The New leafl et “M VaB Part 3: Container- and logistic pavements”

Univ.-Prof. Dr.-Ing. S. Freudenstein, M. Bollin, M. Sc., München

Der Arbeitskreis 8.3.3 der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e. V. (FGSV) beschäftigt sich mit Verkehrsflächen in Betonbauweise, welche nicht ausreichend in den bisherigen Regelwerken berücksichtigt sind. Bisher sind dazu die beiden ersten Teile des M VaB (Merkblatt für Planung, Konstruktion und Bau von  Verkehrsflächen aus Beton) veröffentlicht, welche sich im Teil 1 mit Kreisverkehren, Busverkehrsflächen und Rastanlagen beschäftigten und sich im Teil 2 den Stadt- und Landstraßen sowie plangleichen Knotenpunkten widmeten. Im Teil 3 hat man sich nun in neuer Zusammensetzung der Container- und Logistikflächen angenommen. Hochbelastete Industrieflächen, wie beispielsweise Containerterminals, werden hauptsächlich in Betondeckenbauweise ausgeführt. Die Konstruktion dieser Betondecken benötigt eine spezifische Dimensionierung. Um die Container intermodal zu verladen, kommen Portalkräne oder mobile Umschlaggeräte (Reachstacker) zum Einsatz. Diese Reachstacker können Achslasten von über 120 Tonnen aufweisen, welche über vier Räder auf die Betonoberfläche übertragen werden und daher zu hohen Pressungen im Bereich der Kontaktflächen führen. Die Container werden in den Abstellbereichen nahe aneinandergestellt, wobei teilweise bis zu vier Containerecken direkt aneinanderstoßen. Selbst im vollbeladenen Zustand werden die Container zwei-, drei- oder sogar vierfach gestapelt. Durch horizontale Windlasten erfolgt eine indirekte Erhöhung der Vertikallasten an den Containerecken. Die Kombination aus der Anordnung der Abstellung und den Windlasten ruft zusätzlich hohe Belastungen an den Aufsetzpunkten der Container hervor. Darüber hinaus muss die Betonoberfläche spezielle Anforderungen erfüllen. Da die Container aufeinandergestapelt werden, liegt die maximal zulässige Querneigung der Oberfläche bei 0,5 %. Außerdem können Schubbeanspruchungen, durch Verschieben der Container in horizontaler Richtung, erzeugt werden, welche im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit der Betonoberfläche, insbesondere im Fugenbereich, kritisch sein können. Dementsprechend sollten hochbelastete Containerterminals in Betonbauweise, grundsätzlich in der Belastung mit Flugplätzen (Vorfeldern) vergleichbar, konstruiert/konzipiert werden. Der AK 8.3.3 mit Experten des Betonstraßenbaus sowie aus dem Bereich Eisenbahninfrastruktur erarbeitete den Teil 3 des M VaB für die Konstruktion derartiger hochbelasteter Flächen. Dieses Merkblatt beinhaltet die Dimensionierung der Betondecke bei definierten Standardbelastungssituationen sowie entsprechende Konstruktionsmethoden.

The working group 8.3.3 of the FGSV is dealing with concrete pavements, which are not stated in common specifications or guidelines. Actually two parts of the leaflet M VaB are published. Part 1 deals with pavements for roundabouts, bus traffic or resting facilities. In part 2 pavements for urban and country roads as well as intersections are mentioned. Within part 3 special requirements for highly loaded industrial or container terminal pavements are defined. Highly loaded concrete pavements in industrial areas, such as container terminals, require a special design and dimensioning of concrete structures. These areas can be managed with gantry cranes to lift the containers from rail to road and vice versa or with heavy reach stackers. Those reach stackers are capable of having axle loads of more than 120 tons, which are distributed over four wheels with high contact pressure between them and the concrete pavement. For storage, the containers are placed closely together and stacked in two, three or maybe four layers, even when fully loaded. In extreme situations, up to four corners are directly next to each other. Additionally, horizontal wind pressure increases the indirect vertical forces at the container corners. The combination of these loading conditions induces high vertical loads at the support points of the containers. Furthermore, the concrete surface has to fulfil special requirements. Due to the fact that the containers have to be stacked above each other, the maximum incline of the storage area is limited to 0.5 %. Additionally shear forces can be caused by pushing the containers in a horizontal direction. This may be critical for the durability of the concrete in the joint area. Therefore, highly loaded container terminals are designated to be constructed in concrete structures, which can generally be compared to airfield design. The working group 8.3.3 with experts in concrete pavements and experts from railway companies have prepared a document in order to specify requirements and guidelines for the construction of these heavy loaded areas. This includes the dimensioning of standard loading situations and construction methods. The leaflet “M VaB Part 3” was published in 2018.

