Probabilistische Berechnungsverfahren als zusätzlicher Baustein der ganzheitlichen Bewertung von Brücken im Bestand

Abstract

Mit der Einführung der Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand wird den Planern und Ingenieuren ein Werkzeug in die Hand gegeben, das durch spezielle Regelungen und Vorgaben die Möglichkeit bietet, bestehende Straßenbrücken realistisch zu bewerten. Die Nachweisführung kann dabei in vier Stufen erfolgen, wobei insbesondere die 4. Stufe wissenschaftliche, d.h. auch probabilistische Methoden für die Nachrechnung der bestehenden Straßenbrücken vorsieht. Die Forschung auf dem Gebiet der Probabilistik wurde in den letzten Jahrzehnten stark vorangetrieben, sodass nunmehr Modelle und Rechenmethoden zur Verfügung stehen, die einen Einsatz dieser Methoden in der Baupraxis ermöglichen. Im Beitrag wird ein mögliches praktisches Vorgehen für die Durchführung probabilistischer Berechnungen als zusätzlicher Baustein bei der Bewertung bestehender Brückenbauwerke aufgezeigt. Der Sensitivitätsanalyse, die im Rahmen einer solchen Berechnung stets durchgeführt wird, kommt dabei besondere Bedeutung zu, da dadurch die für die Zuverlässigkeit des Bauwerks maßgebenden Einflussgrößen genau identifiziert werden können. Zudem werden im Beitrag Hinweise für die stochastische Modellierung von Einwirkungen, Widerständen und Modellunsicherheiten bei der praktischen Anwendung gegeben. An zwei konkreten Beispielen werden exemplarisch die wesentlichen Schritte erläutert und die Vorteile des Verfahrens verdeutlicht.Probabilistic analysis methods as an additional component for the integrated assessment of existing bridgesWith the implementation of the guideline for the assessment of existing bridges (Nachrechnungsrichtlinie) a tool is given to designers and engineers, which offers the possibility of a realistic assessment of existing bridges by special arrangements and requirements. The analysis can be done in 4 steps. In step 3 and particularly in step 4 it is allowed to use scientific, e. g. probabilistic methods, for the assessment. The research in the field of probabilistic analysis was strongly promoted in recent decades. The tools for modelling and computing are now available which allows the use of probabilistic methods in the engineering practice. The paper shows a possible procedure for the probabilistic assessment of existing structures. The sensitivity analysis is here of special importance. This analysis shows the impact of each influencing parameter of loads and resistance on the reliability of the bridge. In addition to the presentation of the approach the paper gives details for the stochastic modelling of loads, resistance and model uncertainties. Two examples, a prestressed concrete girder bridge and a reinforced concrete arch bridge, show the advantages of the presented approach.

Methoden zur Reduktion des Teilsicherheitsbeiwerts für Eigenlasten bei Bestandsbrücken

“…Braml und Wurzer beziffern den üblichen Variationskoeffizienten für Stahlbeton für einen Bewehrungsgrad von 3 % und eine Stahlbetonwichte von 25 kN/m 3 auf 2,5 %.…”

“… schätzt den Variationskoeffizienten für Stahlbeton mit 2,5 % ab, woraus sich eine Eigenlaststreuung von 3 % ergibt, die eine Reduktion auf bis zu 1,19 ermöglicht. Auf die konstant angenommene hohe Restnutzungsdauer sei dabei noch einmal hingewiesen.…”

Bewertung von Bestandsbauwerken mit gemessenen Daten

“… Vorgehensweise für die Einbeziehung tatsächlicher Bauwerksparametern bei Verwendung probabilistischer Methoden aus ; Sensitivitätsanalysen dienen der wirtschaftlichen Planung von Untersuchungen, deren Ergebnisse gezielt für die Aktualisierung des Berechnungsmodells genutzt werden Practical approach for the probabilistic assessment of existing structures including measured structure parameters …”

“…Die Grundlage sind entsprechende Grenzzustandsgleichungen, die jeweils eine (maßgebende) Versagensart mathematisch beschreiben. Beispiele finden sich u. a. in . Aus derartigen Funktionen kann abgeleitet werden, welche Informationen der Tragwerksplaner benötigt, und geprüft, mithilfe welcher Verfahren das entsprechende Wissen bereitgestellt werden kann.…”

Vergleich der Versagenswahrscheinlichkeit und der Versagenshäufigkeit von Brücken

“…Dieses Ergebnis festigt die Bedeutung probabilistischer Berechnungen für die Bewertung von Bauwerken, wie z. B. in .…”