haltens von Spannbetonbrücken nach dem Riss-vor-Bruch- Kriterium

8/9 

103. Jahrgang 

Heft 8/2008, S. 541-549 

Heft 9/2008, S. 590-597 

ISSN 0005-9900 

Sonderdruck 

A 1740 

Beton- und 

Stahlbetonbau 

Besonderheiten bei der Beurteilung 

des Ankündigungsverhaltens von 

Spannbetonbrücken nach dem 

Riss-vor-Bruch-Kriterium 

Teil I: Temperatur, Schnittgrößenumlagerung 

Teil II: Anzahl der Spannglieder, aufnehmbare Verkehrslasten 

Ursula Albertin-Hummel 

Bernd Brandt


Bernd Brandt 

Besonderheiten bei der Beurteilung des 

Ankündigungsverhaltens von Spannbetonbrücken 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

Teil I: Temperatur, Schnittgrößenumlagerung 

Brücken ohne ausreichendes Ankündigungsverhalten hinsichtlich 

eines Versagens nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium bergen 

ein Versagensrisiko. Dieses Risiko ist besonders groß, wenn in 

den betreffenden Brücken ein gefährdeter Spannstahl eingebaut 

ist, der zur Spannungsrisskorrosion neigt. Auswirkungen aus der 

Tragkonstruktion und Unwägbarkeiten in der Bauausführung beeinflussen 

das Ankündigungsverhalten zusätzlich. 

Zur Beurteilung des Restrisikos für den Bauherrn werden 

verschiedene Einflüsse auf die Gesamtkonstruktion anhand 

numerischer Berechnungen untersucht. Dabei werden sowohl 

Einflüsse aus Temperaturbeanspruchungen als auch aus Querschnittsversagen 

mit Schnittgrößenumlagerung näher betrachtet. 

Particularities in Interpretation of the Preannouncement 

Behaviour of Prestressed Concrete Bridges by Applying the 

“Crack-before-Collapse-Criterion” 

Part I: Temperature Loads, Relocation of Internal Forces 

Bridges without sufficient preannouncement behaviour with 

regard to the “crack-before-collapse-criterion” bear risks of failure. 

The risks are especially high for prestressed concrete 

bridges with tendons endangered to stress-corrosion-cracking. 

Effects out of the structure and imponderableness during construction 

work affect the preannouncement behaviour additionally. 

To evaluate the existing risk for the owner different influences 

of the structure will be investigated by numerical calculations: 

Influences of temperature loads as well as influences of 

failure of cross-section with relocation of internal forces will be 

investigated more closely. 

1 Einleitung 

Im derzeitigen Straßennetz gibt es etliche 40 bis 50 Jahre 

alte Brücken, die mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem 

Spannstahl hergestellt wurden. Das Material des gefährdeten 

Spannstahls kann durch Eindringen von atomarem 

Wasserstoff in lokale Fließzonen des Spannstahls 

zunehmend zur Versprödung und unter dynamischer Belastung 

zum Ermüdungsbruch neigen [1], [2]. Neben der 

Gefährdung durch die Materialeigenschaften des Spannstahls 

gibt es auch Einflussfaktoren aus der Tragkonstruktion 

und Unwägbarkeiten in der Bauausführung, die eine 

bedeutende Rolle bei der Bewertung des Versagensrisikos 

eines Bauwerks haben [3]. 

Mit einer Berechnung des Ankündigungsverhaltens 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium kann das Versagensrisiko 

der Brücken beurteilt werden. Bei der Ermittlung 

des Ankündigungsverhaltens sollen unter häufigen Verkehrslasten 

(40% der Regellast) bei einem zu bestimmenden 

Ausfall von Spanngliedern Biegerisse im Tragwerk 

sichtbar werden, ehe der Querschnitt unter einer selten 

auftretenden, hohen Verkehrslast (volle Verkehrslast 

100% der Regellast) vollständig versagen könnte [4]. Brücken 

ohne durchgängiges Ankündigungsverhalten – besonders 

mit dem gefährdeten Spannstahl – beinhalten für 

den Bauherrn ein großes Risiko. 

Zur Beurteilung des Restrisikos gefährdeter Spannbetonbrücken 

ohne ausreichendes Ankündigungsverhalten 

werden aufbauend auf [4], [5] ergänzend zu [6] numerische 

Berechnungen durchgeführt. Im Rahmen der Untersuchungen 

bezüglich eines Versagens der Spannglieder 

werden Temperaturbeanspruchungen berücksichtigt, und 

es wird mit einer Steifigkeitsreduzierung im Stützbereich 

(Schnittgrößenumlagerung) gerechnet. 

2 Vorankündigung eines Versagens 

2.1 Allgemeines 

Fachthemen 

DOI: 10.1002/best.200800632 

Mit dem Nachweis nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

wird das Ankündigungsverhalten – nicht die Standsicherheit 

– einer Spannbetonbrücke überprüft 

Brückenbauwerke sind einer täglichen Nutzung unterworfen, 

für die die Tragfähigkeit gewährleistet sein soll. Für 

den Bauherrn besteht das Ziel, ein mögliches Versagen bei 

den routinemäßig durchgeführten Bauwerksprüfungen 

gemäß DIN 1076 [7] rechtzeitig zu erkennen. 

Einflussfaktoren aus der Tragkonstruktion und Unwägbarkeiten 

in der Bauausführung haben eine bedeutende 

Rolle bei der Bewertung des Ankündigungsverhaltens 

Die Entwicklung in der Betontechnologie, bei den 

Baustoffen, in den angewandten Normen sowie die Erfahrungen 

aus auftretenden Schäden führten dazu, dass das 

Ankündigungsverhalten der Bauwerke in den letzten 50 

© 2008 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 103 (2008), Heft 8 

3

U. Albertin-Hummel/B. Brandt · Besonderheiten bei der Beurteilung des Ankündigungsverhaltens von Spannbetonbrücken nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

Jahren mit der Zeit immer besser wurde. Vergleichende 

Untersuchungen in [6] zeigen am Beispiel der Regnitzbrücke 

(erbaut 2006), dass bei neueren Brückenbauwerken 

kritische Bereiche ohne Vorankündigung eines 

Versagens nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium üblicherweise 

nicht zu erwarten sind. 

Im Bestand sind vor ca. 40 Jahren gebaute Brücken, 

die aufgrund des eventuell eingebauten spannungsrisskorrosionsgefährdeten 

Spannstahls kritisch betrachtet werden 

müssen und deren Parameter sich sowohl auf der Widerstandsseite 

als auch auf der Einwirkungsseite mit fortschreitender 

Zeit ändern. Auf der Widerstandsseite haben 

neben der Gefährdung durch die Materialeigenschaften 

des Spannstahls Einflussfaktoren aus der Tragkonstruktion 

und Unwägbarkeiten in der Bauausführung eine Bedeutung 

für die Risikobeurteilung des betrachteten Bauwerks. 

Zusätzlich sinkt der Widerstand aufgrund von 

Bauwerksschädigungen. Auf der Einwirkungsseite steigen 

die Beanspruchungen aus den äußeren Lasten vorwiegend 

durch die Zunahme des Schwerverkehrs und Erhöhung 

der zulässigen Fahrzeuggesamtgewichte bzw. Achslasten. 

Daher sind zur Bewertung des Restrisikos für den 

Bauherrn Berechnungsvariationen erforderlich. 

2.2 Einflussfaktoren aus der Tragkonstruktion 

Einflussfaktoren aus der gewählten Tragkonstruktion haben 

eine bedeutende Rolle bei der Beurteilung des Restrisikos 

hinsichtlich einer Vorankündigung eines Versagens 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium [3]. 

– Der eingebaute Spannstahltyp hat einen entscheidenden 

Einfluss auf das Ankündigungsverhalten. Vergütete 

Stähle, die aufgrund ihrer Eigenschaften besonders 

empfindlich gegenüber wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion 

sind, neigen zum Sprödbruch, der 

von außen schwierig wahrgenommen werden kann. 

– Wenn die verwendete Querschnittsform eine Umlagerung 

der Belastung in Querrichtung zulässt, wirkt sich 

dies auf die Tragfähigkeit der Gesamtkonstruktion im 

Falle eines lokalen Querschnittsversagens günstig aus. 

Eine geeignete Querschnittsform ist z. B. ein Plattenbalkenquerschnitt 

mit mehr als einem Steg und ausreichender 

Plattensteifigkeit. 

– Für das Tragverhalten der Gesamtkonstruktion ist der 

Grad der statischen Unbestimmtheit beim Versagen eines 

Querschnitts ebenfalls von Bedeutung. Bei statisch 

unbestimmten Systemen können sich die Schnittgrößen 

im Falle eines Querschnittsversagens in Längsrichtung 

in andere Bereiche des Tragwerks umlagern. 

– Hinsichtlich der Biegeschlankheit können bei schlanken 

Bauwerken auftretende Risse und Verformungen leichter 

erkannt werden als bei gedrungenen Bauwerken. 

– Bei einer Bauweise mit Koppelfugen kann im Bereich 

der Koppelstellen aufgrund auftretender Risse nicht 

zweifelsfrei auf eine Vorankündigung eines Versagens 

geschlossen werden. Im Bereich der Koppelanker bilden 

sich häufig Risse infolge Ermüdungserscheinungen der 

Spanngliedkopplungen. 

– Eine Herstellung in Segmentbauweise – Fertigteile mit 

Vorspannung verbunden – liefert in den Fugen der einzelnen 

Bauteile zusätzliche Angriffspunkte für Schäden 

an den Spanngliedern. 

4 

Sonderdruck aus: Beton- und Stahlbetonbau 103 (2008), Heft 8 

– Der Grad der Vorspannung – teilweise, beschränkt oder 

voll – hat Auswirkungen auf die Anzahl der ausfallenden 

Spannglieder, die bei der Rissbildung auftritt. Je höher 

vorgespannt wird, desto höher ist der für die Rissbildung 

erforderliche Ausfallgrad, so dass die Restsicherheit bei 

statisch bestimmten Systemen nicht durch den Grad der 

Vorspannung beeinflusst wird. Bei statisch unbestimmten 

Systemen wird der statisch unbestimmte Anteil der 

Vorspannkraft bei der Bestimmung der Restsicherheit 

berücksichtigt, so dass der Grad der Vorspannung die 

Restsicherheit beeinflusst. 

– Die eingebaute Betonstahlbewehrung begünstigt das 

Ankündigungsverhalten maßgeblich, indem eine Restsicherheit 

beim Ausfall der Spannglieder gewährleistet 

wird. In den Brücken der 1960er Jahre wurde häufig nur 

wenig Betonstahlbewehrung eingebaut. 

– Spannbetonkonstruktionen mit Verbundverhalten – 

überwiegend nachträglicher Verbund – zeigen ein robustes 

Tragverhalten. Auch bei gebrochenen Spanngliedern 

oder Spannstählen kann ein hoher Anteil der 

Bruchlast der ungeschädigten Konstruktion aufgenommen 

werden, weil sich die geschädigten Drähte bzw. Litzen 

abhängig von der Lasteinleitungslänge an der Kraftaufnahme 

beteiligen. 

