Marode Brücken als Herausforderung für Deutschlands Infrastruktur
Die zunehmende Zahl maroder Brücken stellt in Deutschland eine wachsende Herausforderung dar. Dies führt nicht nur zu Straßensperrungen, sondern auch zu einem erhöhten Verkehrsdruck. Der Abriss und Neubau der betroffenen Brücken verbraucht erhebliche Ressourcen, verursacht zusätzliche Treibhausgase und ist mit hohen Kosten verbunden. Eine frühzeitige Meldung selbst kleinerer Schäden an die zuständige Straßenverwaltung könnte jedoch helfen, zeitnahe und umweltschonende Sanierungen durchzuführen. Ein aktuelles Projekt des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), untersucht diese Möglichkeit durch den Einsatz von Schwingungsmessungen.
Dringender Sanierungsbedarf bei 4.000 Brücken
Nach Angaben des Bundesverkehrsministeriums gibt es im Bundesfernstraßennetz rund 40.000 Brücken, von denen 86 Prozent aus Stahl- und Spannbeton bestehen. Viele dieser Bauwerke stammen aus den 1960er- und 1970er-Jahren und sind für niedrigere Verkehrsbelastungen konzipiert. Der Anstieg des Schwerlastverkehrs hat laut der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen zu einer vorzeitigen Materialalterung geführt. Von den 40.000 Brücken müssen allein 4.000 im Kernnetz der Autobahnen dringend saniert werden.
Prominente Beispiele für schwer beschädigte Brücken sind die Rahmedetalbrücke bei Lüdenscheid und die Ringbahnbrücke in Berlin, die bereits gesperrt wurden. Hier sind ressourcenintensive Ersatzbauten unumgänglich. Der Generalsekretär der DBU, Alexander Bonde, betont: „Wir brauchen im Brückenbau Methoden, um eine jetzt schon drohende Welle an Generalüberholungen abzumildern.“
Innovative Überwachungsmethoden mit Schwingungsmessungen
Herkömmliche Inspektionsmethoden, vorgeschrieben durch die DIN 1076, sehen regelmäßige Prüfungen im sechsjährigen Turnus vor. Diese können jedoch nicht alle Schäden sichtbar machen, sagt Prof. Dr.-Ing. Alexander Stark vom Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB) des KIT: „Diese Kontrollen bilden meist nur einen Teil der Brücke als Momentaufnahme ab.“
Das im DBU-geförderten Projekt eingesetzte Verfahren der Schwingungsmessungen soll hier Abhilfe schaffen. „Jedes Tragwerk hat ein charakteristisches Schwingungsverhalten, das durch Masse und Steifigkeit beeinflusst wird“, erklärt Stark. „Entstehen nennenswerte Risse im Beton, verändert sich die Steifigkeit und damit auch das Schwingungsverhalten.“ Der Einsatz von Beschleunigungssensoren ermöglicht es, Rissbildungen zu lokalisieren und zu quantifizieren, oft noch bevor sie sichtbar sind.
Längere Nutzungsdauer durch innovative Sensorik
Ein vorrangiges Ziel des Projekts ist die Ausstattung von Brücken mit Sensoren zur automatisierten Bewertung. Prof. Stark äußert: „Wir wollen die Voraussetzungen schaffen, dass die Straßenbauverwaltungen Brücken mit Sensoren ausstatten können und ein effektives Werkzeug zur automatisierten Bewertung an die Hand bekommen.“ Neben der Verlängerung der Nutzungsdauer bestehender Materialien sollen zusätzliche Vorteile wie kürzere Planungszeiten und geringere bürokratische Hürden durch präzisere und effizientere Sanierungsarbeiten erzielt werden. DBU-Fachreferent Franz-Peter Heidenreich ergänzt: „Neben der Gewährleistung einer zuverlässigen und sicheren Infrastruktur spart das zusätzlich Treibhausgase und Ressourcen ein.“