5. Brückenkolloquium - September 2022 335 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken Dr.-Ing. Maria Teresa Alonso Junghanns Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Bergisch Gladbach, Deutschland Dr.-Ing. Peter Haardt Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Bergisch Gladbach, Deutschland Dr.-Ing. Matthias Müller Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Bergisch Gladbach, Deutschland Zusammenfassung Unter Nutzungsdauer wird im betriebswirtschaftlichen Sinn die Zeit der betrieblichen Nutzung eines Wirtschaftsguts verstanden. Der Begriff „Nutzungsdauer“ wird sowohl als Planungsgröße als auch zur Beschreibung des tatsächlichen Nutzungszeitraum verwendet. Für Ingenieurbauwerke aus Beton wird die Nutzungsdauer in den unterschiedlichen Regelwerken einerseits im Rahmen einer Erhaltungsstrategie im Lebenszyklus von Ingenieurbauwerken herangezogen und anderseits als Planungsgröße im Rahmen der Bemessung berücksichtigt. Der Beitrag stellt einen Status-Quo zu den Angaben zur Nutzungsdauer im Regelwerk dar und beleuchtet ihre Bedeutung im Zusammenhang mit der Dauerhaftigkeit. Überdies wird aufgezeigt, dass die unterschiedlichen Angaben und Annahmen zur Nutzungsdauer als Planungsgröße nicht zwangsläufig im Widerspruch zueinanderstehen. Zukünftig könnten probabilistische Ansätze einen Übergang von den derzeitigen deskriptiven Bewertungsverfahren zu einer quantitativen Beurteilung der voraussichtlichen Nutzungsdauer unter Dauerhaftigkeitsaspekten ermöglichen. 1. Einleitung Brückenbauwerke sind langlebige Investitionen, die in der Regel volkswirtschaftlich und soziologisch erforderlich sind. Daher wird von ihnen eine sehr lange Nutzungsdauer erwartet. Jedoch treten unterschiedliche zufalls- und altersbedingte Veränderungen sowohl des Gesamtsystems Brücke als auch der einzelnen Bauteile und Ausstattungskomponenten während der Nutzungsphase auf, die zu einer Reduktion bzw. Begrenzung der Nutzungsdauer führen können. Die Zustandsveränderungen werden im Rahmen der regelmäßigen Bauwerksprüfung registriert und die erforderlichen Wartungs-, Instandsetzungs- und Erneuerungsmaßnahmen werden daraus abgeleitet. Ein wesentlicher Aspekt mit Bezug zur Nutzungsdauer ist die Bewertung der Dauerhaftigkeit. Allerdings sind die konkreten Zusammenhänge zwischen den beiden Aspekten „Nutzungsdauer“ und „Dauerhaftigkeit“ nicht eindeutig beschrieben. Ziel dieses Beitrages ist es, die Hitergründe zu erörtern und für eine Klarstellung zu sorgen. Unter Nutzungsdauer wird im betriebswirtschaftlichen Sinn die Zeit der betrieblichen Nutzung eines Wirtschaftsguts verstanden. Der Begriff „Nutzungsdauer“ wird sowohl als Planungsgröße als auch zur Beschreibung des tatsächlichen Nutzungszeitraums verwendet. In der Regel wird zwischen geplanter und tatsächlicher Nutzungsdauer unterschieden, wobei die tatsächliche Nutzungsdauer erst nach Beendigung der Nutzung feststeht. Man differenziert zwischen technischer, funktionaler und wirtschaftlicher Nutzungsdauer [z.B. 1,2]: Als technische Nutzungsdauer wird die Dauer der Nutzung unter den geplanten Einwirkungen verstanden, wie z.B.: Zeitdauer bis zum Erreichen eines vorgegebenen Sicherheitsniveaus. Die funktionale Nutzungsdauer bezeichnet das Zeitintervall während dessen eine Bauanlage ihre Funktionalität, unter ggf. notwendigen Funktionsänderungen erfüllt, wie z.B. durch höhere Verkehrslasten. Die wirtschaftliche Nutzungsdauer umfasst i.d.R. die Zeitspanne, in der es wirtschaftlich sinnvoll ist, eine Bauanlage zu nutzen. Darüber hinaus wird unter Lebensdauer die Zeit bis zum Versagen verstanden, in der technische Anlagen funktionieren oder wirtschaftlich genutzt werden können. In der Regel werden Nutzungsdauer und Lebensdauer im allgemeinen Sprachverbrauch gleich interpretiert. Für Brücken- und Ingenieurbauwerken aus Beton wird die Nutzungsdauer in den betreffenden Regelwerken bei der Festlegung der Erhaltungsstrategie im Lebenszyklus herangezogen [3,4] und anderseits als Planungsgroßen für Konstruktion und Bemessung berücksichtigt [5,6,7]. 2. Der Lebenszyklus von Ingenieurbauwerken Brücken und Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen erfordern in ihrem Lebenszyklus einen beträchtlichen Aufwand zur Aufrechterhaltung der Verfügbarkeit, der Sicherheit und der Gewährleistung der geplanten Nutzungsdauer. Abb. 1 zeigt schematisch den Lebenszyklus von Ingenieurbauwerken. Die in der Abb. 1 enthaltenen Angaben sind qualitativ zu verstehen. Die zu berücksichtigenden Phasen betreffenden den Zeitraum der Herstellung, unterteilt in Planungsphase und Bauausführungsphase, die Zeiträume der Nutzung und des Rückbaus. Ziel 336 5. Brückenkolloquium - September 2022 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken von präventiven und zukünftigen prädiktiven Lebenszyklusstrategien ist den Zeitraum der uneingeschränkten Nutzung zu maximieren. Nach RPE-ING [3] beginnt die Nutzung bei der Fertigstellung des Bauteils/ Bauwerks und es wird eine Zeitgrenze herangezogen: die Grenznutzungsdauer. „Sie entspricht jener Nutzungsdauer, auf die die Nutzung eines Bauteils/ Bauwerks beschränkt wird, um eine bestimmte Sicherheit gegen ein Überschreiten der maximalen Nutzungsdauerunter zu erreichen“ [3]. Bei Erreichen der maximaler Nutzungsdauer ist der Abnutzungsvorrat vollständig verbraucht und zu diesem Zeitpunkt sind die Anforderungen gerade noch erfüllt. Unter Abnutzungsvorrat wird der „Vorrat der möglichen Funktionserfüllungen unter festgelegten Bedingungen, der einer Betrachtungseinheit aufgrund der Herstellung, Instandsetzung oder Verbesserung innewohnt “ [8] verstanden. Somit ist der vorhandene Vorrat der Abstand zwischen dem Ist-Zustand und dem