2.3 Unwägbarkeiten in der Bauausführung 

Ungenauigkeiten in der Bauausführung und Fehler im 

Herstellungsvorgang führen zu Unwägbarkeiten und 

Schäden, die das Risiko hinsichtlich eines Versagens ohne 

Vorankündigung beeinflussen [3]. 

– Verpressfehler bzw. ungenügendes Verpressen der 

Spannglieder im Hüllrohr beeinträchtigen den Korrosionsschutz 

der Spannglieder und erhöhen das Risiko 

eines Spanngliedversagens in Verbindung mit Korrosion 

erheblich. 

– Schwankungen in den Kennwerten der verwendeten 

Baustoffe haben unterschiedliche Auswirkungen auf das 

Versagensrisiko der Bauwerke. 

– Betonschäden und der derzeitige Erhaltungszustand 

sollen bei der Beurteilung des Restrisikos für den Bauherrn 

hinsichtlich der Vorankündigung eines Versagens 

beachtet werden. Chloridkontamination oder Karbonatisierung 

des Betons erhöhen die Korrosionsmöglichkeiten 

für den eingebauten Spannstahl. Betonabplatzungen 

und eine sehr geringe Betondeckung – zum Teil unter 

2 cm – erhöhen das Risiko eines Spannstahlversagens 

zusätzlich. 

Die Auswertung einer repräsentativen Stichprobe von 

Spannbetonbrücken in [8] zeigt, dass Brücken, die bis 1969 

erbaut wurden, unterschiedliche Anteile der Schäden im 

Bereich der Vorspannung haben: Schwerwiegende Schäden 

wie beispielsweise Spannstahlbruch treten in ca. 

10% der betrachteten Konstruktionen auf. Mittlere Schäden 

– Spannstahlkorrosion oder unverpresste Hüllrohre – 

haben einen Anteil von ebenfalls 10%. Leichte Schäden 

wie freiliegende Hüllrohre, Anker oder Kopplungen haben 

einen Anteil von 29% und lassen sich in Bauwerksprüfungen 

erkennen und instand setzen. 51% der untersuchten 

Brücken weisen keine Schäden im Bereich der Vorspannung 

auf.


2.4 Vorgehen zur Berechnung des Ankündigungsverhaltens 

Für Brücken mit besonders gefährdetem Spannstahl – 

vergüteter Spannstahl „alten Typs“ mit der Festigkeit 

St 145/160 von der Firma Hütten- und Bergwerke Rheinhausen 

AG (Sigma-Stahl) und von der Firma Felten & 

Guilleaume (Neptun N 40-Stahl) sowie vergüteter Hennigsdorfer 

Stahl St 140/160 aus der DDR – wurde in [5] eine 

Vorgehensweise entwickelt, nach der das Ankündigungsverhalten 

der Brücken nach dem Riss-vor-Bruch- 

Kriterium rechnerisch bestimmt werden kann. Neben 

rechnerischen Vorgaben und Faktoren zur Bestimmung 

der Rechenwerte für die Fließgrenzen des Beton- und 

Spannstahls und für die Betonzugfestigkeiten wurde u. a. 

festgelegt, dass der Ausfall der Spannglieder unter dem 

häufigen Verkehrslastanteil ermittelt werden soll. 

Aufgrund der Unsicherheiten auf der Widerstandsseite 

– Einflussfaktoren aus der Tragkonstruktion und 

Unwägbarkeiten in der Bauausführung – werden nachfolgend 

ergänzend zu den Anweisungen in [5] zur weiteren 

Beurteilung des Restrisikos verschiedene Berechnungsvariationen 

durchgeführt und eine Vorgehensweise bei gefährdeten 

Brücken entwickelt. 

3 Rechnerische Nachweise am Beispiel 

der Weisachtalbrücke 

3.1 Grundlagen 

3.1.1 Brückenkonstruktion 

Die rechnerischen Nachweise werden an der fünffeldrigen 

Weisachtalbrücke (l = 144,56 m) mit zweistegigem Plattenbalkenquerschnitt 

(Bild 1) exemplarisch vorgestellt. 

Die Weisachtalbrücke im Zuge der Bundesstraße B 303 

Schweinfurt – Coburg wurde 1968–1970 errichtet und für 

die Brückenklasse 60 nach DIN 1072 [9] bemessen. Der 

Überbau wurde mit vier Koppelfugen hergestellt und ist in 

Längs- und Querrichtung beschränkt vorgespannt. Die 

Vorspannbewehrung in Längsrichtung besteht je Plattenbalkensteg 

in den Randfeldern aus sieben und in den übrigen 

Feldern aus sechs Spanngliedern, die jeweils in den 

Koppelfugen angespannt oder mit der Vorspannbewehrung 

des nächsten Abschnitts gekoppelt sind. Weitere Angaben 

zur Brückenkonstruktion sind in [6] enthalten. 

Bild 1. Regelquerschnitt 

Fig. 1. Cross-section 

3.1.2 Vorankündigung eines Versagens 

(Riss-vor-Bruch-Kriterium) 

Für den Überbau der Weisachtalbrücke wurde unter Berücksichtigung 

der Angaben von [4] in 51 Querschnitten – 

je Feld zehn Schnitte – rechnerisch überprüft, ob sich der 

Ausfall einzelner Spannglieder durch Risse ankündigt 

oder ob mit einem schlagartigen Versagen ohne Vorankündigung 

zu rechnen ist [6]. Aufgrund dieser Standardberechnung 

ist die Weisachtalbrücke den Bauwerken ohne 

Vorankündigung zuzuordnen. 

Brücken ohne durchgängiges Ankündigungsverhalten 

stellen ein Sicherheitsrisiko dar 

Die Empfehlungen zur Überprüfung und Beurteilung 

von Brückenbauwerken, die mit vergütetem Spannstahl 

St 145/160 bis 1965 erstellt wurden, zeigen Möglichkeiten 

zur Verbesserung der Untersuchungsergebnisse auf [4]: 

Zum einen kann die Wirkung aus Temperaturbeanspruchungen 

zur Bestimmung der Restspannstahlfläche herangezogen 

werden (Abschn. 3.2). Zum anderen kann bei 

statisch unbestimmten Systemen unter Ausnutzung von 

Umlagerungsmöglichkeiten die erforderliche Sicherheit 

von 1,0 für das Gesamtsystem erreicht werden (Abschn. 

3.3). 

3.2 Vorankündigung eines Versagens 

(Riss-vor-Bruch-Kriterium) unter Berücksichtigung 

von Temperaturbeanspruchungen 

3.2.1 Ergänzende Berechnungsannahme: Temperatur 

Zusätzlich zu den ständigen Lasten, der Vorspannung 

inkl. Kriechen und Schwinden sowie den Verkehrslasten 

wird die Wirkung aus Temperaturbeanspruchung gemäß 

DIN 1072 [10] betrachtet. Dabei wird der lineare Temperaturunterschied 

ΔT = –7Kbzw. ΔT = +3,5 K in Längsrichtung 

beachtet. Zur Bestimmung der maßgebenden 

Betonrandzugspannungen wird jeweils das maßgebende 

Moment aus Temperaturbeanspruchung (an der Bauteiloberseite 

oder -unterseite) angesetzt. 

3.2.2 Betonrandspannungen 

Unter den 1,0fachen Einwirkungen der ständigen Lasten, 

der Vorspannung inkl. Kriechen und Schwinden sowie 

der linearen Temperaturbeanspruchung und den 0,4fachen 

Verkehrslasten werden die Spannungen σ x in Brückenlängsrichtung 

am oberen und unteren Querschnittsrand 

in den 1/10-Punkten je Feld ermittelt. Es soll die Anzahl 

der ausfallenden Spannglieder bestimmt werden, die 

gerade eine Überschreitung der mittleren zulässigen Betonzugfestigkeit 

(3,2 N/mm 2 für B 45 [11]) an einem 

Querschnittsrand hervorruft. 

Bei einem Teil der Querschnitte überschreitet bei einem 

Spanngliedausfall zwischen 30 und 90% der vorhandenen 

Spannglieder die Randzugspannung die zulässige 

Betonzugfestigkeit. In anderen Querschnitten – in der Nähe 

der Stützen – können alle Längsspannglieder ausfallen, 

ohne dass die zulässige Betonzugfestigkeit an einem Querschnittsrand 

erreicht wird. 


5


Die auftretenden Randspannungen unter dem Ausfall 

von Spanngliedern sind in Bild 2 für die untersuchten 

Querschnitte aufgetragen. Dabei ist die maximale Zug- 

Randspannung am jeweils maßgebenden Querschnittsrand 

und die zugehörige Druck-Randspannung am anderen 

Querschnittsrand dargestellt. Mit den Farben Blau 

Bild 2. Betonrandspannungen unter Berücksichtigung von 

Temperaturbeanspruchungen und 0,4facher Verkehrslast 

Fig. 2. Peripheral stresses in concrete under consideration of 

temperature load and 0.4 x live load 

6 


und Rot wird zwischen den Spannungen am unteren und 

oberen Querschnittsrand unterschieden. 

Unter Berücksichtigung der Temperaturbeanspruchungen 

erhöhen sich die Biegemomente auf der Einwirkungsseite 

im Vergleich zur Standardberechnung [6]. Die 

Betonrandspannungen erhöhen sich in den Querschnitten, 

in denen sich die Anzahl der ausfallenden Spannglieder 

nicht ändert. Wenn sich die Anzahl der ausfallenden 

Spannglieder vermindert, ändern sich die Betonrandspannungen 

erheblich. 

3.2.3 Bruchsicherheitsnachweise 

Nach der Ermittlung der Betonrandspannungen wird mit 

den verbleibenden Spanngliedern und der vorhandenen 

Betonstahlbewehrung der Bruchsicherheitsnachweis geführt. 

