Vorlesungsreihe Luftverkehr Hochschule Darmstadt. Darmstadt, Dipl.- Ing. (FH) O. Kohlbacher

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1 Vorlesungsreihe Luftverkehr Hochschule Darmstadt Darmstadt, Dipl.- Ing. (FH) O. Kohlbacher

2 Seite 2 Vorlesungsreihe Luftverkehr Inhalt Kapitel 7 Kapitel 7.1 Kapitel 7.2 Standardisierter Oberbau

3 Seite 3 Regelwerke international Airport Design an Certification ADR ; Implementing Rules, Acceptable Means of Compliance (AMC), Certification Specifications (CS) and Guidance Material (GM) for Aerodromes Design March 2014, EASA Technical Publication Aerodrome Design Manual Part 3, Pavements, 2nd Edition 1983, ICAO Document Airport Pavement Design an Evaluation, Advisory Circular No. 150/5320-6D, Ausgabe 1995, FAA Document Standardized Method of Reporting Airport Pavement Strength PCN, Advisory Circular No. 150/5335-5, Ausgabe 1983, FAA Document

4 Seite 4 Regelwerke national Merkblatt für den Bau von Flugbetriebsflächen aus Beton, Ausgabe 2002, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen Merkblatt für den Bau von Flugbetriebsflächen aus Asphalt, Ausgabe 2005, FGSV Markblatt für die Entwässerung von Flugbetriebsflächen, Ausgabe 1998, FGSV Merkblatt zur Erhaltung von Flugbetriebsflächen, Ausgabe 2012, FGSV Richtlinie zum Bau von Flugbetriebsflächen der Bundeswehr, Ausgabe 1988, Bundesministerium der Verteidigung Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen RStO, Ausgabe 2012, BMVI

5 Seite 5 ACN / PCN - Verfahren Die Tragfähigkeit von Flugbetriebsflächen wird maßgeblich gekennzeichnet durch große Landegewichte, hohe Reifendrücke und besondere Beanspruchung durch Bemessungsflugzeuge. Die ICAO hat seit den frühen 60er Jahren insgesamt vier verschiedene Verfahren zur Tragfähigkeitsangabe dieser Flächen veröffentlicht. Um weltweit ein einheitliches Verfahren zur Bemessung zu schaffen, wurde 1981 die sogenannte ACN / PCN Methode entwickelt und verbindlich eingeführt. Mit Hilfe des Verfahrens kann nachgewiesen werden, ob der gewählte Aufbau dem maßgebenden Bemessungsflugzeug stand hält. Es wird gefordert, dass der Wert eines Flugzeugs (ACN) kleiner gleich dem Wert der Flugbetriebsfläche (PCN) ist.

6 Seite 6 ACN / PCN - Verfahren Um sicherzugehen, dass die Mindestlebensdauer von ca. 20 Jahren erreicht werden kann wird der maßgebende ACN-Wert mit einem Sicherheitsfaktor belegt. Die Beschaffenheit des Bodens hat wesentlichen Einfluss auf die Schichtdicken des Unter- und Oberbaus. Ist z.b. der anstehende Boden ein Kies/Sand-Gemisch mit hoher Tragfähigkeit, wird schon auf dem Planum eine hohe Standfestigkeit erreicht. Bei Asphaltdecken sind die Bodenkennwerte in Form der California Bearing Ratio CBR [%] und bei Betondecken in Form des Bettungsmodules k [MN/m²] nach Westergaard anzugeben.

7 Seite 7 ACN Wert Der ACN-Wert (Aircraft classification number) drückt als Zahl den relativen strukturellen Effekt aus, den ein Flugzeug auf den Oberbau (Pavement) ausübt. Die ACN Werte werden vom jeweiligen Flugzeughersteller bekanntgegeben. Bei der Angabe wird unterschieden nach: Art des Oberbaus (F, R) Tragfähigkeitseinstufung des Untergrundes (A bis D) Reifendruckkategorie (W, X, Y, Z) Art der Bemessungsmethode (T, U) Beispiel: 74 / R / A / W / T

8 Seite 8 Eingangsparameter ICAO Quelle: Aerodrome Design Manual, Part 3 Pavements, ICAO-Document, 1983

9 Seite 9 Eingangsparameter ICAO Quelle: Aerodrome Design Manual, Part 3 Pavements, ICAO-Document, 1983

10 Seite 10 Lastverteilung Beispiel A Quelle: AC Maunal A , Airbus Company, 2009

11 Seite 11 Lastverteilung typischer Bemessungsflugzeuge Flugzeugtyp max Gewicht Last auf Hauptfahrw. Last auf Hauptfahrw. Radanzahl max Einzelradlast ACN (Rigid A) ACN (Flexible A) t % t t - - Code letter E A HGW 376 (a) 94,0 353, , A (b) 94,0 346, , B ER 341 (b) 93,8 319, , MD (b) 93,8 258, , B ER 414 (b) 93,6 387, , B (b) 93,6 372, , Code letter F A F 602 (b) 95,0 571, , B (F) 444 (b) 94,0 417, , Erläuterung: (a) (b) MTOW - Maximum Takeoff Weight MTW - Maximum Taxi Weight Quelle: AC Maunal & ICAO- Document, Stand 2009

