Moderne Berechnungsmethoden zur realitätsnahen Untersuchung und Erhaltung von Bauwerken

Durch das aktuelle Bestreben einer nachhaltigen Bewirtschaftung und Ressourcenschonung gewinnt die Erhaltung von bestehenden Bauwerken gegenüber dem Neubau immer mehr an Bedeutung. Der Beitrag diskutiert anhand von Beispielen von Gewölbebrücken über den Main, inwieweit moderne Berechnungsmethoden die Qualität und Möglichkeiten einer realitätsnahen Nachrechnung der Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit von Gewölbebrücken unter Eigen‐/Verkehrslast und Schiffsanprall verbessern können. Gegenüber einfachen klassischen Ingenieurmodellen bieten moderne numerische Simulationsverfahren bei der realitätsnahen Bewertung bestehender Bauwerke wesentliche Vorteile. Diese liegen v. a. in der Möglichkeit, ganze Bauwerke im Gesamtmodell oder in repräsentativen Teilmodellen zu berechnen und dabei die Interaktionen verschiedener Strukturbereiche unter Einbeziehung nichtlinearen Verhaltens (materielle und geometrische Nichtlinearitäten, Statuswechsel/Kontakt) berücksichtigen zu können. Für die Bewertung der Standsicherheit gegenüber Schiffsanprall sind weiterhin die standortbezogene Schiffsstoßkraftermittlung sowie Einbeziehung der Last‐Zeitfunktion des Schiffsstoßes und die Berücksichtigung der dynamischen Reaktion des Bauwerks von zentraler Bedeutung. Durch eine transient dynamische Analyse können oft im Vergleich zu vereinfachten quasistatischen Berechnungen weitere Lastreserven erschlossen werden.

Due to current efforts towards sustainable management and resource conservation, the preservation of existing structures is becoming increasingly important compared to new constructions. Using examples of arch bridges over the river Main, this article discusses the extent to which modern calculation methods can improve the quality and possibilities of a realistic recalculation of the serviceability and load‐bearing capacity of arch bridges under dead/traffic load and ship impact. Compared to simple, classical engineering models, modern, numerical simulation methods offer significant advantages in the realistic evaluation of existing structures. These advantages lie above all in the ability to calculate entire structures in the overall model or representative partial models and to take into account the interactions of different structural areas, including non‐linear behavior (material and geometric non‐linearities, status change/contact). For the assessment of the stability against ship impact, the location‐related determination of the ship impact force and the inclusion of the time history of the ship impact and the consideration of the dynamic reaction of the structure are of central importance. A transient dynamic analysis can often open up further load reserves compared to simplified, quasi‐static calculations.