Sanierungsbedarf bei Brücken

Erstellt: Montag, 17. Dezember 2018

(Hero). Anlässlich des Einsturzes einer Autobahnbrücke in Genua im August ist die Diskussion um den Investitionsstau bei der öffentlichen Infrastruktur auch in Deutschland wieder aufgeflammt. Das Verkehrsministerium Baden-Württemberg beruhigt umgehend: keine Gefahr für die Brücken im Land. Zum einen gebe es hier keine vergleichbare Konstruktion, zum anderen werden nirgendwo so systematische und engmaschige Kontrollen von Brückenbauwerken wie in Deutschland durchgeführt.

Cem Özdemir, Vorsitzender des Verkehrsausschusses im Bundestag, fordert angesichts des Brückeneinsturzes in Italien mehr Anstrengungen zur Sanierung der Infrastruktur in Deutschland: "In Deutschland ist jede achte Brücke von Bundesfernstraßen in marodem oder sogar sehr schlechtem Zustand – das ist eine erschreckende Zahl, wenn man bedenkt, dass die Sanierungen wegen des Personalmangels in den Behörden nur schleppend vorangehen."

Der Bedarf ist in der Tat gewaltig: Auf rund 270 Milliarden Euro beziffert die Bundesregierung den Investitionsbedarf bis zum Jahr 2030 an Straßen, Brücken, Schienen- und Wasserwegen. Viele öffentliche Gebäude sind ebenso sanierungsbedürftig: Laut Deutschem Städte- und Gemeindebund sind allein für die Renovierung von Schulen 34 Milliarden Euro nötig. Es geht aber auch billiger: Der Bauexperte Andreas Gerdes vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat Konzepte entwickelt, mit denen sich die Lebenszyklen von Bauwerken enorm verlängern lassen. Das könnte sehr viel Geld sparen.

"Die heutige Lebensdauer unserer Infrastruktur ist zu kurz, verglichen mit den heute oft noch genutzten Bauwerken aus der Zeit der Römer ", sagt Gerdes. Der Materialforscher hat hier zunächst die Vergabeprozesse bei öffentlichen Aufträgen im Blick. Im Fokus steht da häufig nicht die Leistungsfähigkeit der Materialien, sondern es werden nur Mindestanforderungen ausgeschrieben. Ziel müsse sein, den geplanten Einsatzbereich und die damit verbundene Beanspruchung eines Materials vorab genau zu analysieren, fordert der Professor am Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG).    

Gerdes plädiert für eine penible Zustandsanalyse im Vorfeld. "Dazu sind chemische oder physikalische Untersuchungen am Material notwendig." Mit Methoden wie Ultraschall, Bauradar und Röntgen hat der Experte in einem Pilotprojekt für den hundert Jahre alten Viadukt der Waldbahn im schwäbischen Welzheim ein so passgenaues Sanierungskonzept erarbeitet, dass die Gemeinde von den ursprünglich veranschlagten 3,5 Millionen Erneuerungskosten am Ende weniger als zwei Millionen hatte aufbringen müssen. "Angesichts der schwindelerregenden Summen, die für die Instandhaltung der öffentlichen Infrastruktur notwendig sind, ist das Einsparpotenzial enorm!", betont Gerdes.

Man müsse bei der Berechnung der Kosten davon weg, lediglich Planung und Bau zu berücksichtigen, sondern vielmehr die gesamten Lebenszykluskosten, fordert Gerdes, denn "dann wird schnell klar, dass es keinen Sinn macht, bei den Materialkosten zu sparen." Dann lägen zwar die Kosten beim präventiven Bauen zu Beginn drei bis fünf Prozent über denen des konventionellen Bauens, "aber dafür kann man sich später teure und aufwändige Sanierungen sparen".

Bei Autobahnbrücken etwa schützt eine Schicht aus Beton die in den Pfeiler eingelegten Bewehrungsstäbe aus Stahl. Gerät Streusalz auf den Beton, saugt er sich voll wie ein Schwamm. Die Folge: Korrosion. Dies könne leicht verhindert werden, indem man die Betonoberfläche imprägniere. Plus an Lebensdauer: 20 Jahre.

