Simulation der Frosteindringungen unter Berücksichtigung klimatischer Veränderungen

Ähnliche Dokumente
Performance von Asphalt. Ermüdungswiderstand und Steifigkeit

Einführung / Überblick zu den RStO 12

Frostsicherung und Tragfähigkeit

Vorstellung der Richtlinien für die rechnerische Dimensionierung des Oberbaus von Verkehrsflächen mit Asphaltdeckschicht (RDO Asphalt)

Die neuen Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen RStO 12. Dipl.-Ing. (FH) Volker Scheipers

Die RStO 12 - Änderungen für die Asphaltbauweise

Bemessung. Zu beachten ist jedoch, dass die Anforderungen an die Baustoffe und Baustoffgemische nicht in den RStO geregelt sind!

Einsatz der Bodenverfestigung unter schwerbelasteten Verkehrsflächen. Konstantin Keplin

9. Dezember 2010 in Köln

11. Symposium Energieinnovation. Die Wasserkraftnutzung in Österreich bei Klimaänderungen

Klimawandel und seine Auswirkungen. Lisa Brunnbauer DWD Weihenstephan

GLOWA-ELBE Abschlusskonferenz 15./16. März 2004 in Potsdam

A 8, Rosenheim - (Salzburg) Unterlage streifiger Ausbau zw. AS Rosenheim und Achenmühle

Klimawandel in Bayern Veränderungen und Perspektiven

Sachsen im Klimawandel eine Analyse der letzten Jahrzehnte Valeri Goldberg, Christian Bernhofer

Methoden und Ergebnisse der Klimadiagnose für Sachsen-Anhalt

Klimawandel Was erwartet uns in Sachsen?

Neue Erkenntnisse zum Klimawandel in Mitteleuropa

Der Klimawandel und seine Auswirkungen

Gibt es in Niedersachsen einen Klimawandel?

Klimawandel Fakten aus der Vergangenheit und Prognosen für die Zukunft

Klimawandel in Deutschland

Welches Klima erwartet die Thüringer

Regionale Klimaänderungen in Sachsen 4. Dresdener Landschaftskolloquium

Klimawandel in Sachsen

Beschneiungsklimatologie

Deutscher Wetterdienst

Pflasterbauweise. Carsten Koch. Einführungskolloquium RStO April 2013 in Köln

Klimawandel in Niedersachsen

Wärmebedarfsprognose für Einfamilienhaushalte auf Basis von Künstlichen Neuronalen Netzen

Klimaänderungen Prognosen Unsicherheiten

Bemessung von Straßenkonstruktionen nach den RStO 12

Klimawandel in NRW - die Situation in Städten und Ballungsräumen

Asphalt - empirisch oder fundamental

WHG Halbstarre Deckschichten

Klimaentwicklung und Niederschlag in Sachsen-Anhalt

Extremwerte KLIMAWANDEL III. Klaus Haslinger. Lange Nacht der Forschung Wien

Erkenntnisse aus den Großversuchsreihen zur Straßenbeanspruchung der Modellstraße der BASt

Aktuelle Erkenntnisse der Klimaforschung -von globalen bis zu regionalen Klimaänderungen-

Klimawandel und Ozonloch

Klimawandel in der Lausitz Anforderungen an Brandenburg

Ansätze und Möglichkeiten zur strukturellen Substanzbewertung von Asphaltstraßen

1. Witterung im Winter 1997/98

Antworten und Forderungen der deutschen Versicherer. Auswirkungen des Klimawandels auf die Schadensituation in der Versicherungswirtschaft

Ruhr-Universität Bochum

Verkehrsbelastung und Belastungsklassen

Einflüsse des Klimawandels auf den Niederschlag Subjektive Wahrnehmung vs. Nachweisbare Auswirkungen

2. Witterung im Winter 1996/97

2a +2b = a +2b = 38 a +b = 3 2 2a +2b = 6. 4b = 44 b = 11 und a = 8. DF: Arithmetisches Mittel angegeben (FNr 6)

Forschung,gesell,chaft für Straßen- und Verkehrsweseng. Kommission Kommunale Straßen

Klimaänderung in Mitteleuropa? Was wissen wir heute

Wasserverfügbarkeit im Einzugsgebiet der Lausitzer Neiße - Ergebnisse aus dem Projekt NEYMO. Thomas Pluntke

Veränderungen der Hydrodynamik in der westliche Ostsee

Detail 6.1. Gutachten vom

Anwendung von ESCIMO für Thüringen

Klimawandel in der Region Dresden heute und in Zukunft womit wir rechnen können

2.2 Spezifische und latente Wärmen

Energetische und ökologische Bilanzierung der regional angepassten Bioenergiekonzepte

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen. Kommission Kommunale Straßen

ASPEKTE UND MÖGLICHKEITEN ZUR STANDSICHERHEITSBEWERTUNG VON FLUSSDEICHEN

Klimawandel in Dresden Signale für die Klimaentwicklung

Klimawandel. Ursachen und Prognose. Thomas Gerersdorfer Institut für Meteorologie Universität für Bodenkultur Wien

Duktiler Beton für die Straßeninfrastruktur

Recyclingbaustoffe im Straßenbau

Klimawandel im Offenland und Wald

Klimawandel und Hochwasserrisiken

Gibt es in Deutschland nur noch zu warme Monate?

