Untersuchung einer 50 Jahre alten Spannbetonbrücke zur Genauigkeitssteigerung von Lebensdauerprognosen

Die Belastung bestehender Infrastruktur nimmt stetig zu. Bauwerke, insbesondere Brücken, müssen heute deutlich höheren Lasten standhalten als zum Zeitpunkt ihrer Planung und Erbauung. Insbesondere Ermüdung ist bei der Überprüfung und Nachrechnung der Bauwerke ein wesentlicher Aspekt, der in der Vergangenheit schon zu Schadensfällen geführt hat. Im Rahmen des DFG‐Forschungsprojekts “Genauigkeitsgrenzen von Lebensdauerprognosen – Experimentelle und numerische Untersuchung einer Spannbetonhochstraße unter Ermüdungsbeanspruchung” konnte an einer über 50 Jahre alten Spannbetonbrücke in Düsseldorf ein umfangreiches Bauwerksmonitoring (Komponenten: Dauermessung von Spannstahl‐ und Betondehnungen, Prüfung von Materialproben, Probebelastung, usw.) des Bauwerks durchgeführt werden. Es wird gezeigt, wie die generelle Unsicherheit, die mit Lebensdauerprognosen einhergeht, gezielt reduziert werden kann und sich dadurch die rechnerische Lebensdauer um ein Vielfaches verlängert. Unter “bestmöglichen Bedingungen” – experimentell fundierter Kenntnis relevanter Eingangsgrößen – werden die Auswirkungen diverser Parameter (Material, Verkehrslasten, Strukturmodell, usw.) herausgearbeitet und ihre Beiträge auf die Prognosequalität quantifiziert. Dazu werden zunächst das Bestandsbauwerk, dann der Ersatzneubau sowie die Situation im Heerdter Dreieck in Düsseldorf, die eine spezielle Planung erforderte, erläutert. Increasing the accuracy of lifetime prediction by structural monitoring of a 50‐year old pre‐stressed concrete bridge Demands on the existent infrastructure are continuously rising. Today, structures, especially bridges, have to resist significantly increased loads compared to the ones scheduled during projection and erection. In course of inspections and reassessments fatigue turned out to be of high‐relevance and even led to cases of severe damage in the past. In the DFG‐funded research project “Precision limits of lifetime prognoses – experimental and numerical investigation of an existent bridge structure subjected to fatigue” focus has been set on substantial structural monitoring of a 50‐year old pre‐stressed concrete bridge located in Düsseldorf. The measures comprise among others long‐time recording of strains (concrete and tendons), material testing and trial loading. It is shown how to capture and systematically reduce inherent uncertainty of lifetime predictions. Thereby the computed structural lifetime considerably increases. In a “best case scenario”, where comprehensive experimental input data is at hand, single parameters (e.g.: material, traffic loads, and structural model) impact on the prognosis as well as on its belonging precision has been quantified. Therefore both, the existent as well as the newly erected structure in the context of Heerdter Dreieck in Düsseldorf which demands for specific projection measures are elucidated.