Durch Belastungstests kann die Tragfähigkeit von Brücken zuverlässig ermittelt werden, häufig mit deutlichen Reserven gegenüber Berechnungen. Entscheidungen für oder gegen Abriss/Neubau oder Instandsetzung/Verstärkung können schnell und mit objektiv prüfbaren Argumenten untersetzt und getroffen werden.
Das Belastungsfahrzeug BELFA wurde entwickelt, um Belastungsversuche in situ im Vergleich zeit- und kostengünstig durchführen zu können. Durch Einsatz des Belastungsfahrzeuges werden nicht nur volkswirtschaftlich unerwünschte Sperrzeiten wesentlich verkürzt, sondern in den meisten Fällen auch das Durchbohren der Dichtungsschicht vermieden.
Ihre Ansprechpartnerin
Prof. Dr.-Ing.
Elke Reuschel
T +49 (0)341 6582-143
F +49 (0)341 6582-181
Weiterführende Informationen
Verlängerung der Nutzungsdauer
Erhöhung der Nutzlast
Objektiv und risikolose Prüfung
Kurze Sperrzeiten
Schnelles Ergebnis
| Fahrzustand | l = 22,5 m |
|---|---|
| Testzustand | l = 22,5 bis l = 35,8 m |
| Abstützung (Pratzen) | a = 6,0 bis a = 18,00 m |
| Fahrzeugmasse (o. Ballast) | G = 73 t |
| Stahlballast | P = 7,8 t |
| Wasserballast | P = 20 t |
Seit dem ersten Piloteinsatz des BELFA 2001 wurden ca. 60 Brücken aus Stahlbeton, Spannbeton, Stampfbeton oder Mauerwerk untersucht. Beteiligt waren die Projektpartner der Hochschule Bremen, der TU Dresden, der Bauhaus Universität Weimar und der HTWK Leipzig/MFPA Leipzig.
Gegenüber Vorberechnungen konnten Nutzlasterhöhungen um 30 bis 50 %, in Einzelfällen bis zu 150 % ohne Verringerung des Sicherheitsniveaus nachgewiesen werden.
2015 wurde das BELFA von Grund auf modernisiert und umgebaut und wird seither von der MFPA Leipzig GmbH betrieben. Der erste Einsatz erfolgte im August 2015 an der Gustav-Esche-Brücke in Leipzig.
FAQ
Im Normalfall werden Bauwerke statisch berechnet – aber Rechenmodelle für ein Bauwerk erfordern Vereinfachungen hinsichtlich Geometrie, Baustoffverhalten, Lastabtrag etc. Dies ist berechtigt, da bei Neubauplanungen eine Nutzungsdauer von ca. 100 Jahren angestrebt wird und mit den Modellannahmen auch Reserven für zukünftig höhere Lasten und Verkehrsaufkommen sowie die Alterung der Baustoffe vorgehalten werden.
Bei einem Belastungsversuch an einem bestehenden Bauwerk mit einer zurückliegenden Nutzungsgeschichte sollen Aussagen über die derzeitige Tragfähigkeit mit einer Perspektive der Weiternutzung bis zu 20 Jahren erzielt werden.
Bei einem Belastungsversuch an einem neu errichteten Bauwerk mit neuen Baustoffen oder neuartigen Konstruktionen können die getroffenen Modellannahmen verifiziert und verbessert werden
Belastungsversuche stehen also nicht in Konkurrenz zu statischen Berechnungen, sondern sind eine sinnvolle Ergänzung bei unklaren Modellannahmen bei folgenden Fragestellungen:
- Schlechter Bauzustand mit Schwächung tragender Querschnitte durch Korrosion, Rissbildung, Betonabplatzung, Durchfeuchtung etc.
- Schädigungen des Bauwerks nach außergewöhnlichen Ereignissen (Brand, Explosion, Hochwasser, Anprall, Baugrundveränderungen)
- Lückenhafte oder fehlende Planungsunterlagen mit fehlender Möglichkeit der vollständigen Wiedererstellung (Bewehrungskonstruktion, Vorspannung, Sonderbauteile)
- Neuartige Baustoffe, Verbundlösungen, Konstruktionen mit fehlenden Erfahrungen
Welche Aussagen können aus einer Kombination von Berechnung und Belastungsversuch abgeleitet werden?