Als Beanspruchungen werden neben den ständigen 

Lasten, der Vorspannung inkl. Kriechen und Schwinden 

sowie den 1,0fachen Verkehrslasten auch die Temperaturbeanspruchungen 

angesetzt. Die Ergebnisse sind für die 

Felder 1 und 2 in Tabelle 1 zusammengestellt. Zusätzlich 

sind in der letzten Spalte in Klammern die Bruchsicherheiten 

bei Volllast ohne Temperaturbeanspruchungen ge- 

Tabelle 1. Vorankündigung eines Versagens unter Berücksichtigung von Temperaturbeanspruchungen 

Table 1. Preannouncement of failure under consideration of temperature load 

Station Abstand Bereich ges. Anzahl aus- σ o bei 0,4facher σ u bei 0,4facher Bruchsicherheit Bruchsicherheit 

Nr. von Station- Anzahl fallender Verkehrslast Verkehrslast bei Volllast inkl. bei Volllast ohne 

Nr. 1 [m] Spann- Spann- [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] Temperatur [–] *1) Temperatur 

glieder glieder *2) (Standard) [–] *1) 

1 0,00 Wdl 7 7 0,00 0,00 2,00 (2,00) 

2 2,73 7 6 –2,73 3,76 0,90 (0,92) 

3 5,46 7 3 (4) –4,35 3,20 1,51 (1,21) 

4 8,18 7 3 –5,15 4,69 1,29 (1,31) 

5 10,91 7 2 (3) –5,13 3,20 1,50 (1,26) 

6 13,64 Feld 1 7 3 –5,42 5,12 1,25 (1,28) 

7 16,37 7 3 –5,02 4,30 1,26 (1,31) 

8 19,10 7 4 –4,49 4,62 0,95 (1,00) 

9 21,82 7 5 (6) –3,14 3,35 1,00 (0,69) 

10 24,55 7 7 2,00 –3,45 0,65 (0,70) 

11 27,28 Pfeiler 7 5 3,81 –7,15 0,98 (1,02) 

12 30,28 7 7 1,52 –2,37 0,74 (0,81) 

13 33,28 7 0 (3) –3,57 3,23 1,79 (1,22) 

14 36,28 6 2 (3) –4,63 3,89 1,43 (1,22) 

15 39,28 6 2 –5,17 4,86 1,37 (1,45) 

16 42,28 Feld 2 6 2 –5,29 5,02 1,35 (1,42) 

17 45,28 6 2 –4,95 4,27 1,41 (1,49) 

18 48,28 6 3 –4,43 4,56 1,22 (1,31) 

19 51,28 6 4 (5) –3,26 3,61 1,00 (0,78) 

20 54,28 6 6 1,66 –2,87 0,73 (0,79) 

21 57,28 Pfeiler 6 4 3,62 –6,94 1,01 (1,04) 

*1) Die Farben entsprechen der Fallunterscheidung gemäß Tabelle 2 

*2) Die Ergebnisse der Standardberechnung [6] sind – soweit abweichend – in Klammern angegeben


Bild 3. Bruchsicherheit bei voller Verkehrslast unter Berücksichtigung 

von Temperaturbeanspruchungen 

Fig. 3. Ultimate limit state under full live load and temperature 

load 

Tabelle 2. Fallunterscheidung Riss-vor-Bruch-Kriterium 

Table 2. Case differentiation “crack-before-collapsecriterion“ 

Fall 1: 

Betonzugfestigkeit bei Ausfall einzelner oder sämtlicher Spannglieder 

überschritten, 

Bruchsicherheit gewährleistet: γ ≥1,0 (Versagen mit Vorankündigung) 

Fall 2: 

Betonzugfestigkeit bei Ausfall einzelner oder sämtlicher Spannglieder 

überschritten, 

Bruchsicherheit nicht gewährleistet: γ


Bild 4. Grundriss mit Querschnittsversagen bei Station 10 

Fig. 4. Layout of the bridge under consideration of crosssection-failure 

at station 10 

den Überbau und die Lage der betreffenden Querschnitte 

im Überbau gegeben sein. Mit diesem zusätzlichen Effekt 

soll untersucht werden, ob die Standsicherheit zumindest 

für einen beschränkten Zeitraum gewährleistet werden 

kann. Für verschiedene Stellen im Stützbereich werden 

rechnerische Untersuchungen mit Querschnittsversagen 

und anschließender Schnittgrößenumlagerung durchgeführt. 

Nachfolgend wird ein Querschnittsversagen in Station 

10 (Querschnitt im Feld 1 neben der Stütze in der 

Nähe des Momentennullpunkts) in einem Längsträger 

mit Schnittgrößenumlagerung exemplarisch vorgestellt 

(Bild 4). In Station 10 liefert die Standardberechnung zur 

Vorankündigung eines Versagens des Überbaus einen kritischen 

Querschnitt mit einem Ausfall aller Spannglieder, 

ohne dass sich Biegerisse im Querschnitt zeigen [6]. 

Das Querschnittsversagen in Form eines Versagens 

der Spannglieder wird für das betreffende Querschnittselement 

numerisch durch eine sehr geringe Steifigkeit simuliert. 

Die Biegemomente können lokal nur sehr begrenzt 

aufgenommen werden und müssen sich auf andere Bereiche 

des Überbaus umlagern. 

Zum einen wird mit den umgelagerten Schnittgrößen 

unter der Annahme einer weiteren Spannstahlschädigung 

an beliebiger, anderer Stelle das Ankündigungsverhalten 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium untersucht (Abschn. 

3.3.5). Zum anderen wird gemäß [4] mit den umgelagerten 

Schnittgrößen für das Gesamtsystem ohne weitere 

Schädigung von Spanngliedern der Bruchsicherheitsnachweis 

geführt (Abschn. 3.3.6). 

3.3.2 Schnittgrößen 

Die größten Änderungen der Schnittgrößen gegenüber der 

ursprünglichen Berechnung treten in den angrenzenden 

Feldern 1 und 2 auf (Bilder 5 bis 7). 

Die Biegemomente unter den ständigen Lasten nehmen 

in den Feldbereichen erheblich zu. Im benachbarten 

Stützbereich sinken die Biegemomente. Unter den Verkehrslasten 

ändern sich die Biegemomente ebenfalls sowohl 

im Feld- als auch im Stützbereich. Die Biegemomente 

aus Vorspannung ändern sich in den angrenzenden Feldern 

und im Stützbereich vergleichbar den Änderungen 

infolge ständiger Lasten. Da sich ein Spanngliedversagen 

in einem Querschnitt nur lokal auswirkt, bleibt der statisch 

bestimmte Anteil aus der Vorspannung nahezu unverändert. 

Die Zwängungsmomente aus der Vorspannung 

nehmen ab. 

8 


Bild 5. Biegemomente: Ständige Lasten 

Fig. 5. Bending moments: Dead loads 

Bild 6. Biegemomente: Verkehrslasten P max, P min 

Fig. 6. Bending moments: Live loads P max, P min 

Bild 7. Biegemomente: Vorspannung V gesamt 

Fig. 7. Bending moments: Prestressing V total 

3.3.3 Vertikale Durchbiegungen in den Feldmitten 

Aufgrund des Querschnittsversagens in Station 10 treten 

die größten Änderungen der vertikalen Durchbiegungen 

gegenüber der ursprünglichen Berechnung im Längsträger 

1 in den Feldmitten der angrenzenden Felder auf. 

Die rechnerischen Durchbiegungen nehmen separat für 

ständige Lasten und Vorspannung inkl. Kriechen und 

Schwinden im Vergleich zu den Ergebnissen der ursprünglichen 

Berechnung in einer Größenordnung von 

ca. 10 bis 15 mm zu (Tabelle 3). Da jedoch die Vorspan-


Tabelle 3. Vertikale Durchbiegungen [mm] des Längsträgers 1 in Feldmitte 

Table 3. Vertical deflections [mm] in the middle of main beam 1 

z_global [mm] Ursprüngliches System 

System mit 

Querschnittsversagen in 

Station 10 

nung den ständigen Lasten entgegen wirkt, sind die resultierenden 

Durchbiegungen in den Feldmitten kleiner als 

1 mm. In dieser Größenordnung sind Änderungen der 

Durchbiegungen nicht einfach zu messen und ursächlich 

zu bestimmen; die Verformungen liefern keinen Hinweis 

auf ein Versagen des Querschnitts. 

3.3.4 Verdrehungen an der Station 10 

Analog den vertikalen Durchbiegungen werden infolge 

des Querschnittsversagens in Station 10 die gegenseitigen 

Querschnittsverdrehungen in diesem Bereich für die einzelnen 

Lastfälle berechnet. Eine Superposition der Verdrehungen 

aus ständigen Lasten und Vorspannung inkl. 

Kriechen und Schwinden liefert eine gegenseitige Verdrehung, 

deren Wert bei nahezu Null liegt. Somit sind auch 

die gegenseitigen Querschnittsverdrehungen kaum festzustellen 

und liefern keinen Hinweis auf ein Versagen des 

Querschnitts. 

3.3.5 Vorankündigung eines Versagens 

mit Schnittgrößenumlagerung 

Zusätzlich zur Betrachtung des – mit Ausnahme bei Station 

10 – ungeschädigten Gesamtsystems wird für die 

Querschnitte der Felder 1 und 2 mit den umgelagerten 

Schnittgrößen der Nachweis nach dem Riss-vor-Bruch- 

Kriterium geführt. Dadurch kann das verbleibende Restrisiko 

des Systems beurteilt werden. 

In Tabelle 4 sind die Ergebnisse für die Querschnitte 

von Station 1 bis 22 zusammengestellt. 

Die farbliche Darstellung der Ergebnisse in Tabelle 4 

bezieht sich auf die Fallunterscheidung gemäß Tabelle 2. 

Eine Veränderung der Anzahl der ausfallenden Spannglieder 

gegenüber der Standardberechnung [6] wird in Klammern 

angegeben. 

3.3.6 Bruchsicherheitsnachweis mit 

Schnittgrößenumlagerung 

König geht in [4] von einer Schädigungskonzentration an 

der ungünstigsten Stelle aus. Es reicht aus, wenn die Tragfähigkeit 

des Gesamtsystems unter Beachtung von 

Schnittgrößenumlagerungen gewährleistet ist, wobei die 

restlichen Querschnitte des Bauwerks als voll funktionsfähig 

angenommen werden. 

Differenz 

(System mit Querschnittsversagen 

in Station 10 – 

Ursprüngliches System) 

Lastfall Feld 1 Feld 2 Feld 1 Feld 2 Feld 1 Feld 2 

Ständige Lasten 

G1+G2 31,4 17,1 41,7 30,2 10,3 13,1 

Vorspannung V 

inkl. KS –35,7 –15,2 –45,6 –27,4 –9,9 –12,2 

Σ (G1+G2+V+KS) –4,3 1,9 –3,9 2,8 0,4 0,9 

Eine Überprüfung des Gesamtsystems mit Querschnittsversagen 

(Spanngliedausfall in Station 10) und 

sonst intaktem Überbau wird am Beispiel der Weisachtalbrücke 

durchgeführt. 

Die Bruchsicherheiten sind bei einem Querschnittsversagen 

in Station 10 unter 1,75fachen Lasten (ständige 

Lasten und Verkehrslasten) gemäß DIN 4227 Teil 1 [12] 

für die übrigen Querschnitte gegeben. In den Feldmitten 

der angrenzenden Felder 1 und 2 beträgt die Bruchsicherheit 

γ = 1,16; in den Pfeilerachsen bei Station 11 bzw. 21 

ergibt sich die Bruchsicherheit γ = 1,93 bzw. γ = 1,08. 

