Lärmarmes Betonsteinpflaster -

Transkript

1 Lärmarmes Betonsteinpflaster - Ergebnisse aus Forschung und Praxis 1 Agenda Motivation & Zielsetzungen Ergebnisse einer Feldstudie & Simulationen Exkurs: Grundlagen und Problemstellungen der Baupraxis Dauerhaft ebene Verlegung Lärmarmes Betonsteinpflaster das bast-projekt Allgemeines Lösungsansätze Ergebnisse 2 1

2 Verwendung von neuen Betonpflastersteinen in Deutschland zirka 1,8 m² pro Einwohner und Jahr (inkl. GaLaBau) (Zum Vergleich: US 0,02m²; UK 0,2m²) 55% der innerstädtischen Straßendecken (BKL III-VI n. RStO 01) Hauptgründe: Einfache Instandhaltung! Lebenszykluskosten günstig! Sehr ökologisch! Hohe Attraktivität möglich! Source: BDB 2006; BKL III-VI (RStO 01) 3 Typische Ortsdurchfahrt einer Kleinstadt vor der Rekonstruktion (Lügde/Deutschland). 4 2

3 Typische Ortsdurchfahrt einer Kleinstadt nach der Rekonstruktion (Lügde/Deutschland)! 5 Europaweite Richtlinie 2002/49/EG seit 18. Juli 2002 Konsequenz: Lärmkartierung + Aktionspläne zur Lärmminderung Notwendigkeit für Verbesserungen im Pflasterbau! 6 3

4 Entstehung Straßenlärm Reifen-Fahrbahn-Geräusche: dominant Antriebsgeräusche: sekundär Hybrid- und Elektrofahrzeuge: kein Antriebsgeräusch! Untersuchungen der Beton- und Fertigteil Industrie e.v. (FIGE GmbH 1992): Positiven Einfluss auf die Lärmentwicklung haben Diagonale Verlegung Fugen- und Fasenausbildung Fugenabstand Steingröße (Dauerhaft) ebene Verlegung Oberflächentextur fein strukturiert >> Out of date < < 8 4

5 RLS-90 (Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen) in Überarbeitung! 9 Zielsetzungen: Überprüfung der FIGE-Untersuchungen aus 1992 Überprüfung der Schallcharakteristiken von Betonsteinpflaster (In Zusammenarbeit mit dem Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG)) Einflussnahme auf nationale und europäische Regelwerke (In Zusammenarbeit mit bast, FGSV & SLG) Neue innovative Produkte & Bauweisen Produkte Optimierung der Oberflächentextur (Univ. Kassel) [bast-projekt] Offenporiger Betonpflasterstein (TU Munich) [bast-projekt] Bauweisen Details der Konstruktion und der Verlegung Dauerhaftigkeitsaspekte Konstruktions- und Lebenszykluskosten 10 5

6 Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Untersuchungsumfang Auswahl von geeigneten Messstrecken durch Abfrage unter den Mitgliedsunternehmen des BV SLG 24 Messungen des Rollgeräuschpegels mittels CPX-Methode an 20 unterschiedlichen Messorten daraus Auswahl von 5 Strecken für die Messung des Vorbeifahrgeräuschpegels mittels SPB-Methode Texturmessungen nach DIN EN ISO 13473, Teile 1 bis 3 Auswertung und Analyse der Messergebnisse 11 Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Ergebnisse CPX-Messungen Dynamikbereich H-Reifen Dynamikbereich P-Reifen 12 Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn 6

7 Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Ergebnisse CPX-Messungen offenbar 2 Klassen von Betonpflasterdecken o o o akustisch günstige Pflaster 83 db(a) akustisch weniger günstige Pflaster 86 db(a) 37 % aller Messwerte liegen unter 83 db(a) 13 Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Auswahl für SPB-Messungen Strecke Nr. 62 Strecke Nr. 66 Strecke Nr Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn 7

8 Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Ergebnisse SPB-Messungen und Vergleich zum D StrO -Wert unter Berücksichtigung der Reflexion Strecke Vergleichswert zum D StrO -Wert [db(a)] Reflexionskorrektur [db(a)] Vergleichswert zum D StrO - Wert ohne Reflexion [db(a)] 39-1,2 0,7-1,9 62 2,3 0,8 1,5 66-1,1 0,4-1,5 14-1,8 1,0-2,8 67-0,3 0,8-1,1 Mittel -0,4 0,7-1,2 15 Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Vorschlag für die Novellierung der RLS Straßenoberfläche D StrO -Wert D SD v max 60 km/h Pflasterbauweise A db(a) NEU Pflasterbauweise B (bisher: Pflaster mit ebener Oberfläche) Pflasterbauweise C (bisher: Sonstiges Pflaster) + 3,0 db(a) + 3,0 db(a) + 6,0 db(a) + 6,0 db(a) Pflasterbauweisen A und B mit Anforderungen an o o Oberflächeneigenschaften und Fugengeometrie, wie Fugenbreite, Kantenausbildung, Verlegerichtung usw. Pflasterbauweise C ohne Anforderungen (im Hinblick auf akustische Eigenschaften) 16 Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn 8

