Nachrechnung der Donaubrücke Ingolstadt (BAB A9) bis zur Stufe 4 der Nachrechnungsrichtlinie / Assessment and re-analysis of the BAB A9 Danube bridge Ingolstadt

Direkt nach Erscheinen der "Richtlinie fuer die Nachrechnung von Strassenbruecken im Bestand" (AN 01445117) liess die bayerische Strassenbauverwaltung im Rahmen eines Pilotprojekts sieben Brueckenbauwerke nach dieser Richtlinie nachrechnen. Das Projekt diente der Klaerung offener Fragen vor einer breiten Anwendung der Richtlinie. Vorgestellt wird die Nachrechnung der Donaubruecke Ingolstadt im Zuge der BAB A9. Die Donaubruecke Ingolstadt besteht aus zwei getrennten Spannbetonueberbauten mit Kastenquerschnitt, die bei einer Laenge von circa 380 Metern ueber fuenf Felder spannt. Den Nachrechnungen vorgeschaltet war eine Sichtung der Bestandsunterlagen und eine qualifizierte Bauwerksbegehung, da die Protokolle der Bauwerkshauptpruefung nicht hinreichend auf die statischen Belange eingehen. Das Bauwerk wurde seinerzeit fuer die Brueckenklasse 60 nach DIN 1072 berechnet und bemessen. Fuer die Nachrechnung legte man als Ziellastniveau das Lastmodell LM1 nach DIN-Fachbericht 101 fest. Nach der Nachrechnungsrichtlinie kann der Nachweis in verschiedenen Stufen mit zunehmendem Rechenaufwand erfolgen. Der Nachweis nach Stufe 1 erbrachte erhebliche rechnerische Defizite, insbesondere im Bereich der Anschluesse der Druckgurte in den Stuetzbereichen an die Stege. Bei Berechnung nach Stufe 2 verminderte sich die Anzahl der Nachweise, die nicht erfuellbar waren. Es verblieben aber immer noch einige wesentliche rechnerische Nachweisdefizite, die sowohl den Ueberbau als auch die Pfeiler und die Widerlager betrafen. Vertiefend wird auf die Nachweise fuer die Druckgurtanschluesse in den Stuetzbereichen eingegangen, da diese das wesentliche Defizit bilden und sich hier erhebliche Unterschiede bei der Berechnung nach den Stufen 1 und 2 herausstellten. Die Ursache fuer die vermeintliche Unterdeckung der Gurtanschlussbewehrung ist eine Aenderung des Nachweiskonzepts beim Uebergang von der DIN 4227-1 zum DIN-Fachbericht 102. Da einige Nachweise nicht erbracht werden konnten, erfolgte eine Nachrechnung nach Stufe 4 mit Aufdeckung von Systemreserven. Diese Nachrechnung beruecksichtigte ein verfeinertes Faltwerkmodell sowie nichtlineares Materialverhalten von Beton und Betonstahl. Ausserdem wurden eine Plausibilitaetskontrolle zwischen der Rissaufnahme und den Rechenergebnissen sowie Bestimmungen der Betondruckfestigkeiten durchgefuehrt. Es zeigte sich, dass nach Stufe 4 sowohl die Tragfaehigkeit als auch die Gebrauchstauglichkeit in allen Belangen ohne Nutzungseinschraenkung nachweisbar waren. Verkehrsbeschraenkende Massnahmen oder Ertuechtigungsmassnahmen waren nicht erforderlich. Es stellte sich aber die Frage, ob die bei der Nachrechnung der Donaubruecke Ingolstadt gewonnenen Erkenntnisse auf andere vergleichbare Bauwerke uebertragbar sind. Die Beantwortung dieser Frage ist Teil eines von der Bundesanstalt fuer Strassenwesen (BASt) initiierten Forschungsvorhabens. Dessen Ziel ist die Analyse der verschiedenen Nachrechnungen von Stahlbeton- und Spannbetonbruecken in den einzelnen Bundeslaendern hinsichtlich systematischer rechnerischer Defizite. Anhand der Ergebnisse sollen dann Empfehlungen fuer moegliche Nachweisstrategien und die Fortschreibung der Richtlinie erarbeitet werden. Erste Ergebnisse des Forschungsvorhabens liegen vor. ABSTRACT IN ENGLISH: In May 2011 the new guideline "Nachrechnungsrichtlinie" (AN 01445117) was recommended for application by the Federal Ministry of Transport, Building and Urban Development. Since then several pilot projects have been launched in Bavaria aiming at the re-analysis of different types of major road bridges based on the assessment guideline. One of these bridges is the BAB A9 Danube PC box girder bridge next to Ingolstadt. Upon completion of the re-analyses according to the so-called levels 1 and 2 of the guideline there were still severe calculatory deficits particularly regarding the connection zones of the compression flanges and webs close to the supports. By using a 3D FE model and physically non-linear analysis methods combined with in-situ investigations (i.e. level 4 of the guideline) it was finally possible to fulfill all design criteria and hence to avoid both traffic restrictions as well as strengthening measures. The contribution describes the general assessment approach and highlights important findings and results of the non-linear analyses. Finally, the Danube bridge results are discussed with the background of a current research project focussing on a systematic evaluation of available re-analyses of RC/PC bridges performed on the basis of the new assessment guideline. (A)