Aufbau gemäß RStO. oder freie Bemessung?
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- Hansi Frank
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1 Privat finanzierter Straßenbau Chancen und Risiken 6. Dez. 05 RStO oder freie Bemessung? Aufbau gemäß RStO oder freie Bemessung? Dr.-Ing. Ulf Zander bast
![12.000 BAB-Länge [km] 11.000 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.](/docs-images/65/53812424/images/2-0.jpg "000 1.")
2 BAB-Länge [km] Jahr [-]
3 Straßennetz 2003 Bundesfernstraßen Bundesautobahnen Bundesstraßen übrige überörtliche Straßen Landesstraßen Kreisstraßen Gesamt Länge km Anteil % Anlagewert: ~ 478 Mrd. 26% 48% 26% Bundesautobahnen Bundesstraßen Landes- bzw. Kreisstraßen Quelle: Prognos-Gutachten zur Maut (2003)
4 BAB-Länge [km] % Modernitätsgrad 68 % Jahr [-] 0
5
6 Der Nutzungszeitraum ist in der Regel mit 20 Jahren anzunehmen.
7 %
8 Der Nutzungszeitraum ist in der Regel mit 20 Jahren anzunehmen.
9
10 Bauweisen in... Asphalt... Beton
11 RStO: suche Bauweise aus Katalog ZTV Asphalt: suche Zusammensetzung der Schicht aus Sieblinie und Tabelle TL Asphalt: wähle zugelassene Baustoffe aus Liste
12 Empirie 1 Mio. Lastwechsel besseres Material 5 Mio. Lastwechsel mehr Material 20 Mio. Lastwechsel Standard
13 Innovationen entwickeln...
14 Patentanmeldungen in Deutschland Rang 2003 Branche Fahrzeuge allgemein Maschinenelemente oder -einheiten Grundlegende elektrische Bauteile Messen, Prüfen Medizin oder Tiermedizin; Hygiene Elektrische Nachrichtentechnik Brennkraftmaschinen Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie Organische Chemie Gleislose Landfahrzeuge Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003
15 Patentanmeldungen in Deutschland Rang 2003 Branche Fahrzeuge allgemein Maschinenelemente oder -einheiten Grundlegende elektrische Bauteile Messen, Prüfen Medizin oder Tiermedizin; Hygiene Elektrische Nachrichtentechnik Brennkraftmaschinen Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen Platzierung der Bauindustrie Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung 2003 Branche elektr. Energie Organische <1.160 Chemie Baukonstruktion Rang Gleislose 12 >13 Landfahrzeuge Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003
16 Innovationen entwickeln... flächendeckende Asphaltverdichtung Kompaktasphalt durchgehend bewehrte Betondecke
17 Innovationen entwickeln......innovationen einsetzen
18 Empirie besseres Material Analytik 1 Mio. Lastwechsel E 5 Mio. Lastwechsel E F P I B z E R F B P z 2 E R E cos m sin 2 I 2 mehr Material 20 Mio. Lastwechsel LW Standard Anforderung Standard
19 der konventionelle Bauvertrag: Planung & Entwurf Vergabe Bauphase Verjährung Restnutzungsdauer Bauwerksabnahme Gewährleistung Nutzungsausfall Knowhow Bemessung: beim AG Knowhow Bau: beim AN Knowhow Langzeitverhalten: z.t. beim AG
20 der konventionelle Bauvertrag: Planung & Entwurf Bemessung: durch AG Vergabe Bauphase Knowhow Bau: beim AN Verjährung Knowhow Langzeitverhalten: z.t. beim AG Restnutzungsdauer Bauwerksabnahme Gewährleistung Nutzungsausfall der Funktionsbauvertrag: Planung & Entwurf Vergabe Bauphase Erhaltungsphase Nutzungsausfall Restnutzungsdauer Bauwerksübergabe Bauwerksabnahme Bemessung? Vergabe: durch AG Knowhow Bau und Langzeitverhalten: beim AN
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22 Asphaltdeckschicht 4 neue Schichtdicke neues Material Asphaltbinderschicht 8 neue Schichtdicke neues Material Asphalttragschicht 22 neue Gesamtdicke neue Schichtdicke neues Material Frostschutzschicht neue Schichtdicke neues Material 45 grundsätzliche Fragestellungen: Wie dick muss eine Straße für einen bestimmten Verkehr sein, um diesen 30 Jahre lang schadfrei zu ertragen
23 Asphaltdeckschicht 4 neue Schichtdicke neues Material Asphaltbinderschicht 8 neue Schichtdicke neues Material Asphalttragschicht 22 neue Gesamtdicke neue Schichtdicke neues Material Frostschutzschicht neue Schichtdicke neues Material 45 grundsätzliche Fragestellungen: Wie verhalten sich neue Materialien über Jahrzehnte hinweg unter Verkehr und Umwelteinflüssen
24 Planung & Entwurf Vergabe Bauphase Erhaltungsphase Nutzungsausfall Restnutzungsdauer Bauwerksübergabe Bauwerksabnahme Gleichwertigkeitsnachweis Restsubstanzbestimmung Asphalt: TU Dresden TU BS BASt Beton: AWDSTAKO Asphalt: Beton: Oberflächenbild FWD (Jendia) FWD Ermüdung