12 Seite 12 PCN Wert Der PCN-Wert (Pavement classification number) drückt als Zahl die relative Belastbarkeit des Oberbaus durch ein Standard Single Wheel aus. Der PCN Wert ist international for reporting pavement strength only vorgesehen. Der PCN Wert kann grundsätzlich auf zwei Arten bestimmt werden, vorausgesetzt die Kennwerte des Untergrundes (subgrade strength category) sind bekannt: Das auf das betreffende Hauptfahrwerk anteilig entfallene Gewicht des Bemessungsflugzeugs in entsprechender ACN Tafel abtragen. Je nach Art des Oberbaus und zutreffendem Fahrgestell im Diagramm bis subgrade strength category verbinden und ACN (entspricht PCN) ablesen.

13 Seite 13 Beispiel ACN = PCN für B (flexible pavement) Quelle: AC Maunal B , Boeing Commercial Airplanes, 2008

14 Seite 14 PCN Wert Wenn von einem maßgeblichen Flugzeugtyp bekannt ist, dass er bisher keine Schäden verursacht hat, kann man sich über die ACN Tafel einen ähnlichen Flugzeugtyp aussuchen und ACN für MTOW ablesen bei abweichendem Gewicht durch lineare Interpolation zwischen MTOW und MLW bestimmen. Danach wird angenommen, dass die ermittelte ACN als Grenzfall der gesuchten PCN entspricht.

15 Seite 15 Bemessung Oberbau Zur Dimensionierung und Bemessung des Oberbaus für befestigte Flugbetriebsflächen (Start- und Landebahn, Rollbahn, Vorfelder) wird ein Computerprogramm empfohlen, welches von der FAA (Federal Aviation Administration) entwickelt wurde. Das Programm LEDFAA ( Layered Elastic Airport Pavement Design) eignet sich besonders gut für die Berücksichtigung von Lastkollektiven, wobei hinsichtlich der anzusetzenden Massen und der relativen Häufigkeit der einzelnen Flugzeugtypen sowie hinsichtlich der anzusetzenden Lebensdauer des Querschnitts weitgehende Flexibilität besteht. Bei der Berechnung eines Querschnitts mit diesem Programm wird zunächst ein Entwurfsquerschnitt definiert. Programmintern werden Querschnittsdicken dann so lange variiert, bis das Ergebnis unter dem vorgegebenen Lastkollektiv die gewünschte Lebensdauer liefert.

16 Seite 16 Bemessung Oberbau Dimensionierungsgrundlagen sind: Vorgegebener PCN (anhängig von dem Bemessungsflugzeug) Art des Oberbaus (flexible oder starre Deckenkonstruktion) Flugzeug Mix (Gewichtsklassen heavy, medium, light) Anzahl der Rollvorgänge (bezogen auf Tag bzw. Jahr, hochgerechnet auf Design Life von 20 Jahren) Bodenkenngrößen (ausgehend von örtlichen Untersuchungen)

17 Seite 17 Beispiel Eingabe und Ergebnis einer Berechnung mit LEDFAA Quelle: LEDFAA User s Maunal, 1995

18 Seite 18 Standardisierter Oberbau Bauklassen und Konstruktion Oberbau Quelle: Handbuch Ingenieurbau, Fraport AG, Stand 2008

19 Seite 19 Standardisierter Oberbau Betonkonstruktionen Quelle: Handbuch Ingenieurbau, Fraport AG, Stand 2008

20 Seite 20 Standardisierter Oberbau Asphaltkonstruktionen Quelle: Handbuch Ingenieurbau, Fraport AG, Stand 2008

21 Seite 21 Standardisierter Oberbau Beispiel zur Gestaltung Oberbau Quelle: Eigene Darstellung, O. Kohlbacher, Fraport AG, 2011

22 Seite 22 Standardisierter Oberbau Regelwerke zum Einbaumaterial ZTV E StB09, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau, Ausgabe 2009, BMVI ZTV SoB StB04, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau, Fassung 2007, BMVI ZTV Asphalt StB07, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt, Ausgabe 2007, BMVI ZTV Beton StB07, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Beton, Ausgabe 2007, BMVI Entsprechende Technische Lieferbedingungen (TL)

23 Seite 23 Standardisierter Oberbau Beispiele zum Einbaumaterial Asphalt Quelle: Handbuch Ingenieurbau, Fraport AG, Stand 2008

24 Seite 24 Standardisierter Oberbau Niedertemperaturasphalt Quelle: Leitfaden Asphalt, Deutscher Asphaltverband e.v., 2009

25 Seite 25 Standardisierter Oberbau Beispiele zum Einbaumaterial Beton Quelle: Handbuch Ingenieurbau, Fraport AG, Stand 2008

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