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Dimensionierung und Straßenaufbau

Aspekte der Dimensionierung und Konstruktion zur Sicherstellung der Verfügbarkeit bei temporärer Nutzung von Randbereichen von Bundesfernstraßen (04.0327)
Straßenbefestigungen, insbesondere Autobahnen, werden in der Regel unter der Annahme dimensioniert und konstruiert, dass die Verkehrslasten einen Abstand zum Fahrbahnrand haben. In Ausnahmefällen sehen die Richtlinien für die Anlage von Autobahnen (RAA 2008) die zeitlich befristete Nutzung der Randbereiche vor. Beispiele hierfür sind die wiederholte Überschreitung der Kapazitätsgrenze des Autobahnabschnittes sowie Staus oder schwere Verkehrsstörungen. Die Nutzung der Randbereiche kann sich, insbesondere durch die Lasten des Schwerverkehrs, ungünstig auf die Nutzungsdauer, ausgedrückt durch eine verminderte ertragbare Lastwechselzahl, und die erforderlichen Erhaltungsmaßnahmen auswirken. Dementsprechend wird die Quantifizierung der verringerten aufnehmbaren Lastwechselzahlen infolge Fahrbahnrandbefahrung benötigt, um entsprechend der geplanten bauzustandsbedingten Dauer der Verkehrsführung die notwendigen konstruktiven Maßnahmen ergreifen zu können. Es sind Untersuchungen anzustellen, die die veränderlichen Querschnittsverhältnisse berücksichtigen, vorhandene Schwachstellen identifizieren und Lösungsvorschläge zur konstruktiven Sicherstellung der Funktionsweise liefern. Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, auf Basis realistischer Annahmen des Schwerverkehrs rechnerische Modelle aufzustellen und Dimensionierungen durchzuführen, die dieser Randbelastung Rechnung tragen.

Optimierung der Anwendbarkeit der Probabilistik in der Dimensionierung und Substanzbewertung von Betonstraßen (04.0313)
Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, vorliegende Forschungsergebnisse zur probabilistischen Dimensionierung sowie zur Dimensionierung mit der finiten Elemente Methode von Betonstraßen zusammenzuführen und EDV-technisch zu demonstrieren. Dabei ist im Wesentlichen die Rechenzeit zu optimieren. Einschränkungen bezüglich der anwendbaren Geometrien und Materialeigenschaften dürfen dabei entstehen. Das Ergebnis bilden eine Grundlage für die Neuerstellung der RDO Beton und die Ersterstellung der RSO Beton.

Erfahrung Anwendung RSO Asphalt (3416002)
Der vorliegende Entwurf der Richtlinien zur Bewertung der strukturellen Substanz des Oberbaus von Verkehrsflächen in Asphaltbauweise (RSO Asphalt) wird zu einem FGSV-Regelwerk ausgearbeitet. Im Rahmen dieses Projektes soll gemeinsam mit den Straßenbauverwaltungen der Länder ein Erfahrungshintergrund zur Anwendung der in den RSO Asphalt beschriebenen Vorgehensweise aufgebaut werden. Hierzu sind von den Straßenbauverwaltungen der Länder, unter Federführung des BMVI, gemeinsam mit der BASt verschiedene Streckenabschnitte im Bundesfernstraßennetz unterschiedlicher Liegedauern gemäß den RSO Asphalt zu betrachten und die jeweiligen Restnutzungsdauern zu bestimmen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse zur theoretischen und praktischen Anwendung der RSO Asphalt werden zur Finalisierung des vorliegenden Entwurfes in den zugeordneten Gremien zur Diskussion gestellt.

Druckspannungssensor CANopen (3415000)
Informationen über das Verhalten eines Straßenkörpers auf Beanspruchung durch den Schwerlastverkehr erhält man durch Instrumentierung. Die beiden wichtigsten physikalischen Größen sind dabei Druckspannung und Dehnung. Bei den bisher eingesetzten Sensorvarianten wurde die fehlende Kalibriermöglichkeit nach dem Einbau als gravierender Nachteil erkannt, der insbesondere bei den Dehnungssensoren zu hohen Ausfallraten geführt hat. Es soll nun ein produktionsreifer Druckspannungssensor entwickelt werden. Neben der Modernisierung der Schnittstelle sollen Überlegungen aus der „Machbarkeitsstudie zur Entwicklung von Sensoren zur Erfassung des strukturellen Zustandes“ des Fraunhofer Instituts für Physikalische Messtechnik IPM von 2012 derart einfließen, dass durch die Integration von Sensoren für die Umgebung (Temperatur und Feuchte) ein erster Multisensor entsteht.

