Ein Konzept für Teilsicherheitsbeiwerte für bestehende Wasserbauwerke

Abstract

Wasserbauwerke sind langlebige Infrastrukturanlagen, die zu einem gewissen Grad ein hohes Risikopotenzial aufweisen. Wasserbauwerke des Verkehrswasserbaus in Deutschland, wie z. B. Wehranlagen und Schleusen, haben ein durchschnittliches Alter von etwa 70 Jahren, etwa 25 % dieser Bauwerke haben bereits ihre theoretische Lebensdauer von 100 Jahren überschritten. Bei Schäden oder bei Umnutzungen, ggf. aber auch bei Erkenntnisgewinnen, z. B. in Normenfortschreibungen, werden bestehende Bauwerke im Rahmen einer statischen Überprüfung bewertet. Dies ist nicht mit den Standards, die oft nur für neue Bauwerke entwickelt wurden, wie z. B. den vorliegenden Eurocodes, möglich. Die Anwendung dieser Normen für neue Bauwerke führt zu einer konzeptionellen Alterung, bei der die Tragfähigkeit zum Teil rechnerisch nicht mehr gegeben ist, was häufig jedoch nicht der Realität zu entsprechen scheint. Für die statische Bewertung von massiven Wasserbauwerken wurde ein Konzept für Teilsicherheitsbeiwerte entwickelt, das über Zuverlässigkeitsüberlegungen, über die Betrachtung der Restnutzungsdauer sowie über die Berücksichtigung überprüfter Basisvariablen von Einwirkungen und Widerständen nach detaillierter Vor‐Ort‐Bestandsaufnahme das Teilsicherheitskonzept der Eurocodes modifiziert. Die normativ gewünschte Gesamt‐Zuverlässigkeit wird dabei über eine Restnutzungsdauer des bestehenden Wasserbauwerks aufrecht erhalten. Partial safety factors for existing hydraulic structures Hydraulic structures are long‐living infrastructure assets which have to some extent a high risk potential. Waterway structures in Germany have an average lifespan of about 70 years, about 25 % of the structures have already passed their theoretical service life of 100 years. By aging and degradation, by changing of environmental conditions over time, but also by changes of safety concepts and proof formats in codes existing structures must be evaluated within a static verifications. This is not possible with standards which often have been usually designed only for new structures like the present Eurocodes. The application of these ”new structure" standards leads to a conceptional aging, where often the bearing capacity is not given by computational figures. However this does not correspond to the reality. In addition, limited resources prohibit to meet the safety standard ever for new structures during a cycle of use, and thus to negate the aging. A concept for the verification of massive hydraulic structures had been developed, where reliability considerations, the remaining lifetime and the possible modification of basic variables on the action and resistance side after some detailed on‐site inventory are comprised and which lead to modified partial safety factors for the use in a semi‐probabilistic design concept. For the existing structures the originally required overall reliability level given by the relevant codes is kept up during the remaining lifetime.

Risk-based target reliability indices for quay walls

“…A detailed study with regard to the influence of time-independent design variables, failure costs and the efficiency of safety measures for each failure mode is highly recommended if one wants to improve quay wall design with respect to reliability and safety. The failure rates of fairly dangerous geotechnical failure modes seem to be much higher in the first period of service, indicating that if a quay wall has already survived a certain period these failure modes are less likely to occur [51]. It is therefore highly recommended to derive specific recommendations for assessing the reliability and safety of existing quay walls, and hence a quite different approach is foreseen that includes the development of the probability of failure over time.…”

Neues BAW‐Merkblatt zur Bewertung der Tragfähigkeit bestehender massiver Verkehrswasserbauten

“…Darüber hinaus sind entsprechende Modifizierungen auch grundsätzlich sinnvoll, weil bei bestehenden Bauten mehr tragwerksrelevante Informationen vorliegen und erste Nutzungsjahre überstanden sind, sodass nur noch Restnutzungsdauern berücksichtigt werden müssen. Neben angepassten Nachweisformaten sind deshalb modifizierte Teilsicherheitsbeiwerte unter Berücksichtigung der wasser bau spe zi fi schen Verhältnisse und der verbleibenden Nutzungsdauer wesentlicher Bestandteil des Merkblatts .…”

“…auf der Basis von Messwerten bzw. Laboruntersuchungen bestimmter objektbezogener Teilsicherheitsbeiwerte in den Untersuchungsstufen B, C , Präzisierung der Forderungen zum Nachweis ausreichender Gebrauchstauglichkeit für unbewehrte Querschnitte.…”

Ermittlung von Teilsicherheitsbeiwerten bei Carbonbeton

“…Sofern es für das Verständnis erforderlich ist, werden diese hier nochmals einbezogen. Weitere aktuelle Aspekte zu Sicherheitsfragen werden in diskutiert. Grundlegende Methoden werden in behandelt.…”