- zulässige Verkehrs- oder Nutzlast
- evtl. notwendige Verkehrseinschränkungen oder Sanierungsmaßnahmen
- Bestätigung erfolgreicher Sanierungsmaßnahmen (z.B. bei unklarem Verbund)
- Systemidentifikation
- Restnutzungsdauer bei Kombination mit Monitoring
Das heißt, nach einem Belastungsversuch liegt kurzfristig eine objektive, prüfbare Entscheidungsgrundlage für Baulastträger über Abriss / Sanierung / Weiternutzung für begrenzte oder unbegrenzte Dauer vor. Entscheidungen für den wirtschaftlichen Einsatz vorhandener Mittel können mit hoher Planungssicherheit gefällt werden. Bei Bedarf kann nach einem Belastungsversuch ein Bauwerksmonitoring zu Schädigungsfortschritt oder Überlastung durch Fahrzeuge (ggf. in Zusammenarbeit mit Polizei) durchgeführt werden.
- Stützweiten der Brückenfelder bis zu 18 m (bei größerer Stützweite Sonderlösungen für Belastungsuntersuchungen individuell konfigurierbar – bitte anfragen!)
- Nachweis der Brückenklassen 12 bis 60 nach DIN 1072 (Nachrechnungsrichtlinie) bzw. Lastmodelle nach Eurocode oder DIN Fachbericht (Maximallast in einer Spur bis 1500 kN, Nebenspur und Restflächen über stufenweise Ballastierung)
- Brückenbreite bis 8 m (bei größeren Breiten Sonderlösungen möglich – bitte anfragen!)
- Zufahrtstrecke für Sattelzug und BELFA mit ausreichender Tragfähigkeit
- Zulassung des Fahrzeugs nach StVZO in allen Bundesländern bis 2027 liegt vor
Das heißt, neben Brücken und Durchlässen können auch andere Ingenieurbauwerke oder Abwasserkanäle, Pfähle und andere Gründungen, Dachkonstruktionen, Decken im Industriebau, Wasserbauten etc. einer Probebelastung unterzogen werden.
- selbstsichernde Belastungstechnik durch modernste Regelung, in Verbindung mit eingesetzter Messtechnik und erfahrenem Personal Ausschluss von Schädigungen durch Belastungsversuch
- sehr kurze Sperrzeiten
- kein Durchbohren der Brückendichtung beim Nachweis bis BK 30
- Ortstermin
- Sichten vorhandener Unterlagen
- Bauwerksdiagnose zur Kontrolle der Angaben in den Unterlagen
- Aufstellen erstes Berechnungsmodell – Ermitteln der notwendigen Laststellungen und von Schwachstellen für messtechnische Überwachung im Versuch, Versuchskonzeption
- Abstimmung der Nachweisziele und der Versuchskonzeption mit Baulastträger / Tragwerksplaner / Prüfingenieur
- Beantragung von Sperrzeiten und Fahrtrouten des BELFA
- Aufbau der Messtechnik und Messung unter normalem Verkehr sowie unter einem Fahrzeug mit definierten Achslasten (eigener LKW)
- Anfahrt BELFA und messtechnisch begleitete Überfahrt der maximal entlasteten Zugmaschine über die zu untersuchende Brücke
- Aufstellen des gesamten Fahrzeuges auf den 4 Pratzen außerhalb des Untersuchungsobjektes bzw. über den Stützen / Widerlagern als Gegengewicht zu den 5 hydraulischen Prüfachsen (selbstsicherndes Belastungsprinzip)
- Durchführung der Belastungsuntersuchungen nach der „Richtlinie für Belastungsversuche an Betonbauwerken“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton, Abgleich /ggf. Veränderung des Rechenmodells
- Rückfahrt BELFA, Übergabe Vorabinformation zum Ergebnis
- Erstellung von Untersuchungsbericht / Gutachten und Übergabeberatung
