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Straßen- und Flugbetriebsflächen – ein himmelweiter Unterschied?

Roads and flight operating areas – a sky-wide difference?

Dipl.-Ing. G. Rajewski, Pinneberg

Die moderne Gesellschaft will mobil sein. Seit über 100 Jahren hat der weltweite Verkehr auf dem Boden und in der Luft stetig zugenommen – Tendenz steigend. Bedingt durch diese Zunahmen, steigen auch die Ansprüche an eine noch höhere Qualität bei der Planung, dem Bau und der Instandhaltung. Von den Bauingenieuren wird ständig ein sehr hohes Maß an modernster Technik, eine ausgefeilte Baulogistik und an Spezialisierung verlangt. Den Überblick über die nationalen und internationalen Vorschriften zu behalten, wird immer komplizierter. Inzwischen werden bei vielen sensiblen Bauvorhaben Experten mit Höchstmaß an Kompetenz in einem speziellen Fachbereich gesucht. In diesem Beitrag wird die Fragestellung behandelt, ob und wie stark sich der klassische Straßenbau von den Flugbetriebsflächen unterscheidet.

The modern society wants to be mobile. For more than 100 years, worldwide traffic on the ground and in the air has been increasing steadily – and the trend is rising. As a result of these increases, the demands for even higher quality in planning, construction and maintenance are also increasing. Civil engineers are constantly being asked to provide a very high level of state-of-the-art technology, sophisticated construction logistics and specialization. Keeping an overview of national and international regulations is becoming increasingly complicated. In the meantime, many sensitive construction projects require experts with the highest degree of competence in a special field. Therefore, the main question of this article is whether and to what extent classical road construction differs from flight operation areas.

 

 

Baustellenlogistik am Flughafen Frankfurt

Construction site logistics at Frankfurt airport

Dipl.-Ing. (FH) A. Konrad, Frankfurt am Main

Im Jahr 2019 zählte der Flughafen Frankfurt mit seinen über 70 Millionen Passagieren und ca. 514.000 Flugbewegungen zu den größten Flughäfen Europas. Täglich starten und landen hier durchschnittlich 1.400 Flugzeuge. Die Beanspruchungen für die Flugbetriebsflächen sind enorm hoch. Dazu kommt die regelmäßige Beseitigung des Gummiabriebs auf den Landebahnen mittels Wasserhochdruckverfahren, das die Oberfläche zusätzlich schädigt und ausmergelt. Fast täglich saniert der Flughafenbetreiber Fraport daher zwischen März und Dezember Positionsflächen, Rollwege und auch die Start- und Landebahnen. Dabei werden bei Grundsanierungen mehrere Tausend Tonnen Material pro Nacht bewegt. Eine logistische Herausforderung für den Flughafenbetrieber und die ausführenden Bauunternehmen.

In 2019 Frankfurt Airport was one of the largest airports in Europe with over 70 million passengers and around 514,000 flight movements. An average of 1,400 planes take off and land here every day. The demands on the flight operating areas are extremely high. In addition, there is the regular removal of rubber abrasion on the  runways using the high-pressure water process, which additionally damages and empties the surface. Between March and December, the airport operator Fraport therefore refurbishes position areas, taxiways and the runways almost every day. During basic renovations, several thousand tons of material are moved per night. A logistical challenge for the airport operator and the executing construction company.

 

 

Vorschläge für ein systematisches Erhaltungsmanagement der Flugbetriebsflächen

Proposals for a systematic pavement management for airfields

Dipl.-Ing. H. Balck, Darmstadt

Deutschland ist im internationalen Maßstab ein Land mit einer hervorragend ausgebauten Infrastruktur. Ein effizienter Personen- und Güterverkehr ist für die Wirtschaftsbeziehungen innerhalb Deutschlands und zu seinen europäischen und internationalen Partnern sowie für die Lebensqualität der Bürger von hoher Bedeutung.  Aufgrund dessen sind Sicherheit, Verlässlichkeit und Verfügbarkeit der Infrastruktur unverzichtbar. Die Sicherstellung der Betriebsbereitschaft der Flughäfen ist dabei u. a.  für den internationalen Handel von fundamentaler Bedeutung. Neben dem Ausbau und der Modernisierung der bestehenden Kapazitäten geht es dabei hauptsächlich um die Erhaltung und Erneuerung der Flugbetriebsflächen. Dazu bedarf es geeigneter Verfahren und Prozesse. Während im Straßenwesen in den 1990er-Jahren weitreichende Standards für ein systematisches rechnergestütztes Erhaltungsmanagement geschaffen und seit dieser Zeit angewandt wurden, gibt es aktuell keine Standardlösungen für den Bereich der Flugbetriebsflächen. Im vorliegenden Beitrag sollen die grundlegenden Anforderungen an das Erhaltungsmanagement, die bestehenden Regelwerke und mögliche Lösungsvorschläge dargestellt werden.