Information zur Einführung neuer Regelwerke in Brandenburg

Neuplanung: Am Ringofen / Hochstraße und angrenzendem Parkplatz Projektgruppe:

KLIMAWANDEL in Thüringen

Regionalisierungsmethoden hydrometeorologischer Beobachtungsdatensätze zu hydrologisch relevanten Rasterdatensätzen (HYRAS) im ReKliEs-De Projekt

KLIMAATLAS REGION STUTTGART

Richtlinien für Bemessung, Bau und bauliche Erhaltung von Flugbetriebsflächen der Bundeswehr

Klimadaten und Klimaprognosen für Hessen

Beispiel AW KFW gedaemmt 140mm Neopor

Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt Brandenburgs

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR SOLARE ENERGIESYSTEME ISE

Klimawandel im Detail Zahlen und Fakten zum Klima in Deutschland

Auswirkungen des Klimawandels auf Regionen Ostdeutschlands

Deutscher Wetterdienst

Fachgespräch Landw. Fahrzeuge im Straßenverkehr 25. November Wegebau im ländlichen Bereich

1 3

Kein Tauwasser (Feuchteschutz) sd-wert: 5.2 m. Temperaturverlauf

Sturmfluten in Hamburg aber sicher! 40 Jahre Sturmflut 1976 gestern, heute, morgen

Prof. Dr. Frank-Michael Chmielewski

Einfluss von Meteorologie und Wald auf die Schallausbreitung Arthur Schady 1, Astrid Ziemann 2, Dietrich Heimann 1

Bereitstellung von historischen Klimadaten

Ursachen und Entstehungsmechanismen von Straßenschäden

Einfluss des Klimawandels auf die Wasserressourcen. Petra Döll

Klimaänderungen im Großraum Hamburg und der Norddeutsche Klimaatlas

Auswirkungen des Klimawandels auf Hochwasserereignisse an der Donau

BAUPHYSIKALISCHES BERECHNUNGSBLATT

Globaler und regionaler. Klimawandel. in Vergangenheit und Zukunft

Die Schaffung eines umfassenden Arbeitnehmerdatenschutzes. Der stärkere Schutz der personenbezogenen Daten von Arbeitnehmer

Stadtplanung im Zeichen des Klimawandels Lokale Klimaschutzkonferenz in Offenbach

Analyse der Klimaentwicklung in Sachsen Projektinitiative des LfULG. 1 XX. Monat 2013 Dr. Johannes Franke

II - Wasserstände, Seegang, Strömungen und Sedimenttransporte

Der Norddeutsche Klimaatlas Klimaänderungen in der Metropolregion Hamburg Julika Doerffer Norddeutsches Klimabüro

Zahlen und Fakten zur Rede von Dr. Paul Becker, Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes

Klimawandelgerechte Metropole Köln

Transkript:

Fakultät Bauingenieurwesen - Institut für Stadtbauwesen und Straßenbau - Professur für Straßenbau Simulation der Frosteindringungen unter Berücksichtigung klimatischer Veränderungen Dresdner Asphalttage 2009

Munich Re warnt vor Kosten- Explosion durch Klimawandel Klimawandel führt zu massiven Umweltkatastrophen Quelle: Welt-online Allianz befürchtet nicht versicherbare Schäden durch Klimawandel Quelle: Spiegel-online Forscher berichten von massivem Eisschwund Quelle: Spiegel-online Mehr als 300.000 Menschen sterben jährlich an den Folgen des Klimawandels Quelle: Bild-online Quelle: Zeit-online Forscher warnen vor Turbo-Klimawandel Quelle: SZ-online 16,8 Grad in Hamburg! So warm war s im November noch nie Quelle: Spiegel-online Folie 2

Gliederung Einführung: Klimawandel / Emissionsszenarien Ergebnisse der Untersuchungen Grundlagen der Berechnung Auswirkungen der klimatischen Veränderungen Straßenbautechnische Reaktionen Prognosen zur strukturellen Schädigung von Asphaltbefestigungen Zusammenfassung / Ausblick Folie 3