3.3.7 Auswertung der Ergebnisse 

Beim Nachweis nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium wird 

unter Berücksichtigung der Schnittgrößenumlagerung an 

acht der insgesamt 21 untersuchten Stellen die Bruchsicherheit 

von 1,0 nicht eingehalten. Im Vergleich mit den 

allgemeinen Nachweisen des Riss-vor-Bruch-Kriteriums 

[6] ergeben sich verschiedene Möglichkeiten: 

Es gibt in den Feldbereichen überwiegend Querschnitte, 

bei denen sich die Anzahl der ausfallenden 

Spannglieder unter 40%iger Verkehrslast nicht ändert. Bei 

diesen Querschnitten ändert sich die Bruchsicherheit 

unter voller Verkehrslast aufgrund des Querschnittsversagens 

in Station 10 wenig. 

Im Stützbereich bei Station 11 fällt aufgrund des 

Querschnittsversagens in Station 10 im Vergleich zur 

Standardberechnung unter 40%iger Verkehrslast ein 

Spannglied mehr aus, ehe die Betonrandspannungen am 

oberen Querschnittsrand die Betonzugfestigkeit überschreiten. 

Dadurch sinkt die Bruchsicherheit unter den 

Grenzwert von 1,0. 

Des Weiteren zeigen sich Querschnitte, bei denen infolge 

des Querschnittsversagens in Station 10 unter 

40%iger Verkehrslast ein Spannglied weniger ausfällt als 

in der Standardberechnung. Bei diesen Querschnitten erhöhen 

sich die entsprechenden Bruchsicherheiten unter 

Volllast. 

Aufgrund der sehr unterschiedlichen Ergebnisse der 

einzelnen Querschnitte im Vergleich zur Standardberechnung 

[6] lassen sich die Auswirkungen der Schnittgrößenumlagerung 

auf das Ankündigungsverhalten des Überbaus 

nicht verallgemeinern. Es ist nur auffallend, dass in den 

Feldbereichen die Bruchsicherheiten eingehalten sind, 

während sich in den Stützbereichen – auch in den Pfeiler- 


9


Tabelle 4. Vorankündigung eines Versagens mit Querschnittsversagen bei Station 10 

Table 4. Preannouncement of failure under consideration of cross-section-failure at station 10 

achsen – vermehrt Querschnitte ohne Ankündigungsverhalten 

zeigen. 

Zum Einfluss von Schnittgrößenumlagerungen 

auf das Ankündigungsverhalten lassen sich keine 

allgemeingültigen Aussagen treffen 

Unter der Voraussetzung einer einzigen Schädigungskonzentration 

wird für das vorgestellte Beispiel zusätzlich 

der Bruchsicherheitsnachweis gemäß DIN 4227 Teil 1 

[12] für die ungeschädigten Querschnitte geführt. Aufgrund 

der statischen Unbestimmtheit des Systems lagern 

sich die Schnittgrößen infolge des Querschnittsversagens 

in Station 10 um, so dass in den benachbarten Feldern 

größere Beanspruchungen auftreten. Dennoch sind die 

Bruchsicherheiten gemäß DIN 4227 Teil 1 [12] eingehalten. 

Die berechneten vertikalen Durchbiegungen und die 

gegenseitigen Verdrehungen an der Versagensstelle sind 

10 

Station Abstand Bereich ges. Anzahl der σ o bei 0,4facher σ u bei 0,4facher Bruchsicherheit 

Nr. von Station- Anzahl ausfallenden Verkehrslast Verkehrslast bei voller 

Nr. 1 [m] Spann- Spann- [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] Verkehrslast mit 

glieder glieder *2) Umlagerung [–] *1) 

1 0,00 Wdl 7 7 0,00 0,00 2,00 

2 2,73 7 6 –2,72 3,73 0,90 

3 5,46 7 4 –4,45 4.75 1,19 

4 8,18 7 3 –5,10 4,61 1,28 

5 10,91 7 3 –5,42 5,17 1,22 

6 13,64 Feld 1 7 3 –5,32 4,92 1,23 

7 16,37 7 3 –4,87 4,00 1,26 

8 19,10 7 4 –4,23 4,10 0,96 

9 21,82 7 6 –2,48 3,48 0,68 

10 24,55 7 7 

11 27,28 Pfeiler 7 6 (5) 4,01 –6,59 0,84 

12 30,28 7 7 0,95 –1,48 1,13 

13 33,28 7 1 (3) –3,46 3,47 1,53 

14 36,28 6 2 (3) –4,53 3,70 1,41 

15 39,28 6 2 –5,02 4,57 1,33 

16 42,28 Feld 2 6 2 –5,06 4,57 1,35 

17 45,28 6 2 –4,65 3,68 1,44 

18 48,28 6 3 –4,07 3,84 1,29 

19 51,28 6 5 –2,71 3,94 0,80 

20 54,28 6 6 1,50 –2,61 0,76 

21 57,28 Pfeiler 6 4 3,61 –6,92 0,99 

22 60,28 6 6 1,38 –2,17 0,74 


*2) Die Ergebnisse der Standardberechnung [6] sind – soweit abweichend – in Klammern angegeben 


durch die Umlagerung der Schnittgrößen klein. Es kann 

durchaus zu einem Spannstahlausfall kommen, ohne dass 

es durch Verformungen oder Risse bemerkt wird. Dadurch 

wird das Risiko eines Versagens des Überbaus an 

einer weiteren Stelle verschärft. 

4 Zusammenfassung 

Am Beispiel einer Plattenbalkenbrücke (Weisachtalbrücke 

erbaut 1968–1970) werden im vorliegenden ersten Teil zu 

den Besonderheiten bei der Beurteilung des Ankündigungsverhaltens 

von Spannbetonbrücken nach dem Rissvor-Bruch-Kriterium 

ergänzende numerische Untersuchungen 

durchgeführt. Im Speziellen werden hinsichtlich 

des Ankündigungsverhaltens nach dem Riss-vor-Bruch- 

Kriterium Temperaturbeanspruchungen und Schnittgrößenumlagerungen 

infolge Querschnittsversagen näher betrachtet. 

Beide Aspekte haben keine signifikanten Auswirkungen 

auf die Nachweise nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium.

5 Ausblick 


In einem zweiten Teil werden zu den Besonderheiten bei 

der Beurteilung des Ankündigungsverhaltens von Spannbetonbrücken 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium – veröffentlicht 

in der Zeitschrift Beton- und Stahlbetonbau 

Heft 9/2008 – weiterführende Überlegungen angestellt. 

Untersuchungen hinsichtlich der Spanngliedanzahl und 

-größe sowie der möglichen Verkehrslastanteile dienen einer 

zusätzlichen Bewertung der Gefährdung der einzelnen 

Brückenbauwerke. Anhand der verschiedenen Beurteilungskriterien 

werden Vorschläge zur weiteren Vorgehensweise 

bei gefährdeten Brücken gegeben. Hinweise für 

Bauwerksprüfungen gemäß DIN 1076 [7] zum Erkennen 

von Rissen und Schäden aufgrund eines Versagens infolge 

Spannungsrisskorrosion werden vorgestellt. 

Dank 

Wir bedanken uns beim Staatlichen Bauamt Schweinfurt 

für die zur Verfügung gestellten Bauwerksunterlagen und 

die Möglichkeit zur Veröffentlichung der Ergebnisse. 

Literaturverzeichnis 

[1] Mietz, J.: Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion an 

vergüteten Spannstählen. Bauingenieur 74 (1999), S. 403– 

411. 

[2] Moersch, J.: Zur wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion 

von hochfesten Spannstählen. Deutscher Ausschuss 

für Stahlbeton (DAfStb). Heft 563. Berlin: Beuth-Verlag 

GmbH 2005. 

[3] Vill, M.: Zum Tragverhalten von Massivbrücken mit geschädigten 

Spanngliedern. Dissertation. Technische Universität 

Wien (2005). 

[4] König, G., Tue, N., Bauer, T. und Pommerening, D.: Untersuchung 

des Ankündigungsverhaltens der Spannbetontragwerke. 

Beton- und Stahlbetonbau 89 (1994), Heft 2, S. 45–49 

und S. 76–79. 

[5] König, G., Tue, N., Bauer, T. und Pommerening, D.: Schadensablauf 

bei Korrosion der Spannbewehrung. Deutscher 

Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb). Heft 469. Berlin: Beuth- 

Verlag GmbH 1996. 

[6] Albertin-Hummel, U. und Brandt, B.: Zur Beurteilung des 

Ankündigungsverhaltens von Spannbetonbrücken nach dem 

Riss-vor-Bruch-Kriterium. Vorschläge zur Vorgehensweise 

bei gefährdeten Brücken. Beton- und Stahlbetonbau 102 

(2007), Heft 9, S. 607–614. 

[7] DIN 1076: Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und 

Wegen – Überwachung und Prüfung. Ausgabe November 

1999. 

[8] Zilch, K. und Weiher, H.: Untersuchung des Zustands der 

deutschen Spannbetonbrücken. Lehrstuhl für Massivbau, 

Technische Universität München 2006. 

[9] DIN 1072: Straßen- und Wegbrücken. Ausgabe November 

1967. 

[10] DIN 1072: Straßen- und Wegbrücken; Lastannahmen. 

Ausgabe Dezember 1985. 

[11] DIN 1045: Beton und Stahlbeton – Bemessung und Ausführung. 

Ausgabe Juli 1988. 

[12] DIN 4227 Teil 1: Spannbeton; Bauteile aus Normalbeton 

mit beschränkter oder voller Vorspannung. Ausgabe Juli 

1988. 

Dr.-Ing. Ursula Albertin-Hummel 

Prokuristin 

u.albertin@rieger-brandt.de 

Dr.-Ing. Bernd Brandt 

Geschäftsführender Gesellschafter 

info@rieger-brandt.de 

Rieger + Brandt 

Planungsgesellschaft im Bauwesen mbH 

Neutorgraben 15 

90419 Nürnberg 


11

Fachthemen 


Bernd Brandt 

DOI: 10.1002/best.200800634 

Besonderheiten bei der Beurteilung des 

Ankündigungsverhaltens von Spannbetonbrücken 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

Teil II: Anzahl der Spannglieder, aufnehmbare Verkehrslasten 

Bezüglich eines Versagens sind ältere Brücken häufig den Bauwerken 

ohne Vorankündigung nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

zuzuordnen. Die betreffenden Brücken bergen ein Versagensrisiko, 

das bei Brücken mit spannungsrisskorrosionsempfindlichem 

Spannstahl besonders groß ist. 

Ergänzend zu den Besonderheiten bei der Beurteilung des 


Riss-vor-Bruch-Kriterium Teil I (Temperatur, Schnittgrößenumlagerung) 

werden weitere Untersuchungen zur Beurteilung des 

Restrisikos für den Bauherrn durchgeführt: Überlegungen hinsichtlich 

der Spanngliedanzahl und -größe sowie der möglichen 

Verkehrslastanteile dienen einer Bewertung der Gefährdung der 

einzelnen Brückenbauwerke. Anhand der verschiedenen Beurteilungskriterien 

werden Vorschläge zur weiteren Vorgehensweise 

bei gefährdeten Brücken gegeben. Hinweise für Bauwerksprüfungen 

gemäß DIN 1076 zum Erkennen von Rissen und Schäden 

aufgrund eines Versagens infolge Spannungsrisskorrosion werden 

vorgestellt. 