On an international scale, Germany is a country with an outstandingly developed infrastructure. Efficient passenger and freight transport is of great importance for economic relations within Germany and with its European and international partners as well as for the quality of life of its citizens. Therefore, safety, reliability and  availability of the infrastructure are indispensable. Ensuring the operational readiness of airports is of fundamental importance for international trade. In addition to the expansion and modernization of existing capacities, the main focus is on maintaining and renewing flight operation areas. This requires suitable procedures and processes. While far-reaching standards for systematic computeraided maintenance management were created in the road sector in the 1990s and have been applied since then,  there are currently no standard solutions for flight operation areas. In this paper, the basic requirements for maintenance management, the existing regulations and possible solutions will be presented.

Vergleichende Griffigkeitsmessungen mit dem Seitenkraftmessverfahren (SKM) und dem Surface Friction Tester (SFT)

Comparative study of grip measurements with SKM and SFT

Dipl.-Ing. A. Hase; Dr.-Ing. M. Hase, Pinneberg
LTRDir H.-G. van Deel, Bonn

Neben vergleichsweise schnellen, lokalen in-situ-Messungen mit dem SRT-Pendelgerät und dem Ausflussmesser nach Moore zur Ermittlung der Griffigkeit hat sich im Straßenbau das Seitenkraftmessverfahren (SKM) durchgesetzt. Das Messverfahren und Anforderungen an das Messsystem sind in den Technischen Prüfvorschriften (TP Griff-StB (SKM)) geregelt. Es gibt bauvertragliche Anforderungen sowie eine Bewertung im Rahmen der Zustandserfassung und -bewertung für die mit dem SKM ermittelten Seitenkraftbeiwerte μSKM. Für Flugbetriebsflächen gelten die Regelwerke der ICAO bzw. der EASA, in denen das Seitenkraftmessverfahren keine Bedeutung  hat. In den entsprechenden Regelwerken gibt es Anforderungen an die Griffigkeit u. a. für das auf Flugbetriebsflächen gängige Messsystem, den Surface Friction Tester  (SFT). Im Rahmen einer groß angelegten Studie der Bundeswehr zum Griffigkeits- und Entwässerungsverhalten von Start- und Landebahnen im Hinblick auf die  Gewährleistung sicherer Landeverhältnisse insbesondere für den Jetbetrieb wurden u. a. vergleichende Griffigkeitsmessungen mit dem Seitenkraftmessverfahren und dem Surface Friction Tester auf insgesamt 22 unterschiedlichen Belägen, auf Flugbetriebsflächen sowie Straßen, durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Vergleichsmessungen und  die weiterhin rechnerisch ermittelten Zusammenhänge (Korrelationsgleichungen) zwischen μSKM- und μSFT-Werten sind Gegenstand des vorliegenden Fachbeitrags.

Besides the comparatively quick in situ-measurement with the skid resistance tester and outflow meter, SKM is a general method for grip measurement at road construction. The test method and requirements on the measuring system are regulated in the technical specifications (TP Griff-StB (SKM)). There are requirements on the SKM-value in the construction contract and an assessment of SKM-value in the context of ZEB. The specifications for aviation surfaces are published by ICAO respectively EASA. In there specifications the SKM method doesn't have any significance. Instead, there are requirements on grip values measured with SFT included. In a study on the  Bundeswehr by grip and drainage behaviour in the context of safety landings for jets, measurements with SKM and SFT were performed in total on 22 different pavements on aviation surfaces and roads. The results of the comparative grip measurements and the mathematical correlation (correlation equations) between SKM- and SFT-values are presented in this technical paper.