Nachhaltiges Bauen berührt nicht nur die Verkehrsentwicklung im engeren Sinne, sondern hat direkte Verknüpfungspunkte zu Klimaschutz- und Energiefragen, zur Stärkung der Raumentwicklung, der Berücksichtigung des demografischen Wandels und des Zusammenlebens der Generationen. Deshalb sind ausgewogene Förderbedingungen für eine vorausschauende Infrastruktur wichtig.

Derzeit werde indes stets das kostengünstigste Material eingesetzt, mit fatalen Folgen für die Langlebigkeit von Turnhallen, Abwasserkanälen, Leitungen für die Energieversorgung und Brücken gleichermaßen. "Dabei bildet die technische Infrastruktur doch das Rückgrat des Wirtschaftsstandorts Deutschland", gibt Gerdes zu bedenken.

Angesichts der vielen Einschränkungen bei der Befahrbarkeit von Überführungen und des kritischen Zustands der Fernverkehrsbrücken in Deutschland, werden der Zustand und die verbleibende Lebensdauer von Brücken immer wieder öffentlich diskutiert. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickeln jetzt ein neuartiges Konzept zur Zustandsbestimmung von Brücken, um kleinste Veränderungen im Brückenbauwerk frühzeitig aufzuspüren. 

Der stark zunehmende Auto- und Lastwagenverkehr belastet die oft in die Jahre gekommenen Bauwerke in einem Ausmaß, das nicht abzusehen war, als sie errichtet wurden. Da Schäden an der Bausubstanz im frühen Stadium auch mit sehr großem Aufwand kaum zu erkennen sind, bleibt der tatsächliche innere Zustand einer Brücke oftmals lange unbestimmt. Sanierungsmaßnahmen werden häufig erst verspätet und unter Zeitdruck ergriffen. Um dem Problem abzuhelfen, arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT an einer Methode, den wahren Zustand von Brücken rechtzeitig zu ermitteln, ohne in die Bausubstanz eingreifen zu müssen.

Die Aufgabe ist gewaltig: Brücken nehmen im Bundesfernstraßennetz eine Gesamtlänge von fast 40 000 Kilometern ein. Sie überqueren Straßen, Bahntrassen, Gewässer oder Täler und sind ein unersetzbarer Teil der kritischen Verkehrsinfrastruktur. Werden sie beschädigt, so sind Staus, Umwege und damit Belastungen für Umwelt und Wirtschaft die unmittelbare Folge. Eine einfache Methode, ihre Verfassung zu ermitteln, könnte somit sehr viel Geld sparen.

Dr. Sina Keller vom Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung des KIT will das Problem im Projekt ZEBBRA mit Radarsensorik in Kombination mit intelligenten Algorithmen angehen. „Wenn Fahrzeuge auf eine Brücke fahren, versetzen sie diese in Schwingung. Diese Bewegungen zeichnen wir mit hochpräzisen Radargeräten auf“, erklärt die Mathematikerin.

Speziell entwickelte Computer-Algorithmen analysieren die Radarsignale, die das Schwingungsverhalten der Brücke wiedergeben. Diese werden unter anderem in Kooperation mit Forscherinnen und Forschern des Instituts für Automation und angewandte Informatik des KIT erarbeitet. „Gibt es dabei Abweichungen von der Norm der Schwingungen der jeweiligen Brücke, ist das ein Hinweis auf Schäden an der Bausubstanz“, so Keller. Mit der Methode lassen sich Veränderungen sehr genau lokalisieren, sodass sich auch Schäden in einzelnen Brückensegmenten wie Pfeilern oder Fahrbahnabschnitten aufspüren lassen.

Neben der neuen Methode wollen die Forscherinnen und Forscher auch leicht zu transportierendes Instrumentarium einsetzen. So können alle Messungen mobil vor Ort im laufenden Betrieb und ohne Verkehrsbehinderungen ablaufen. Es müssen auch keine Sensoren fest installiert werden. Das Prüfverfahren, so die Forscher, werde sich durch geringe Kosten und eine leichte Bedienbarkeit auszeichnen sowie Verkehrs- und Baubehörden die Möglichkeit geben, Sanierungsmaßnahmen längerfristiger und gezielter zu planen.