Mindest-Sollzustand hinsichtlich Standsicherheit oder Gebrauchstauglichkeit [9]. In der Regel wird davon ausgegangen, dass die theoretische Nutzungsdauer durch umfangreiche Erhaltungsmaßnahmen überschritten werden kann. Die theoretische Nutzungsdauer wird verstanden als „die Zeitspanne von der Fertigstellung eines Bauteils bzw. eines Bauwerks bis zu dessen voraussichtlicher Beseitigung/ Abbruch und steht für eine voraussichtliche, auf statistischer Basis ermittelte Nutzungsdauer eines idealisierten Bauwerks“ [3]. Anhaltswerte für die theoretischen Nutzungsdauern von Brückenbauteilen sind z. B. in den Ablösungsrichtlinien ABBV [4] aufgeführt. Diese Angaben beziehen sich auf Bauteile wie Über- und Unterbau mit Unterscheidungen hinsichtlich der eingesetzten Baustoffe. Angaben für die durchschnittliche sowie die minimale und maximale Nutzungsdauer verschiedener Einzelbauteile eines Brückenbauwerks basieren auf Erfahrungswerten der Straßenbauverwaltungen [11,12,13,14]. Dabei wird z.B. eine theoretische Nutzungsdauer von 110 Jahren für Unterbauten aus Beton, wie z.B. für die Widerlager, angegeben und für Überbauten aus Stahlbeton oder Spannbeton, wie z.B. für Balken oder Platten, wird eine theoretische Nutzungsdauer von 70 Jahren genannt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass Erneuerungszyklen unter Berücksichtigung der Nutzungsdauer verschiedener Bauteile i.d.R. angekoppelt werden und z.B. die Erneuerung der Brückenkappen idealerweise bei der Nutzungsdauer des kompletten Brückenbelags berücksichtigt wird. Hierfür liegen Erfahrungswerte z.B. aus [15, 16] vor. 3. Die Dauerhaftigkeit für Brückenbauwerke aus Beton Aktuelle Regelwerke für Brückenbauwerke aus Beton wie z. B. DIN EN 1990 [5], DIN EN 1992-2 [6] und gültige Verordnungen wie HOAI [17] und BauPVO [18] fordern die Dauerhaftigkeit des Bauwerks sicherzustellen. Somit ist die Dauerhaftigkeit ein inhärenter Aspekt bei der Bemessung von Ingenieurbauwerken. Eine Bemessung der Dauerhaftigkeit bzw. der Lebensdauer von Brückenbauwerke aus Beton, auch Lebensdauerprognose genannt, benötigt zunächst eine Definition des Begriffs „Dauerhaftigkeit“. Im Zusammenhang mit Dauerhaftigkeitsbetrachtungen werden im deutschsprachigen Raum die Begriffe „Lebensdauer“, „Bemessungsdauer“ und „Nutzungsdauer“ verwendet. Abb.1: Schematische Darstellung des Lebenszyklus von Ingenieurbauwerken nach [10] In den Regelwerken, in denen allgemeine Prinzipien zum Entwurf von Tragwerken aufgestellt werden, wird die Dauerhaftigkeit implizit definiert: Die Dauerhaftigkeit des Tragwerks soll dazu führen, dass das Tragwerk während der Lebensdauer für seine Nutzung geeignet ist z.B. [9]. Die Regelwerke, in denen quantitative Bemessungsansätze aufgestellt werden, enthalten die Definitionen zur Dauerhaftigkeit, Beschreibungen, Hinweise zu den Nachweisen sowie materialspezifische, konstruktive und ausführungsrelevante Anforderungen z.B. [7]. Dabei werden Begriffe verwendet, die die „Dauerhaftigkeit“ oder ein „dauerhaftes Bauwerk“ ähnlich aber nicht identisch beschreiben: Erfüllung der Funktionalität, die Fähigkeit zur Funktionserfüllung, Erhaltung von Eigenschaften, Verhalten, Qualität, Vermögen, Beschaffenheit, Beständigkeit, Leistungsfähigkeit, Kapazität und Widerstand. Nach DIN EN 1990 [5] ist das Tragwerk so zu bemessen, dass zeitabhängige Veränderungen der Eigenschaften das Verhalten des Tragwerks während der geplanten Nutzungsdauer nicht unvorhergesehen verändern. Dabei sind die Umweltbedingungen und die geplanten Instandhaltungsmaßnahmen zu berücksichtigen. Unter “zeitabhängige Veränderungen des Verhaltens” wird in DIN EN 1990, Abschnitt 2.3, Tabelle 2.1 [5] exemplarisch die Ermüdung genannt. An dieser Stelle ist anzumerken, dass während die in Tabelle 2.1 [5] empfohlenen Planungsgrößen der Nutzungsdauer in der englischen Fassung der DIN EN 1990 für die Ermittlung der zeitabhängigen Leistungsfähigkeit der Bauwerke berücksichtigt werden dürfen (time-dependent performance) und explizit die Ermüdung als Beispiel genannt wird, diese Planungsgrößen in der deutschen Fassung als “Planungsgröße für Dauerhaftigkeitsnachweise (z. B. Ermüdungsnachweise)“ übersetzt werden. Tatsächlich handelt es sich bei Betrachtungen zum Grenzzustand der Ermüdung keineswegs um ein Beispiel für einen Dauerhaftigkeitsnachweis, so wie es durch die deutsche Übersetzung der DIN EN 1990 impliziert wird, sondern um ein eigenen lastabhängigen Grenzzustand. Die Dauerhaftigkeit einer Brücke oder ihrer Bauteile ist nicht unabhängig von den Beanspruchungen, die bei der 5. Brückenkolloquium - September 2022 337 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken Trag- und Gebrauchstauglichkeitsbemessung betrachtet werden. Aber auch wenn ein gegenseitiger Einfluss nicht ausgeschlossen werden kann, wird die Dauerhaftigkeit in der Fachliteratur ausschließlich unter Berücksichtigung von umgebungs- und lagerungsbedingten Einflüssen betrachtet. Damit bedeutet die Gewährleistung der Dauerhaftigkeit, dass die umweltbedingten physikalischen und chemischen Einwirkungen keine unzulässigen Auswirkungen für die Betoneigenschaften verursachen. Durch physikalische und chemische Einwirkungen der Umgebung und abhängig von den Transporteigenschaften flüssiger und gasförmiger Substanzen im Betongefüge können sich maßgebende technische Eigenschaften des Betons, die für die Nutzung relevant sind, verändern. So kann z. B. die Chloridkonzentration im Betonquerschnitt zunehmen. Nach DIN EN 1992-2 [14] sind die Anforderungen an ein angemessen dauerhaftes Tragwerk erfüllt, wenn dieses während der vorgesehenen Nutzungsdauer seine Funktion hinsichtlich Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit ohne wesentlichen Verlust