9 Rollgeräusch-Messungen 2012/2013 Sicherstellung der Einhaltung der Anforderungen Vorgaben für die Planung und Ausführung in den einschlägigen Regelwerken, mindestens in einem R2-Papier der FGSV, z. B. M FP oder ZTV Pflaster-StB 17 Innovationsprogramm Straße Lärmarme Fahrbahnoberflächen Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014 Vortrag: Rollgeräusch-Messungen Ergebnisse einer Feldstudie 2014 Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.v. (SLG), Bonn Auswertung der Messungen auf Betonsteinpflaster mit der CPX- Methode (FGSV/SLG/SF) inklusive Texturmessungen der Oberflächen 18 9

10 * * *Statistical Physical Explanation of Rolling Noise 19 * * ITARI Integrated Tyre and Road Interaction; 6 th EU Framework Programme 20 10

11 Verwendete Kombinationen von Parametern für SPERoN*-Berechnungen 2880 Varianten simuliert! Qualitative & quantitative Aussagen! *Statistical Physical Explanation of Rolling Noise 21 max delta = 2,7 db(a) max delta = 1,1 db(a) 22 11

12 Exkurs: Grundlagen & Problemstellungen der Baupraxis Din 18318: "Verkehrswegebauarbeiten Pflasterdecken und Plattenbeläge, Einfassungen 3.3.1: Abweichungen der Oberfläche von der Sollhöhe dürfen an keiner Stelle mehr als 20 mm betragen 3.3.3: Pflasterdecken und Plattenbeläge sind an den Fugen höhengleich herzustellen. Der zulässige Versatz bei höhengleichen Anschlüssen darf 2 mm nicht überschreiten Nachträgliche Verdichtung (Verursacht durch Verkehr) Schallemission! Zu geringe Hauptverdichtung? 23 Schallemission! Nachträgliche Verdichtung! (Zu geringe Verdichtung über Kanaltrasse) Din 18315: "Verkehrswegebauarbeiten - Oberbauschichten ohne Bindemittel" Deckschichten 5: Ebenheit: Unebenheiten der Oberfläche einer Schicht innerhalb einer 4 m langen Messstrecke dürfen nicht größer als 2 cm sein. [Empfehlung lt. ZTV Pflaster-StB: 1cm auf 4m!] 24 12

13 Schallemission! Teilweise Setzung einer Bus-Spur: Zu geringe Verdichtung oder ungeeignete Material? 25 Aber: Hohe Verdichtung bedingt u.u. Wasserundurchlässigkeit! Mehr als 80% der strukturellen Schäden an Pflasterbauweisen sind durch Wasser in der Konstruktion bedingt! 26 13

14 Laut und unattraktiv! Schallemission! Totalschaden nach nur 1,5 Jahren! Wolfsburg, Willy-Brandt-Platz, 300 Busse/Tag, April Konsequenzen Hoher Widerstand der Tragschichten gegen Verformungen notwendig Sehr intensiv verdichtete Schottertragschichten E V2 >= 180 MN/m² (=Wasserundurchlässigkeit?!) oder Asphalt- oder Betontragschichten bzw. HGT (=undurchlässig, sofern nicht drainfähig ausgebildet; Aber: wenn drainfähig (dauerhaft?) = Kostenintensiv) Undurchlässigkeit der Tragschichten (=f(t)) muss berücksichtigt werden Regenwasserabfluss i. W. nur über die Decke möglich! Fugen- und Bettungsmaterial wird ausgetragen und die Pflasterdecke zerstört, sofern nicht Spezielles Bettungs- und Fugenmaterial verwendet wird

15 ECOPREC -Bauweise (European COncrete Pavement for RECycling Mehr als 14 Jahre Erfahrung in Skandinavien und Deutschland! (Stand 2014) Betonpflastersteine Bituminös gebundenes Bettungsmaterial Tragschicht(en) mit RC-Material Untergrund Grundwasser 29 2 Jahre nach der Instandsetzung! Wolfsburg, Willy-Brandt-Platz, 300 Busse/Tag, April