Emissionsszenarien: Prognosen der Temperaturänderungen Quelle: IPCC 2007: WG1-AR4 Folie 4

Ausgewähltes Emissionsszenario Quelle: IPCC 2007: WG1-AR4 Folie 5

Gliederung Einführung: Klimawandel / Emissionsszenarien Ergebnisse der Untersuchungen Grundlagen der Berechnung Auswirkungen der klimatischen Veränderungen Straßenbautechnische Reaktionen Prognosen zur strukturellen Schädigung von Asphaltbefestigungen Zusammenfassung / Ausblick Folie 6

Prinzip der thermischen Simulation gespeicherte Wärme Straßenbefestigung Klimaparameter Globalstrahlung Lufttemperatur Luftfeuchtigkeit Niederschlagsmenge Windgeschwindigkeit Bewölkungsgrad Zeitintervall = 1 h Folie 7

Datenbasis der simulationsrelevanten Klimaparameter Klimaparameter wurden prognostiziert von der Gruppe Modelle und Daten (M&D) des Max-Planck-Instituts für Meteorologie Hamburg Prognosezeitraum für das Szenario A1B: 2000 bis 2100 zwei Szenarioläufe (A1B-1 und A1B-2) mit unterschiedlichen Startbedingungen zusätzlicher Simulationsprozess für das Klima des 20 Jhd. C20 (1960 2000) thermische Prognoserechnungen für den Zeitraum von 1980 2069 (90 Jahre) Folie 8

Untersuchungsgebiet & Befestigungsaufbau ca. 320 km² Folie 9

Prognostizierte Änderungen der Oberflächentemperaturen Prognostizierte Häufigkeiten negativer Oberflächentemperaturen 1980 2009 13% Oberflächentemperaturänderung [K] 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 von 2009 bis 2038 2014 2043 A1B - 1 A1B - 2 Trend A1B - 2 Trend A1B - 1 +3,8 bis +4,9 K +1,1 bis +1,8 Jahrestiefstemperaturen K (30-jährige Mittelwerte) 2019 2048 2024 2053 Zeitraum 2029 2058 ca. +5,0 K 2034 2063 2039 2068 Häufigkeit 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% von 2009 bis 2038 A1B (Mittel aus A1B-1 abs.: -1,5 bis -2,5% und A1B-2) rel.: -11 bis -20 % Trend A1B abs.: -4,5 bis -6% rel.: -35 bis -45% abs.: -5,5 bis -6,5% rel.: -40 bis -50 % 30-jährige Mittelwerte 2014 2043 2019 2048 2024 2053 Zeitraum 2029 2058 2034 2063 2039 2068 Folie 10

Prognostizierte Veränderungen der jährlichen maximalen Frosteindringtiefen 60 Bezug auf Mittelwert des Zeitraums 1980-2009 Bezug auf Maximum des Zeitraums 1980-2009 Trend (Mittelwert) Trend (Maximum) 60 Bezug auf Mittelwert des Zeitraums 1980-2009 Bezug auf Maximum des Zeitraums 1980-2009 Trend (Mittelwert) Trend (Maximum) 40 A1B-1 40 A1B-2 Differenz der jährlichen Frosteindringung [cm] 20 0-20 -40-60 -80-100 -120 2009 2019 2029 2039 2049 2059 2069 Jahr Differenz der jährlichen Frosteindringung [cm] 20 0-20 -40-60 -80-100 -120 2009 2019 2029 2039 2049 2059 2069 Jahr Folie 11

Bemessungsrelevante Frosteindringtiefe RStO 01 bezieht sich auf die maximalen Frosteindringung des Winter 1962/63 strengster Winter seit Begin der Frostindexauswertung (1933) Dicke des frostsicheren Oberbaus = 60% der maximalen Frosteindringung Wiederkehrintervall wird auf mehr als 100 Jahre geschätzt (DWD) nachhaltiger Ressourcenumgang optimierte Frostdimensionierung maximale Frosteindringung eines 30-jährigen Wiederkehrintervalls Folie 12

Veränderungen der bemessungsrelevanten 60% - Frosteindringtiefe Änderung der 60%-Frosteindringtiefe [cm] 0-5 -10-15 -20-25 -30-35 -40 von bis 2009 2069 z (30-jähriges Wiederkehrintervall) t 2069 F,30-2 bis -8 cm 2012 2069 = z A1B-1 A1B-2 Trend A1B-1 Trend A1B-2 2015 2069 t 2069 F,30 2018 2069 z 1980 t F,30 2021 2069 Jahr 2024 2069 2027 2069 Prognosezeitraum 2030 2069 2033 2069-8 bis -20 cm 2036 2069 2039 2069-15 bis -18 cm Folie 13

