ersatzneubau der Ringbahnbrücke an der A100 in Berlin oder die Carolabrücke in Dresden haben die Debatte über den Zustand der deutschen Verkehrsinfrastruktur maßgeblich geprägt. Hinzu kommen groß angelegte Ersatzneubauten wie die Rader Hochbrücke an der A7 in Schleswig-Holstein. Auch im Raum Stuttgart und im Nordschwarzwald laufen zahlreiche Brückenbauprojekte, darunter die Hochbrücke Horb sowie weitere Sanierungen und Ersatzneubauten.

Bei rund 12.200 Brücken im deutschen Fernstraßen- und Schienennetz besteht dringender Sanierungs-, Ertüchtigungs- oder Ersatzneubaubedarf. Die Zahl ergibt sich aus einer Zusammenführung aktueller Angaben des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) und des Deutschen Bundestages. Ursachen sind das gestiegene Verkehrsaufkommen, der zunehmende Schwerlastverkehr, die Alterung der Bauwerke sowie Witterungseinflüsse und der Einsatz von Tausalz im Winter. Im schlimmsten Fall droht ein Versagen einzelner Bauwerke – mit erheblichen Folgen für Verkehr und Sicherheit. Die Instandsetzung und Erneuerung der Brücken zählt deshalb zu den zentralen Infrastrukturaufgaben der kommenden Jahrzehnte.

„Eine ausreichende Sicherheit im Bauwesen ist eine entscheidende Grundlage für das Vertrauen in unsere Infrastruktur und die Funktionsfähigkeit der Gesellschaft. Versagen Bauwerke als Gesamtkonstruktion oder in Teilen, geht dieses Vertrauen verloren“, unterstreicht Prof. Dr.-Ing. Akanshu Sharma, Außerordentlicher Professor an der Purdue Universität und ehemaliger fischer Stiftungsprofessor am Institut für Werkstoffe der Universität Stuttgart. „Nicht erst ein vollständiges Versagen ist kritisch: Auch Teilschäden können erhebliche Sach- und Personenschäden verursachen. Deshalb muss für alle Bauwerke und Bauteile ein hohes Sicherheitsniveau gewährleistet werden.“ Der Befestigungstechnik komme dabei als Schnittstelle zwischen den Gewerken eine besondere Bedeutung zu.

„Im Bauwesen gibt es keine absolute Sicherheit“, ergänzt Prof. Dr.-Ing. Jan Hofmann, Universitätsprofessor für Befestigungstechnik und Verstärkungsmethoden sowie stellvertretender Direktor des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen (IWB) der Universität Stuttgart. „Ziel moderner Sicherheitskonzepte ist es deshalb, das Risiko und die Wahrscheinlichkeit eines Bauwerksversagens auf ein akzeptables Minimum zu reduzieren. Entscheidend ist, dass die Sicherheit für das Gesamtbauwerk mit der Sicherheit der Bauteile und der darin verbauten Produkte, also beispielsweise der verbauten Dübel, übereinstimmt.“
„Befestigungs- und Verstärkungssysteme sind ein zentraler Baustein bei der Sanierung und Ertüchtigung von Brücken“, betont Johannes Braun, tätig im Bereich Digital Product Services und Brückenexperte bei fischer. „Sie ermöglichen unter anderem die Verstärkung und Ergänzung bestehender Beton- und Stahlbetonbauteile und Betoninstandsetzungen. Aber auch nachträgliche Befestigungen – mit Injektionssystemen, Betonschrauben als auch Brückenkappen- und Randbalkenverankerungen. Ein weiteres, wichtiges Anwendungsgebiet sind nachträglich eingemörtelte Bewehrungsanschlüsse, mit denen sich normkonforme Verbindungen zur Verstärkung bestehender Bauteile herstellen und Tragstrukturen gezielt erweitern lassen.“ Im Unternehmen fischer werde für all diese Anwendungen ein umfassendes Portfolio an Befestigungs- und Verstärkungslösungen geboten. „Unser digitales Bauwerksmonitoring mit sensorintegrierten Befestigungsprodukten ermöglicht heute sogar, die Brücken kontinuierlich digital zu überwachen und damit die Wartungseffizienz zu steigern“, ergänzt Johannes Braun. Ziel all dieser Lösungen sei es, bestehende Brücken möglichst lange sicher zu erhalten und Ersatzneubauten dort zu vermeiden, wo eine Sanierung technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Ein Beispiel für die Digitalisierung der Brückenplanung ist das neue webbasierte Berechnungstool BRIDGE-FIX für Brückenkappenverankerungen. Brückenkappen bilden die seitliche Begrenzung der Fahrbahn und übernehmen sicherheitsrelevante Funktionen wie Verkehrsführung und Absturzsicherung. Ihre Planung ist komplex, da unterschiedliche Lasten und Einwirkungen berücksichtigt werden müssen – von Wind- und Anpralllasten über Temperaturbeanspruchungen bis hin zu Kriechen und Schwinden des Betons. Die Einwirkungen wurden von Prof. Dr. Jan Hofmann in einem unabhängigen Gutachten übersichtlich und mit Beispielen versehen zusammengefasst. Dieser Bericht steht den Planern als Download über die Benutzeroberfläche von BRIDGE-FIX zur Verfügung. „Mit unserer neuen webbasierten Software BRIDGE-FIX digitalisieren wir einen bislang von Excel-Lösungen geprägten Bemessungsprozess“, sagt Dr. Erik Johannes Stehle, Head of Development FiXperience bei fischer. „Die Berechnungen der Brückenkappenanker können direkt im Browser durchgeführt werden, basieren auf den aktuellen Normen und liefern nachvollziehbare Nachweise.“

Befestigungs-, Verstärkungs- und Digitalisierungslösungen wie diese tragen künftig entscheidend dazu bei, die Lebensdauer bestehender Brücken zu verlängern und ihre sichere Nutzung langfristig zu ermöglichen.

PM: fischer

PB: Die einzigartige Echelsbacher Brücke gilt als die größte Melan-Bogenbrücke der Welt mit einer Spannweite von 140 m. Um das Bauwerk für die Zukunft zu erhalten und zu sichern, wurde von 2017 bis 2021 die „Baumaßnahme B 23, Teilerneuerung der Echelsbacher Brücke“ umgesetzt – mit fischer Befestigungslösungen. / ©: fischer