Ermüdungssicherheit von vollverschlossenen Seilen mit Korrosionsschäden

Michael Paschen, Friedhelm Dürrer, Olivier Gronau, Friedhelm Eric Rentmeister B 146: Ermüdungssicherheit von vollverschlossenen Seilen mit Korrosionsschäden 110 S., 218 Abb., 10 Tab. ISBN 978-3-95606-453-1
Im Rahmen von durchgeführten Bauwerksprüfungen an Brücken mit vollverschlossenen Seilen wurden auch an diesen Bauteilen Schäden identifiziert. Bei diesen Schäden handelt es sich im wesentlichem um Korrosionsschäden und ganz vereinzelt aber auch um Drahtbrüche. Teilweise werden diese Schäden erst dann sichtbar, wenn der Korrosionsschutz entfernt oder aber bei Kabeln, wenn die einzelnen Seile gespreizt werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird die Bewertung solcher Schäden hinsichtlich der Ermüdungssicherheit und Restlebensdauer durchgeführt. Im Anschluss an eine Erläuterung der Bauweise der vollverschlossenen Seile werden aktuelle Schäden dieser Seilart bei Schrägseilbrücken und Hängebrücken vorgestellt. Es wurden insgesamt fünf Bauteilversuche mit vollverschlossenen Seilen durchgeführt, wobei die Probestücke aus den ausgebauten Seilen der Rheinbrücke Flehe entnommen wurden. Die Rheinbrücke Flehe wurde 1979 unter Verkehr genommen, Korrosionsschäden und hier insbesondere Drahtbrüche führten 2006 dazu, dass Seile ausgetauscht werden mussten. Die Versuche wurden an 5m-Seilabschnitten durchgeführt, die hierfür mit neu vergossenen Seilköpfen an den Enden versehen wurden. Diese Bauteilversuche bestehen aus zwei Komponenten, d. h. es wurde zunächst ein Ermüdungsversuch zur Prüfung der Betriebsfestigkeit durchgeführt. Anschließend wurde die verbleibende Bruchlast in einem Zerreißversuch ermittelt. Die sehr unterschiedlichen Versuchsergebnisse werden dargestellt und bewertet. Weitergehende Untersuchungen zum Korrosionsverhalten von verzinkten Seilen, chemischer Zusammensetzung und Alterungsverhalten einzelner Drähte werden durchgeführt. Zusätzlich wurden Seilabschnitte lagenweise entfernt und der Zustand der inneren Drahtlagen untersucht. Eine Bewertung der Korrosionsschäden zur möglichen Verringerung der Restlebensdauer wird vorgenommen. Es werden Vorschläge für die Bewertung von festgestellten Schäden für SIB-BW (Straßeninformationsbank Bauwerke) gegeben. Die Hintergründe der deutschen Festlegung einer Kerbfalleinstufung für vollverschlossenen Spiralseile werden in einem Anhang erläutert. Hiernach liegt die Kerbfalleinstufung 112 auf der sicheren Seite. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Korrosionsschäden durch die Querschnittsminderung zu einer Erhöhung der Beanspruchung im Restquerschnitt führen, jedoch nicht zwangsläufig Drahtbrüche verursachen. Dies konnte sowohl in den Versuchen als auch bei der Auswertung der gefundenen Schäden an den Bauwerken bestätigt werden. In Anbetracht der bisher durchgeführten Bemessung und den tatsächlich auftretenden Ermüdungsbeanspruchungen eines einzelnen Seiles kann, selbst bei erheblichen Korrosionsschäden, von einer schadenstoleranten Konstruktion ausgegangen werden.