Oberflächeneigenschaften von Flugbetriebsflächen – Griffigkeit und Abflussverhalten

Surface characteristics of aviation surfaces – grip and drainage behaviour

Dipl.-Ing. A. Hase; Dr.-Ing. M. Hase, Pinneberg
LTRDir H.-G. van Deel, Bonn

Im Rahmen von Untersuchungen für die Bundeswehr zum Einfluss der Oberfläche auf die Griffigkeitseigenschaften von Flugbetriebsflächen wurden unterschiedliche Beläge (Oberflächen) hinsichtlich der „Griffigkeit“ untersucht und bewertet, mit dem Ziel, aus technischer Sicht „möglichst griffige“ Beläge zu finden. Für einen sicheren Flugbetrieb muss neben der Gewährleistung einer ausreichenden Griffigkeit sichergestellt sein, dass Oberflächenwasser möglichst schnell abfließen kann und sich kein Wasserfilm auf der Oberfläche bildet. Da Flugbetriebsflächen in der Regel keine ausgeprägte Querneigung aufweisen, muss das Abfließen des Wassers hier durch die Beschaffenheit der Oberfläche (Textur) gewährleistet werden. Im Rahmen von Untersuchungen zur Ansprache hydrologischer Eigenschaften wurden im Labormaßstab hydrologische Kennwerte für unterschiedliche Oberflächen messtechnisch erfasst, die bei der Aufstellung von Niederschlag-Abfluss-Modellen (Simulationsberechnungen) Eingang finden können.

In the context of a Bundeswehr study on the effect of the surface (pavement) on grip, different surfaces were tested and rated. The intention of the study was to find pavements with maximum grip (from a technical point of view). For safety reasons in air traffic, besides ensuring an adequate grip surface water must drain off as quickly  as possible, thus not allowing a water film to develop on the surface. Aviation surfaces generally have no distinct crossfall, so the drainage of water must be guaranteed by the texture of the surface. In the context of studies on hydrological properties, specific values for different surfaces were registered on an laboratory scale. These specific hydrological values can be used for simulation calculations.

Hydrologische Untersuchungen zum Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit von Flugbetriebsflächen auf betriebsrelevante Feuchtezustände

Hydrological investigations on the infl uence of surface materials and textures of fl ight operation areas on operation-relevant humidity conditions

Dr. S. Krämer; Dipl.-Ing. R. Hurlebusch, Hannover
LTRDir H.-G. van Deel; TRDir Dr. K. Scholz, Bonn

Die operationelle Nutzbarkeit von Flugbetriebsflächen mit Bezug auf ihre Griffigkeit wird bei Regenwetter von der Regenintensität und der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche bestimmt. Für die Ermittlung betrieblich relevanter Feuchtezustände von Flugbetriebsflächen wurde eine Untersuchung verschiedener Oberflächen hinsichtlich ihrer hydrologischen Eigenschaften durchgeführt. Dazu wurden die entwässerungstechnischen Eigenschaften der Oberflächen mittels Beregnungsversuchen im  Labor erfasst und mithilfe von Simulationsberechnungen eines Niederschlag-Abflussmodells unter Berücksichtigung langjährig gemessener Niederschlagsund Verdunstungszeitreihen für verschiedene Standorte in Deutschland für betriebliche relevante Feuchtezustände gemäß EU-OPS 1.480 nach Häufigkeit und Dauer ausgewertet. Die Ergebnisse geben aus hydrologischer Sicht eindeutige Hinweise für die flugbetriebliche Eignung der untersuchten Oberflächen.

The operational usability of flight operation fields with regard to their skid resistance under wet weather conditions is determined by the rain intensity and the nature of the flight operation surface. For the determination of operationally relevant moisture conditions of flight operation fields, an investigation of different surfaces regarding their  hydrological properties was carried out. For this purpose, the drainage properties of different surfaces were examined by means of rain experiments in the laboratory. Based on the drainage characteristics of the laboratory measurements for the different surfaces rainfall-runoff simulations were carried out in order to estimate  operationally relevant moisture conditions according EU-OPS 1.480. For the rainfall-runoff simulations different rainfall and evaporations time series measured over many years for various locations in Germany have been considered. From a hydrological point of view, the results provide clear indications of the suitability of the investigated surfaces for flight operations.