"Brücken der sechziger Jahre zunehmend porös", titelte etwa vor einigen Jahren die 3sat-Onlineredaktion und zitierte aus der Bild Zeitung, dass "rund 15 Prozent der Brücken an Autobahnen und Bundesstraßen aus Spannbeton ... nach einem internen Bericht des Bundesverkehrsministeriums in schlechtem Zustand seien. "Bei 12,6 Prozent der Bauwerke", so die Bild am Sonntag, "werde der Zustand als "kritisch" bezeichnet, bei 2,4 Prozent sogar als "ungenügend". In der Tat weist der dem Verkehrs-Ausschuss des Bundestages vorgelegte Bericht über die Dauerhaftigkeit und Sicherheit von Spannbetonbrücken aus dem Jahr 2006 für rund 15 Prozent der Brücken unter der Obhut des Bundes schlechte Zustandsnoten aus. Am Stichtag zum Jahreswechsel 2004/05 verfügte das Bundesfernstraßen-Netz über insgesamt 37.110 Brücken mit einer Gesamtbrückenfläche von 27,27 Mio. m2 und einer Gesamtlänge von 1.867 km. Der Gesamtbestand von Straßenbrücken in Deutschland ist allerdings noch bedeutend höher; er wird auf rund 120.000 Bauwerke geschätzt. Gemessen an der Brückenfläche haben Spannbetonbrücken in Deutschland mit 69 Prozent den weitaus größten Anteil, gefolgt von weiteren 19 Prozent, die in reiner Betonbauweise erstellt wurden.

Infolge der verheerenden Kriegszerstörungen ist der überwiegende Teil dieser Brücken im Zuge des wirtschaftlichen Aufschwungs neu errichtet worden, und das ab den 60er- und 70er-Jahren nahezu ausschließlich in Spannbeton-Bauweise. Dies trifft vor allem auf die großen Tal- und Flussbrücken in den alten Bundesländern zu, die fast ausschließlich aus dieser Zeit stammen. Entsprechend der Altersstruktur hat der überwiegende Teil dieser Brücken inzwischen ein Alter von 30-50 Jahren erreicht und steht damit für die ersten größeren Grundinstandsetzungen und teilweise auch für umfangreiche Verstärkungen an. Das allein erklärt jedoch nicht, warum sich der eingangs erwähnte Zustandsbericht des Bundesministe-riums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung einzig auf die Spannbetonbauten konzentriert. Das erklärt sich vielmehr dadurch, dass insbesondere Brückenbauten, die vor den späten 70er-Jahren errichtet wurden, auf einem unzureichenden Erkenntnisstand basieren. Berechnungs-und Bemessungsverfahren sowie die Bauweisen dieser Brücken genügen teilweise nicht den mittlerweile elaborierten Standards.

Spannbeton ist gemessen an der langen Baugeschichte eine relativ junge Bauweise: 1875 entstand bei Chazelet in Frankreich die erste Eisenbetonbrücke, der rund 60 Jahre später in Aue, Sachsen, die erste Spannbetonbrücke folgte. 1938 wurde bei Oelde, Westfalen, die erste Spannbetonbetonbrücke mit Vorspannung im Verbund errichtet. Wie bei jedem Entwicklungsprozess waren auch in den Anfängen der Spannbeton-Bauweise Rückschläge zu verzeichnen. 1976 riss bei der damals erst 18 Jahre alten Autobahnbrücke am Heerdter Dreieck ein Spannseil, was dazu führte, dass die Brücke zunächst durch Hilfsstützen gesichert werden musste. Den bislang spektakulärsten Beleg unzureichender Bemessung lieferte 1980 der Einsturz des Spannbetondachs der Berliner Kongresshalle (Baujahr 1957), bei dem ein Rundfunk-Reporter ums Leben kam.

Bereits nach dem Spannseilbruch an der Brücke am Heerdter Autobahnkreuz setzte eine umfangreiche Ursachenforschung ein - nicht zuletzt, weil sich anderenorts ähnliche Entwicklungen abzeichneten. Als durchgängiges Problem stellte sich in der Folge insbesondere die in der ersten Wiederaufbauphase generell zu geringe Betondeckung zum Schutz des eingebauten Stahls gegen Korrosion dar, was nach längerer Nutzungsdauer insbesondere unter Berücksichtigung der zunehmenden Verwendung von Tausalz zu erheblichen Schäden an den Bauwerken führte. Als neuralgischer Punkt erwies sich zudem die in den frühen Bauten unzureichende Ausführung der Koppelfugen, bei denen einerseits die auftretenden Dehnungs-Kräfte unterschätzt wur-den sowie vor allem die Abdichtung gegen Oberflächenwasser und damit wiederum der Korrosionsschutz zu wünschen übrig lassen.
Abgesehen von diesen konzeptionellen Dimensionierungsfehlern kristallisierten sich zudem einige Schwachstellen in der Bau-Ausführung (wie zum Beispiel Fehlstellen beim Verpressen der Hüllrohre von Spanngliedern) heraus, die sich durch ein verbessertes Qualitätsmanagement eindämmen ließen. 1980 wurden ergänzend zum bisherigen Regelwerk die "Zusätzlichen Technischen Vorschriften für Kunstbauten" (ZTV-K) erlassen, die in erster Linie der Vermeidung der zwischenzeitlich erkannten Schwachstellen dienten.

