Jahresabonnement hier bestellen

Plattenspezifische 3-D-Oberflächenanalyse im Kontext mit der rechnerischen Dimensionierung und Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken

A 3D approach for evaluating the structual condition of jointed plain concrete pavements in a pavement management context

RDir. Dr.-Ing. M. Wieland, Bergisch Gladbach
Dipl.-Geogr. M. Sesselmann, Wilsdruff

In Deutschland liegen die Ausgaben für den Neubau und die Erhaltung von Bundesfernstraßen gegenwärtig mit 12 Mrd. Euro pro Jahr auf einem Rekordniveau. Im Zusammenhang mit den geplanten infrastrukturpolitischen Reformen besteht die Notwendigkeit, eine Weiterentwicklung der Planungswerkzeuge für die Dimensionierung und Substanzbewertung von Straßenkonstruktionen vorzunehmen, um die Effizienz baulicher Maßnahmen zu steigern. Die Beanspruchung durch Verkehr ist hierbei von zentraler Bedeutung. Da Unebenheiten in der Straßenoberfläche den dynamischen Anteil der Radlast maßgeblich beeinflussen, sind dynamische Effekte explizit zu beachten. Im Allgemeinen wird bei der Dimensionierung ein Stoßfaktor zum Ansatz gebracht, der als Funktion der Fahrzeugfederung, Belastung, Geschwindigkeit und Ebenheit zu betrachten ist. Für Straßenkonstruktionen in Beton, die in Plattenbauweise ausgeführt werden, ist dieser Ansatz als unzulänglich zu bewerten. So kann im Normalfall nur das periodisch auftretende Einzelereignis Querscheinfuge, überlagert mit nicht reversiblen und/oder temporär vorhandenen Plattenverformungen, zu einer signifikanten Erhöhung der dynamischen Radlast führen. Zudem sind die jeweils existenten Plattenverformungen an viele Randbedingungen geknüpft und können somit in ihrer Ausprägung stark voneinander abweichen. Für die Weiterentwicklung der Verfahren zur Dimensionierung und Restsubstanzbewertung hinsichtlich ihrer Genauigkeit ist daher eine dreidimensionale plattenspezifische Betrachtung der Fahrbahnoberfläche vonnöten. In diesem Beitrag werden ein geeignetes Messverfahren zur dreidimensionalen Oberflächenerfassung mittels Laser und ein  Algorithmus zur Klassifizierung von Plattenverformungen vorgestellt.

In Germany, expenditure for the construction of new and maintenance of existing federal highways is currently at a record level of EUR 12 billion per year. In connection with the planned infrastructure policy reforms it is necessary to further develop the planning tools for dimensioning and substance assessment of road structures in order to increase the efficiency of construction measures. The stress caused by traffic is of central importance here. Since unevenness in the road surface has a significant influence on the dynamic part of the wheel load, dynamic effects must be explicitly taken into account. In general, a shock factor is taken into account during dimensioning, which is to be considered as a function of vehicle suspension, load, speed and evenness. This approach is not sufficient for concrete road structures executed as slabs. In the normal case, only the periodically occurring individual event of a transverse contraction joint, superimposed by irreversible and/or temporary slab deformations, can lead to a significant increase in the dynamic wheel load. In addition, the existing slab deformations are tied to many boundary conditions and can therefore vary greatly in their characteristics. For the further development of methods for dimensioning and residual substance assessment with regard to their accuracy, a three-dimensional slab-specific view of the road surface is therefore appropriate. In this paper, a suitable measuring method for three-dimensional surface laser scanning and an algorithm for the classification of slab deformations
are presented.

Guidelines für ein Infrastructure Asset Management im Freistaat Bayern

Guidelines for Infrastructure Asset Management in the Free State of Bavaria

Dipl.-Ing. R. Degelmann, München
Dr.-Ing. S. Heller, Darmstadt
Dipl.-Ing. M. Korn, Leipzig

Das ca. 23.000 Kilometer lange Netz der Bundesfern- und Staatsstraßen in Bayern stellt ein Anlagevermögen von ca. 40 Milliarden Euro dar, das mit den verfügbaren Haushaltsmitteln systematisch und möglichst effektiv errichtet, betrieben und erhalten werden muss. Dies ist angesichts der immer weiter zunehmenden Verkehrsbelastung und der ungünstiger werdenden Altersstruktur der Fahrbahnen und Bauwerke eine große Herausforderung. Die genannten Anlageteile sind im wirtschaftlichen Sinne materielle oder immaterielle, finanzielle oder nichtfinanzielle Güter des öffentlichen Sektors und werden heute regelmäßig als Assets bezeichnet. Das zugehörige Asset Management steht für die systematische und koordinierte Verwaltung und Erhaltung der genannten Werte mit dem Ziel der Wertschöpfung. Mit der Einführung eines strukturierten Asset-Management-Systems lassen sich die zentralen Prozesse systematisieren,  Verantwortungen definieren und die wesentlichen Risiken bei Planung und Bau erkennen und abarbeiten. Im Rahmen der Diskussionen betreffend eine  zukunftsfähige Weiterentwicklung der Bayerischen Straßenbauverwaltung ist die Ausarbeitung von Guidelines für das Infrastructure Asset Management von  essenzieller Bedeutung. Nur mit einer umfassenden Abbildung der international geführten fachlichen Diskussion auf die konkreten Aufgabenstellungen und  Prozesse der für die Straßeninfrastruktur Verantwortlichen, lassen sich mithilfe der ISO-konformen und international anerkannten Methoden die bestehenden Strukturen optimieren. Die Ausführungen im vorliegenden Fachbeitrag geben dazu entsprechende Hinweise und Anregungen.

