Erdbebensicherheit bestehender Brücken

• Projektleitung: Prof. Dr. A. Dazio
• Mitarbeiter: M. Bimschas
• Projektpartner: ASTRA

In vielen Ländern – die Schweiz inbegriffen – wurde der Grossteil der bestehenden Brücken vor der Einführung moderner Erdbebennormen gebaut. Dies hat zur Folge, dass die Erdbebensicherheit dieser Brücken ungewiss ist, und sogar für den Fall der moderaten Schweizer Seismizität schwere Schäden während eines Erdbebens nicht ausgeschlossen werden können. Aus diesem Grund hat das Schweizer Bundesamt für Strassen (ASTRA) ein dreistufiges Verfahren für die Beurteilung aller Nationalstrassenbrücken entwickelt. Stufe 1 besteht aus einer Kurzbeurteilung, welche die potentiell kritischen Brücken identifizieren soll. Die Stufen 2 und 3 umfassen individuelle Analysen der kritischen Brücken mit unterschiedlichen Detailgraden.

Verformungsbasierte Verfahren führen einerseits zu realistischeren und andererseits häufig auch zu günstigeren Einschätzungen als entsprechende kraftbasierte Verfahren. Daher zielt das Forschungsvorhaben darauf ab, die Grundlagen für eine verformungsbasierte Beurteilung von Brücken unter Berücksichtigung der Schweizer Randbedingungen bereitzustellen. Dies betrifft typische Konstruktionsdetails als auch die moderate Schweizer Seismizität. Hierbei werden sowohl der Verformungsbedarf als auch die Verformungskapazität behandelt. Frühere Erdbeben und numerische Analysen haben gezeigt, dass Brückenstützen, die nicht explizit duktil bemessen wurden, besonders verwundbare Bauteile innerhalb der Brückenstruktur darstellen. Aus diesem Grund wurde eine Serie von drei grossmassstäblichen (1:2) Versuchen durchgeführt. Die Versuchskörper entsprachen den Konstruktionsweisen der 1960er und 1970er Jahre und enthielten typische Schwachstellen, die gemäss heutiger moderner Erdebenbemessung nicht mehr zulässig wären. Dazu gehören sehr niedrige Querbewehrungsgrade und Übergreifungsstösse in den potentiell plastischen Bereichen. Derzeit werden aufbauend auf den Versuchsergebnissen mechanische Modelle entwickelt, welche direkt auf das seismische Verhalten von Brückenstützen mit den o.g. typischen Schwachstellen abzielen.

In einem bevorstehenden Anschlussprojekt wird das zyklisch-inelastische Verhalten bestehender Brückenstützen sowohl experimentell als auch theoretisch weiter vertiefend betrachtet. Dies umfasst eine zweite Versuchsserie, in der wichtige Parameter der Versuchskörper variiert werden, um eine zuverlässige Grundlage für erweiterte mechanische Modelle zu schaffen.