Risiko und Sicherheit im Brückenbau   >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Hält das Tragwerk auch bei Sturm?

Brücken und Tunnel sind die Achillesfersen des europäischen Straßennetzes. Werden sie durch eine Naturkatastrophe oder bei einem Großunfall beschädigt, sind zahlreiche Verkehrsteilnehmer unter Umständen großen Gefahren ausgesetzt und es entstehen zudem erhebliche Kosten für die Volkswirtschaft. Im Rahmen des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts „Skribt“ (Schutz kritischer Brücken und Tunnel im Zuge von Straßen) wird erforscht, welchen Risiken die Bauwerke im Ernstfall ausgesetzt sind und wie man diese minimieren kann. Mit beteiligt ist auch das Institut für Leichtbau, Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Uni.

Als erstes Ziel identifizieren die insgesamt zehn Partner aus Bundesbehörden, Forschungseinrichtungen und Privatwirtschaft die möglichen Bedrohungen, die sich unmittelbar auf Brücken- und Tunnelbauwerke und deren Nutzer auswirken können. Im Sinne eines „All-Hazard-Ansatzes“ berücksichtigen sie dabei alle denkbaren natürlichen oder vom Menschen ausgehenden Bedrohungsszenarien, so zum Beispiel Naturkatastrophen oder Großunfälle mit terroristischem Hintergrund. Im nächsten Schritt werden die Auswirkungen dieser Szenarien auf die verschiedenen Brückentypen und deren Nutzer bestimmt und mögliche Schutzmaßnahmen auf ihre Wirksamkeit und Effizienz hin untersucht. Maßstab sind dabei Risiko- und Szenarioanalysen sowie Kosten-Nutzen-Überlegungen. Aus den Ergebnissen leiten die Projektpartner bauliche, betriebliche und organisatorische Schutzmaßnahmen ab, die die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer gewährleisten und sicherstellen sollen, dass die Bauwerke im Ernstfall verfügbar bleiben.

		Das ILEK untersucht im Rahmen des Projekts die Extrembelastungen von Brücken. Wenn etwa im Zuge des Klimawandels immer heftigere Orkane über das Land peitschen, könnten an einer Hängebrücke weitaus stärkere Kräfte zerren, als in den heute gültigen Normen und Regelwerken berücksichtigt ist. Im Rahmen einer Sicherheitsanalyse zeigen die Stuttgarter Wissenschaftler zum einen auf, ob eine Brücke diesen außergewöhnlichen Einwirkungen standhält. Zum anderen ermitteln sie mit Hilfe einer fortgeschrittenen nichtlinearen Berechnung, welche eventuellen Reserven in einem Tragwerk stecken. Auf dieses Verfahren muss im Rahmen der normalen Bemessung in der Regel verzichtet werden, weil es mit einem enormen Rechenaufwand verbunden ist. „Durch eine realitätsnahe Modellierung wird das tatsächliche Verhalten des Bauwerks deutlich besser abgebildet als bei der üblichen Bemessung“, sagt Vazul Boros, wissenschaftlicher Mitarbeiter am ILEK. „Dadurch sind genauere Aussagen über die Tragwerkssicherheit möglich.“
Finite-Elemente-Modell einer mehrfeldigen Spannbetonbrücke.   (Grafik: Institut)

In einem weiteren Schritt werden bei einigen ausgewählten Brücken Simulationen mit der Monte-Carlo-Methode durchgeführt, um die exakte Versagenswahrscheinlichkeit dieser Bauwerke für verschieden Szenarien zu berechnen. Die Untersuchungen ergänzen somit die Vorgaben der Normen und erlauben eine Kategorisierung verschiedener Bauwerkstypen entsprechend ihrer Sicherheiten und Redundanzen. Dadurch wird es auch möglich, Maßnahmen wie etwa die Ertüchtigung des Bauwerks, das Anbringen von Leitplanken oder Warnsystemen in Tunneln dahingehend zu bewerten, welchen Einfluss sie auf die Versagenswahrscheinlichkeit einer Brücke haben. Dies kann helfen, die Sicherheit von Bauwerken nachhaltig zu gewährleisten.                                                                       amg

KONTAKT
_________________________________

Vazul Boros
Institut für Leichtbau, Entwerfen und Konstruieren
Tel. 0711/685-66255
e-mail: vazul.boros@ilek.uni-stuttgart.de