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Zyklische Scherermüdungsprüfung

Fatigue test for asphalt mixture interface

I. Isalović, M. Sc.; Dipl.-Ing. Dipl.-Inform. S. Büchler; Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. M. P. Wistuba, Braunschweig

Verkehrsbelastung und witterungsbedingte Einwirkungen können an der Schichtgrenze einer Straßenbefestigung extreme Beanspruchungen bewirken, die insbesondere durch Achsüberrollung, Beschleunigungs- und Bremsvorgänge hervorgerufen werden. Nur ein vollständiger Schichtenverbund zwischen allen Asphaltschichten bewirkt, dass eine Asphaltbefestigung als eine strukturelle Einheit funktioniert. Ein schlechter Schichtenverbund kann eine Reduktion der strukturellen Tragfähigkeit verursachen und damit eine deutlich kürzere Nutzungsdauer der Gesamtbefestigung. Aufgrund zahlreicher Untersuchungen am Institut für Straßenwesen der TU Braunschweig konnte ein neues Prüfverfahren erstellt werden, mit dem eine Bewertung des Dauerverhaltens des Schichtenverbundes möglich ist. Durch unterschiedliche Spannungszustände, denen die Schichtgrenze des zweilagigen Asphaltprobekörpers ausgesetzt ist, kann eine spezifische Ermüdungsfunktion des jeweiligen Schichtenverbundes erstellt werden. Damit können die Nachteile des statischen Abscherversuches (FGSV, TP Asphalt-StB, Teil 80) überwunden werden und eine praxisnahe Simulation der im Straßenaufbau vorherrschenden, zyklischen und ortsveränderlichen Beanspruchungsbedingungen realisiert werden. Als Nachteile gegenüber dem  statischen Abscherversuch sind der höhere Aufwand für Versuchsapparatur und -durchführung sowie für die Datenauswertung zu nennen.

Traffic load and weather-related effects can cause extreme stresses at the pavement layers’ interface, especially due to braking, accelerating and turning wheel phenomena. Only pavements with full bonding among all asphalt layers can act as a whole structural unit. A poor or missing interlayer bonding results in a serious change of the three-dimensional stress state in the entire structure and will lead to a significant increase of tensile stresses at the bottom of the asphalt layers. Based on numerous tests carried out at the Braunschweig Pavement Engineering Centre, a new test method is developed which allows for evaluation of the interface shear fatigue properties. Based on fatigue tests at different shear amplitude levels unique fatigue functions of the layers’ interface were identified. Consequently, obvious disadvantages of the monotonic shear test can be overcome and a more realistic simulation of the cyclic stress conditions prevailing in pavements can be realized. As disadvantages in comparison to the monotonic shear test, the new test procedure requires a more complex test apparatus, and more efforts in testing and data interpretation.

RStO – Anwendung in Kommunen

The „Guidelines for the standardization of pavement structures of traffic areas” Edition 2012 (RStO 12) and their application 

TRDir Dipl.-Ing. R. Sieber, Bonn
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. F. Wellner, Dresden

Die RStO 12 wurden vom AK „Neufassung RStO“ in den Jahren 2006 bis 2012 mit Vertretern aus verschiedenen Kommunen erarbeitet. Der wesentlichste Schwerpunkt für die Anwendung der RStO im kommunalen Straßenbau ist die richtige Einordnung der Verkehrsbelastung und daraus resultierend die Zuordnung zu den Belastungsklassen. Die Berechnung der dimensionierungsrelevanten Beanspruchung B kann nach zwei Methoden erfolgen, wobei hierfür Daten aus Verkehrserhebungen erforderlich sind, welche im kommunalen Bereich oftmals nicht zur Verfügung stehen. Die Möglichkeit der Bestimmung der Belastungsklasse in Abhängigkeit von der Entwurfssituation oder für Busverkehrsflächen in Abhängigkeit von der Anzahl der zu erwartenden Busse/Tag besteht zwar, birgt aber erhebliche Risiken. Im Beitrag wird auf diese Problematik wegen der Wichtigkeit besonders Bezug genommen. Weiterhin werden die Asphaltbauweise, die Pflasterbauweise und die Bauweisen für die Erhaltung mit Bezug auf den kommunalen Straßenbau näher betrachtet.

