Die gebundene Elementbauweise auf dem Sprung zur Regelbauweise - Neuerungen im Regelwerk, Ausschreibung. Dr.-Ing. Jörn Buchholz

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1 Die gebundene Elementbauweise auf dem Sprung zur Regelbauweise - Neuerungen im Regelwerk, Ausschreibung Dr.-Ing. Jörn Buchholz

2 Inhalt: Einleitung Welche Regelwerke gibt es? Was kommt? Ausführung von gebundenen Pflasterdecken Konstruktionen bei geringen Aufbauhöhen

3 Einführung Gebundene Pflasterdecke Gebundene Bettungsschicht Gebundene Tragschicht Ungebundene Tragschicht

4 Einführung

5 Verwendung Anwendungsbereiche: - Multifunktional genutzte Flächen mit hohem Reinigungsaufwand z.b. Fußgängerzonen, Markplätze etc. - Hochbelastete Verkehrsflächen (mit hohem visuellen Anspruch) - Überdachte Flächen - Flächen mit hohem Gefälle (>12%) - Bereiche mit erhöhten Sicherheitsanforderungen

6 Verwendung

7 Regelwerke

8 VOB C: ATV DIN ATV DIN Geltungsbereich: Die ATV DIN [ ] gilt für das Befestigen von Straßen, Wegen, Plätzen, Höfen, Terrassen und dergleichen und von Bahnsteigen und Gleisanlagen mit Pflastersteinen und Platten

9 Aktuelle Regelwerke: VOB A, B, C Teil C: ATV DIN Produktnormen z.b. DIN EN 1342 (Pflastersteine aus Naturstein) ZTV Pflaster-StB 06 ZTV Wegebau TL Pflaster-StB 06 RStO 12 M FP 1 Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen Arbeitspapiere

10 Die ATV DIN ATV DIN 18318: Verkehrswegebauarbeiten Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen (2012) DIN bis 2006 in Bezug auf die gebundene Bauweise unbrauchbar ( Zementmörtel müssen Mörtelgruppe III (Mischungsverhältnis 1:4) der DIN Mauerwerk- Rezeptmauerwerk Berechnung und Ausführung entsprechen) Argument: Keine positiven Langzeiterfahrungen

11 Situation Straßenbau ATV DIN 18318: Verkehrswegebauarbeiten Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen (2012) TL Pflaster StB: Verkehrswegebauarbeiten Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen (2012): [ ]zur Herstellung von Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung [...] ZTV Pflaster StB: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen (2006): [ ] sind in Verbindung mit den [ ] (TL-Pflaster-StB) bei der Herstellung von Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung (Regelbauweise) auf Verkehrsflächen anzuwenden.

12 Situation Straßenbau? Im aktuellen Regelwerk ist die gebundene Bauweise nicht enthalten Aktuelle Richtlinien und Hinweise: FGSV-Arbeitspapier: Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung (2007) WTA-Merkblatt Gebundene Bauweise - historisches Pflaster DNV Richtlinie Pflaster- und Plattendecken

13 Perspektive: VOB A, B, C Teil C: ATV DIN Produktnormen z.b. DIN EN 1342 (Pflastersteine aus Naturstein) ZTV Wegebau ZTV Pflaster-StB 06 TL Pflaster-StB 06 RStO 12 M FP 1 Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen Arbeitspapiere FGSV Arbeitspapier Überarbeitung

14 Situation außerhalb des Straßenverkehrs: Die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen für den Bau von Wegen und Plätzen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs ZTV Wegebau gelten für das Befestigen von Verkehrsflächen mit Pflastersteinen und Platten aus Beton, Betonwerkstein, Pflasterklinker, Pflasterziegel, Naturstein und Naturwerkstein in ungebundener, vollgebundener, teilgebundener, versickerungsfähiger und begrünbarer Bauweise außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs.