In Baden-Württemberg gibt es im Bereich der Bundesfernstraßen und Landesstraßen keine mit Genua vergleichbare Brückenkonstruktion. Dort wurde der Fahrbahnträger von nur einem Kabelpaar gehalten. Bei den hierzulande vorhandenen Schrägseilbrücken handelt es sich um sogenannte redundante Vielseilsysteme. Grundsätzlich ist der Sicherheitsanspruch insbesondere an Brücken in Deutschland enorm hoch. Nirgendwo werden Kontrollen so systematisch und engmaschig ausgeführt wie hier.

So wird jede Brücke im Zuständigkeitsbereich der Straßenbauverwaltung in Baden-Württemberg im Abstand von drei Jahren einer qualifizierten Bauwerksprüfung unterzogen. Dabei wechseln sich die sogenannte "Einfache Prüfung" und die wesentlich umfangreichere "Hauptprüfung" mit jeweiligem Sechs-Jahres-Turnus ab. Geprüft wird nach den Kriterien Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit nach Norm DIN 1076in Verbindung mit der Richtlinie zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 (RI-EBW-PRÜF).

Auf Grundlage der Ergebnisse der Bauwerksprüfungen wird dann gegebenenfalls ein Sanierungskonzept erstellt. Der Anspruch an die Ausbildung der sogenannten Brückenprüfer ist hoch. Prüfen dürfen nur besonders qualifizierte erfahrene Ingenieure. Dies gilt für die Hauptprüfungen in besonderem Maße: Hier darf nur prüfen wer ein gültiges Zertifikat des Vereins zur Förderung der Qualitätssicherung und Zertifizierung der Aus- und Fortbildung von Ingenieurinnen und Ingenieuren der Bauwerksprüfung(VFIB) vorweisen kann.

Infolge eines Schwerpunktprogramms "Bauwerke mit einer Zustandsnote von 3,5 und schlechter" konnte seit dem Jahr 2010 die sanierungsbedürftige Brückenfläche der Bauwerke an Autobahnen, Bundesstraßen und Landesstraßen, signifikant um 13 Prozent reduziert werden.

Als sanierungsbedürftig werden solche Bauwerke eingestuft, die eine Zustandsnote 3,0 und schlechter haben. Ein vordringlicher Sanierungsbedarf besteht für Bauwerke mit einer Zustandsnote 3,5 und schlechter. Im Hinblick auf die 1.886 Brücken an den Autobahnen, 4.210 Brücken an den Bundesstraßen in der Baulast des Bundes und 3.225 Brücken an den Landesstraßen in der Baulast des Landes stellt sich der Sanierungsbedarf im Einzelnen wie folgt dar:

Autobahnen:    239 Bauwerke, davon 22 Bauwerke 3,5 und schlechter

Bundesstraßen: 213 Bauwerke, davon 20 Bauwerke 3,5 und schlechter

Landesstraßen: 205 Bauwerke, davon 22 Bauwerke 3,5 und schlechter

Hierbei ist zu beachten, dass eine schlechte Zustandsnote nicht zwingend auf Tragfähigkeitsdefizite und in der Folge auf ein marodes Bauwerk hinweist. In vielen Fällen ist eine schlechte Zustandsnote auf Defizite im Bereich der Dauerhaftigkeit, etwa ersetzungsbedürftige Beschichtungen oder bei der Verkehrssicherheit wie beispielsweise Anfahrschaden an einem Brückengeländer zurückzuführen.

Im Mittel wurden in den vergangenen Jahren rund 80 Millionen Euro für die Bauwerkserhaltung (inkl. Stützbauwerke, Tunnel etc.) im Bereich der Bundesfernstraßen und 20 Millionen Euro für die Bauwerkserhaltung im Bereich der Landesstraßen eingesetzt.

siehe auch:

Brückensanierungen ist wichtig

Ausführliche Ausführungen Brückenerhaltungsmanagement

Landtag von Baden-Württemberg: Antrag der Fraktion der SPD – Brückensanierungen in Baden-Württemberg

Erhaltungsmanagement an Bundes- und Landesstraßen in Baden-Württemberg

(Quelle: VM.bw/kit/HIN)