Particularities in Interpretation of the Preannouncement 

Behaviour of Prestressed Concrete Bridges by Applying the 

“Crack-before-Collapse-Criterion” 

Part II: Number of Tendons, Maximum live Loads 

In respect of the failure older bridges are often constructions 

without sufficient preannouncement behaviour with regard to the 

“crack-before-collapse-criterion”. These bridges, especially 

bridges with tendons endangered to stress-corrosion-cracking, 

bear risks of failure. 

Additionally to the particularities in interpretation of the preannouncement 

behaviour of prestressed concrete bridges by applying 

the “crack-before-collapse-criterion” part I: temperature 

loads, relocation of internal forces further investigations were 

performed to evaluate the existing risk for the owner. Considerations 

with regard to the number and type of tendons as well as 

maximum portion of live loads lead to an assessment of the danger 

for bridges. Proposals for further proceeding with critical 

bridges will be discussed based on different assessment-criteria. 

Instructions to investigate structures according to DIN 1076 are 

presented to recognize cracks and damages due to failure 

caused by stress-corrosion-cracking. 

1 Einleitung 

Ältere Brücken aus den 1960er Jahren, die mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem 

Spannstahl hergestellt wurden, 

beinhalten für den Bauherrn ein großes Versagensrisiko. 

Der gefährdete Spannstahl kann durch Eindringen von 

atomarem Wasserstoff in lokale Fließzonen zunehmend 

zur Versprödung und unter dynamischer Belastung zum 

Ermüdungsbruch neigen [1], [2]. 

Eine Berechnung des Ankündigungsverhaltens nach 

dem Riss-vor-Bruch-Kriterium kann zur Beurteilung des 

Versagensrisikos der Brücken verwendet werden. Bei der 

Ermittlung des Ankündigungsverhaltens sollen unter häufigen 

Verkehrslasten (40% der Regellast) bei einem zu bestimmenden 

Ausfall von Spanngliedern Biegerisse im 

Tragwerk sichtbar werden, ehe der Querschnitt unter einer 

selten auftretenden, hohen Verkehrslast (volle Verkehrslast 

100% der Regellast) vollständig versagen könnte 

[3]. Brücken ohne durchgängiges Ankündigungsverhalten 

– besonders mit dem gefährdeten Spannstahl – beinhalten 

für den Bauherrn ein großes Risiko. 

Zur Beurteilung des Restrisikos gefährdeter Spannbetonbrücken 

ohne ausreichendes Ankündigungsverhalten 

werden aufbauend auf [3], [4] ergänzend zu [5], [6] numerische 

Berechnungen durchgeführt. Im Rahmen der Untersuchungen 

bezüglich eines Versagens der Spannglieder 

werden weiterführende Überlegungen zur Größe und Anzahl 

der vorhandenen Spannglieder sowie zum Anteil der 

aufnehmbaren Verkehrslast angestellt. Unter Berücksichtigung 

der rechnerischen Ergebnisse lassen sich ergänzende 

Vorschläge zur Einordnung und Vorgehensweise bei 

gefährdeten Brücken geben. Es werden zusätzliche Hinweise 

zur Durchführung der Bauwerksprüfungen entwickelt. 

2 Weiterführende Überlegungen 

2.1 Brückenkonstruktion 

Die numerischen Berechnungen werden überwiegend am 

Beispiel der fünffeldrigen Weisachtalbrücke (l = 144,56 m) 

mit zweistegigem Plattenbalkenquerschnitt (Bild 1) durchgeführt. 

Die Weisachtalbrücke wurde 1968–1970 errichtet 

und für die Brückenklasse 60 nach DIN 1072 [7] bemessen. 

Die Vorspannbewehrung in Längsrichtung besteht je 

Plattenbalkensteg in den Randfeldern aus sieben und in 

den übrigen Feldern aus sechs Spanngliedern. Weitere 

Angaben zur Brückenkonstruktion sind in [6] enthalten. 

Unter Berücksichtigung der Angaben von [3] wurde 

für die Weisachtalbrücke das Ankündigungsverhalten 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium berechnet [6]. Auf- 

12 © 2008 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 103 (2008), Heft 9

Bild 1. Regelquerschnitt 

Fig. 1. Cross-section 


grund der Ergebnisse ist die Weisachtalbrücke den Bauwerken 

ohne Vorankündigung zuzuordnen. 

2.2 Grundlagen 

Die zusätzlichen numerischen Berechnungen am Überbau 

der Weisachtalbrücke mit Berücksichtigung von Temperaturbeanspruchungen 

oder mit Querschnittsversagen 

und anschließender Schnittgrößenumlagerung liefern in 

[5] keine signifikanten Ergebnisse zur Risikobeurteilung 

von Brücken mit gefährdetem Spannstahl ohne Vorankündigung. 

Daher werden weiterführende Aspekte untersucht, 

um eine Einstufung gefährdeter Brücken zu ermöglichen. 

Viele verschiedene Aspekte beeinflussen 

das Versagensrisiko gefährdeter Brücken 

Zum einen soll die Größe bzw. die Anzahl der vorhandenen 

Spannglieder in den jeweiligen Querschnitten 

näher betrachtet werden. Zum anderen wird ergänzend zu 

[6] der aufnehmbare Verkehrslastanteil in Abhängigkeit 

von den ermittelten Bruchsicherheiten unter einem zu bestimmenden 

Spanngliedausfall weiter untersucht. 

2.3 Einfluss der Größe und Anzahl der Spannglieder 

2.3.1 Größe und Anzahl der Spannglieder 

Für ein statisch bestimmtes Bauwerk hat beim Ausfall von 

Spanngliedern die Größe der aufgebrachten Vorspannkraft 

i. A. keinen Einfluss auf die verbleibende Restspannstahlmenge 

[4]. Wenn mehr Vorspannkraft aufgebracht 

wird, fällt beim Nachweis nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

auch mehr Vorspannung aus, ehe an einem Rand die 

Betonzugfestigkeit überschritten wird. Ausgehend von einer 

lokalen Schädigung fällt i. d. R. ein ganzes Spannglied 

aus. Für das Ankündigungsverhalten nach dem Riss-vor- 

Bruch-Kriterium haben die Spanngliedgröße und -anzahl 

eine maßgebende Bedeutung. Mehrere kleine Spannglieder 

verbessern das Ankündigungsverhalten. Zugleich ist 

die Wahrscheinlichkeit geringer, dass alle Spannglieder 

gleichzeitig ausfallen, da sie im Querschnitt an verschiedenen 

Positionen liegen. Somit ist der Einbau mehrerer 

kleiner Spannglieder günstiger als der Einbau weniger großer 

Spannglieder. 

2.3.2 Funktionsfähigkeit von mindestens einem Spannglied 

In den allgemeinen Nachweisen des Riss-vor-Bruch-Kriteriums 

können rechnerisch Querschnitte auftreten, in denen 

unter 40%iger Verkehrslast alle Längsspannglieder 

ausfallen können und die Bruchsicherheit unter Volllast 

für den Restquerschnitt nicht gewährleistet ist. Dabei sind 

zwei Fälle zu unterscheiden: Gemäß Fall 2 (Tabelle 1) treten 

beim Ausfall der Längsspannglieder unter 40%iger 

Verkehrslast Randzugspannungen auf, die die Betonzugfestigkeit 

überschreiten. Gemäß Fall 4 (Tabelle 1) erreichen 

die Randspannungen bei 40%iger Verkehrslast die 

Betonzugfestigkeit nicht. Diese Stellen erweisen sich als 

besonders kritisch. 

Aus praktischer Sicht ist es jedoch kaum möglich, 

dass sämtliche Spannglieder an einer Stelle ausfallen, ohne 

dass dies durch Risse erkennbar ist. Auch wenn die Betonzugfestigkeit 

weder am oberen noch am unteren Querschnittsrand 

überschritten wird, ist mit Rissen infolge von 

Spaltzugkräften im Stegbereich – zumindest bei Plattenbalken- 

und Kastenträgern – zu rechnen. 

Aus diesem Grund wird ein ingenieurmäßig sinnvoller 

Ansatz für den maximalen Spanngliedausfall gewählt: 

Für die ergänzenden Nachweise wird festgelegt, dass mindestens 

ein Spannglied voll funktionsfähig bleibt. Beim 

Beispiel der Weisachtalbrücke entspricht dies in den betreffenden 

kritischen Stellen gemäß Fall 4 (Tabelle 1) mindestens 

14% der Spannglieder. 

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in Tabelle 2 

zusammengefasst. Zum Vergleich sind in der ersten Zeile 

des jeweiligen Querschnitts die Ergebnisse aus dem Rissvor-Bruch-Kriterium 

gemäß [6] enthalten. In der zweiten 

Zeile sind die Ergebnisse mit einem funktionsfähigen 

Längsspannglied dargestellt. 

Tabelle 1. Fallunterscheidung Riss-vor-Bruch-Kriterium 

Table 1. Case differentiation “crack-before-collapse-criterion“ 

Fall 1: 

Betonzugfestigkeit bei Ausfall einzelner oder sämtlicher 

Spannglieder überschritten, Bruchsicherheit gewährleistet: 

γ≥1,0 (Versagen mit Vorankündigung) 

Fall 2: 

Betonzugfestigkeit bei Ausfall einzelner oder sämtlicher 

Spannglieder überschritten, Bruchsicherheit nicht gewährleistet: 

γ


Tabelle 2. Vorankündigung eines Versagens: Funktionsfähigkeit von mindestens einem Spannglied 

Table 2. Preannouncement of failure: functional capability of minimum one tendon 

Station Abstand Bereich ges. Anzahl der σ o bei 0,4facher σ u bei 0,4facher Bruchsicherheit 

Nr. von Station- Anzahl ausfallenden Verkehrslast Verkehrslast bei voller 

Nr. 1 [m] Spann- Spann- [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] Verkehrslast 

glieder glieder [–] *1) 


Unter 40% der Verkehrslasten zeigen sich in den acht kritischen 

Querschnitten der Weisachtalbrücke geringe Randzugspannungen 

an der Bauteiloberseite. Die mittlere Betonzugfestigkeit 

von β bZ = 3,2 N/mm 2 (für B 45 [8]) wird 

jeweils nicht erreicht. Wenn mindestens ein Spannglied 

funktionsfähig bleibt ( 14% der Spannglieder), erreichen 

die untersuchten Querschnitte unter voller Verkehrslast eine 

Bruchsicherheit über dem Grenzwert von γ = 1,0. 

Die Anzahl der Spannglieder in den diversen Brückenbauwerken 

variiert stark. Je nach Spannweite und 

Querschnittsform beträgt die Spanngliedanzahl in der 

Mehrzahl der Fälle 5 bis 22. 