The RStO 12 were reviewed by the working group “New version – RstO“ between 2006 and 2012 with representatives of various municipalities. The emphasis for the application of the RStO in municipal pavement construction is the correct classification of the traffic load and based on this, the assignment of the pavement to the load classes. The calculation of the relevant design traffic (B-value) can be carried out according to two methods, which requires data from traffic surveys, which are often not available in municipal areas. The possibility of determining the load class is dependent on the design situation or for bus traffic areas, depending on the number of buses/day to be expected, although there are considerable risks. The paper particularly refers to this problem because of its importance. Furthermore, the paper deals with asphalt pavements, block pavements and pavement rehabilitation methods with respect to trafficked areas in urban areas.

Einsatz von Betonfahrbahnen in Kommunen

Use of concrete surfaces in municipalities

Prof. Dr.-Ing. A. Großmann; M. Eng. L. Pauli, Konstanz

Was in Kommunen im benachbarten Ausland, bspw. der Schweiz, Österreich oder den Niederlanden, offenbar seit vielen Jahren Stand der Technik ist, ist auf Deutschlands Kommunalstraßen eine „Sonderbauweise“: Verkehrsflächen aus Beton. Die Gründe für die Vernachlässigung der Betonbauweise im kommunalen Umfeld liegen offenbar in einer aufwendigeren Planung, höheren Ausführungskosten, einem komplexeren Einbau (gerade in Zusammenhang mit Einbauten), Instandhaltungsmaßnahmen und Maßnahmen Dritter an den Ver- und Entsorgungseinrichtungen. Offen ist auch die Frage, inwieweit sich die höheren Aufwendungen bei der Betonbauweise hinsichtlich Planung und Ausführung im Rahmen einer Lebenszyklusbetrachtung im Vergleich zur Asphaltbauweise durch einen geringeren Erhaltungsbedarf amortisieren oder ggf. sogar günstiger darstellen. Infolge vermehrt auftretender typischer Schäden wie Spurrinnen und Verdrückungen werden hochbelastete kommunale Verkehrsflächen wie Bushaltestellen, Busspuren und Kreisverkehre immer häufiger anstatt in Asphalt oder Pflaster in Beton ausgeführt. Die Thematik „Einsatz von Betonflächen in Kommunen“ ist sehr umfangreich und weitläufig. Generell wird hier auch auf die spezifischen Merkblätter der FGSV verwiesen. Mit den Ausführungen im Fachbeitrag soll demnach grundsätzlich auf die Belange der Planung, des Baus und die Wirtschaftlichkeit kommunaler  Verkehrsflächen in Betonbauweise eingegangen werden. Es können leider nicht alle Besonderheiten und Einzelheiten wie bspw. Baustoffe (Glasfaser) Berücksichtigung finden. Ziel ist, generelle Möglichkeiten hinsichtlich des Einsatzes von Betonflächen im kommunalen Bereich aufzuzeigen. Besonderer Dank gilt dem Straßenbauamt Böblingen sowie Herrn Baudirektor Andreas Klein, dessen persönliche Erfahrungen hier einfließen durften.

Obviously, the state of art in municipalities in neighbouring countries like Switzerland, Austria or the Netherlands are carriageways in concrete for many years. In Germany, these are „special structures“, which are known as special urban areas. The reasons to neglect the concrete structure in municipalities seem to be in a more complex planning, higher configuration costs, the more complex assembling (especially in connection with installations), maintenance and measures of third parties of service and disposal. The question arises, if the higher expenditures of concrete structures amortise compared to the asphalt structure, because of the less maintenance demand, in a life cycle. Or is it even convenient? Due to the occurrence of typical damages such as ruts and punching, highly stressed urban areas such as bus stops, bus lanes and roundabouts are being built in concrete structures, increasingly. The topic "Use of concrete surfaces in municipalities" is very extensive and spaciously. In general, reference is also made to the specific papers of the FGSV. The explanations in the article deal with the planning, construction and economic efficiency of urban areas in concrete structures in principle. Unfortunately, not all special features and details can be considered, for example construction materials (glass fiber). The aim is to show possibilities regarding the use of concrete surfaces in the municipal areas, generally. Special thanks to the building authority of roads in Böblingen as well as to the building director Andreas Klein, whose personal experiences were allowed to flow in.