Verkehrsentwicklung
Ein weiteres Problem insbesondere der älteren Brückenbauwerke, die in erheblichem Umfange im Verlauf der Hauptverkehrsströme liegen, sind allerdings die damals zu Grunde gelegten Lastannahmen. In nicht wenigen Fällen war es erforderlich, die Lastannahmen im Laufe der Zeit zu vervierfachen, um die Einwirkungen dem zunehmendem Verkehrsaufkommen anzupassen. Überdies erhöht sich durch die stetig zunehmenden Schwertransporte und durch die statistisch signifikante Überladung (um durchschnittlich 30 Prozent) vieler Fahrzeuge die Beanspruchung der Brückenbauwerke. Für Brückenbauwerke sind gemäß DIN1076 einfache Prüfungen in Drei-Jahres-Intervallen und Hauptprüfungen in Sechs-Jahres-Intervallen vorgeschrieben. In diesen Prüfungen werden sie auf Schäden und Mängel hin untersucht, die Änderungen in der Gebrauchstauglichkeit und der Standsicherheit folgern lassen. Dabei werden für die Bauten hinsichtlich einer ganzen Reihe von Indikatoren für einschlägige Schadensverläufe Zustandsnoten vergeben und in der zentralen Datenbank des Bauwerks-Management-Systems des Ministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung ausgewertet. Um zu ermitteln, wie aussagekräftig diese Zustandsnoten sind, beauftragte des Ministerium zwei Experten mit der Erstellung eines detaillierten Zustandsberichts der Spannbetonbrücken in der Baulast des Bundes. Anhand einer Stichprobe von 125 Brückenüberbauten (107 Ortbetonüberbauten, 18 Überbauten in Fertigteilbauweise) mit einer Gesamtüberbaulänge von mehr als 100 m erhoben die Wissenschaftler den hinsichtlich der Tragsicherheit relevanten baulichen Zustand mittels einer detaillierten schriftlichen Befragung der zuständigen nachgeordneten Behörden. In ihrem Bericht kommentieren sie ausführlich die einschlägigen Schadensindikatoren.

Risse
Nach einer vergleichbaren Erhebung der Bundesamts für Straßenverkehr BASt aus den 1980er-Jahren zeigte sich vor allem bei älteren Bauwerken aus den 1950er- und 1960er-Jahren kein befriedigendes Rissverhalten; daher ging die Untersuchung aus 2005 eingehend auf dieses Schadensbild ein. So konnten kaum noch Risse mehr mit Rissbreiten über 0,5 mm festgestellt werden, die ein sicheres Indiz für eindringende Feuchtigkeit darstellen würden. Lediglich bei den Bauwerken der 1960er Jahre wurden vereinzelt Risse mit einer Breite von mehr 0,5 mm angetroffen. Die breiten Risse der älteren Bauwerke wurden im Wesentlichen mit Epoxidharz gefüllt und dadurch hinsichtlich der Korrosionsgefahr des Spannstahls unschädlich gemacht. Vergleichend mit der alten Erhebung konnte eine sprunghafte Abnahme der festgestellten Rissbreiten bei den jüngeren Bauwerken festgestellt werden, was somit im Einklang mit der Anhebung der Bewehrungsmengen für Spannbetonbrücken in den technischen Regelwerken steht. Die instand gesetzten Fugen der älteren Brücken bedürfen jedoch den sowie vor allem die Abdichtung gegen Oberflächenwasser und damit wiederum der Korrosionsschutz zu wünschen übrig lassen. Abgesehen von diesen konzeptionellen Dimensionierungsfehlern kristallisierten sich zudem einige Schwachstellen in der Bau-Ausführung (wie zum Beispiel Fehlstellen beim Verpressen der Hüllrohre von Spanngliedern) heraus, die sich durch ein verbessertes Qualitätsmanagement eindämmen ließen. 1980 wurden ergänzend zum bisherigen Regelwerk die "Zusätzlichen Technischen Vorschriften für Kunstbauten" (ZTV-K) erlassen, die in erster Linie der Vermeidung der zwischenzeitlich erkannten Schwachstellen dienten.