Für die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls aller 

Spannglieder in einem Querschnitt ist es günstiger, wenn 

möglichst viele kleine Spannglieder eingebaut sind. Bei 

der Betrachtung der Funktionsfähigkeit von mindestens 

einem Spannglied ist es rechnerisch günstiger, wenn die 

Vorspannkraft eines Spannglieds möglichst hoch ist. 

2.3.4 Schlußfolgerungen 

Nach den bisherigen Untersuchungen können in kritischen 

Querschnittsbereichen – in der Nähe der Innenstützen 

und bei Momentennullpunkten – alle Spannglieder 

14 

10 24,55 Feld 1 7 7 1,47 –3,00 0,70 

Mit zunehmender Spanngliedanzahl nimmt das 

Sicherheitsrisiko ab 


6 1,03 –3,09 1,42 

12 30,28 Feld 2 7 7 1,26 –1,95 0,81 

6 0,74 –2,12 1,56 

20 54,28 Feld 2 6 6 1,43 –2,49 0,79 

5 0,82 –2,74 1,48 

22 60,28 Feld 3 6 6 1,23 –1,93 0,82 

5 0,78 –2,19 1,60 

30 84,28 Feld 3 6 6 1,31 –2,48 0,80 

5 0,74 –2,78 1,48 

32 90,28 Feld 4 6 6 1,25 –1,95 0,82 

5 0,79 –2,21 1,59 

40 114,28 Feld 4 7 7 1,56 –2,69 0,76 

6 0,94 –2,92 1,47 

42 120,01 Feld 5 7 7 1,60 –2,51 0,70 


6 1,06 –2,64 1,41 

ausfallen, ohne dass die Betonrandspannungen die mittlere 

Betonzugfestigkeit erreichen. In diesen Querschnitten 

ist die Bruchsicherheit gewährleistet, wenn mindestens 

20% der eingebauten Spannglieder voll funktionsfähig 

bleiben. 

Nach den bisherigen Untersuchungen lässt sich 

feststellen, dass für die kritischen Querschnitte 

keine Bedenken hinsichtlich der Standsicherheit 

bestehen, wenn mindestens 20% der Spannglieder 

voll funktionsfähig sind 

2.4 Ermittlung des Verkehrslastanteils für 1,0fache 

Bruchsicherheit 

In den bisherigen Untersuchungen zur Variation der Verkehrslast 

wurde beim Ausfall von Spanngliedern für die 

kritischen Querschnitte ein annähernd linearer Zusammenhang 

zwischen der Bruchsicherheit unter voller Verkehrslast 

und dem Anteil der Verkehrslast für 1,0fache 

Bruchsicherheit erkennbar [6]. Dabei muss zwischen den 

maßgebenden Bauteilrändern (unten/oben) differenziert 

werden. 

2.4.1 Zusammenhang zwischen Bruchsicherheit, 

Biegemomenten und Verkehrslastanteil 

Die Zusammenhänge zwischen der Bruchsicherheit unter 

Ausfall von Spanngliedern, den Biegemomenten und den


möglichen Verkehrslasten werden nachfolgend an statisch 

unbestimmten Systemen erläutert. Für statisch bestimmte 

Systeme gelten die Formeln analog; es ist nur das Zwangsmoment 

aus Vorspannung gleich Null zu setzen. Die 

Bruchsicherheit gemäß DIN 4227 Teil 1 [9] kann unter 

Ausfall von Spanngliedern folgendermaßen angegeben 

werden und wird in [10] als relative Tragfähigkeit bezeichnet: 

γ r 

mit: 

γr Bruchsicherheit unter Ausfall der Spannglieder bei 

voller Verkehrslast 

MAz,r vom Querschnitt aufnehmbares Biegemoment mit 

Ansatz des Restspannstahlquerschnitts 

MAs vom Querschnitt aufnehmbares Biegemoment mit 

Ansatz der Betonstahlbewehrung 

Mq Biegemoment infolge äußerer Lasten (ständige Lasten 

Mg und volle Verkehrslast Mp) Zwangsmoment aus Vorspannung 

M vx 

M 

= 

M M 

MAz,r + 

+ 

q vx 

In kritischen Querschnitten ist die Bruchsicherheit unter 

Ausfall einzelner oder sämtlicher Spannglieder bei voller 

Verkehrslast mit γ r < 1,0 nicht gegeben (Fälle 2 und 4 gemäß 

Tabelle 1). Um die erforderliche Bruchsicherheit 

γ r ≥ 1,0 zu erreichen, darf die Verkehrslast nur anteilig angesetzt 

werden. In Bezug auf das Verhältnis des Biegemoments 

aus voller Verkehrslast M p zu dem Biegemoment 

aus den gesamten äußeren Lasten und dem Zwangsmoment 

aus Vorspannung (M q + M vx) je Querschnitt lässt 

sich in Abhängigkeit von der Bruchsicherheit unterAusfall 

der Spannglieder folgender möglicher Anteil der Verkehrslast 

ermitteln: 

x =1+( γ −1) 

· 

r 

As 

M q 

+ M 

M 

p 

vx 

mit: 

x Anteil der möglichen Verkehrslast für 1,0fache 

Bruchsicherheit unter Spanngliedausfall 

2.4.2 Beispiel eines statisch bestimmten Systems 

Am Beispiel einer Einfeldplatte soll die Ermittlung des 

Verkehrslastanteils erläutert werden. Das Brückenbauwerk 

hat eine Stützweite von 17,70 m, wurde 1970 errichtet 

und nach DIN 1072 [7] für die Brückenklasse 60 bemessen. 

Der Querschnitt hat eine konstante Höhe und 

kreisförmige Hohlkörper (Bild 2). Das Bauwerk wurde in 

Längsrichtung beschränkt vorgespannt. 

Bei den Nachweisen nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

[3] wird in den Feldbereichen jeweils der untere 

Bauteilrand maßgebend. In zwei Querschnitten neben 

den Widerlagern zeigen sich kritische Stellen, in denen 

die Bruchsicherheit beim Ausfall einer zu bestimmenden 

Anzahl der Spannglieder nicht gegeben ist. Für den 

Feldbereich ergibt sich für alle betrachteten Querschnitte 

ein annähernd gleiches Verhältnis der Biegemomente 

M p/M q = 0,4. 

(1) 

(2) 

Bild 2. Einfeld-Plattenbrücke 

Fig. 2. Single span slab bridge 

Bild 3. Einfeld-Plattenbrücke: Verkehrslastanteil für 1,0fache 


Fig. 3. Single span slab bridge: Portion of live load according 

to ultimate limit state (γ = 1.0) 

Damit lässt sich für den aufnehmbaren Verkehrslastanteil 

das Diagramm gemäß Bild 3 angeben. 

In den beiden Querschnitten, die mit dem nach [3] 

ermittelten Spanngliedausfall die Bruchsicherheit unter 

voller Verkehrslast nicht gewährleisten, wird jeweils der 

Anteil der Verkehrslast ermittelt, der gerade auftreten darf, 

Querschnitte, die nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium 

keine Verkehrslast aufnehmen können, sind als 

besonders gefährdet einzustufen 

um die Bruchsicherheit von γ = 1,0 zu gewährleisten. Bei 

dieser Untersuchung ergeben sich negative Werte für die 

rechnerisch anzusetzende Verkehrslast. Für das vorliegende 

Beispiel können die beiden kritischen Querschnitte unter 

Spanngliedausfall keine Verkehrslasten aufnehmen, 

und auch die vorhandenen ständigen Lasten sind für eine 

Bruchsicherheit von 1,0 bereits zu hoch. Diese Querschnitte 

sind als besonders kritisch einzustufen. 


15


2.4.3 Beispiel eines statisch unbestimmten Systems 

(Weisachtalbrücke) 

Für die kritischen Querschnitte der Weisachtalbrücke ergibt 

sich ein Biegemomentenverhältnis M p/(M q + M vx)für 

die Stützbereiche von 0,85 und für die Feldbereiche von 

0,44. Die Ergebnisse sind in Bild 4 dargestellt [6]. Für eine 

Bruchsicherheit von γ = 1,0 können bei der Weisachtalbrücke 

die kritischen Querschnitte im Stützbereich Verkehrslastanteile 

zwischen 61 und 79% aufnehmen. Die 

Werte der kritischen Querschnitte im Stützbereich liegen 

auf der Geraden für den Stützbereich. Im Feldbereich betragen 

die möglichen Verkehrslastanteile der kritischen 

Querschnitte 12 bis 98%. Die Werte der kritischen Querschnitte 

im Feldbereich liegen auf der Geraden für den 

Feldbereich. Der Verlauf der Geraden ergibt sich aus dem 

jeweiligen Biegemomentenverhältnis M p/(M q + M vx). 

Die Ergebnisse der einzelnen kritischen Querschnitte 

werden zusätzlich von anderen Faktoren – z. B. Betonstahlbewehrung, 

Anzahl der vorhandenen Spannglieder, 

etc. – beeinflusst. Daher ergeben sich für die einzelnen 

kritischen Querschnitte sehr unterschiedliche Verkehrslastanteile, 

die jeweils auf der entsprechenden Geraden 

für den Stütz- bzw. Feldbereich liegen. 

2.4.4 Beispiele zur Bestimmung des möglichen 

Verkehrslastanteils gemäß DIN-Fachbericht 101 

Um für kritische Querschnitte eine Bruchsicherheit von 

1,0 zu erreichen, muss die mögliche Verkehrslast reduziert 

werden. Der Anteil der Verkehrslasten lässt sich in Abhängigkeit 

vom Biegemomentenverhältnis M p/(M q + M vx) des 

betrachteten Querschnitts und der ermittelten Bruchsicherheit 

γ r unter dem Ausfall der Spannglieder bestimmen, 

wie an zwei Beispielen verdeutlicht wird. 

– Für eine dreifeldrige Plattenbrücke (Vollplatte) mit den 

Stützweiten in den Randfeldern von 18,10 m und im Innenfeld 

von 25,90 m, einer Plattenbreite von 5,90 m und 

einer Querschnittshöhe von 1,40 m ergeben sich unter 

Bild 4. Weisachtalbrücke: Verkehrslastanteil für 1,0fache 


Fig. 4. Weisachtalbrücke: Portion of live load according to 

ultimate limit state (γ = 1.0) 

16 


den Einwirkungen des DIN-Fachberichts 101 [11] folgende 

Verhältnisse der Biegemomente (Bild 5). 

Stützbereich: M p/(M q + M vx) = 0,36 

Feldbereich Randfeld: M p/(M q + M vx) = 0,33 

Feldbereich Innenfeld: M p/(M q + M vx) = 0,24 

– Für eine dreifeldrige Plattenbalkenbrücke mit den Stützweiten 

in den Randfeldern von 29,0 m und im Innenfeld 

von 33,0 m, einer Plattenbalkenbreite von 1,30 m, einer 

Querschnittsbreite von 5,65 m und einer Querschnittshöhe 

von 1,80 m ergeben sich unter den Einwirkungen 

des DIN-Fachberichts 101 [11] folgende Verhältnisse 

der Biegemomente (Bild 6). 

