Ursachen und Entstehungsmechanismen von Straßenschäden
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- Melanie Falk
- vor 7 Jahren
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1 Kolloquium Vermeidung von Straßenschäden in Kommunen am , Dr.-Ing. Carsten Karcher INSTITUT FÜR STRASSEN- UND EISENBAHNWESEN (ISE) KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und Nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
2 Inhalte des Vortrages Schäden an Asphaltstraßen Arten Einflussfaktoren Entwicklung Vermeidung Ursachen, Schadensmechanismen und Beispiele Kommunale Besonderheiten
3 Grundlagen Straßennetz in Deutschland, Straßenklassenanteile km km Gesamtlänge: km km km Warum Asphalt? Weit überwiegender Baustoff Quelle: Elsner, 2011, Stand
4 Kommunale Besonderheiten Kleinflächen Aufgrabungen, Nähte, Einbauten Anschlüsse und Übergänge zwischen verschiedenen Baustoffen Besondere Flächen Kreisverkehre, Verkehrsflächen im Gleisbereich, Busverkehrsflächen, Aufstellflächen im Kreuzungsbereich, Parkflächen Beengte Verhältnisse Fortgeschrittenes Alter der Konstruktionen Geringe Schichtdicken Vorgeschädigte Oberflächen / Konstruktionen (Flickstellen)
5 Straßenschäden an Asphaltkonstruktionen Verschiedene Arten und Ausprägungen Bleibende Verformungen (Spurrinnen) Materialverlust, Kornausbrüche, Schlaglöcher Risse
6 Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Verschiedene Handlungsebenen, Zeiträume und Faktorengruppen
7 Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Verschiedene Handlungsebenen, Zeiträume und Faktorengruppen Handlungsebenen Entwurf Bau Betrieb und Erhaltung
8 Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Verschiedene Handlungsebenen, Zeiträume und Faktorengruppen Handlungsebenen Entwurf Bau Betrieb und Erhaltung Zeiträume Entwurf Bau Betrieb & Erhaltung
9 Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Verschiedene Handlungsebenen, Zeiträume und Faktorengruppen Handlungsebenen Entwurf Bau Betrieb und Erhaltung Zeiträume Entwurf Bau Betrieb & Erhaltung Monate Monate Nutzungsdauer Jahre / Dekaden
10 Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Verschiedene Handlungsebenen, Zeiträume und Faktorengruppen Handlungsebenen Entwurf Bau Betrieb und Erhaltung Zeiträume Entwurf Bau Betrieb & Erhaltung Monate Monate Nutzungsdauer Jahre / Dekaden Faktorengruppen Endogene und exogene Einflussfaktoren
11 Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Endogene Einflussfaktoren Dimensionierung (Aufbau) der Konstruktion Bemessung (Trassierung) der Konstruktion Baustoffauswahl Qualität der Baustoffe und der Bauausführung Alter(ung) Erhaltung Ausgabe
12 Häufigkeit Einflussfaktoren auf die Straßenkonstruktion Exogene Einflussfaktoren Verkehr Temperatur Niederschlag UV-Strahlung Luftsauerstoff IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 (AR4) Zentral-Europa Heutiges Klima Prognostiziertes Klima Mehr intensive Ereignisse Mehr extreme Ereignisse Geringe Änderungen Intensität der Wetterereignisse z.b. Hitze, Niederschlag, Wind Angepasst nach: Udo Tegethof, BASt
13 Exogener Einflussfaktor Temperatur Prognostizierte Klimaänderungen nach IPCC Größere Anzahl an aufeinanderfolgenden heißen Tagen (Hitzeperioden) Steigende Durchschnittstemperaturen: je nach Szenario bis 5,5 K Weniger Tage mit (sehr) tiefen Temperaturen Zunahme von Frost-Tau-Wechseln Abnahme der Sommerniederschläge Hitzeperioden und Trockenheit (Dürren) im Sommer Zunahme der Winterniederschläge Steigende Intensität der Niederschläge
14 Äußere Faktoren Wetter Zusammensetzung der Aspahlte Innere Faktoren Eigenschaften der Asphalte und ihrer Komponenten Wärmetechnische Kenngrößen Kombination der Einflussfaktoren Radius Quelle: Arand & von der Decken, 1996 Korngrößenverteilung F, S, K, Spl, BS:NS Topographie und örtliche Gegebenheiten Querneigung Querschnitt Gradiente Damm, Einschnitt, Gleichlage Tallage, Berglage, Hanglage Himmelsrichtung Zur Beschreibung der Stoffeigenschaften erforderliche Hilfsgrößen Oberflächentemperaturen Asphaltkörpertemperaturen Bindemittelgehalt Volumenanteile B, M, H bit, HFB v v Erweichungspunkt RuK Penetrationsindex Vegetation Asphaltsteifigkeit Stabilisierungsindex, P Globalstrahlung Querdehnzahl Raumdichte Lufttemperatur Achslastverteilungen Verdichtungsgrad Relative Luftfeuchte Geschwindigkeitsverteilungen Schichtdicke Verkehr Windgeschwindigkeit DTV LKW-Anteil Achslasten, gesamt Zur Prognose von Verformungen erforderliche Eingangsgrößen Verformungen Absorptionskoeffizient, langwellig Absorptionskoeffizient, kurzwellig Spezifische Wärmekapazität Fahrgeschwindigkeit Wärmeleitzahl
