Technische Universität München D-A-CH Tagung 2012 Wien, 04./05. Oktober 2012 Whitetopping Theorie, Experiment und Praxis TU München Lehrstuhl Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Freudenstein Was ist Whitetopping? Dünne Betonschicht auf Asphalt mit Verbund Whitetopping gefräster Asphalt 2 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 1
Was ist Whitetopping (nach Guide to Concrete Overlays) Mit Verbund Beton auf Beton Ohne Verbund Beton auf Asphalt Beton auf Asphalt auf zementgebundenen Tragschichten 3 Was ist Whitetopping Häufige Definition auch über die Dicke des Betons: Konventionelles Whitetopping: Dicke: > 22 cm Bauweisen nach RStO Thin Whitetopping (TWT): Dicke: 10 cm 22 cm Ultra-Thin Whitetopping (UTW): Dicke: 5 cm 10 cm 4 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 2
Einsatzbereiche von Whitetopping Ampel- und Kreuzungsbereiche Busspuren, Bushaltestellen Park- und Abstellflächen Industrie- und Gewerbeflächen 5 Lange Platte Kurze Platte "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 3
Was bewirkt Whitetopping: Spannungen Schematischer Verlauf der Spannungen in Plattenmitte mit Verbund Schematischer Verlauf der Spannungen in Plattenmitte ohne Verbund Beton vorhandene Befestigung + + Beton vorhandene Befestigung + + FSS + Untergrund FSS + Untergrund Tiefe Tiefe 7 Wie funktioniert Whitetopping Kleine (quadratische) Platten reduzieren Wölbspannungen reduzieren Fugenbewegung (Sommer/Winter, Tag/Nacht) Verkehrsspannungen etwas geringer (Platte Pflaster) mit Dicke kleiner 22 cm nicht in RStO enthalten (Erneuerung: bis 16 cm) und mit Verbund Beton entlastet Asphalt, Asphalt entlastet Beton zu bestehendem Asphalt oder Beton Restsubstanz wird nicht ausgebaut sondern weiter verwendet 8 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 4
Spannungsverteilung Whitetopping p = 0,7 N/mm² / Q = 50 kn / 14 cm Beton + 12 cm Asphalt Biegezugspannungen x [N/mm²] Beton Asphalt Schubspannungen xz [N/mm²] Beton Asphalt 9 Verkehrslastspannungen: Einfluss der Plattenlänge Unterschied FEM Westergaard Biegezugspannungen (Plattenmitte) x [N/mm²] 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 ANSYS, Asphalt E=3.500 N/mm² Westergaard, Asphalt E=3.500 N/mm² ANSYS, Asphalt E=10.000 N/mm² Westergaard, Asphalt E=10.000 N/mm² 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Plattenlänge [m] 10 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 5
Temperaturgradienten 11 Wölbspannungen: Einfluss der Plattenlänge 12 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 6
Max. Schubspannungen in der Schichtgrenze, Q = 50 kn 13 Anforderungen an den Verbund Whitetopping Scherfestigkeit (Leutner) Beton: 100 mm Asphalt: 80 mm 1,10 N/mm² Beton: 120 mm Asphalt: 100 mm 0,96 N/mm² Beton: 140 mm Asphalt: 120 mm 0,86 N/mm² 14 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 7
Vergleichende Darstellung von Ermüdungsfunktionen 15 16 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 8
Ermüdungsverhalten von Beton σmax/fct 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 Heeralal et.al. ohne Fasern Heeralal et.al. 80 kg Stahlfasern Leykauf et.al. 40 kg Stahlfasern Whitetopping ohne Fasern Whitetopping 10 kg Glasfasern 0,6 mit Fasern 0,55 0,5 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Schwingspielzahl N ohne Fasern 17 Standardisierte Bauweisen Bauklasse II III Äquivalente 10 t Achsübergänge in Mio. B > 3 10 > 0,8 3 Plattenlänge 1650 mm Betondecke 14 Asphalttragschicht 120 11 25 120 Frostschutzschicht (Dicke gem. RStO) 45 45 12 10 22 18 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 9
Bestandserhaltung und Sanierungsbedarf Zustand im Bestand (Tragschichten) Neuwertig gut Relativ gut geschädigt stark geschädigt abgängig Whitetopping denkbar Grundhafte Erneuerung Zeit 19 Whitetopping International Kanada:1995 erste Versuchsfläche im Stauraum einer Kreuzung Frankreich, Schweden: ab Mitte der 90er-Jahre Belgien: erste Whitetopping-Versuchsstrecke Ende 1999. Bis heute weitere Teststrecken erfolgreich realisiert Brasilien, Mexiko, Südkorea, Japan, Italien Whitetopping D-A-CH Österreich:1997 erste UTW-Teststrecke. 2005 weitere Tests. Schweiz: 2004 erste Testflächen (Abbiegespur, Kreuzung, Brücke, Taxistände) Deutschland: 26 Whitetopping-Projekte (Stand 02/2012) 20 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 10
Anwendung Plattengeometrie: Fahrspuren: Längsfugen nicht unter Rollspur 2 Platten pro Fahrstreifen (1,60 1,80 m Seitenlänge) Dicke: Asphalt und Beton ausgewogen Beton 10 cm, besser 12 cm; 14 cm für SV Dickere Betonplatte am Übergang Beton-Asphalt (Lastfall freier Plattenrand) 21 Ausführung Vorbereitung Tragfähiger Untergrund Deckschichten abfräsen + reinigen Fugen Vergießen Längsfugen verankern für SV: Querfugen verdübeln Beton Fasermodifizierung sinnvoll Sorgfältig nachbehandeln 22 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 11
Gesammelte Erfahrungen als Merkblatt Forschungsgesellschaft für Straßenund Verkehrswesen Arbeitsgruppe Betonstraßen Merkblatt Whitetopping M WT Ausgabe 2012 23 VERSUCHSSTRECKEN: TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 24 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 12
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 25 TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 26 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 13
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 27 TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 V1: Referenzbeton (LP)-BV/SRA: 6,3 kg/m³ V2: Glasfaserbeton Wie V1 + AR-GF: 7 kg/m³ V3: Glasfaserpolymerbeton Wie V1 + Polymer fest 10 kg/m³ + AR-GF: 10 kg/m³ 12 cm Beton auf 10 cm Asphalt in 3 Varianten C30/37, XF4, XM2 GK 16 mm w/z-wert( eq ) 0,38 LP 4,5 Vol.-% 28 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 14
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 29 TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3 30 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 15
BAB A99 AS Ottobrunn / AM Hohenbrunn 31 TWT Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach Asphalt Alter ca. 3 Jahre TWT d = 12 cm PPE-Fasern (3,8 kg/m³) BV/SRA (6,0 kg/m³) Pigment (schwarz) 6 % v.z. 32 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 16
TWT Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach 33 TWT Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach 34 "Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 17
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