Minderungen der Dicke des frostsicheren Oberbaus aus thermischen Gesichtspunkten 2009 2069-5 cm ab 2020-10 cm ab 2035-15 cm ab 2040 Welche Auswirkungen hat dies auf die strukturellen Schädigungen der gesamten Befestigung? Folie 14

Tast-Rechnungen gemäß RDO-Asphalt 09 Bauklasse SV (4 8 22) *) VAR1 VAR2 VAR3 Dicke des frostsicheren Oberbaus [cm] 65 75 85 Dicke FSS [cm] 31 41 51 E v2 auf FSS [N/mm²] 120 120 120 E-Modul der FSS [N/mm²] 186 164 141 E v2 auf Planum [N/mm²] 45 Bauklasse III (4 4 14) *) VAR1 VAR2 VAR3 11 Achslastklassen (2t, 4t,, 20t, 22t) der RDO-Asphalt 09 Dicke des frostsicheren Oberbaus [cm] 55 65 75 Dicke Achslastkollektiv FSS [cm] BAB Fernverkehr der 33 RDO-Asphalt 43 09 53 E v2 204 auf FSS Belastungssituationen [N/mm²] infolge Temperatur 120 120 120 E-Modul (12 Temperaturverläufe der FSS [N/mm²] x 17 Oberflächentemperaturklassen) 182 159 136 E v2 Steifigkeits-Temperaturfunktionen auf Planum [N/mm²] der Kalibrierasphalte 45 der RDO-Asphalt 09 Bauklasse Ermüdungsfunktion V (4 10) *) des Kalibrierasphalt VAR1 der Tragschicht VAR2 der RDO-Asphalt VAR3 09 Dicke des frostsicheren Oberbaus [cm] 45 55 65 Dicke Gesamtlastwechselzahl: FSS [cm] N vorh = 38.800.000 31 41 51 E v2 auf FSS [N/mm²] 120 120 120 E-Modul Nachweise der FSS gemäß [N/mm²] RDO-Asphalt 09: 186 164 141 E v2 auf Planum 1. Plastische [N/mm²] Verformung des Untergrundes 45 2. Plastische Verformungen der ToB Nvorh,i SMINER si i i Nzul, i 3. Ermüdungsnachweis der ATS Folie 15

Tast-Rechnungen gemäß RDO-Asphalt 09 1,6 Bauklasse SV 1,4 1,2 MINER-Summe [-] 1,0 0,8 0,6 S(Asphalt) 0,4 S(FSS) S(Boden) 0,2 0,0 Schadenskriterium -15 cm 20 30 40 50 60 Dicke der FSS [cm] Folie 16

Tast-Rechnungen gemäß RDO-Asphalt 09 2,5 Bauklasse SV MINER-Summe (Aspahlt) [-] 2,0 1,5 1,0 0,5 FSS=36 cm FSS=51 cm + 10% + 80% Schadenskriterium = Schadensumme FSS=51 cm (1980-2009) + 80% Schadensumme FSS=36 cm (1980-2009) 0,0 von bis 2009 2038 2012 2041 2015 2044 2018 2047 2021 2050 2024 2053 2027 2056 2030 2059 2033 2062 2036 2065 2039 2068 Zeitraum Folie 17

Gliederung Einführung: Klimawandel / Emissionsszenarien Ergebnisse der Untersuchungen Grundlagen der Berechnung Auswirkungen der klimatischen Veränderungen Straßenbautechnische Reaktionen Prognosen zur strukturellen Schädigung von Asphaltbefestigungen Zusammenfassung / Ausblick Folie 18

Zusammenfassung teilweise gravierende Veränderungen der thermischen Zustände ist recht wahrscheinlich zukünftig geringere Frosteindringtiefen sind durchaus real aus thermischen Gesichtpunkten ist ein Minderung der Dicke des frostsicheren Oberbaues vorstellbar bezogen auf die strukturelle Schädigung der ungebundenen Schichten scheint dies durchaus vertretbar die zukünftigen klimatischen Veränderungen wirken sich recht wahrscheinlich gravierender auf die Ermüdung der Asphalttragschichten aus zur Kompensation negativer Auswirkungen auf die Ermüdung der ATS sind u. a. Schichtdickenerhöhungen denkbar Folie 19

Ausblick zusätzlich thermische Prognoserechnungen für - weiter Emissionsszenarien - andere Bauweisen - anderer thermophysikalischer Materialparameter Berücksichtigung bei Dimensionierungs- und Prognoserechnungen erforderlich Folie 20

Fakultät Bauingenieurwesen - Institut für Stadtbauwesen und Straßenbau - Professur für Straßenbau Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!