Betonabplatzungen
Betonabplatzungen treten infolge einer Volumenvergrößerung einer oberflächennahen Bewehrung - mithin infolge des Korrosionsvorgangs auf. Die Betondeckung platzt durch diese Sprengwirkung ab und legt die rostende Bewehrung frei.

Kiesnester und Hohlräume
Für die Dauerhaftigkeit von Massivbrücken ist ein dichter Beton mitgeschlossenem Gefüge wichtig. Kiesnester entstehen, wenn sich der Beton,z.B. infolge zu großer Fallhöhe beim Einbringen, entmischt.Hohlräume entstehen vor allem in schwer zugänglichen Bereichen, in denen der Beton aufgrund einer zu hohen Bewehrungskonzentration nicht ordnungsgemäß eingebaut und verdichtet werden kann Schäden im Bereich der Vorspannung. Auf ernsthafte Schädigungen der Spannglieder kann über charakteristische Rissbildung geschlossen werden. Ernsthafte Schäden am Spannsystem sind z.B. korrodierte Spannanker oder korrodierte Hüllrohre mit abgeplatzter Betondeckung. Das bedeutet, dass bei der Korrosion von Spanndrähten das zusätzliche Schutzsystem Einpressmörtel schon überwunden wurde und lässt auf einen starken Korrosionsangriff schließen,der bis zum kompletten Bruch einzelner Drähte führen kann.

Durchfeuchtungen
Feuchter Beton ermöglicht einen raschen Ionentransport und -austausch und stellt vor allem auch in Verbindung mit Rissen ein hohes Korrosionspotential für die innen liegende Bewehrung und das Vorspannsystem dar. Sie sind durch Aussinterungen erkennbar - weiße oder hellgraue Ablagerungen an der Betonoberfläche, die durch einen
Wassertransport durch den Beton verursacht werden. Die Intensitätwird mit gering (dunkle Oberfläche, geringe Aussinterung und Ausblühung),mittel (feuchte Oberfläche, frische Aussinterungen) und stark (nasse Oberfläche, Wasseraustritt aus Rissen, starke Aussinterungen mit Stalaktitenbildung) erfasst. Ihre Entstehung geht oft zurück
auf ein funktionsloses Brückenentwässerungssystem.

Prüfungen
Wie bereits oben erwähnt, müssen Brückenbauwerke nach DIN 1076 in Sechs-Jahres-Intervallen einer eingehenden Prüfung unterzogen werden. Die Vergabe der nach drei Teilzustandsnoten für Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit gegliederten Gesamtzustandsnote hängt dabei von einer diffenzierten Bewertung der Dichte und Relevanz etwaiger Schäden ab. Jedoch wird die für die jeweilige Brücke zu diesem Zeitpunkt tatsächlich gegebene Tragfähigkeit nicht bestimmt. Daher kann von der bei einer Prüfung erreichten Zustandsnote nicht auf eine etwaige Einsturzgefährdung geschlossen werden, sondern nur auf die Dringlichkeit anstehender Sanierungsmaßnahmen. Dennoch gleicht die regelmäßige Benutzung einer Brücke keinem Vabanquespiel. Für die Bewertung der Sicherheit von Bauwerken hat sich ein umfangreiches Regelwerk etabliert, das auf der Basis statistischer Grundlagen unter Berücksichtigung inzwischen umfangreicher Erfahrungswerte auf mathematischer Ebene die Wahrscheinlichkeit beschreibt, dass der der Berechnung des Gebäudes zugrunde liegende
Grenzzustand nicht überschritten wird.