Stützbereich: M p/(M q + M vx) = 0,49 

Feldbereich Randfeld: M p/(M q + M vx) = 0,41 

Feldbereich Innenfeld: M p/(M q + M vx) = 0,33 

Bild 5. Beispiel Plattenbrücke: Verkehrslastanteil für 

1,0fache Bruchsicherheit 

Fig. 5. Example slab bridge: Portion of live load according 

to ultimate limit state (γ = 1.0) 

Bild 6. Beispiel Plattenbalkenbrücke: Verkehrslastanteil für 

1,0fache Bruchsicherheit 

Fig. 6. Example T-beam bridge: Portion of live load according 

to ultimate limit state (γ = 1.0)



In Abhängigkeit der Biegemomente aus den ständigen 

Lasten, Verkehrslasten und dem Zwangsmoment aus Vorspannung 

lassen sich Zusammenhänge für die Bruchsicherheit 

beim Ausfall von Spanngliedern unter voller Verkehrslast 

und dem Anteil der aufnehmbaren Verkehrslast 

für 1,0fache Bruchsicherheit angeben. Damit kann der 

aufnehmbare Anteil der Verkehrslast je Querschnitt bestimmt 

werden. Dieser nimmt mit kleinerem Verhältnis 

der Biegemomente ab. 

Die aufnehmbare Verkehrslast stellt ein Maß 

für die Gefährdung einer Spannbetonbrücke mit nicht 

ausreichendem Ankündigungsverhalten dar 

Anhand der maximal aufnehmbaren Verkehrslast lassen 

sich die kritischen Querschnitte gemäß den Vorschlägen 

in [6] in drei Gruppen einteilen. Die Gruppe 1 beinhaltet 

eine Untergruppe, bei der unter Berücksichtigung 

des Spanngliedausfalls keine Verkehrslast aufgenommen 

werden kann, um die Bruchsicherheit von 1,0 zu erreichen. 

Bereits unter den ständigen Lasten würde ein Querschnitt 

aus dieser Untergruppe bei einem Spanngliedausfall 

gemäß des Riss-vor-Bruch-Kriteriums versagen. Diese 

Querschnitte sind als besonders gefährdet einzustufen. 

3 Vorschläge zur weiteren Vorgehensweise bei gefährdeten 

Brücken 

In [6] werden Vorschläge zur weiteren Vorgehensweise bei 

gefährdeten Brücken gegeben, die zu ergänzen sind. 

Viele ältere Brücken – besonders mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem 

Spannstahl – weisen ein Tragverhalten 

mit Querschnitten ohne Vorankündigung gemäß 

den Nachweisen nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium [3] 

auf. An Hand der durchgeführten Untersuchungen kann 

das Restrisiko für den Bauherrn beurteilt werden. Unter 

Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit werden für die 

gefährdeten Brücken geeignete Maßnahmen zur Sicherung 

des Ankündigungsverhaltens vorgeschlagen. 

– Gemäß [6] ist für das vorhandene Risiko der Brücken 

die Anzahl der kritischen Querschnitte in Bezug auf die 

untersuchten Querschnitte von entscheidender Bedeutung. 

– Als weiteres Beurteilungskriterium hat einerseits die Anzahl 

der eingebauten Spannglieder und andererseits die 

Anzahl der ausfallenden Spannglieder im Verhältnis zu 

den eingebauten Spanngliedern einen Einfluss auf das 

Versagensrisiko der Brücken. Je mehr Spannglieder eingebaut 

sind und je weniger Spannglieder im Verhältnis 

zu den eingebauten ausfallen, desto geringer ist das Restrisiko 

hinsichtlich eines Versagens der Querschnitte. 

– Der Anteil der maximal aufnehmbaren Verkehrslast für 

1,0fache Bruchsicherheit ist für die kritischen Querschnitte 

ein Kriterium zur Einordnung der Gefährdung 

des Bauwerks. Die Verkehrslastanteile wurden in drei 

Gruppen eingeteilt [6]. In der Gruppe 1 ist eine Untergruppe 

von besonderer Bedeutung, in der Querschnitte 

unter Spanngliedausfall keine Verkehrslast aufnehmen 

können und die ständigen Lasten bereits eine Überbe- 

anspruchung des Querschnitts hervorrufen. Diese 

Querschnitte sind als besonders kritisch einzustufen. 

– Die maximal aufnehmbaren Verkehrslastanteile können 

aus der vorhandenen Bruchsicherheit beim Ausfall der 

Spannglieder und dem Verhältnis der Biegemomente 

M p/(M q + M vx) je Überbauabschnitt für die Querschnitte 

gemäß Gl. (2) ermittelt werden. 

Je nach Zuordnung der betreffenden Querschnitte zu den 

einzelnen Gruppen sind gegebenenfalls Prüfanweisungen 

für die Bauwerksprüfungen und kürzere zeitliche Abstände 

zwischen den Bauwerksprüfungen festzulegen. Es ist auch 

eine Überwachung der kritischen Bereiche möglich. 

Durch objektbezogene Schadensanalysen (OSA) [12] im 

Rahmen des Bauwerks-Management-Systems (BMS) [13] 

kann eine über die Bauwerksprüfung hinausgehende sichere 

Schadensbewertung stattfinden, und es können geeignete 

Erhaltungsmaßnahmen festgelegt werden. Des 

Weiteren sind Verstärkungs- oder Instandsetzungsmaßnahmen 

zu überprüfen und gegebenenfalls durchzuführen. 

Es soll ein optimales Verhältnis zwischen den Kosten für 

etwaige Ertüchtigungsmaßnahmen und der Zuverlässigkeit 

einer bestehenden Brücke erreicht werden. Dies kann mit 

Hilfe probabilistischer Methoden erzielt werden [14]. 

Anhand der vorliegenden Untersuchungen und unter 

Berücksichtigung der Gruppeneinteilung in [6] können 

gefährdete Bauwerke in eine Reihenfolge zur Festlegung 

der Notwendigkeit von Verstärkungs- bzw. Instandsetzungsmaßnahmen 

gebracht werden. Abhängig vom Gefährdungsgrad 

lässt sich für die betreffenden Brücken die 

Dringlichkeit von Sicherungsmaßnahmen zur Verringerung 

des Versagensrisikos angeben. 

4 Bauwerksprüfungen 

Ergänzend zur Vorgehensweise bei gefährdeten Brücken 

zur Sicherung der weiteren Nutzung ist in Bauwerksprüfungen 

gemäß DIN 1076 [15] der Erhaltungszustand festzustellen 

und hinsichtlich eines Versagens aufgrund einer 

Spannungsrisskorrosion im Spannstahl zu beurteilen. 

Hierzu ist bei den Bauwerksprüfungen besonders auf 

auftretende Risse, Rissveränderungen, Verformungen und 

Korrosionsschäden zu achten. 

Gemäß [4] zeigen sich allgemein bei Überlastung in 

den betreffenden Querschnitten ein ausgeprägtes Rissbild 

und große Verformungen. Durchgeführte Versuche zur 

Beurteilung des Riss-vor-Bruch-Kriteriums bestätigen eine 

Rissbildung erst bei höheren Lasten, als nach der linearen 

Theorie ermittelt wurde. Damit bleibt die Rissbildung bei 

Überschreitung der Betonzugfestigkeit anfänglich bei Rissbreiten 

unter 0,2 mm. Erst mit einer weiteren Laststeigerung 

vergrößern sich die Rissbreiten bis der Bruch eintritt. 

An den Bauteiloberseiten ist die Rissbildung durch 

den Fahrbahnaufbau praktisch nicht zu erkennen. An den 

Bauteilunterseiten werden sich Risse durch einen kontinuierlichen 

Spanngliedausfall in einem Querschnitt langsam 

ausbilden und erst im Spätstadium des Querschnittsversagens 

als Warnsignal wirken. Auch durch Schnittgrößenumlagerungen 

nehmen die auftretenden Rissbreiten 

nicht überdurchschnittlich zu. Somit können Risse mit 

Rissbreiten über 0,2 mm bereits auf einen großen Spanngliedausfall 

hindeuten. 


17


Ähnliche Aussagen treffen auch für Spaltzugrisse in 

den Stegen bei Plattenbalkenbrücken bzw. in den Seitenflächen 

bei Kastenträgerbrücken zu. Spaltzugrisse werden 

i. A. an den Stellen maßgebend, an denen die Spannglieder 

schräg verlaufen und die Querschnittsbeanspruchungen 

durch Biegung klein sind. Um erkennbare Risse feststellen 

zu können, werden in den betreffenden Stellen alle Spannglieder 

ausfallen müssen. Somit werden auch in diesen Bereichen 

Schäden an den Spanngliedern erst spät bemerkt. 

Um an der Plattenunterseite eines Kastenträgers innen 

Risse aus einem Versagen der Spannglieder in der 

Fahrbahnplatte feststellen zu können, müssen auch in diesen 

Querschnitten nahezu alle maßgebenden Spannglieder 

ausfallen, ehe sich Risse mit den entsprechend großen 

Rissbreiten zeigen. 

Ein Erkennen erster Anzeichen eines Versagens nach 

dem Riss-vor-Bruch-Kriterium ist im Frühstadium des 

Versagens bei Brückenprüfungen nur sehr schwer möglich. 

Auffallende Risse werden sich i. d. R. erst bei einem 

Fortschreiten des Spannglied- und Querschnittsversagens 

zeigen. 

Mit faseroptischen Systemen (Monitoring) lassen 

sich – je nach verwendetem System – bereits äußerst kleine 

Längenänderungen feststellen. Außerdem besteht die 

Möglichkeit, Einflüsse aus Temperaturbeanspruchungen 

in den Messergebnissen zu eliminieren. Bei kontinuierlichen 

Messreihen fehlt jedoch häufig der Bezug zur entsprechenden 

Belastung. Festgestellte Längenänderungen 

lassen sich nicht zwingend einem Ankündigungsverhalten 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium zuordnen. In festen 

zeitlichen Abständen ist ein Überprüfen der Längenänderungen 

in kritischen Querschnitten bei gefährdeten Brücken 

jedoch sinnvoll. 

Bei besonders gefährdeten Überbauten sind zerstörungsfreie 

Prüfverfahren – z. B. auf der Basis des Remanenzmagnetismus 

[16] – durchzuführen, um Spannstahlbrüche 

zu erkennen. Dabei brauchen nicht sämtliche 

Spannglieder überprüft zu werden, da nach den vorgestellten 

Untersuchungen schon wenige verbleibende 

Spannglieder ausreichen, um einen schlagartigen Kollaps 

zu verhindern. Mit dieser Untersuchungsmethode erreicht 

man ein „gutmütiges“ Ankündigungsverhalten. 