With a length of approximately 23,000 kilometers, the network of federal highways and state roads in Bavaria represents fixed assets of around 40 billion euros, which must be built, operated and maintained systematically and as effectively as possible with the available budget funds. This is a major challenge in view of the ever-increasing traffic load and the increasingly unfavorable age profile of roads and structures. These assets are in the economic sense tangible or intangible, financial or non-financial assets of the public sector. The associated asset management stands for the systematic and coordinated management and  maintenance of the values mentioned with the goal of value added. With the introduction of a structured asset management system, central processes can be systematized, responsibilities defined and the main risks in planning and construction identified and dealt with. The development of guidelines for an Infrastructure Asset Management is of essential importance within the framework of the discussions regarding a sustainable further development of the Bavarian Road Construction Administration. The existing structures can only be optimized with the help of ISO-compliant and internationally accepted methods if the international technical discussion is comprehensively reflected in the concrete tasks and processes of those responsible for the road infrastructure. The remarks in this article provide relevant information and suggestions.

ISO-zertifiziertes Asset Management System des Landkreises Viersen

ISO-certified asset management system of the district of Viersen

Dipl.-Ing. C. Böker, Viersen
Dipl.-Ing. H. Balck;
Dipl.-Inf. M. Skakuj, Darmstadt

Unsere Straßen und Ingenieurbauwerke sind für die Mobilität der Gesellschaft und für die Wirtschaft unverzichtbar. Die Prozesse zum Erhalt der Straßeninfrastruktur sind in den Straßenbauverwaltungen über viele Jahrzehnte entwickelt worden. Sie orientieren sich an etablierten Verfahren und Standards sowie gesetzlichen und technischen Vorgaben. Was dabei bisher jedoch oft fehlt, ist eine ganzheitliche Zielorientierung. Das Asset-Management-System bietet den Straßenbauverwaltungen hierfür einen Rahmen und wichtige Entscheidungshilfen. Es führt die bereits vorhandenen Prozesse zusammen, nutzt etablierte Managementmethoden und unterstützt die kontinuierliche Weiterentwicklung der Organisation und ihrer Prozesse. Mit der 2014 von der International Organization for Standardization (ISO) eingeführten Norm ISO 55000 steht den Anwendern ein anerkanntes Regelwerk zur Verfügung. Auf dieser Grundlage hat der Landkreis Viersen in Zusammenarbeit mit der HELLER Ingenieurgesellschaft mbH 2017 ein Asset-Managet-System für die systematische Erhaltung der Straßeninfrastruktur entwickelt. Dieses wurde im August 2017 durch den TÜV Hessen erfolgreich erstzertifiziert. Der Landkreis Viersen ist damit der erste deutsche Straßenbaulastträger mit einem ISO-zertifizierten Erhaltungsmanagement.

Our roads and engineering structures are indispensable for the mobility of society and the economy. The road infrastructure maintenance processes have been developed in road administrations over many decades. They are based on established procedures and standards as well as legal and technical specifications. However, what is often missing is a holistic goal orientation. The asset management system provides road administrations with a framework and important decision-making aids. It brings together existing processes, uses established management methods and supports the continuous development of the  organization and its processes. With the ISO 55000 standard introduced by the International Organization for Standardization (ISO) in 2014, users have access to a recognized set of rules and regulations. On this basis, the district of Viersen developed 2017 in cooperation with HELLER Ingenieurgesellschaft mbH an asset management system for the systematic maintenance management of road infrastructure. This was successfully certified by TÜV Hessen in August 2017. The district Viersen is thus the first German road administration with an ISO-certified maintenance management.