Results from operating a partly insulated borehole heat exchanger – possible application for ice-avoiding systems in tra c surfaces

Prof. Dr.-Ing. H.-G. Gülzow, Prof. Dr.-Ing. O. Wetter, Minden

Bei konventionellen Erdwärmesonden ergibt sich zwischen Vor- und Rücklauf der Sonden ein thermischer Kurzschluss, wodurch im Rücklauf ein Teil der im Untergrund gewonnenen Wärme wieder verloren geht. Im Rahmen des im vorliegenden Bericht vorgestellten Projekts wurde eine Erdwärmesonde mit gedämmtem Rücklauf entwickelt und in einem identisch aufgebauten Doppelsystem mit einer ungedämmten Sonde verglichen. Die Wirksamkeit der Dämmung wird durch die Messergebnisse im Betrieb der Geothermie-Versuchsanlage bestätigt. In einer Phase ohne Wärmepumpenbetrieb im Winter 2016/17 entwickelte sich in der teilgedämmten Sonde ein Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf, der zu einer freien Konvektion und somit zu einer selbsttätigen Zirkulation im Solekreislauf führte. Die Nutzung dieser freien Konvektion in teilgedämmten Erdwärmesonden kann die Effektivität und Wirtschaftlichkeit von Systemen zur Eisfreihaltung von Verkehrsflächen verbessern.

Standard systems of borehole heat exchangers use a simple construction, in which the supply and the return line are not thermal insulated from each other. Therefore, a part of the heat obtained in the depth is lost during reflux to the surface. An insulation of the return line may avoid this temperature loss. Such an insulated borehole heat exchanger has been used in this project to examine the effect in comparison to a standard borehole heat exchanger. The effectivity of the insulation has been proved by the measuring results. In a phase without operation of the heat pump during winter 2016/17 a difference of temperature between the supply line and the return line was measured resulting in a free convection in the insulated borehole heat exchanger. This self-induced flow can be used to increase the effectivity and economic efficiency of ice-avoiding systems in traffic surfaces.

The effects of air voids in asphalt wearing courses

Prof. Dr.-Ing. K. Schellenberg, Rottweil

Hohlräume in gewalzten Asphalten sind von entscheidender Bedeutung, wenn es um die Griffigkeit, die Steifigkeit, die Wasserdurchlässigkeit, die Lärmminderung und die Dauerhaftigkeit geht. Ein bestimmtes Hohlraumniveau deckt nicht alle angestrebten Eigenschaften gleichermaßen ab. So führt ein sehr hoher Hohlraumgehalt zu der erwünschten großen Minderung des Verkehrslärms. Gleichzeitig weisen aber offenporige Beläge eine deutlich reduzierte Haltbarkeit auf. Hohlraumgehalte können der Höhe und Art nach beeinflusst werden durch die Bindemittelmenge, den Füllergehalt, die Kornverteilung, das gewählte Größtkorn und die Verdichtung. Gewalzte Asphaltdeckschichten sollten einen möglichst geringen Hohlraumgehalt aufweisen. Spurrinnenbildungen können vermieden werden durch hohe Viskositäten des Asphaltmörtels, geprüft mit dem Zugretardationsversuch (ReVis). Beim Gussasphalt wird die Griffigkeit und Lärmminderung durch gesondert, mithilfe von Rotor-Prallmühlen hergestellte, Abstreusplitte 2/4 mm erreicht.

Air voids in rolled asphalts have a significant impact on skid resistance, stiffness, water permeability, noise reduction and durability. A given air void level does not always deliver all the desired characteristics. For instance, a very high air void content produces the required traffic noise reduction. At the same time, however, open-pore surface layers show significantly reduced durability. The level and type of air void content can be influenced by the binder content, the filler content, particle size distribution, the selected maximum aggregate size and compaction. Rolled asphalt wearing courses should feature as low a void content as possible. Rutting can be avoided by using bituminous mortar with high viscosity, checked with the tensile retardation test (ReVis). In mastic asphalt, skid resistance and noise reduction are reached using gritting 2/4 mm produced in rotor impact mills.