18 

Die Anweisungen für die Brückenprüfungen 

sind im Bauwerksbuch individuell festzulegen 

Die entsprechenden Möglichkeiten zur Wahrnehmung 

der Vorankündigung eines Versagens und die Prüfanweisungen 

im Bauwerksbuch sind individuell für jedes 

betreffende Bauwerk festzulegen. Dabei sind sowohl die 

kritischen Stellen zu ermitteln, als auch der Erhaltungszustand 

der betreffenden Brücke zu berücksichtigen. 

5 Zusammenfassung und Ausblick 

5.1 Numerische Berechnungen 

Hinsichtlich des Ankündigungsverhaltens nach dem Rissvor-Bruch-Kriterium 

werden verschiedene numerische 

Berechnungen durchgeführt: 

– In [3] werden Empfehlungen zur Überprüfung und Beurteilung 

von Brückenbauwerken, die bis 1965 mit ver- 


gütetem Spannstahl St 145/160 erstellt wurden, angegeben. 

Besonders gefährdete Spannbetonbrücken sind 

hinsichtlich ihres Ankündigungsverhaltens nach dem 

Riss-vor-Bruch-Kriterium rechnerisch zu untersuchen. 

– Zusätzlich werden in [6] numerische Berechnungen zur 

Variation der Betonzugfestigkeit und zur Variation der 

Verkehrsbelastung vorgestellt. 

– In [5] werden die Einflüsse aus Temperaturbelastung 

und aus Schnittgrößenumlagerung infolge eines Querschnittsversagens 

numerisch berechnet und erläutert. 

– In der vorliegenden Arbeit wird die Anzahl der funktionsfähigen 

Spannglieder variiert. 

– Zusätzlich wird eine Anleitung entwickelt, anhand der 

sich die Verkehrslastanteile für 1,0fache Bruchsicherheit 

für die einzelnen Querschnitte bestimmen lassen. 

Aufgrund der numerischen Ergebnisse lassen sich gefährdete 

Brücken mit Querschnitten ohne ausreichendes Ankündigungsverhalten 

in Gefährdungsklassen einteilen. In 

Anlehnung an die Gefährdung des Bauwerks lassen sich 

Vorschläge zur weiteren Vorgehensweise und Hinweise 

für Bauwerksprüfungen gemäß DIN 1076 [15] geben. 

5.2 Einflüsse der Baukonstruktion 

Die gewählte Konstruktion beeinflusst das Ankündigungsverhalten 

eines Bauwerks und das Restrisiko für den Bauherrn: 

– Einflüsse der konstruktiven Durchbildung bestehender 

Brücken werden in [6] beurteilt 

– Einflussfaktoren aus der Tragkonstruktion der Brückenbauwerke 

werden in [5] vorgestellt 

– Unwägbarkeiten in der Bauausführung beeinflussen das 

Versagensrisiko der Brücken ebenfalls [5] 

Die maßgebenden Einflüsse der gewählten Baukonstruktion 

führen zu einer Bewertung des Restrisikos für den 

Bauherrn. 

5.3 Erweiterte Anwendungsbereiche 

Das Ankündigungsverhalten nach dem Riss-vor-Bruch- 

Kriterium wird vorrangig bei Brücken berechnet, die mit 

spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl hergestellt 

wurden. 

Unter Berücksichtigung der vorgestellten Berechnungen 

kann die Ermittlung des Ankündigungsverhaltens 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium auch bei Brücken mit 

möglichen Spannstahlschäden – ohne spannungsrisskorrosionsgefährdeten 

Spannstahl – zu maßgebenden Ergebnissen 

führen: 

– Bei Brücken mit Spannstahlschäden sind entweder die 

Stellen der Schäden bekannt oder es kann aus der Bauwerkskonstruktion, 

Spanngliedlage, Bauausführung, 

etc. der maßgebende Bereich festgelegt werden. In der 

Regel treten aus der Höhenlage der Spannglieder im Zusammenhang 

mit Ungenauigkeiten in der Bauausführung 

(z. B. Verpressfehler, Feuchtigkeitseintritt, etc.) die 

häufigsten Spannstahlschäden in den Feldbereichen 

auf. 

– In den Feldbereichen zeigt sich i. d. R. ein Ankündigungsverhalten 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium.


Außerdem haben die Feldbereiche den Vorteil, dass die 

Bauteilunterseite kontrolliert werden kann und auftretende 

Risse festgestellt werden können. 

– Nach der Berechnung des Ankündigungsverhaltens für 

die Bereiche mit möglichen Spannstahlschäden und einer 

Beurteilung der Ergebnisse bezogen auf die Brückenkonstruktion 

kann durch kontinuierliche Bauwerksprüfungen 

ein mögliches (weiteres) Spannstahlversagen 

rechtzeitig festgestellt werden. 

Durch die gezielte Anwendung des Riss-vor-Bruch-Kriteriums 

auf Brücken mit möglichen Spannstahlschäden – 

ohne spannungsrisskorrosionsgefährdeten Spannstahl – 

kann das Versagensrisiko dieser Brücken hinsichtlich einer 

weiteren Nutzung bestimmt und beurteilt werden. 

5.4 Weiterführende Aspekte 

Zur Minimierung des Restrisikos für den Bauherrn sind 

im Zusammenhang mit den Bauwerksprüfungen weitere 

Entwicklungen voranzutreiben, um in der Praxis vermehrt 

zum Einsatz zu kommen: 

– Im Rahmen von objektbezogenen Schadensanalysen 

[12] können Verfahren zur zerstörungsfreien Materialprüfung 

– z. B. Potentialfeldmessung, Remanenzmagnetismus 

[16] – für besonders gefährdete Brücken oder 

Querschnittsbereiche angewendet werden. 

– Aus den Ergebnissen der objektbezogenen Schadensanalysen 

lassen sich Bereiche festlegen, die z. B. mit 

Monitoring überwacht werden können. 

– Durch eine Bewertung mit probabilistischen Methoden 

können Maßzahlen für das Versagensrisiko eines Bauwerks 

angegeben werden [14]. 

Da Brückenbauwerke nicht vollständig – jeder Bereich, jede 

Materialkenngröße, etc. – überprüft werden können 

und bei Überwachungs- und Instandsetzungsmaßnahmen 

auch die Kosten eine große Rolle spielen, bleibt für den 

Bauherrn ein Restrisiko bestehen. 

Mit den vorliegenden Untersuchungen und den vorgestellten 

Maßnahmen kann das Risiko hinsichtlich eines 

Versagens ohne Vorankündigung nach dem Riss-vor- 

Bruch-Kriterium minimiert werden. Gefährdete Bauwerke 

lassen sich in Gruppen einteilen [6] und können in Abhängigkeit 

von dem Gefährdungsgrad in eine Reihenfolge 

zur Festlegung der Dringlichkeit von Verstärkungs- bzw. 

Instandsetzungsmaßnahmen gebracht werden. 

Dank 

Wir bedanken uns beim Staatlichen Bauamt Schweinfurt 

für die zur Verfügung gestellten Bauwerksunterlagen und 

die Möglichkeit zur Veröffentlichung der Ergebnisse. 

Literatur 

[1] Mietz, J.: Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion an 

vergüteten Spannstählen. Bauingenieur 74 (1999), S. 403– 

411. 

[2] Moersch, J.: Zur wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion 

von hochfesten Spannstählen. Deutscher Ausschuss 

für Stahlbeton (DAfStb). Heft 563. Berlin: Beuth-Verlag 

GmbH 2005. 

[3] König, G., Tue, N. und Bauer, T.: Pommerening, D.: Schadensablauf 

bei Korrosion der Spannbewehrung. Deutscher 

Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb). Heft 469. Berlin: Beuth- 


[4] König, G., Tue, N., Bauer, T. und Pommerening, D.: Untersuchung 

des Ankündigungsverhaltens der Spannbetontragwerke. 

Beton- und Stahlbetonbau 89 (1994), Heft 2, S. 45–49 

und S. 76–79. 

[5] Albertin-Hummel, U. und Brandt, B.: Besonderheiten bei 

der Beurteilung des Ankündigungsverhaltens von Spannbetonbrücken 

nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium. Teil I: Temperatur, 

Schnittgrößenumlagerung. Beton- und Stahlbetonbau 

103 (2008), Heft 8, S. 541–549. 

[6] Albertin-Hummel, U. und Brandt, B.: Zur Beurteilung des 


Riss-vor-Bruch-Kriterium. Vorschläge zur Vorgehensweise 

bei gefährdeten Brücken. Beton- und Stahlbetonbau 102 

(2007), Heft 9, S. 607–614. 

[7] DIN 1072: Straßen- und Wegbrücken. Ausgabe November 

1967. 

[8] DIN 1045: Beton und Stahlbeton – Bemessung und Ausführung. 

Ausgabe Juli 1988. 

[9] DIN 4227 Teil 1: Spannbeton; Bauteile aus Normalbeton 

mit beschränkter oder voller Vorspannung. Ausgabe Juli 

1988. 

[10] Flatau, K.-A., Holschemacher, K. und Krämer, K.: Ankündigungsverhalten 

von Spannbetonbrücken am Beispiel der Elsenbrücke 

Berlin. Hrsg. Dehn, F., Holschemacher, K., Tue, N.: 

Sanierung und Verstärkung von Massivbauten. Berlin: Bauwerk 


[11] DIN-Fachbericht 101: Einwirkungen auf Brücken. 2. Auflage 

2003. 

[12] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: 

Richtlinien für die Erhaltung von Ingenieurbauten 

RI-ERH-ING – Leitfaden Objektbezogene Schadensanalyse 

OSA. Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) 2004. 

[13] Krieger, J., Kaschner, R. und Haardt, P.: Die objektbezogene 

Untersuchung und Bewertung von Brücken im Rahmen 

des Bauwerks-Management-Systems. Bautechnik 77 (2000), 

Heft 7, S. 453–463. 

[14] Eichinger, E.: Beurteilung der Zuverlässigkeit bestehender 

Massivbrücken mit Hilfe probabilistischer Methoden. Dissertation. 

Technische Universität Wien (2003). 

[15] DIN 1076: Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und 

Wegen – Überwachung und Prüfung. Ausgabe November 

1999. 

[16] Hillemeier, B. and Walther, A.: Fast Non-Destructive Localisation 

of Prestressing Steel Fractures in Post-Tensioned 

Concrete Bridges. Ed. Grosse, C.: Advances in Construction 

Materials 2007. Springer Verlag 2007. 

Dr.-Ing. Ursula Albertin-Hummel 

Prokuristin 

u.albertin@rieger-brandt.de 

Rieger + Brandt Planungsgesellschaft 

im Bauwesen mbH 

Neutorgraben 15 

90419 Nürnberg 

Dr.-Ing. Bernd Brandt 

Geschäftsführender Gesellschafter 

info@rieger-brandt.de 


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haltens von Spannbetonbrücken nach dem Riss-vor-Bruch- Kriterium

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