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Analyse und Entwicklung von Straßenoberbauten

Anpassung der Dimensionierung an den Klimawandel (04.0332)
Alle wissenschaftlichen Prognosen zum Klimawandel sowie die Erfahrungen aus den zurückliegenden Jahren veranlassen zu der Annahme, dass sich das Wetter hinsichtlich der langwelligen Gegenstrahlung und damit der vorherrschenden Temperaturen verändern wird. Unstrittig ist darüber hinaus, dass dieser Klimawandel in Straßenbefestigungen aus Asphalt und Beton zu veränderten Beanspruchungen und somit zu früheren oder auch späteren Schadenseintrittszeitpunkten führen wird. Der Klimawandel wird deshalb die Dimensionierung von Straßenbefestigungen beeinträchtigen, die für Nutzungszeiträume von in der Regel mindestens 30 Jahren vollzogen wird. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines zukunftsfähigen Verfahrens zur Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels bei der Dimensionierung von Straßenbefestigungen sowie der damit verbundenen Aktualisierung der Eingangsparameter. Das zu entwickelnde Verfahren mit den zu erstellenden Forsteinwirkungszonenkarten und den Karten der KiST-Zonen stellt die gesamte Dimensionierung von Straßenbefestigungen auf die Berücksichtigung des Klimawandels um. Die Ergebnisse gehen also direkt in die entsprechenden Regelwerke ein.

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.

Zyklische Untersuchung an einer Versuchsstrecke mit KRC-Schicht (3410002)
Mit dem Kaltrecycling(KRC)-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.

Pilotanwendung einer temperierten Straße auf dem duraBASt (04.0325)
Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur rechnerischen Dimensionierung von temperierten Straßenbefestigungen über die Umsetzung in einem Großversuch auf dem duraBASt. Für diesen Großversuch werden 5 Aufbauvarianten der temperierten Straße sowie ein Energiesystem zur Temperierung errichtet, mit denen die Wirkungsweise und die Effizienz der Temperierung über entsprechende Sensordaten in der Anlagensteuerung und den Aufbauvarianten untersucht werden. Durch die Begrenzung der Temperaturbeanspruchung der Straßenbefestigung – sowohl durch niedrige als auch hohe Temperaturen – kann eine höhere Lebensdauer und Befahrbarkeit der Straßenbefestigung erwartet werden. Durch die Vermeidung von Eisglätte ist eine saisonal unabhängige hohe Transportleistung zu erwarten, die Verkehrssicherheit nimmt zu und der volkswirtschaftliche Schaden durch Eisglätte-Unfälle wird verringert. Weiterhin werden durch die Reduktion des Einsatzes von Streusalzen die Belastungen der Straßenbefestigung und der Bauwerke sowie die Umweltbelastungen deutlich verringert. Die Temperierung von Straßenbefestigungen kann somit an ausgewählten Streckenabschnitten maßgeblich zu einem ökologischen und ökonomischen Nutzen beitragen.

Verifizierung der Mischgutkonzeptionierung kaltgebundener bitumendominanter Tragschichten und Ableitung von Dimensionierungsgrundsätzen (04.0329)
Große Mengen von Asphaltgranulat lagern bei den Mischwerken und können voraussichtlich nicht in komplett Heißasphaltschichten des Oberbaus hochwertig wiederverwendet werden. Eine andere Möglichkeit ist die Verwertung des Asphaltgranulats in kaltgebundenen Tragschichten. Anforderungen an die Eigenschaften des Baustoffgemisches und an die fertige Leistung sind in den Merkblättern für die Verwertung pechhaltiger Straßenausbaustoffe und von Asphaltgranulat in bitumengebundenen Tragschichten durch Kaltaufbereitung in Mischanlagen (M VB-K, Ausgabe 2007) und für Kaltrecycling in situ im Straßenoberbau (M KRC, Ausgabe 2005) vorgegeben. Hinweise zur Dimensionierung derartiger kaltgebundener Tragschichten werden in den Merkblättern gegeben. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Bewährung bestehender Strecken mit kaltgebundenen bitumendominanten Tragschichten zu überprüfen und die relevanten Eigenschaften dieser Schichten zu bestimmen, als Grundlage für die Überarbeitung der Regelwerke und die Dimensionierung von Bauweisen mit kaltgebundenen Tragschichten.

Erprobungsstrecke Seelow (3215101)
Die Erprobungsstrecke Seelow wurde 2007 durch das Land Brandenburg angelegt und ursprünglich für eine Nutzungsdauer von zehn Jahren dimensioniert. Somit erreicht die Erprobungsstrecke in naher Zukunft das Ende der geplanten Nutzungsdauer. Im Rahmen des Projektes soll daher zum einen die Messwerterfassung der Temperatur- und Feuchtesensoren in den Schichten ohne Bindemittel für die unterschiedlichen Untersuchungsvarianten über das Ende der geplante Nutzungsdauer hinaus fortgesetzt werden. Weiterhin sollen gleichermaßen die Tragfähigkeitsmessungen mit dem Falling-Weight-Deflcetor (FWD) zu je zwei Messzeitpunkten im Jahr durchgeführt werden, um das Gebrauchsverhalten der Untersuchungsvarianten aus Betonrecycling mit unterschiedlichen Ziegelanteilen weiter beobachten und beschreiben zu können. Vergleichende FWD-Messungen und Georadarmessungen sind mit den Messgeräten der BASt vorgesehen.