16 Lügde / Deutschland: Durchfahrtsstraße; ca m² auf undurchlässiger ungebundener Tragschicht und Asphaltlage (8cm); Einsparungen: Kosten: ,- ; ~ 27 /m² Zeit: ~ 6 Wochen (Daten Grontmij)

17 33 CPX Werte aus Lügde CPX vergleichbar mit konventionellen Asphaltdeckschichten!!! 34 17

18 Conclusions: 1. The paver bond / the pavers should follow these reqirements * : 1. Minimum joint width (2-3mm) 2. Small champfer, if possible without chapfer (sharp-edged) 3. Maximum paver geometry, e. g. 15x30cm oder 30x30cm 4. Finely structured surface, e. g. polished & shot blasted (investigation 5. Direction of joints angular to the main driving direction (ideal 45 ) 2. The mid and long term deformation of the base layer should be minimized. 3. Rigid, impermeable base layers should be prefered due to their deformation behaviour. 4. But: Impermeable base layer should be avoided, even cement or asphalt based, because of their high risk for damages, as long as no special construction will be used (e.g. drainage concrete or drainage asphalt or ECOPREC ) 5. Requirements on evenness should be revised, may be increased for the short-wave distance (investigation?), because of their influence on the offset of the pavers * see Bachelor thesis of Mr. Martin Endriß /TUM >> Concrete Block pavement can be quiet as asphalt!<< 35 Förderprojekt bast (Bundesanstalt für Straßenwesen) Generelle Ziele (in Kooperation von: FGSV/SLG/SF-Koop.) Verifizierung der FIGE-Untersuchung aus 1992 Verbesserung der Schall-Kennwerte für Betonsteinpflaster Einflussnahme auf nationale und/oder europäische Regelwerke Individuelle Ziele (nur ) Neue Produkte + Bauweisen Projektdauer: (+6 Monate Verlängerung) Projektleitung Müller BBM, Planegg b. München Arbeitspakete [Aufgabenleitung] 1.Oberflächentextur gefügedichter Betonsteine [University Kassel)] 2.Porenstruktur und Dauerhaftigkeit offenporiger Betonsteine [TU Munich] 3.Fugenform und orientierung [Müller BBM] 4.Verlegeprozess (+Konstruktion der Pflasterdecke) [] 36 18

19 Produktentwicklung Texturoptimierung Rautenstein zur Diagonalverlegung Randomisierte Rauten (in Anlehnung an die ITARI-Oberfläche) 37 Aktuelle Ergebnisse Prägung einer Rauten-Textur im Labor (FCN ) > Werksversuche? > verworfen! Mikrosilika-Gehalt unterschiedlich 38 19

20 Ergebnisse der Demonstratormessungen (FCN ) db db(a) 79 db(a) 83 db(a) Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag ; bast-symposium; Berg.-Gladbach s Produktentwicklung Offenporiger Beton Herausforderungen Optimierung Akustik Frost-Tausalzwiderstand Festigkeit & Gebrauchsfähigkeit Einsatz von Zusatzstoffen & Zusatzmitteln Kunststoffdispersion Puzzolanisches Zusatzstoffe Mikro-Silika

21 Ziel: Schallabs.grad 1,0 bei 250 Hz Produktion im Betonwerk Berglern (BW Linden) 42 21

22 Pilotbaustelle in Melle 43 Pilotbaustelle in Melle 44 22

23 SPB - Statistische Vorbeifahrtmessung 5,0m 1,2m Wind-, 7,5m Temperaturmessung Geschwindigkeit L Amax [db(a)] Pegelmessung, Spektralanalyse v [km/h] Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag ; bast-symposium; Berg.-Gladbach Ergebnis für den offenporiger Betonpflasterstein Vergl.wert zu D stro mind. -7 db(a)! Zusammenfassung & Ausblick > RLS15 eröffnet neue Möglichkeiten! 46 23

24 Was bedeuten diese Ergebnisse? 47 Sprachverständlichkeit STI*-Wert Beantwortet die Frage: Kann man sich neben einem Verkehrsweg ungestört unterhalten? *STI Speech Transmission Index (EN :2011) Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag ; bast-symposium; Berg.-Gladbach 48 24

25 STI STI Werte lärmmminderndes Betonsteinpflaster Zeit (Sekunden) Sprachverständlichkeit bei der Vorbeifahrt eines Pkws mit 30 km/h in 7,5 m Entfernung Referenzbelag Splittmastixasphalt 0/8 konventionelles Kopfsteinpflaster Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag ; bast-symposium; Berg.-Gladbach 49 Pilotbaustelle Melle (Video) Pilot construction side Melle (video) 50 25

26 Danke für s Zuhören! 51 26