der Nutzungseigenschaften bei einem angemessenen Instandhaltungsaufwand erfüllt. Im Geschäftsbereich der Bundesfernstraßen definiert RI- ERH-ING [19] die Dauerhaftigkeit als „die Widerstandsfähigkeit des Bauwerkes bzw. einzelner Bauwerkssteile gegenüber Einwirkungen, um eine möglichst lange Nutzungsdauer unter Aufrechthaltung der Standsicherheit und Verkehrssicherheit bei planmäßiger Nutzung und planmäßiger Bauwerkserhaltung zu erreichen“. Somit ist die Dauerhaftigkeit gegeben, wenn das Bauteil/ Bauwerk keine oder lediglich geringfügige Mängel/ Schäden aufweist, die im Rahmen der Bauwerksunterhaltung oder im Zuge von geringfügigen Instandsetzungsmaßnahmen behoben werden können. Wenn die erforderlichen Maßnahmen nicht durchgeführt werden, geht man davon aus, dass das Bauwerk lediglich mit eingeschränkter Nutzung seine konzipierte Nutzungsdauer erreicht oder eine vorzeitige Erneuerung erforderlich wird. In der Regel unterliegen Bauwerke während ihrer Nutzungsdauer einer Vielfalt von Schädigungsmechanismen. Dauerhaftigkeitsrelevante Schädigungsprozesse im Brückenbau, die zu Schäden und Mängeln im Bauwerk führen können, sind in der RI-EBW-PRÜF [20] aufgelistet. Typische schadensauslösende umgebungs- und lagerungsbedingte Prozesse sind z. B. Karbonatisierung des Betons, Chlorideindringung in den Beton, Frost-Tausalz- Angriff, Alkali-Kieselsäure-Reaktion und Bewehrungskorrosion. Im Rahmen der Bauwerkprüfung wird nach den Auswirkungen von Schädigungsmechanismen wie z. B. Roststellen, Rissen, und Abplatzungen gesucht und diese für die Erhaltungsplanung analysiert und bewertet. 4. Die Dauerhaftigkeitsbemessung für Brückenbauwerke aus Beton Eine Bemessung der Dauerhaftigkeit impliziert eine Quantifizierung der Einwirkung und des Widerstands des Bauteils für eine geplante Lebensdauer. Im Bauwerk sind weder die Einwirkung noch das Verhalten des Bauteils exakt bekannt. Einwirkungen und Widerstände sind stochastisch und zeitabhängig verteilt. Zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit nach DIN EN 1990 [5] darf „das Maß der zeitabhängigen Änderungen der Eigenschaften aufgrund von Berechnungen, Messungen und Erfahrungen mit bereits vorhandenen Bauwerken oder aufgrund von Kombinationen solcher Verfahren“ bestimmt werden. DIN Fachbericht 100 Beton [7] definiert die „Nutzungsdauer“: „die Zeitspanne, während der die Eigenschaften des Betons im Bauwerk auf einem Niveau erhalten bleiben, das mit der Erfüllung der Leistungsanforderungen an das Bauwerk verträglich ist, vorausgesetzt, dass dieses in geeigneter Weise instandgehalten wird“. Dabei ist eine Mindestnutzungsdauer von 50 Jahren für die Grenzwerte der Betonzusammensetzung impliziert. Diese Grenzwerte setzten voraus, dass der Beton ordnungsgemäß nach Regelwerk ausgeführt wird, dass die Betondeckung der Bewehrung der einschlägigen Bemessungsnorm für die maßgebenden Umgebungsbedingungen entspricht, dass die geeignete Expositionsklasse ausgewählt wurde und das eine angemessene Instandhaltung durchgeführt wird. Allerdings wird beachtet, dass für kürzere oder längere Nutzungsdauern weniger einschränkende oder strengere Grenzwerte erforderlich sein könnten. In diesen Fällen können besondere Betonzusammensetzungen oder besondere Anforderungen erforderlich sein und ggf. für eine bestimmte Baustelle oder allgemein durch entsprechende Vorschriften berücksichtigt werden. Bis zur Einführung der neuen DIN 1045-2 gilt der DIN Fachbericht 100 aus dem Jahr 2010 [7], der die DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 von 2008 beinhaltet. Jedoch auch nach DIN EN 206 von 2017 [21] gilt für die Bemessungslebensdauer: „angenommene Zeitspanne, während der ein Tragwerk oder ein Teil davon für den geplanten Zweck bei der erwarteten Instandhaltung, aber ohne wesentliche Instandsetzungsmaßnahmen genutzt werden kann“. Dabei wird ebenfalls von einer Nutzungsdauer von mindestens 50 Jahren ausgegangen. Für die Tragwerksplanung definiert DIN EN 1990 [5] die geplante Nutzungsdauer ebenso als: „die angenommene Zeitdauer, innerhalb der ein Tragwerk unter Berücksichtigung vorgesehener Instandhaltungsmaßnahmen für seinen vorgesehenen Zweck genutzt werden soll, ohne dass jedoch eine wesentliche Instandsetzung erforderlich ist“. Dabei wird die Nutzungsdauer für Brücken und andere Ingenieurbauwerke mit einer Planungsgroße von 100 Jahre angegeben (Klasse 5). Wie in Abschnitt 3 beschrieben bezieht sich diese Planungsgröße auf die zeitabhängige Leistungsfähigkeit der Bauwerke. Als Beispiel hierfür wird der Nachweis der Ermüdung genannt. Derzeit wird die Planungsgröße einer Nutzungsdauer von 100 Jahren in Deutschland bei der rechnerischen Nachweisführung ausschließlich beim Nachweis des Grenzzustandes der Ermüdung berücksichtigt [6]. Durch Ermüdung kann eine zeitabhängige fortschreitende Schädigung entstehen, die die Tragfähigkeit, die Gebrauchstauglichkeit und die Dauerhaftigkeit beeinträchtigt. 