15 Die Nutzungskategorien: Die Nutzungskategorien oder Belastungsklassen beschreiben die Nutzung, auf deren Grundlage eine Pflasterfläche oder ein Plattenbelag geplant wird. In der ZTV Wegebau gibt es drei Nutzungskategorien. In Abhängigkeit der Nutzungskategorien werden unterschiedliche Baustoffeigenschaften und Bauweisen zugeordnet

16 Nutzungskategorien 1. Nutzungskategorie N1 Begehbare, nicht mit KFZ befahrene Flächenbefestigungen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Terrassen, Gartenwege, Sitzplätze in Parkanlagen) 2. Nutzungskategorie N2 Befahrbare Flächenbefestigungen für Fahrzeuge bis 3,5 t zulässiges Gesamtgewicht außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Garagenzufahrten, PKW-Stellplätze) 3. Nutzungskategorie N3 Befahrbare Flächenbefestigungen wie Belastung 2, jedoch mit gelegentlichen Befahrungen mit Fahrzeugen bis 20 t zulässiges Gesamtgewicht mit Radlasten < 5 t außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Pflege-, Instandhaltungs- und Rettungswege sowie Feuerwehr-, Garagen- und Gebäudezufahrten)

17 Bauweisen für gebundene Pflasterflächen und Plattenbeläge

18 Bauweisen gemäß ZTV Wegebau: Mischbauweise ohne gebundener Bettung: Für die Nutzungskategorie N1 geeignet: Begehbare, nicht mit KFZ befahrene Flächenbefestigungen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Terrassen, Gartenwege, Sitzplätze in Parkanlagen) Wichtig: bei dieser Bauweise dürfen nach ZTV Wegebau keine zementären Fugenmörtel verwendet werden! Oberbau Pflasterdecke gebundener Pflasterbelag Ungebundene Bettungsschicht Ungebundene Tragschichten Ggf. Frostschutzschicht

19 Bauweisen gemäß ZTV Wegebau: Mischbauweise mit gebundener Bettung: Für die Nutzungskategorie N1 geeignet: Begehbare, nicht mit KFZ befahrene Flächenbefestigungen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Terrassen, Gartenwege, Sitzplätze in Parkanlagen) Für die Nutzungskategorie N2 geeignet, Bettungsschicht > 10 cm (befahren): Befahrbare Flächenbefestigungen für Fahrzeuge bis 3,5 t zulässiges Gesamtgewicht außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Garagenzufahrten, PKW-Stellplätze) Oberbau Pflasterdecke gebundener Pflasterbelag Wasserdurchlässiger Bettungsmörtel Ungebundene Tragschichten Ggf. Frostschutzschicht

20 Bauweisen gemäß ZTV Wegebau: Vollgebundene Bauweisen: Für die Nutzungskategorie N1 geeignet: Begehbare, nicht mit KFZ befahrene Flächenbefestigungen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Terrassen, Gartenwege, Sitzplätze in Parkanlagen) Für die Nutzungskategorie N2 geeignet, Befahrbare Flächenbefestigungen für Fahrzeuge bis 3,5 t zulässiges Gesamtgewicht außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs (z.b. Garagenzufahrten, PKW-Stellplätze) Für die Nutzungskategorie N3 geeignet: Befahrbare Flächenbefestigungen wie Belastung 2, jedoch mit gelegentlichen Befahrungen mit Fahrzeugen bis 20 t zulässiges Gesamtgewicht mit Radlasten < 5 t außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs Oberbau Pflasterdecke gebundener Pflasterbelag Wasserdurchlässiger Bettungsmörtel Drainagebeton oder Drainageasphalt Ungebundene Tragschicht(en)

21 Bauweise gem. FGSV Arbeitspapier 618/2 Vollgebundene Bauweisen: Für Belastungen des Straßenverkehrs geeignet: Vorgeschlagener Aufbau für gebunden hergestellte Pflasterdecken und Plattenbeläge in RStO relevanten Bereichen. Oberbau Pflasterdecke gebundener Pflasterbelag Wasserdurchlässiger Bettungsmörtel Drainagebeton oder Drainageasphalt Ungebundene Tragschicht(en)

22 Bauweise gem. FGSV Arbeitspapier 618/2 Eigenschaften des Fugenmörtels: Druckfestigkeit > 45 N/mm² (keine Einschränkung nach oben) Keine Anforderung an den E-Modul Keine Unterscheidung zwischen Natur- und Betonwerkstein Für Pflastersteine und Platten aus Betonwerkstein sollten im Bereich des FGSV Arbeitspapieres 618/2 Fugenmörtel mit folgenden abweichenden Eigenschaften verwendet werden: Druckfestigkeit: zw. 30 N/mm² und 35 N/mm² E-Modul: < N/mm² (> N/mm²)

23 Perspektive ATV DIN 18318: Starke Orientierung an der ZTV Wegebau Hinweis: Bei ungeeigneten Witterungsbedingungen, z. B. Temperaturen unter 5 C und Temperaturen über 25 C des Untergrundes, der verwendeten Stoffe und des Arbeitsbereiches sowie bei Niederschlägen und Windgeschwindigkeiten ab Windstärke 4 ( 5,5 m/s), sind in Abstimmung mit dem Auftraggeber besondere Maßnahmen zu ergreifen. Sollten hierfür Leistungen erforderlich werden, sind diese Besondere Leistungen. Hinweis: Bei der gebundenen Bauweise sind vereinzelte Rissbildungen, z. B. durch Schwind- und Kriechvorgänge 0,8 mm Breite zulässig.