Koordinierung von Baustellen am Beispiel von Stuttgart

The co-ordination of construction sites in Stuttgart, Germany

Dipl.-Ing. J. Mutz, Stuttgart

Die Landeshauptstadt Stuttgart ist mit ca. 610.000 Einwohnern das Herzstück einer der industriestärksten Regionen Europas mit entsprechendem Verkehrsaufkommen. Das Stadtzentrum liegt in einem Talkessel, eingebettet in eine hügelige Landschaft. Die Topografie bringt es mit sich, dass nur wenige Einfallstraßen in die Stadt führen – kleine Störungen im Verkehrsraum können daher große Behinderungen des Verkehrsflusses nach sich ziehen. Auf den ca. 1.400 Kilometern Straße im Stadtgebiet werden jährlich ca. 4.000 Baumaßnahmen von verschiedenen Vorhabensträgern abgewickelt, angefangen von einfachen Tagesbaustellen bis hin zu komplexen Großbaumaßnahmen. Zählt man die Sondernutzungen dazu (Schuttmulden, Umzugswagen, Mobilkräne etc.), sind es ca. 18.000 planbare Eingriffe in den öffentlichen Straßenraum pro Jahr. Für die Durchführung aller Maßnahmen gilt grundsätzlich der Leitsatz: „Baustellen ordnen sich dem Verkehr unter“. Es gibt großen Handlungsbedarf, um zu erreichen, dass der Verkehr in der Stadt möglichst staufrei funktioniert. Um die vielen Baumaßnahmen zu koordinieren, ist es sinnvoll, bereits zu einem frühen Zeitpunkt mit der Abstimmung der städtischen Jahresbaupläne mit denen der Versorgungsträger zu beginnen. Eine weitere Möglichkeit, in geplante Baumaßnahmen noch vor Baubeginn steuernd einzugreifen, obliegt den beiden Fachämtern Tiefbauamt und Amt für öffentliche Ordnung im Rahmen des digitalen Zustimmungs- und Genehmigungsverfahrens für Aufgrabungen Dritter. Abgerundet wird das Baustellenmanagement durch eine umfangreiche Öffentlichkeitsarbeit. Die zur Verfügung stehenden Systeme werden laufend weiterentwickelt – ein Ziel lautet, die vorhandenen Fachsysteme weiterzuentwickeln, durch Schnittstellen zusammenzuführen und durch Webanbindungen auch externen Leitungsträgern den direkten Zugriff zu ermöglichen.

Stuttgart is the capital of the federal state of Baden-Württemberg. It has a population of 610,000 and is the beating heart of one of Europe's biggest industrial regions. Traffic volume in the city is correspondingly high. The city centre is situated in a basin and is surrounded by hills. Stuttgart's topography means that the city has very few urban approach roads. As a result, even small traffic disruptions can cause major traffic flow disturbances. Stuttgart has about 1,400 kilometres of roads/streets. Approximately 4,000 construction measures are performed on these roads by a variety of bodies every year. Such measures range from simple one-day construction sites to complex, major works. When a wide variety of other special uses (e. g. skips, removal vans, and mobile cranes) are taken into account, plannable interventions in the public road environment total about 18,000 every year. When it comes to the performance of all measures, one principle applies every time: traffic takes precedence over construction sites. Much has to be done to keep the city's streets and roads as congestion-free as possible. In order to coordinate the many construction measures that are taken every year, it makes sense to coordinate the city's annual construction plans and those of its public utilities as early as possible. In addition, two city authorities, the Office of Civil Engineering (Tiefbauamt) and the Office for public Order (Amt für öffentliche Ordnung), can steer planned construction measures before construction begins within the framework of the digital approval and authorisation process for excavations being conducted by third parties. The management of construction sites in the city is rounded off by a comprehensive PR campaign. The existing systems are constantly being improved. One objective is to develop the existing specialist systems by merging interfaces, through Internet connections, and by giving access to external service providers.