15 Ursache und Entstehung von Schäden Ursache: Exogener Einflussfaktor hohe Temperatur Wirkung: Geringere Steifigkeit Geringerer Verformungswiderstand
16 Ursache und Entstehung von Schäden Auswirkung / Schaden: Bleibende Verformungen (Spurrinnen) in Kombination mit z.b. Verkehr, Material(auswahl), Bauausführung, besondere Verkehrsflächen
17 Ursache und Entstehung von Schäden Ursache: Exogener Einflussfaktor tiefe Temperatur Wirkung: Gefrierendes Wasser in der Deckschicht (in Kombination mit vorhandenen Rissen oder anderen Schädigungen der Oberfläche und Wasser, Frost-Tau-Wechsel) Eislinsenbildung in tieferen Schichten / der Konstruktion (in Kombination mit s.o.) Kryogene Spannungen (in Kombination mit Verkehrseinfluss) Quelle: ACE
18 Ursache und Entstehung von Schäden Auswirkung / Schaden: Materialverlust, Kornausbrüche, Schlaglöcher und Kälterisse in Kombination mit weiteren Einflüssen z.b. Verkehr, Material(auswahl), Bauausführung
19 Ursache und Entstehung von Schäden Ursache: Exogener Einflussfaktor Niederschlag / Wasser Wirkung: Verringerte Tragfähigkeit des Untergrund-/baus (in Kombination mit Entwässerungseinrichtungen) Andere, bereits o.g. Auswirkung / Schaden: Netzrisse in Kombination mit z.b. Konstruktionsdicke, Verkehr
20 Straßenschäden Kommunale Beispiele Anschlüsse, Nähte, Aufgrabungen Ursachen: Ausführung, Verdichtung, Instandhaltung, Material(auswahl) und exogene Einflussfaktoren Verkehr und Klima
21 Straßenschäden Kommunale Beispiele Aufgrabungen, Einbauten Ursachen: Ausführung, Verdichtung, Instandhaltung, Material(auswahl) und exogene Einflussfaktoren Verkehr und Klima
22 Entwicklung von Straßenschäden/Merkmalen RPE Stra Planung von Erhaltungsmaßnahmen Anhaltswerte zur Abschätzung des Zeitraums zwischen dem Neubau bzw. der letzten Erneuerung und dem Eingreifzeitpunkt (Außerortsstraßen)
23 Entwicklung von Straßenschäden/Merkmalen Spurrinnenbildung Netzrisse, Längsunebenheit
24 Entwicklung von Straßenschäden/Merkmalen Beispiel einer kommunalen Straße Baujahr 1995, 16 Jahre Nutzungsdauer
25 Vermeidung von Straßenschäden Einsatz vorhandener Regelwerke z.b. RStO 01 (FGSV, 2001) ZTV / TL Asphalt-StB (FGSV, 2007) ZTV BEA-StB (FGSV, 2003) E EMI (FGSV, 2003) Regelwerke zu kommunalen Besonderheiten ZTV A-StB (FGSV, 2006) Merkblatt für den Bau von Busverkehrsflächen (FGSV, 2000) Merkblatt für die Ausführung von Verkehrsflächen im Gleisbereich (FGSV, 2006) Merkblatt für die Anlage von Kreisverkehren (FGSV, 2006) Leitfäden z.b. des Deutschen Asphaltverbandes (dav)
26 Dehnung [ ] Vermeidung von Straßenschäden Der richtige Asphalt an der richtigen Stelle Ausgewählte Asphalte für besondere Konstruktionen / Flächen Auswahl von Baustoffen mit besonderen Eigenschaften / Performance z.b. Verfomungswiderstand im Druck-Schwellversuch 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Lastimpulsanzahl n [-]
27 Vermeidung von Straßenschäden Der richtige Asphalt an der richtigen Stelle Bauklassenabhängige Vorschläge für Asphaltvarianten; Berücksichtigung des Schwerverkehrs
28 Vermeidung von Straßenschäden Erhaltungsmanagement mit entsprechender Finanzausstattung Rechtzeitige Erhaltungsmaßnahmen Qualitätssicherung von Baustoffen und Bauausführung Kontrollprüfungen nach den ZTV Asphalt-StB Quelle: E EMI, FGSV, Nr
29 Dehnung [ ] Vermeidung von Straßenschäden Berücksichtigung der Kommunalen Besonderheiten Aufgrabungsmanagement Ausführungstechnologien Asphaltkonzepte Der richtige Asphalt an der richtigen Stelle Anwendung des Regelwerkes und von Leitfäden FGSV-Regelwerk, dav-leitfäden ( etc 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Lastimpulsanzahl n [-]
30 Vielen Dank für Ihr Interesse! Kontakt: Telefon: 0721/
31 Kolloquium Vermeidung von Straßenschäden in Kommunen am , Dr.-Ing. Carsten Karcher INSTITUT FÜR STRASSEN- UND EISENBAHNWESEN (ISE) KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und Nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
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