Innovationsprogramm: Durchführung und Auswertung von Belastungsversuchen mit dem MLS10 (3414002)
Innerhalb der nächsten Jahre wird es immer wichtiger, die vorhandene Infrastruktur funktional zu erhalten und für die steigenden Belastungen durch den Schwerverkehr zu ertüchtigen. Eine frühzeitige Erkennung und Detektion von Schad- und Schwachstellen sind somit elementar. Daher sind Verfahren notwendig, um die strukturelle Substanz von Straßenbefestigungen zerstörungsfrei zu bewerten. Hierfür sollen im Rahmen des Projektes auf der BASt-Modellstraße in Asphaltbauweise zeitraffende Belastungsversuche mit dem MLS10 der BASt durchgeführt werden. Entsprechende Untersuchungen finden zum einen im nationalen Innovationsprogramm Straße mit dem Titel „Innovationen im Straßenbau – Zerstörungsfreie Verfahren zur Bewertung der strukturellen Substanz“ durch externe Partner statt. Zum anderen erfasst die BASt eigene Daten durch entsprechende Untersuchungen. Dazu zählen die kontinuierliche Aufzeichnung der Daten von Dehnungs- und Temperatursensoren, aber auch die Erhebung von Daten mit dem Falling Weight Deflectometer (FWD). Hinzu kommen Messungen von Querebenheiten durch den Einsatz eines Profilometers sowie dem Einsatz von ZEB-Fahrzeugen. Diese Messungen ergänzen die Erkenntnisse aus vorherigen Versuchen und bieten weitere Erfahrung in der Bewertung von Versuchsfeldern hinsichtlich der strukturellen Substanz. Aus den Ergebnissen werden wichtige Erkenntnisse für die Bewertung von belasteten Flächen in zukünftigen Versuchsprogrammen abgeleitet.

Zyklische Untersuchung an einer Versuchsstrecke mit KRK-Schicht (3410002)
Mit dem Kaltrecycling(KRK)-Verfahren können aus ungebundenen und/oder gebundenen Schichten des Oberbaus unter Zugabe von Bindemittel(n) Tragschichten auf der Baustelle hergestellt werden. Dadurch wird eine vollständige Verwertung von Straßenbaustoffen im Sinne des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes ermöglicht. Befestigungen mit KRC-Schichten sind nach dem Merkblatt für Kaltrecycling in situ im Straßenoberbau, Ausgabe 2005, nur bis zur Bauklasse III nach den RStO 01 vorgesehen. Teilabschnitte der B 52 wurden bei der Grunderneuerung als Versuchsstrecke für den Einsatz von KRC-Schichten bei einer die Bauklasse III überschreitenden Verkehrsbelastung ausgeführt. Angesichts erster Erfahrungen an anderen Streckenabschnitten werden die Erfolgsaussichten positiv beurteilt. Mit der Anlage der Versuchsstrecke sollen primär die Kenntnisse zum Einsatz von KRC-Schichten in Befestigungen für Verkehrsbelastungen höher als Bauklasse III erweitert werden. Zudem soll die Versuchsstrecke Aufschlüsse über den Einfluss von verschiedenen bitumenhaltigen Bindemitteln, den Anteil der KRC-Schicht an der Gesamttragfähigkeit der Befestigung sowie die Möglichkeit einer Äquivalenzbeziehung zwischen Asphalttragschichten und KRC-Schicht geben. Im Rahmen des vorliegenden Projekts werden begleitend zerstörungsfreie Messungen mit dem Falling Weight Deflectometer und dem Georadar sowie die Auswertung der Daten durchgeführt. Weiterhin sind Erfahrungen hinsichtlich der Berücksichtigung von KRC- Schichten in der rechnerischen Dimensionierung zu sammeln.