338 5. Brückenkolloquium - September 2022 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken Unter Ermüdung wird eine wiederholte nicht ruhende Belastung verstanden, die unter der statischen Beanspruchbarkeit liegt. Die Materialermüdung kann entweder durch kurzzeitige/ niederzyklische Wechselbeanspruchungen mit einer geringen Anzahl von Lastwechseln und hohen Amplituden, oder durch dauerhafte/ hochzyklische Wechselbeanspruchung mit einer hohen Anzahl von Lastwechseln und (relativ) geringen Amplituden verursacht werden. Für den Nachweis bei Betonbauteilen wird prinzipiell der Anteil der nicht vorwiegend ruhenden Belastung berücksichtigt [22]. Die Spannungsänderungen sind bei Brückenbauwerken des Bundesfernstraßennetztes im Wesentlichen durch wechselnde Verkehrslasten hervorgerufen und werden bei Spannbetonbrücken überdies maßgeblich durch die Höhe des Grundmoments infolge der ständigen Lasten, infolge des Konstruktionseigengewichts und der Ausbaulasten, dem statisch unbestimmten Anteil der Vorspannung, zeitabhängigen Beanspruchungsänderungen (Kriechen und Schwinden), Auswirkungen aus Baugrundbewegungen und aus ungleichmäßiger Temperatur DTM beeinflusst. Die Nachweisführung erfolgt in der Regel über den Nachweis schädigungsäquivalenter Schwingbreiten der Bewehrung auf Grundlage des Ermüdungslastmodells 3. Für die Nachrechnung kann auch die die direkte Ermittlung der Schädigung unter Ansatz des Ermüdungslastmodells 4 erfolgen. Der Begriff Lebensdauer wird hier immer mit Bezug auf ein ermüdungsbedingtes Versagen verwendet. Die tatsächliche Lebensdauer wird jedoch auch durch andere Aspekte beeinflusst wie z.B. durch Korrosion der Bewehrung. Nach DIN EN 1990/ NA gelten die in Abschnitt 3.2 Tabelle 2.1 angegebenen Werte als Anhaltswerte und man geht davon aus, dass die „enthaltenen Regelungen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit bei angemessenem Instandhaltungsaufwand in der Regel während der vorgesehenen Nutzungsdauer die geforderte Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit ohne wesentliche Beeinträchtigung der Nutzungseigenschaften sichern.“ Das aktuelle semiprobabilistische Sicherheitskonzept für die Bemessung und Konstruktion basiert auf charakteristischen Werten von Einwirkungen und Widerständen und berücksichtigt Teilsicherheitsbeiwerte zur Erzielung einer bestimmten Zuverlässigkeit. Für Brückenbauwerke ist eine Zuverlässigkeitsklasse RC2 mit einem Zielwert des Zuverlässigkeitsindex β von 3,8 für einen Bezugszeitraum von 50 Jahren für die Tragfähigkeit nach DIN EN 1990 [5] angegeben und für die Ermüdung werden Zielwerte des Zuverlässigkeitsindex zwischen 1,5 und 3,8 in einem Bezugszeitraum von 50 Jahren abhängig von der Zugänglichkeit, Instandsetzbarkeit und Schadenstoleranz angegeben. Für die Gebrauchstauglichkeit ist nach DIN 1990 [5] ein Zielwert von ß= 1,5 im Bezugszeitraum von 50 Jahren enthalten. In Abhängigkeit des Bezugszeitraums werden die charakteristischen Werte der veränderlichen Einwirkungen ermittelt. Der Zuverlässigkeitsindex korreliert mit einer bestimmten (gesellschaftlich akzeptierten) Versagensbzw. Überlebenswahrscheinlichkeit im definierten Zeitraum und bedeutet nicht, dass tatsächlich eine Schädigung in dieser Zeit hervorgerufen wird. Eine Änderung der Bezugszeit auf 1 Jahr oder 100 Jahre impliziert eine Änderung des Zuverlässigkeitsindex und damit der theoretischen Versagensbzw. Überlebenswahrscheinlichkeit. Während der Nutzung eines Brückenbauwerkes können z.B. steigende Verkehrslasten dazu führen, dass sich eine unvorhergesehene Veränderung der Annahmen und damit der Nutzung des Bauwerks für die Tragfähigkeitsbemessung ergibt und die vorausgesetzte Sicherheit folglich rechnerisch nicht mehr gewährleistet ist. Für solche Fälle sind ggf. Ertüchtigungsmaßnahmen erforderlich. Diese Fälle stehen nicht in Verbindung mit einer etwaigen Nichtberücksichtigung der Planungsgröße von 100 Jahren, die für Brücken derzeit nur beim Nachweis gegen Ermüdung rechnerisch Berücksichtigung findet, sondern sind vielmehr eine Folge unvorhergesehener verkehrlicher Veränderungen auf unseren Bundesfernstraßen. Auch die Verlängerung des Bezugszeitraums für die Zielzuverlässigkeit könnte eine solche unvorhergesehene Nutzungsänderung nicht kompensieren. Für die Dauerhaftigkeit sind sowohl die Einwirkungen als auch die Widerstände maßgebend. Hierfür werden die Expositionsklassen in den Eurocodes in Übereinstimmung mit EN 206 angegeben. Abhängig von den Expositionsklassen werden Anforderungen an die Betonzusammensetzung festgelegt, die sich sowohl auf den Schutz der Bewehrung als auch auf den Widerstand des Betons gegen Angriffe auswirken. Darüber hinaus erfolgt der Schutz der Bewehrung gegen Korrosion durch die Betondeckung. Sie ist von den Umweltbedingungen und der Betonqualität abhängig und wird als Widerstand und als Nachweis herangezogen. Für die Bemessung wird der größere Wert der Betondeckung c min , der sich aus den Verbundbzw. Dauerhaftigkeitsanforderungen ergibt, zugrunde gelegt. Die Mindestbetondeckungen für Betonstahl und Spannglieder in Normalbeton für Expositionsklassen und Anforderungsklassen werden durch c min,dur festgelegt. Für Brückenbauwerke verweist DIN EN 1992-2 [14] auf die Regelungen aus DIN EN 1992-1-1 [21] im Kapitel 4 im Hinblick auf die Betondeckung. In Deutschland sind die Angaben zu nominellen Betondeckungen für Brückenbauwerke im Abschnitt 4.4.1.2 Tabelle 4.3.1 DE in DIN EN 1992/ NA enthalten [6]. Für den Hochbau enthält DIN EN 1992-1-1 [23] die Mindestbetondeckungen c min,dur in Abhängigkeit von den Anforderungsklassen S1-S6. In Deutschland wird die Betonzusammensetzung nach DIN Fachbericht 100 [7] verwendet. Die Festigkeit und Dichtheit des Betons im oberflächennahen Bereich wird durch die Nachbehandlung nach DIN 1045- 3 [24] bzw. DIN EN 13670 [25] sichergestellt. Nach DIN EN 1992-1-1/ NA [23] entspricht die Anforderungsklasse S3 einer Nutzungsdauer von 50 Jahren nach nationalen Erfahrungen. Das bedeutet, dass die Nutzungsdauer von 50 Jahren schon bei einer niedrigeren Klasse (S3 statt S4) im Vergleich zur Empfehlung nach DIN EN 1992-1-1 und somit mit einer geringeren Betondeckung erfahrungsgemäß erreicht wird. An dieser Stelle ist anzumerken, dass ein Hinweis auf eine Erhöhung der Nutzungsdauer auf 100 Jahre für den Hochbau in DIN EN 1992-1-1/ NA nicht enthalten ist. Die DIN EN 1991-1-1 sieht bei einer Erhöhung der Nut- 5. Brückenkolloquium - September 2022 339 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken zungsdauer auf 100 Jahre eine Erhöhung um zwei Anforderungsklassen vor. Dies würde für die XD-Expositionen zu einer Vergrößerung der Mindestbetondeckung c min,dur um 10 mm führen. Für den Fall, dass eine besondere Qualitätskontrolle vorgesehen wird, dürfte die Anforderungsklasse gemäß DIN EN 1992-1-1 ohne Berücksichtigung des nationalen Anhangs wieder um 1 vermindert werden. Tabelle 1 Anforderungen an die Dauerhaftigkeit über die Mindestbetondeckung c min,dur nach DIN EN 1992-2/ NA [6] und nach DIN EN 1992-1-1/ NA [23]. Bauteile aus Stahlbeton nach DIN EN 1992-2/ NA für Straßenbrücken für die Exposition nach ZTV-ING [26] Bauteil (Exposition nach ZTV-ING) c min,dur in mm nach DIN EN 1992-2/ NA c min,dur in mm nach DIN EN 1992-1-1/ NA Überbau (XD1/ XD2) 40 Für XD1: 30 Für XD2: 35 Unterbau (XD1/ XD2) 40 (nicht erdberührte Flächen) Kappen (XD3) 40 (nicht betonberührte Flächen Für XD3: 40 Tabelle 1 zeigt einen Vergleich der Anforderungen an die Dauerhaftigkeit über die Betondeckung zwischen Bauteilen für den Straßenbrückenbau nach DIN EN 1992-2/ NA [6] unter Beachtung der Expositionen nach ZTV-ING [26] und für den Hochbau für entsprechende Expositionen nach DIN EN 1992-1-1 / NA [23]. Es ist ersichtlich, dass die Anforderungen, die an Brücken gestellt werden die Anforderungen für den Hochbau (S3 für 50 Jahre) übersteigen. Damit kann davon ausgegangen werden, dass bei der vorhandenen Qualitätskontrolle, die für Brückenbauwerke nach ZTV- ING [26] gefordert werden, hinsichtlich der Dauerhaftigkeit eine Nutzungsdauer von deutlich mehr als 50 Jahren erreicht wird. Abb. 2 Schematische Darstellung für den Zusammenhang zwischen Grenzzustand und geplante bzw. tatsächliche Nutzungsdauer [27] Für Kappen aus Beton zeigt Tabelle 1, dass mit 40 mm Mindestbetondeckung die Klasse auch der Klasse im allgemeinen Hochbau entspricht. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass Kappen aus Beton bedingt durch die Expositionsklasse (XD3, XF4) mit einer höheren Qualität als Bauteile im Hochbau hergestellt werden jedoch als Verschleißbauteile zu betrachten sind. Aufgrund anderer Erhaltungsmaßnahmen werden Kappen aus Beton häufig früher als nach 50 Jahren ausgetauscht. Ihre durchschnittliche Nutzungsdauer kann mit ca. 25 Jahren angenommen werden [z.B. 4,12]. Somit ergibt sich, dass für einen festgelegten Grenzzustand die Nutzungsdauer bzw. die Bemessungsdauer unter Berücksichtigung der vorgesehenen Instandhaltung geplant werden muss. Die tatsächliche Nutzungsdauer kann jedoch erst am Ende der Nutzung festgestellt werden, s. Abb. 2. Die in den ABBV [4] angegebenen Werte der Nutzungsdauer werden für die Ermittlung von Ablösungsbeträgen genutzt. Hierfür werden Mittelwerte der Nutzungsdauer herangezogen, s. Abschnitt 2. 5. Das aktuelle Vorgehen bei der Dauerhaftigkeitsbemessung für Brücken aus Beton Nach RI-EBW-PRÜF [20] wird ein gewisses Schädigungsniveau erreicht, sobald z.B. die Karbonatsierungsund/ oder die Chloridfront im Beton vorgedrungen sind. Liegen die Fronten im Bereich bis 1/ 3 der Tiefe der Betondeckung wird die Schadensbewertung D=1, zwischen 1/ 3 und 2/ 3 D=2 und bis zur Bewehrung (gesamte Tiefe der Betondeckung) D=3 angegeben. Grenzwerte für die Chloridkonzentration an der Front werden mit 0,4 M.-%-z für Stahlbeton bzw. 0,2 M.-%-z für Spannbeton festgelegt. Des Weiteren werden in RI-EBW-PRÜF Rissbreite und Exposition im Hinblick auf die chloridinduzierte Korrosion bewertet. Z. B. erhalten Risse bei Chlorideinwirkung im Sprühnebelbereich mit Rissweiten zwischen 0,1 und 0,2 mm die Dauerhaftigkeitsnote D=2. Bei Rissweiten zwischen 0,2 und 0,4 wird die Schadensbewertung D=3 erteilt. Eine Auswertung aus dem Jahr 2005 zu Korrosionsschäden in Spannsystemen [31] zeigt, dass die Korrosion der Bewehrung weltweit die Hauptursache für Schäden an Brücken ist. Dabei tragen jeweils mehrere Ursachen zur Entstehung der Schäden bei. Folgeschäden, die durch den Schaden an einem anderen Bauteil hervorgerufen werden, wie z. B. Undichtigkeiten der Entwässerungseinrichtung können einen verstärkten Eintrag von chloridhaltigem Wasser verursachen und das Korrosionsrisiko der Bewehrung erhöhen. An dieser Stelle ist anzumerken, dass die Ausführungsqualität von wesentlicher Bedeutung ist. Mangelhaft verpresste Spannglieder, Kiesnester und Betonierfugen sind lokale Fehlstellen, die Korrosion begünstigen. Für definierte Bauwerksgruppen in Stahlbeton- und Spannbetonbrücken sind Schädigungspotenziale in [32] zusammengefasst. Hierfür wurden Brücken aus den Jahren 1935 bis 2010 auf Grundlage der tatsächlich aufgetretenen relevanten Schäden analysiert. Relevante Schäden (Schadensbewertung D ≥ 2) sind Schäden, die kurzbzw. mittelfristig oder sofort beseitigt werden müssen. Dabei ist zu beachten, dass Schäden bezüglich Standsicherheit und Verkehrssi- 340 5. Brückenkolloquium - September 2022 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken cherheit bei den Bewertungen immer auch eine Auswirkung auf die Dauerhaftigkeit haben. Werden Bauwerksdaten von Brücken mit Baubeginn nach 2003 explizit ausgewertet, ist eine Verlagerung der Schäden hin zu einer günstigeren Bewertungszahl bei jeder Bauteilgruppe im Vergleich zu Brücken mit Baujahr zwischen 1935 und 2003 erkennbar. Diese Verbesserung des Zustands wird auch unter Beachtung des Alters auf die Verschärfung der Normen zurückgeführt. Eine Abhängigkeit von der Verkehrsstärke im Hinblick auf Schäden hinsichtlich der Dauerhaftigkeit ist aus den Ergebnissen nicht ersichtlich [32,33]. Abb. 3 zeigt schematisch das Prinzip des Verlaufs einer Schädigung infolge Bewehrungskorrosion. Die Erfassung findet in der Regel nach dem Auftreten von Schäden bzw. Mängeln statt. Dies