24 Perspektive ATV DIN 18318: Eigenschaften des Bettungsmörtels: ZTV Wegebau FGSV 618/2 DIN Entwurf- Bettungstyp 1 Bettungstyp 2 Bettungsmörtel Bettungsmörtel Nutzungskategorie Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Druckfestigkeit [N/mm²] Druckfestigkeit [N/mm²] N1 10,0 begehbar 10,0 N2 20,0 10,0 30 Befahrbar bis 3,5 t 20,0 N3 30,0 Befahrbar über 3,5 t 30,0

25 Perspektive ATV DIN 18318: Eigenschaften des Fugenmörtels: ZTV Wegebau ZTV Wegebau Druckfestigkeit > 45 N/mm² (keine Einschränkung nach oben) ATV DIN 18318, Entwurf ATV DIN 18318, Entwurf Eigenschaften Keine Anforderung Zementgebunden an E-Modul Harzgebunden Keine Unterscheidung N 1: zwischen 10,0 N/mm Natur- und Betonwerkstein N 1: 5,0 N/mm 2 Druckfestigkeit N 2: 20,0 N/mm 2 N 2: 15,0 N/mm 2 N 3: 30,0 N/mm 2 N 3: 25,0 N/mm 2 FGSV 45 N/mm² Haftzug- und Zugfestigkeit N 1: 0,4 N/mm 2 N 2: 0,8 N/mm 2 N 3: 1,0 N/mm 2 N 1: 0,2 N/mm 2 N 2: 0,8 N/mm 2 N 3: 1,0 N/mm 2 1,5 N/mm² Frost-Tau- Widerstand S n 800 g/m 2 Frost-Tausalz- Widerstand 800 g/m 2 (nur wenn vereinbart) 500 g/m 2 ATV DIN g/m 2

26 Perspektive ATV DIN 18318: Eigenschaften des Bettungsmörtels: Nutzungskategorie ZTV Wegebau FGSV 618/2 Haftzugfestigkeit [N/mm²] Haftzugfestigkeit [N/mm²] DIN Entwurf- Haftzugfestigkeit [N/mm²] N1 0,4 N2 0,8 N3 0,8 1,5 begehbar 0,4 Befahrbar bis 3,5 t 0,8 Befahrbar über 3,5 t 1,0

27 Ungebundene oder gebundene Bauweise?

28 Belastungen - Statische Belastungen: Vertikale Druckkräfte (z.b.:eigenlast, parkende PKW) Horizontale Schubkräfte (z.b. ruhender Verkehr in Hanglage) - Dynamische Verkehrslasten Vertikale Druckkräfte Horizontale Schubkräfte (Anfahren, Bremsen) Impuls-/ Stoßkräfte (durch Überfahren von Unebenheiten) - Temperaturbeanspruchung - Frosteinwirkung/Tausalze - Pflasterreinigung/Kehrsaugmaschinen - Biologische Einflüsse

29 Ungebundene Pflasterflächen Ungebunden Pflasterkonstruktion: 1. Belagselemente mit ungebundener Fugenfüllung 2. Ungebundene Bettung 3. Ungebundene Tragschicht(en) 4. Ggf. Unterbau Pflasterdecke Oberbau Planum Ungebundener Pflasterbelag Ungebundene Bettung Ungebundene Tragschicht(en) Ggf. Unterbau Untergrund

30 Beschleunigung Fahrtrichtung FH FV R Horizontale Radlast Vertikale Radlast Resultierende Kraft FH R FV

31 Stützfunktion der Fuge Bewegungsablauf beim Überfahren einer Pflasterfläche Lastangriff wandert vom linken Rand des Elementes über die Mitte zum rechten Elementrand Fahrtrichtung Fahrtrichtung

34 Stützfunktion der Fuge Bewegungsablauf beim Überfahren eines Plattenbelags Lastangriff wandert vom linken Rand des Elementes über die Mitte zum rechten Elementrand