Einsatz von unbemannten Fluggeräten im Infrastrukturbau

Use of unmanned flight devices in infrastructure projects

Prof. Dr.-Ing. F. Schäfer;
C. Gantert, M. Eng., Biberach an der Riß

Unbemannte Fluggeräte gewinnen aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten im Infrastrukturbau immer mehr an Bedeutung. Sie können mit vielfältigen Anbauten ausgestattet werden. Mit diesen lässt sich bereits eine Vielzahl von Anwendungen realisieren. Hauptsächlich werden kamerabestückte Fluggeräte für die Öffentlichkeitsarbeit, Bestandsaufnahmen, Überwachungen und Dokumentationen sowie Inspektionen eingesetzt. Aber auch Realisierungen von logistischen Aufgaben werden bereits in Betracht gezogen. Eine Masterthesis (Gantert 2017) befasst sich mit den Grundlagen zur Einführung und Verwendung eines kamerabestückten Komplettflugsystems zur Auswertung von Bilddaten in einem Bauunternehmen. Der Fachbeitrag gibt einen Teil dieser Thesis wieder. Es werden die Erfahrungen zur Vorbereitung, Durchführung und Auswertung beschrieben. Dabei wird die neue, seit 7. April 2017 in Kraft getretene, rechtliche Verordnung in Deutschland zugrunde gelegt. Unbemannte Fluggeräte bieten ein großes Einsatzpotenzial im Infrastrukturbau. Doch vieles ist Neuland sowohl für das ausführende Personal als auch für die genehmigenden Behörden. Diese Anfangsschwierigkeiten gilt es zu bewältigen, denn in naher Zukunft wird diese Technologie nicht mehr aus der Baubranche wegzudenken sein.

Unmanned flight devices have become increasingly important because of their possible applications in infrastructure construction. Various gadgets can be added to them. With the help of this technology it is already possible to realize a variety of applications. Mostly flight devices with a camera are used for public relation, inventory, monitoring, documentation or even inspections. Using these devices in logistics is also considered possible. A master thesis (Gantert 2017) is about the basics of using a camera-fitted flight device system to evaluate image data in a construction company. The article presents a part of this thesis. The experiences in preparation, execution and evaluation are shared. This is based on a new legal decree in Germany which came into effect on 7th April 2017. The experiences show that unmanned flight devices have a great potential of being used in infrastructure construction. But executive personnel and licensing authorities still have to be acquainted with many aspects of this new technology. Initial difficulties now have to be overcome because in the near future this technology will be an integral part in the field of construction.

Erprobung von zwei Rejuvenatoren mit unterschiedlichen Asphaltgranulat-Anteilen in Asphaltdeck- und Asphaltbinderschicht – Teil 2

Testing of two rejuvenators with different amounts of RAP in asphalt surface and asphalt binder course

Dipl.-Ing. N. Nytus, Bochum
E. Rudi, M. Sc., Köln
B. Stutz, Kirchheim
H. Müssenich, Koblenz

Seit Mitte der 1980er-Jahre wird in Deutschland Asphalt systematisch wiederverwendet. Infolge der Liegezeit des Asphalts findet ein Alterungsprozess statt,  durch welchen das im Asphalt enthaltene Bitumen zunehmend härter wird. Vor diesem Hintergrund ist zu hinterfragen, bis zu welchem Härtegrad Asphaltgranulat in Heißasphalt wiederverwendet werden kann und welche Maßnahmen zusätzlich ergriffen werden können, um ein stark oxidiertes Bitumen im Ausbauasphalt wiederverwenden zu können oder um die Zugabemengen in Abhängigkeit von der Bitumenhärte im Asphaltgranulat steigern zu können. Mithilfe sogenannter Rejuvenatoren („Verjüngungsmittel“) sollen die Bindemitteleigenschaften im Ausbauasphalt wieder positiv verändert werden. In Zusammenarbeit mit dem Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz wurde eine Strecke ausgewählt, bei der die Asphaltbinder- und Asphaltdeckschicht mit unterschiedlichen Anteilen an Asphaltgranulat und unter Verwendung von zwei Rejuvenatoren hergestellt, eingebaut und durch umfassende Materialuntersuchungen wissenschaftlich begleitet wurden. Im Weiteren soll das Langzeitverhalten dieser mit Rejuvenatoren hergestellten Asphaltgemische beobachtet werden. Zur Beurteilung wird eine „Nullstrecke“, die ohne Asphaltgranulat und Zusätze hergestellt wurde, herangezogen.

The reuse of asphalt in Germany started in the Mid-1980s. During the service life of asphalt, an aging process takes place, whereby the bitumen contained in asphalt becomes progressively harder. For this reason, it must be questioned to which degree of aging Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) can be reused in Hot Mix Asphalt (HMA) and which additional measures can be taken in order to reuse a heavily oxidized bitumen in RAP or to increase the added amounts depending on the bitumen hardness in RAP. Through the use of rejuvenators, the bitumen properties in RAP should be improved again. In cooperation with the State Agency for mobility Rhineland-Palatinate a test track was selected where the asphalt binder course and asphalt surface course were produced and installed with different amounts of RAP using two rejuvenators. In addition, the test track was monitored by comprehensive material investigations. Now, the long-term behavior of these asphalt mixtures produced with rejuvenators will be observed. For the assessment, a reference track, which was produced without RAP and any additives, is used.