entspricht einem Stadium, in dem die Einleitungsphase lokal, an singulären Stellen des Bauwerks, beendet ist. Mit dem aktuellen Vorgehen wird eine Ankündigung des Versagens vorausgesetzt. Die erkannten Schäden werden anschließend reaktiv beseitigt. Die Sicherheit hinsichtlich der Dauerhaftigkeit, mit der die Nutzungsdauer erreicht wird, ist unbekannt. Eine Abschätzung der Sicherheit bezüglich des verbliebenen Abstands von Einwirkungen und Widerstand ist nicht möglich. Ein quantitatives Kriterium für „das Ende der Nutzungsdauer“ bzw. für die Restnutzungsdauer eines Bauwerks oder Bauteils lässt sich mit dem aktuellen Bemessungsformat nicht ableiten. Zur Ermittlung der Lebensdauer bzw. der Zeit bis zur nächsten Instandsetzungsmaßnahme wurden Modelle unter Berücksichtigung von Daten von den Straßenbauverwaltungen und in verschiedenen Forschungsvorhaben eingesetzt. Dabei wurden u. a. statistische Auswertungen des mittleren Alters der Bauwerke bei Eintreten einzelner Schäden und die Ausfallhäufigkeit einbezogen. Auf dieser Grundlage wurden zeitliche Maßnahmen und Kostenabfolgen für Ingenieurbauwerke bestimmt. In den Richtlinien für die Berechnung von Ablösebeträgen der Erhaltungskosten für Ingenieurbauwerke ABBV [4] sind Angaben zur Berechnung der Nutzungszeiten sowie Angaben zu theoretischen Nutzungsdauern enthalten, um die notwendige Bauwerkserhaltung abschätzen zu können, s. Abschnitt 2. Abb. 3 Schematischer Schädigungsverlauf [34] Unabhängig von einer Zustandserfassung ist jedoch die grundsätzliche Frage nach dem Bauwerkszustand zu stellen. Hier wird ein Optimum für eine wirtschaftliche Nutzung über den Unterhaltungsaufwand unter Berücksichtigung der geforderten Sicherheit und der damit erzielbaren Nutzungszeit angestrebt. Die Risikobereitschaft bei den Entscheidungen und somit auch die akzeptierte Zuverlässigkeit ist Teil der gewählten Strategie. 6. Die rechnerische Analyse der Dauerhaftigkeit von Brückenbauwerke aus Beton Eine zeitliche Beschreibung der Deteriorationsprozesse und der Betoneigenschaften im Hinblick auf eine rechnerische Bemessung benötigten mathematische Modelle. Schädigungsmodelle für Betonbauwerke sind i.d.R. empirisch oder semiempirisch. Die rechnerische Analyse der Dauerhaftigkeit setzt voraus, dass die Schädigung zunächst in der Betondeckung eingeleitet wird (Einleitungsphase) und dabei eine Veränderung der Eigenschaften des Betons verursacht werden kann. Nach der Einleitung kann die Schädigung fortschreiten und z.B. zur Korrosion der Bewehrung führen, s. Abb. 3. Jede Schädigungsphase nach Abb. 3 kann mit einem eigenen Stoffgesetz beschrieben werden. Für die Dauerhaftigkeit wird die Depassivierung des Bewehrungsstahls als Grenzzustand betrachtet. Dieser Grenzzustand entspricht aber nicht den klassischen Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit und/ oder der Tragfähigkeit, weil nach der Überschreitung der Zustand des Bauwerks nicht unmittelbar beeinträchtigt wird. Dieser Grenzzustand wird vielmehr als Ersatzgrenzzustand betrachtet, weil er dem Entstehen einer sichtbaren Schädigung zeitlich vorgelagert ist [35,36] Bei Dauerhaftigkeitsbetrachtungen nimmt die Schädigung und somit die „Versagenswahrscheinlichkeit“ mit der Zeit zu. Beispielsweise steigt die Wahrscheinlichkeit der Depassivierung und die Zuverlässigkeit im Hinblick auf Depassivierung nimmt mit der Zeit ab. Die Zuverlässigkeit ist ein Wahrscheinlichkeitsbegriff, der mit der Wahrscheinlichkeit des Versagens korreliert. Die Zuverlässigkeit stellt nach DIN EN 1990 [5] „die Fähigkeit eines Tragwerks oder Bauteils die festgelegten Anforderungen innerhalb der geplanten Nutzungszeit zu erfüllen“ dar. Die aktuellen Konzepte zur Bemessungsdauer (geplante Lebensdauer) sind an das Ende der Einleitungsphase gekoppelt. Somit bestimmen die Berechnungen eine mathematische Wahrscheinlichkeit für die Depassivierung. Diese Wahrscheinlichkeit gibt keinen eindeutigen Hinweis über das Ausmaß einer möglichen Korrosion. Man geht aber davon aus, dass die Größe der betroffenen Bereiche mit steigender Depassivierungswahrscheinlichkeit zunimmt. Auf welche Weise die rechnerisch angestrebte und ermittelte Nutzungsdauer erreicht wird, hängt einerseits vom Bemessungskonzept und andererseits von den bei der Festlegung der Zuverlässigkeit relevanten Wirtschaftlichkeitsüberlegungen ab, wie z.B. Ursache und Folgen des Versagens, Kosten, Akzeptanz des Versagens [z.B. 35, 36,37]. Im aktuellen pränormativen Regelwerk sowie in der Fachliteratur werden keine einheitlichen Werte für die Zuverlässigkeitsindizes bezüglich Dauerhaftigkeit angegeben. Die Zielzuverlässigkeit für die Dauerhaftigkeit wird in [34] mit einem ß=1,30 empfohlen, dies korreliert mit einer Wahrscheinlichkeit der Depassivierung von ca. 10% für eine Nutzungsdau- 5. Brückenkolloquium - September 2022 341 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken er von 50 Jahren. Dieser Wert ist niedriger als der in DIN EN 1990 [5] angegebenen Zielwert des Zuverlässigkeitsindex für die Gebrauchstauglichkeit von 1,5 in einem Bezugszeitraum von 50 Jahren für Bauteile mit RC2-Anforderungen (siehe auch Abs. 4). Bei der Depassivierung des Bewehrungsstahls als „Ersatzgrenzzustand“ ist eine Überschreitung der Gebrauchstauglichkeit nicht vorhanden, so dass auch niedrigere Zuverlässigkeitswerte vorgeschlagen werden können [38]. In [39] sind Zielwerte der Zuverlässigkeitsindizes für solche Gebrauchsgrenzzustände in Abhängigkeit von Kosten-Nutzen-Überlegungen (hoch bis niedrig) zwischen 1,3 und 2,3 für einen Bezugszeitraum von 1 Jahr angegeben. Da die Depassivierung des Betonstahls durch Karbonatisierung und durch das Eindringen von Chloriden zeitabhängige Prozesse sind, sind Festlegungen