25 Bewertung von Nebenangeboten Gleichwertigkeitsnachweis Restsubstanzbestimmung freie Bemessung innovative Baustoffe innovative Bauweisen
26 Bemessung: klimatische Bedingungen Verkehrslastkollektiv Materialkennwerte, Schichtdicken zuln 2,633(lg 10 ( 10 E 5 ) 1) Berechnungsverfahren Beanspruchungen Nachweis Ermüdung Asphalt Nachweis: zul N > vorh N erfüllt? ja erfüllt? nein Nachweis bleibende Verformung ToB nein ja Nachweis bleibende Verformung des Bodens erfüllt? nein ja Vorgehensweise nach Prof. Wellner ausreichend dimensionierte Befestigung
27 Tiefe in [mm] RStO oder freie Bemessung? klimatische Bedingungen Temperaturgradienten im Straßenaufbau ,00-5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 Temperatur in [ C] Lufttemperatur - 7,5 C - 2,5 C 2,5 C 7,5 C 12,5 C 17,5 C 22,5 C 27,5 C 32,5 C 37,5 C 42,5 C 47,5 C
28 Tiefe in [mm] RStO oder freie Bemessung? klimatische Bedingungen Temperaturgradienten im Straßenaufbau ,00-5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 Elastizitätsmodulverlauf [MPa] Lufttemperatur - 7,5 C - 2,5 C 2,5 C 7,5 C 12,5 C 17,5 C 22,5 C 27,5 C 32,5 C 37,5 C 42,5 C 47,5 C
29 Verkehrslastkollektiv
30 Verkehrslastkollektiv 18 t 18 t 26 t 36 t 40 t 40 t 40 t
31 Verkehrslastkollektiv 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Autobahn Bundesstraße Landesstraße 0-2 t 2-4 t 4-6 t 6-8 t 8-10 t t t t 18 t 18 t 26 t 36 t 40 t 40 t 40 t
32 Verkehrslastkollektiv 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Autobahn Bundesstraße Landesstraße 0-2 t 2-4 t 4-6 t 6-8 t 8-10 t t t t 18 t 18 t 26 t 36 t Welches Fahrzeug verursacht welchen Schaden?
33 Fahrzeugart Geschwindigkeit Beladungsgrad Bereifung Reifenfülldruck ~0-30 km/h % zulässiges Gesamtgewicht
34 Aufbau der Modellstraße - Grundriss Lichtschranken + Abstandssensoren 38 m 2,05 m 2,05 m 7,5 m definierte Rollspuren mit Messinstrumenten Belastungsfelder für Impulsgeberbelastung 8 Teilfelder mit Aufbauten gemäß RStO 01
35 Verkehr und Schädigung des Straßenaufbaus x Thermoelemente Asphalt z Dehnungsmesselemente x, y gebundene Schichten Druckmessdosen x, z ungebundene Schichten
36
37
38
39 Dehnungen x-richtung 0, , , , , , ,00002 Abstand y Abstand x
40 Dehnung[-] RStO oder freie Bemessung? 4,00E-05 3,50E-05 BISAR Eyy DMS 52 1.ÜF DMS 52 2.ÜF DMS 52 3.ÜF 3,00E-05 2,50E-05 2,00E-05 1,50E-05 1,00E-05 5,00E-06 0,00E+00-5,00E-06-1,00E Abstand zur Lastachse [mm]
![Dehnung [µm/m] RStO oder freie Bemessung?](/docs-images/65/53812424/images/41-3.jpg "F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 C 100 90 80 70 60 50 Bauklasse SV 40 4,5 to 30 20 10")
41 Dehnung [µm/m] RStO oder freie Bemessung? F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 C Bauklasse SV 40 4,5 to ,9 to 2,6 to 1,0 to Geschwindigkeit [km/h]
![Dehnung [µm/m] - 33 % RStO oder freie Bemessung?](/docs-images/65/53812424/images/42-2.jpg "F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 C 100 F7 L23 A3")
42 Dehnung [µm/m] - 33 % RStO oder freie Bemessung? F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 C 100 F7 L23 A3 FM - DMS 16 R1 x AT - Referenztemperatur 10 C Bauklasse III Bauklasse SV 40 4,5 to ,0 to Geschwindigkeit [km/h]
43 Bemessungskriterien Materialkennwerte, Schichtdicken D Bz Asphaltpaket Bz v Tragschicht ohne Bindemittel D v Frostschutzschicht v Untergrund
44 Dauerbelastung durch hydraulische Impulsgeber
45 konventioneller Straßenbau langjährige Bewährung großer Erfahrungshintergrund Definition der Bauweisen Definition der Materialien
46 konventioneller Straßenbau langjährige Bewährung großer Erfahrungshintergrund Definition der Bauweisen Definition der Materialien
47 großer Erfahrungshintergrund Funktionsbauverträge langjährige Bewährung Definition der Bauweisen Definition der Materialien
48 Modul für freien Entwurf großer Erfahrungshintergrund Funktionsbauverträge langjährige Bewährung Definition der Bauweisen Definition der Materialien
49 Modul für freien Entwurf Funktionsbauverträge Fortschritt im Straßenbau Verringerung von Baustellenzeiten Schonung von Ressourcen Steigerung der Nutzungsdauer
50 Privat finanzierter Straßenbau Chancen und Risiken 6. Dez. 05 RStO oder freie Bemessung? Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Dr.-Ing. Ulf Zander bast
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