- Verkehrssperrungen auf der Brücke: insgesamt ca. 1-2 Tage auf einer Spur, ca. 10 h Vollsperrung (ggf. nachts / am Wochenende) je nach Aufgabenstellung
- Verkehrssperrungen unter der Brücke: zur Anbringung der Messtechnik, in Abstimmung je nach Aufgabenstellung
BELFA: eingetragene Versuchslast + fahrzeugspezifische Messgrößen
Bauwerk: je nach Anforderung :
- Durchbiegungen
- Rissentstehung und Rissbewegungen
- Fugenbewegungen
- Dehnungen / Stauchungen
- Neigungsänderungen
- Auflagerbewegungen
- Auflagerkräfte
- Schallemission
- bei dynamischer Anregung auch Schwinggeschwindigkeiten und -beschleunigungen
- Belastungsversuche werden im Bauwesen seit über 100 Jahren durchgeführt
- erstmalig geregelt in DIN 1045 (1925) im Stahlbetonbau
- in der Neufassung der DIN 1045 (1972) wurde die Probebelastung nicht mehr aufgeführt und in der BRD de facto nicht mehr praktiziert
- in der TGL 334077/04 (1985) „Nachweis der Trag- und Nutzungsfähigkeit aufgrund experimenteller Erprobung“ wurden Probebelastungen in der DDR rechtlich geregelt und vielfältig praktiziert
- mit den Forschungsvorhaben EXTRA I und II wurden die wissenschaftlichen Grundlagen für Belastungsversuche mit moderner Lasterzeugung und Messtechnik im Hoch- und Brückenbau erarbeitet, die „Richtlinie für Belastungsversuche an Betonbauwerken“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (2000) regelt das Vorgehen
- in EC 2, Abs. 2.5 (2013) ist die Bemessung von Tragwerken mit Unterstützung durch Versuche aufgeführt
- für bestehende Straßenbrücken sind in der „Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie 2011)“ Probebelastungen zugelassen, die Zustimmung der obersten Straßenbaubehörde der Länder ist einzuholen
- durch die Belastungsuntersuchungen dürfen keine Schäden entstehen, die die künftige Nutzung beeinträchtigen
- die Belastungsuntersuchungen sollen durch bauwerksdiagnostische Untersuchungen zur Erkennung vor Vorschäden begleitet werden
- die Belastungstechnik sollte selbstsichernd und präzise regelbar sein
- die Durchführung sollte derzeit auf Bauteile mit Vorankündigung des Versagens beschränkt werden, für die Anwendung bei Bauteilen ohne Ankündigungsverhalten (Schub- und Verbundversagen) laufen derzeit Forschungsarbeiten, sprödbruchgefährdete Bereiche sind messtechnisch zu instrumentieren
- die Mitwirkung von Belägen und Kappen in Abhängigkeit von der Temperatur ist in der Versuchsauswertung zu berücksichtigen
- Probebelastungen sollten nur durch erfahrene Fachleute durchgeführt werden
- 5 neue Reglerkreise für Hydraulikzylinder mit 8 kHz Abtastrate
- digitale Wegsensoren mit 0,0005 mm Auflösung
- jeder Hydraulikzylinder kann individuell in Weg- oder Kraftregelung betrieben werden
- moderner Rechner mit neuer Bedienungssoftware
- Ausnahmegenehmigung nach §70 StVZO für alle Bundesländer bis 2027
- Kleinere Umbauten zur Fahrzeugkontrolle und Sicherheitstechnik
- Jedes Bauwerk und jede Aufgabenstellung ist einzigartig – daher gibt es keine Festpreise.
- die Untersuchungen kosten etwa so viel wie ein PKW …
- Wir beraten Sie gern und erstellen Ihnen ein Angebot.
- Senden Sie uns Pläne, Fotos und Unterlagen über Ihr Bauwerk und den Anlass für die Erwägung einer Belastungsuntersuchung.