German Road and Transportation Congress at Erfurt – Part 2

Dr.-Ing. M. Rohleder, Köln

Der alle zwei Jahre stattfindende Deutsche Straßen- und Verkehrskongress der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) wurde im Jahr 2018 mit mehr als 1.100 Kongressteilnehmern in Erfurt veranstaltet. Bewährt begleitet wurde er von der Fachausstellung „Straßen und Verkehr 2018“, in der 147 Aussteller aller fachlichen Gewerke aus den Bereichen Wirtschaft, Verwaltung und Wissenschaft ihr vielfältiges Leistungsspektrum präsentierten und über neue Entwicklungen informierten. Nach der Eröffnung der Fachausstellung durch Herrn Dr.-Ing. Walter Fleischer, Vorsitzender der Bundesfachabteilung Straßenbau des Hauptverbandes der Deutschen Bauindustrie und stellvertretender Vorsitzender der FGSV, und des Kongresses durch die Vorsitzende der FGSV, Frau Dir.’in Dipl.-Ing. Elfriede Sauerwein-Braksiek, hielt Herr MDir. Dr.-Ing. Stefan Krause, Abteilungsleiter Bundesfernstraßen im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, eine Ansprache. Es folgten Grußworte von Herrn Staatssekretär Dr. Klaus Sühl vom Thüringer Ministerium für Infrastruktur und Landwirtschaft, Herrn Alexander Hilge, Beigeordneter für Stadtentwicklung, Bau, Verkehr und Liegenschaften der Landeshauptstadt Erfurt sowie des Präsidenten des Welt-Straßenverbandes, Herrn Ingenieur Claude van Rooten. Die insgesamt zehn Vortragsreihen deckten das gesamte Fachgebiet mit vielen aktuellen Ausprägungen ab, inklusive zweier Querschnittsreihen für fachübergreifende Themen. Die Vortragsreihen beschäftigten sich mit Themen der Mobilitäts- und Verkehrsplanung, des Straßenentwurfes, der Straßenausstattung, des  Infrastrukturmanagements sowie der Digitalisierung im Straßen- und Verkehrswesen. Zudem gab es drei übergreifende Vortragsreihen zur Bautechnik und die beiden  Querschnittsreihen zu „Umwelt, Verkehr und Bau“ sowie zum kommunalen Verkehrswesen. Abgerundet wurde das Kongressprogramm durch einen Festvortrag zum Thema „Fahren. Warten. Flow. Wie unser Gefühl für die Zeit entsteht“, gehalten vom Psychologen und Humanbiologen Dr. Marc Wittmann, und ein abschließendes Forschungsforum „Forschung im Straßen- und Verkehrswesen – Dimension und Relevanz in China und den USA“. Dieses wurde gestaltet von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Fritz Busch, Apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Ning Wu und Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Bogenberger unter Beteiligung des Publikums vor Ort sowie über E-Mail. Der Kongress 2018 umfasste zweieinhalb Tage mit viel Raum für die Kommunikation und den Austausch vor, zwischen und nach den Fachvorträgen.

Every two years the German Road and Transportation Congress, hosted by the German Road and Transportation Research Association (FGSV), takes place. In the year 2018 it was held in Erfurt with more than 1,100 participants, well-tried accompanied by the “Road and Transportation 2018” exhibition, where 147 exhibitors coming from economy, administration and research showed their wide range of business activities and informed about new developments. Following the opening of the exhibition by Walter Fleischer (vice chairman of FGSV), and the opening of the congress by Elfriede Sauerwein-Braksiek (chairwoman of FGSV), Stefan Krause, Head of Department “Federal Trunk Roads” of the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, held a speech. He was succeeded by the state secretary Klaus Sühl, Ministry for infrastructure and agriculture of Thuringia, Alexander Hilge, deputy mayor for urban development, construction, traffic and real estate of the state capital Erfurt, and the president of the World Road Association (AIPCR/PIARC), Claude van Rooten. Altogether 10 series of lectures were given, including two cross series with multidisciplinary lectures. The series of lectures were dealing with mobility and traffic planning, highway design, street furniture, infrastructure management and the digitalization in road and transportation. Moreover, there were three comprehensive series of lectures dealing with civil and structural engineering themes and the cross series regarding “environment, traffic and construction” and urban roads. The congress programme was completed by a lecture “Driving. Waiting. Flow. How our sense of time comes into being” given by the neuropsychologist Marc Wittmann and the closing research forum “research in road and transportation – dimension and relevance in China and the USA”. This was given by Fritz Busch, Ning Wu and Klaus Bogenberger and carried out under involvement of the audience, on site as well as via E-Mail. The congress 2018 comprised two and a half days, giving a lot of space for communication and exchange before, between and after the papers.