Sicherheitskonzept nach DIN1055-100
Für die hier besprochenen Spannbetonbrücken umschreibt die DIN 1055-100 ein Sicherheitskonzept, das zunächst davon ausgeht, dass die Summe alle Kräfte, die das Bauwerk belasten plus ein bestimmter Faktor X, der für einen auf der Basis von Erfahrungswerten festgelegten Sicherheitsabstand steht, nicht größer sein darf als die Summe der Faktoren, die die Widerstandsfähigkeit des Bauwerks gegenüber diesen Belastungen bestimmen. Diese einfache Gleichung wird im Folgenden nach einzelnen Teilbereichen sowohl für die so genannte Widerstandsseite als auch für die so genannte Einwirkungsseite differnziert. Die entsprechenden Eingangsparameter werden dabei nach dem Grad der ihnen innewohnenden Unsicherheiten mittels Teilsicherheitsbeiwerten erfasst. So gilt etwa für eine ständige Einwirkung wie dem Eigengewicht einer Brücke ein kleinerer Teilsicherheitsbeiwert als für eine veränderliche Einwirkung wie zum Beispiel der Verkehrslast. Für Materialien wie Stahl, die eine große Variabilität gegenüber Verformungen aufweisen, ist auf der Widerstandsseite ebenfalls ein kleinerer Teilsicherheitsbeiwert de?niert als für den Werkstoff Beton, der Verformungen nur in sehr begrenztem Umfange zulässt.Das Konzept umfasst damit letztlich alle Faktoren, welche die mittlere Bauwerksfestigkeit bestimmen.

Hierzu gehören unter anderem das Einbringen, das Verdichten, das Erhärten und das Nachbehandeln des Betons, die Umgebungstemperatur beim Betonieren, die Betonsorte oder selbst die Bedingungen am Lieferwerk. Aus der Summe der Unsicherheiten aller dieser Einzelparameter ergibt sich letztendlich ein Verhältnis zwischen Bauwerksfestigkeit und der theoretisch unter Ausschaltung dieser Unsicherheiten erreichbaren Würfeldruckfestigkeit des Betons von 0,85:1. Analog erfolgt die Aufnahme aller anderen als tragfähigkeitsrelevant erachteten Parameter: der Geometriedaten, der Materialeigenschaften und der Bewehrungseigenschaften. Aus der Gesamtheit der Daten resultiert schließlich die Ermittlung der Ist-Tragfähigkeit. Diese hängt wesentlich davon ab, welche Abweichungen die Geometrie des Tragwerks gegenüber der Prognose - also der Planung - zeigt, welche Festigkeitswerte für Beton und Betonstahl tatsächlich erreicht wurden und eben vor allem: in welchem Zustand sich das Bauwerk be?ndet. Von der statistisch beschreibbaren Variationsbreite der Bauqualität abgesehen ist der Zustand eines Bauwerks auf der Widerstandsseite nämlich die einzige variable Größe zwischen dem Soll- und dem aktuellen Ist-Zustand.

Hingegen stellt die im Laufe der Dienstjahre vieler älterer Brücken stetig gestiegene Verkehrslast auf der Lastseite die einzig maßgebliche variable Größe dar. Insofern verdient hier insbesondere die Betrachtung des nahe liegenden Zusammenhangs von steigender Verkehrslast und aktuellem Zustand einer Spannbetonbrücke besondere Aufmerksamkeit. Dies um so mehr, als gerade bei den alten Spannbetonbrücken die Spannglieder direkt in
den Beton eingegossen sind und sich somit im Verbund mit dem Baustoff befinden. Ein signifikanter Dehnungszuwachs hätte demnach zwangsläufig eine zumindest partielle Schwächung der Verbindung von Spanngliedern und Beton zur Folge. Langfristig hätte dies fatale Konsequenzen: Die Übergangszonen zwischen Bereichen mit intaktem Material-Verbund und solchen Bereichen, wo dieser Verbund nachhaltig geschwächt ist,
wären außerordentlichen Belastungen ausgesetzt, da sich die wirkenden Kräfte nun nicht mehr über das ganze Bauwerk verteilen, sondern sich dort konzentrieren.

Neueste Erkenntnisse auf diesem Feld ergaben, dass nach 20.000 Lastwechseln, die etwa jeweils dem Passieren eines schweren Fahrzeugs oder dem Aufstauen und Abfließen einer größeren Zahl von Pkw entsprechen, der Dehnungszuwachs im Betonstahl bis zu fünf Prozent betragen kann. Desweiteren zeigte sich, dass bereits nach ca. 10.000 Lastwechseln die Dehnungszunahme der mittleren Betonstahldehnung nur noch eine vernachlässigbare Größe erreicht. Mit anderen Worten ist je nach Frequentierung eines Brückenbaus nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne die maximale Dehnung erreicht; ohne Heraufsetzung der Lastannahmen ist danach eine gravierende verkehrsbedingte Schädigung eher unwahrscheinlich. Aufgrund des hohen Anteils älterer Spannbetonbrücken, die mangels einschlägiger Erfahrungen von ihrer Konstruktion her mit einer Reihe von Mängeln behaftet sind, steht in näherer Zeit eine größere Zahl umfangreicher Sanierungen an, von einem bewussten Verschleiß der Infrastruktur kann aber nicht die Rede sein.