35 Großformatige Platten

38 Neue Nationalgalerie, Berlin

42 Stützfunktion der Fuge Zerkleinerungsmechanismus in der Fuge Quelle: Dr. B. Rolf

43 Ungebundene Fugen Bild: J. Germann

44 Stützfunktion der Fuge

45 Stützfunktion der Fuge Fahrtrichtung Fahrtrichtung Fahrtrichtung Fahrtrichtung

46 Stützfunktion der Fuge Die Abweichung der Rechtwinkligkeit einer Seitenfläche darf 15mm in Bezug auf die Sichtfläche nicht überschreiten. (DIN EN 1342) Unter 120mm Nenndicke darf die Differenz zwischen dem Flächeninhalt der Oberseite und dem der Unterseite nicht mehr als 30% betragen. (DIN EN 1342) Fahrtrichtung Fahrtrichtung

47 Stützfunktion der Fuge

48 Belastungen Mechanische Beanspruchung - Entlastung der Konstruktion durch höhere Belagselemente - Hohe Anforderungen an die verwendeten Baustoffe - Regelmäßige Fugenkontrolle bzw. Fugenpflege - (Dränfähigkeit und Frostsicherheit sind entscheidend) Ziel: Hohe Stabilität des Systems Element-Fuge-Bettung

49 Lösungsansätze für die gebundene Bauweise Anforderungen und Einsatzbereiche Ausführung

50 Ausführung: Vollgebundene Bauweise Wahl der richtigen Nutzungskategorie: N1, N2, N3, Straßenverkehr (FGSV) Beurteilung der Ausgangssituation/Baugrund Ein starrer Belag fordert eine ausreichen starre Unterlage

51 Ausführung: Dränfähige Tragschicht: - Dränbetontragschichten müssen frei von Eigenspannungen sein. Es müssen Bewegungsfugen oder Sollbruchstellen vorgesehen werden - Bewegungsfugen in der DBT sind bis in den Belag hochzuführen - Dränasphaltschichten brauchen keine Fugen und können zeitnah überbaut werden - Der Schutz der dränfähigen Tragschicht vor Verschmutzungen ist während des Bauablaufes sicherzustellen (z.b. Abdecken mit einem Geotextil)

52 Ausführung: Bettungsschicht: - Im verdichteten Zustand zwischen 4 cm und 6 cm stark - Nur soviel Mörtel vorlegen wie zeitnah verarbeitet werden kann - Verdichtung erfolgt ausschließlich durch das Herunterschlagen des Pflasterelementes während der Verlegung - Nach dem Anmischen des Mörtels zügiges Verarbeiten. Verarbeitungszeit richtet sich nach Art des Mörtels, Herstellerangaben und Witterung

53 Ausführung:

54 Ausführung: Verlegen der Belagselemente: - Die Verlegung erfolgt grundsätzlich manuell aus dem Pflasterbett - Haftschlämme verwenden - Elemente durch Herunterschlagen in die endgültige Position bringen. - Nachträgliches Rücken oder Verdichten beeinträchtigt den Haftverbund sowie die Festigkeitsentwicklung des Bettungsmörtels - Durch das Herunterschlagen steigt der Bettungsmörtel in der Fuge auf. Das ist in geringem Maße auch ausdrücklich erwünscht (Bis maximal 1/3 Fugenhöhe)

55 Ausführung:

56 Ausführung:

57 Ausführung:

58 Ausführung:

59 Ausführung:

60 Ausführung: Verfugen der Belagselemente: - Verfugung ab 5 C - Fugenmörtel muss stark fließfähige Konsistenz erreichen (witterungsabhängig) - Verfugen bei sehr hohen Außentemperaturen vermeiden (Zugspannungen) - Flächen vor dem Verfugen gründlich vornässen - Fugenmörtel sollte geringfügig in den Bettungsmörtel fließen - Fugen müssen in einem Arbeitsgang vollfugig verfüllt werden - Verfugte Fläche feucht halten. - Nach 1-2 Stunden je nach Witterung wird die Fläche gereinigt

61 Ausführung:

62 Ausführung:

63 Ausführung:

64 Ausführung:

65 Ausführung:

66 Ausführung:

67 Ausführung: Vollgebundene Bauweise Je nach Witterung sind geeignete Schutzmaßnahmen durchzuführen (z. B. Feuchthalten mit Geotextil, Abdecken mit Folie bei Niederschlägen). Bei Lufttemperaturen über 25 C oder direkter Sonneneinstrahlung oder starkem Wind sind besondere Maßnahmen (z. B. Beschattung) notwendig. Bei Lufttemperaturen unter 5 C, Nachtfrösten, gefrorenem Baugrund oder gefrorenen Tragschichten ist die Herstellung nicht zulässig.