am Ende einer vereinbarten Nutzungsdauer anzustreben. Übliche Zuverlässigkeitsindizes für neue Betonbauteile, die zum Ende der geplanten Nutzungsdauer erreicht werden sollen, werden in Abhängigkeit von der Exposition mit β = 1,5 für XC1 (ständig nass), XC2, XC4 und XD1 und β = 0,5 für XC3, XD3 und XD2 angegeben [37]. Diese Zuverlässigkeitsindizes korrespondieren mit einer Depassivierungs-Wahrscheinlichkeit am Ende der Einleitungsphase von 6,7% bzw. 30,8 %. Eine vollprobabilistische Prognose für Brücken aus Beton im Hinblick auf die karbonatisierungsinduzierte und chloridinduzierte Korrosion wurde in einem von der BASt beauftragten Forschungsvorhaben [41] unter Anwendung der deskriptiven Regeln für Brückenbauwerke aus Beton nach ZTV-ING [26] rechnerisch untersucht. Hierbei wurden vielfaltige Bemessungssituationen ausgewählt. Dabei wurden die Auswirkungen hoher Einwirkungen und geringer Materialwiderstände sowie hoher Materialwiderstände und geringer Einwirkungen gegenübergestellt. Die klimatischen Bedingungen wurden anhand realer Klimadaten verschiedener Orte in Deutschland berücksichtigt. Bei Außenbauteilen von Brücken ist davon auszugehen, dass, sofern eine XC-Exposition vorliegt, das Bauteil ebenso einer XD-Exposition als auch einer XF-Exposition ausgesetzt wurde. XD bzw. XF-Exposition fordern die höheren Materialwiderstände. Für Brückenbauwerke aus Beton wurden einheitlich ein Wasserzementwert von 0,50 und ein Mindestzementgehalt von 320 kg/ mm² vorgegeben. Für den nominalen Wert der Betondeckung wurden 40 mm für freiliegende Flächen des Konstruktionsbetons mit einem Vorhaltemaß von 5 mm angenommen. Für die Parameterstudie wurde ein Vorhaltemaß von 15 mm mit einbezogen. Abb. 4 zeigt, dass sich der berechnete Zuverlässigkeitsindex im Soll- und Ist-Zustand im Spektrum der für die XD1-Exposition berechneten Zuverlässigkeitsindizes unter Berücksichtigung der deskriptiven Angaben in ZTV-ING befinden. Für den Soll-Zustand wurden Parameter aus der Literatur für die vorhandene Betonzusammensetzung gewählt; für den Ist-Zustand wurde der Diffusionskoeffizient abgeleitet, der sich aus sechs Chloridprofilen ergab, die in jeweils drei Tiefenlagen in ungerissenen Betonbereichen im Rahmen der Bauwerksprüfung gemessen wurden [40]. Abb. 4 zeigt auch, dass eine Zielzuverlässigkeit von β = 1,5 für starke Einwirkung und schwachen Chlorid-eindringwiderstand rechnerisch nicht über 50 Jahre eingehalten wird. Liegen jedoch hohe Widerstände bei schwachen Einwirkungen vor, fällt ß rechnerisch auch nach 100 Jahren nicht unter 2 und ist damit auf der sicheren Seite. Im Ist-Zustand ist ß größer als im Soll- Zustand, obwohl die reale Betondeckung kleiner als der vorausgesetzte Wert ist. Dabei ist aber auch zu berücksichtigen, dass der tatsächliche Oberflächenchloridgehalt geringer als die angenommene Chloridbelastung ist. Auch noch nach 100 Jahren wird rechnerisch ein höherer Zuverlässigkeitsindex als der geforderte Wert ermittelt. Eine Anwendung solcher Methoden setzt eine Validierung der Berechnungen in der Praxis für Brückenbauwerke voraus. Die Ergebnisse in [39] können nicht unmittelbar in der Praxis Berücksichtigung finden, da für eine sichere Anwendung noch deutlich mehr Ingenieurbauwerke mit einer breiteren Auswahl an Standorten/ Expositionen und Betonzusammensetzungen zur Verifizierung der Modellanalyse und vor allem für die Expositionsklassen XD2 und XD3 notwendig sind. Abb. 4 Beispiele für die Entwicklung der Zuverlässigkeit für die Exposition XD1 nach [40] in [34] 342 5. Brückenkolloquium - September 2022 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken Eine Verbesserung der Genauigkeit der rechnerischen Vorhersage wird durch den Vergleich mit Ergebnissen aus Ingenieurbauwerken erreicht. Jedoch stellt eine sinnvolle Anwendung solcher Modelle hohe Anforderungen an die Quantität und Qualität der Ergebnisse der Bauwerksprüfung. Die Anwendung probabilistischer Bemessungsverfahren für die Dauerhaftigkeit ist komplex. Die Modellunsicherheiten, die fehlende Langzeitprognose und die Unsicherheiten bei der Verwendung von abgesicherten Korrelationen zwischen Labor- und Bauwerkprüfungen führen zu Schwierigkeiten bei der Implementierung der Lebensdauerbemessung. Jedoch werden die Vorteile einer Bemessung der Dauerhaftigkeit, die auf quantitativen rechnerischen Modellen basiert, erkannt und seit Jahren angestrebt. Aktuelle Aktivitäten in der europäischen Normung zielen darauf ab, die bisher empirisch basierten Vorgaben zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken in Form von Grenzwerten für die Betonzusammensetzung und Angaben zur Mindestbetondeckung durch ein performancebasiertes Konzept abzulösen, dem die Anwendung probablistischer Modelle zugrunde liegt. Die Basis eines solchen Konzepts bilden Prognosemodelle für die Dauerhaftigkeit der Bauwerke sowie Prüfverfahren zur Ermittlung von Materialkennwerten. In diesem Zusammenhang ist eine Einteilung von Betonen in Expositionswiderstandsklassen in Abhängigkeit der Betonzusammensetzung bzw. der Prüfergebnisse in Dauerhaftigkeitsprüfungen vorgesehen. Diese Klassifizierung ist jedoch auf Basis des aktuellen Wissensstands noch nicht ohne weiteres möglich [34,41]. Die zukünftigen Betonnormen und Eurocodes werden voraussichtlich das Konzept der Widerstandklassen auch für die Dauerhaftigkeit beinhalten. Dabei werden Ergebnisse der probabilistischen Bemessungen der Dauerhaftigkeit berücksichtigt. Zur Klärung der Grundlagen wurde im Jahr 2021 das vom DAfStb koordinierte Verbundprojekt „Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip“ initiiert. In diesem Zusammenhang sollen Materialeigenschaften an Betonbauwerken ermittelt werden, u. a. an realen Brückenbauwerken mittels in-situ Messungen sowie Probenentnahmen und Untersuchungen im Labor. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sollen die Grundlage für die Implementierung der Dauerhaftigkeitsbemessung gemäß zukünftigem Eurocode in Deutschland bilden. Die geplanten Untersuchungen sind von großer Bedeutung, insbesondere im Hinblick auf die Ableitung von ggf. erforderlichen nationalen Regelungen. 7. Zusammenfassung Die Bemessung der Dauerhaftigkeit im Bundesfernstraßenbereich findet zurzeit deskriptiv für neu zu errichtende und bestehende Brücken aus Beton statt. Quantitative Angaben zur Nutzungsdauer sind im Regelwerk enthalten. Für zeitabhängige Veränderungen der Eigenschaften wird eine Planungsgroße unter Beachtung der Ermüdung mit 100 Jahren angegeben. Des Weiteren wird eine Nutzungsdauer der Ingenieurbauwerke bei einer geplanten Instandhaltung von mindestens 50 Jahren für den Baustoff Beton angegeben. Diese Werte basieren auf Labor- und Bauwerksprüfungen, empirischen Zusammenhängen, sowie auf Erfahrungswerten und berücksichtigen auch dauerhaftigkeitsmindernde Einflüsse, die auch unter Beachtung der Qualitätskontrolle und der Betondeckung maßgebend sind. Sie stellen keinen Widerspruch dar, auch wenn die angegebenen Zahlen nicht identisch sind. Die Erfahrung zeigt, dass durch die zusätzlichen Anforderungen an die Betonzusammensetzung und Ausführung nach ZTV-ING eine deutlich längere Nutzungsdauer als 50 Jahre mit der geplanten Instandhaltung zu erwarten ist. Eine Berechnung der Nutzungsdauer bzw. der Dauerhaftigkeit ist zurzeit noch nicht möglich. Jedoch könnte die Anwendung von probabilistischen Berechnungsverfahren für die Dauerhaftigkeit auch für Brückenbauwerke künftig einen brauchbaren Weg darstellen. Allerdings benötigen die probabilistischen Methoden Ergebnisse aus Labor- und Bauwerkprüfung um die altersabhängigen Eingangsparameter in den Modellen zuverlässig ermitteln zu können. Mit solchen probabilistischen Methoden und ihrer Validierung ist die Entwicklung einer Schnittstelle zwischen Prognose, Inspektionen und Erhaltung denkbar. Hierfür ist ein forschungsbegleitender, regelmäßiger fachlicher Austausch zwischen Bauherren, Planern und Wissenschaft wichtig. Dabei können die Möglichkeiten einer Umsetzung der Verfahren für Straßeninfrastrukturen betrachtet werden und es kann eine Strategie für eine effiziente Durchführung von notwendigen Labor- und Bauwerksuntersuchungen erarbeitet werden. Die Ergebnisse könnten eine Nutzungsdauerbewertung unter Berücksichtigung der heutigen und der zukünftigen Vorgehensweisen ermöglichen. Vollprobabilistische Ansätze können einen Übergang von den derzeitigen deskriptiven Bewertungsverfahren zu einer Vorgehensweise ermöglichen, die sich auf einen leistungsbezogenen und ggf. zuverlässigkeitsbasierten Ansatz stützt. Die angestrebte Nutzungsdauer von Stahlbetonbauwerken kann nur erreicht werden, wenn die Planung und Bemessung, die konstruktiven Anforderungen, die qualitätsgesicherte Ausführung sowie die in der Nutzungsphase erforderlichen Erhaltungsmaßnahmen aufeinander abgestimmt sind. Um die Dauerhaftigkeit sicherstellen zu können, ist eine Differenzierung des Materialwiderstandes über zusätzliche Anforderungen wie z.B. eine Veränderung der Betondeckung denkbar. Derartige Ansätze sind derzeit Gegenstand europäischer Normungsaktivitäten, hierfür werden leistungsbezogene Bemessungskonzepte auf probabilistischer Basis herangezogen. Diese Bemessungskonzepte sind zunächst für ungerissene Betonbereiche bei gleichmäßiger Betonzusammensetzung, Ausführungsart und -qualität unter gleichmäßigen Einwirkungen entwickelt worden. Dabei werden die Versagenswahrscheinlichkeit bzw. die Zuverlässigkeit festgelegt. 5. Brückenkolloquium - September 2022 343 Dauerhaftigkeit und Nutzungsdauer von Ingenieurbauwerken Sollte eine zeitunabhängige Zuverlässigkeit herangezogen werden, ist der Widerstand z.B. über die Betondeckung für längere Nutzungszeiten zu erhöhen. Etwaige Einflüsse auf die Wirtschaftlichkeit und die Nachhaltigkeit bestimmter Bauweisen des Brückenbaus wären hierbei zu hinterfragen. Ebenfalls könnte die Bemessung bei einer zeitunabhängigen Zuverlässigkeit mit einem veränderten Widerstand über eine Veränderung zum geplanten Ende der Nutzungsdauer der Materialeigenschaften bei konstanter Betondeckung angestrebt werden, wie z.B. mit einer Betonzusammensetzung, für die ein niedrigerer Chloriddiffusionsbeiwert für die geplante Nutzungsdauer nachgewiesen wird. Sollten die bewährten Betonzusammensetzungen und Betondeckungen für die heutigen Annahmen der Nutzungsdauer von 50 Jahren auf andere Zeiträume extrapoliert werden, wäre theoretisch eine mit zunehmender Nutzungsdauer abnehmende Zuverlässigkeit zu erwarten. Dies entspräche z.B. dem derzeitigen Vorgehen bei der Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit. Diese Zusammenhänge sind im Rahmen der Erhaltungsstrategie zu definieren und festzulegen. Dadurch könnte die Erhaltungsstrategie ergänzt und die Implementierung in ein Lebenszyklusmanagement ermöglicht werden. Zurzeit sind nur unpräzise Aussagen über die tatsächliche Nutzungsdauer von Brücken bezüglich der Dauerhaftigkeit möglich. Der in diesem Beitrag beschriebene Status-Quo bezieht sich auf die aktuellen Angaben im Regelwerk. Literatur [1] Herwijnen, R.B.; Kozlowski, A.: Service Life and Life Cycle of Building Structures. In: Improvement of Building Structural Quality by new Technologies. Proceedings of the International Seminar. Lisbon, 19. und 20 April 2002, 55-65 [2] Zilch, K.; Diederichs, C.J.; Katzenbach, R.; Beckmann, K.: Handbuch für Ingenieure. 2, aktualisierte Auflage. 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