68 Temperaturbeanspruchung Spannungsentwicklung: - Entscheidend für die Intensität der Dehnungen bzw. Spannungen ist die Nullspannungstemperatur! - Temperaturen größer der Nullspannungstemperatur = Druckspannungen - Temperaturen kleiner der Nullspannungstemperatur = Zugspannungen Tiefsttemperatur -6 C Nullspannungstemperatur -21 C 20 C 15 C Höchsttemperatur 35 C Tiefsttemperatur -6 C Nullspannungstemperatur Höchsttemperatur -36 C 5 C 30 C 35 C

69 Ausführung: Vollgebundene Bauweise

70 Nachbehandlung

71 Nachbehandlung Sommerliche Temperaturen und hohe Sonneneinstrahlung können: - Eine hohe Nullspannungstemperatur hervorrufen - Positive Nullspannungsgradienten hervorrufen Außerdem können Sonne und Wind den Mörteln, die für die Hydratation notwendige Feuchtigkeit entziehen: schlechtere Festigkeitswerte sowie oberflächliches Absanden Schwinden/Risse (plastisches Schwinden/Frühschwinden)

72 Nachbehandlung Beeinflussung des Nullspannungsgradienten: Nachbehandlung der Pflasterfläche!!! Pflasterfläche umgehend vor Austrocknung schützen - Abdecken durch z.b.: Planen (s/w) - Abdecken durch Vliese (ggf. anfeuchten) - feucht halten

73 Nachbehandlung Foto: B. Burgetsmeier

74 Nicht geregelt

75 Konstruktionsmöglichkeiten bei geringen Aufbauhöhen tubag/gutjahr

76 Zwei Prüfkörpervarianten

77 Zwei Prüfkörpervarianten

78 Die Prüfung

79 Prüfkörper nach einer Prüfung

80 Variante V2 Probenbezeichnung Prüfalter Durchmesser Fläche Bruchlast [Tage] Prüfstempel [mm] [mm²] F max [KN] V V V Mittelwert Entspricht einer Belastung von über 40 to

81 Variante V3 Probenbezeichnung Prüfalter Durchmesser Fläche Bruchlast [Tage] Prüfstempel [mm] [mm²] F max [KN] V V V Mittelwert Entspricht einer Belastung von über 40 to

82 Konstruktionsmöglichkeiten bei geringen Aufbauhöhen tubag/gutjahr

83 Variante 10 cm Bettungsmörtel auf Betondecke Probenbezeichnung Prüfalter Durchmesser Fläche Bruchlast [Tage] Prüfstempel [mm] [mm²] F max [KN] V V V Mittelwert Entspricht einer Belastung von über 9 to

84 Variante 6 cm Bettungsmörtel auf Betondecke Probenbezeichnung Prüfalter Durchmesser Fläche Bruchlast [Tage] Prüfstempel [mm] [mm²] F max [KN] V V V Mittelwert Entspricht einer Belastung von über 7 to

85 Variante 6 cm Bettungsmörtel auf Betondecke

88 Fazit: Auch bei geringen Aufbaustärken und Unterbauungen können belastbare Pflasterbeläge hergestellt werden. Entscheidend ist neben der Festigkeit der Baustoffe eine geeignete Drainagematte Die horizontale und Vertikale Ableitfähigkeit des Wassers ist abhängig von den verwendeten Mörteln sowie der Drainagematte

89 Perspektive durch Regelwerke Regelwerke bis 2013: Regelwerke heute: Normen: Normen: VOB: ATV DIN in Überarbeitung GaLaBau: GaLaBau: FLL: ZTV Wegebau Straßenbau: Empfehlungen: FGSV: Arbeitspapier Straßenbau: Übergreifend: FGSV: Merkblatt zur geb. Bauweise (wird erstellt) DNV Richtlinie Pflaster und Plattenbeläge

90 weiterhin viel Erfolg bei Ihrer Arbeit! Dr.-Ing. Jörn Buchholz quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG Mühleneschweg Osnabrück j.buchholz@quick-mix.de