Aufbau gemäß RStO oder freie Bemessung?€¦ · 12.000 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995...

RStO oder freie Bemessung?

Aufbau gemäß RStO

oder freie Bemessung?

Dr.-Ing. Ulf Zander bast

Privat finanzierter Straßenbau – Chancen und Risiken 6. Dez. 05


0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

11.000

12.000

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

0

100

200

300

400

500

BAB-Länge [km]

Jahr [-]


Anteil

100231.581Gesamt

3991.430Kreisstraßen

3886.868Landesstraßen

77178.298übrige überörtliche Straßen

1841.246Bundesstraßen

512.037Bundesautobahnen

2353.283Bundesfernstraßen

%km

LängeStraßennetz 2003

26%

26%

48%

Bundesautobahnen

Bundesstraßen

Landes- bzw.

Kreisstraßen

Anlagewert: ~ 478 Mrd. €

Quelle: Prognos-Gutachten zur Maut (2003)


0

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1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

0

100

200

300

400

500

BAB-Länge [km]

Jahr [-]

82 %

68 %

Modernitätsgrad


„Der Nutzungszeitraum

ist in der Regel

mit 20 Jahren

anzunehmen.“


0

1.000

2.000

3.000

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6.000

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8.000

9.000

10.000

11.000

12.000

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

84%


„Der Nutzungszeitraum

ist in der Regel

mit 20 Jahren

anzunehmen.“


. . . Beton

Bauweisen in . . . Asphalt


RStO: „suche Bauweise

aus Katalog“

ZTV Asphalt:

„suche Zusammensetzung

der Schicht aus Sieblinie

und Tabelle“

TL Asphalt:

„wähle zugelassene Baustoffe

aus Liste“


1 Mio. Lastwechsel

5 Mio. Lastwechsel

20 Mio. Lastwechsel

besseres Material

mehr Material

Standard

Empirie


Innovationen

entwickeln...


Rang 2003 Branche

1 4.953 Fahrzeuge allgemein

2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten

3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile

4 3.500 Messen, Prüfen

5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene

6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik

7 1.853 Brennkraftmaschinen

8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen

9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen

10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie

11 1.184 Organische Chemie

12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge

13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung

Rang 2003 Branche














Rang 2003 Branche














Rang 2003 Branche














Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003

Patentanmeldungen in Deutschland


Rang 2003 Branche














Rang 2003 Branche














Rang 2003 Branche














Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003

Patentanmeldungen in Deutschland

Platzierung der Bauindustrie

1998 1999 2000 2001 2002 2003 Branche

1.191 1.192 <1.160 990 929 801 Baukonstruktion

Rang 12 12 >13 13 15 19

1998 1999 2000 2001 2002 2003 Branche

1.191 1.192 <1.160 990 929 801 Baukonstruktion

Rang 12 12 >13 13 15 19


Innovationen

entwickeln...flächendeckende

Asphaltverdichtung

Kompaktasphalt

durchgehend

bewehrte Betondecke


Innovationen

entwickeln......Innovationen

einsetzen


besseres Material

mehr Material

Standard

1 Mio. Lastwechsel

5 Mio. Lastwechsel

20 Mio. Lastwechsel

Empirie

StandardAnforderung

20 Mio. LW

Analytik

2I

2R EEE

2BR mcos

zPFE

sinz

PFE BI


Ve

rga

be

Planung

& Entwurf

der konventionelle Bauvertrag:

Bau

we

rks-

ab

nah

me

Bauphase Gewähr-

leistung

Ve

rjäh

run

g

Nu

tzu

ng

s-

au

sfa

ll

Restnutzungsdauer

Knowhow

Bemessung:

beim AG

Knowhow Bau:

beim AN

Knowhow Langzeitverhalten:

z.T. beim AG


Ve

rga

be

Planung

& Entwurf

der konventionelle Bauvertrag:

der Funktionsbauvertrag:

Ve

rga

be

Bau

we

rks-

üb

erg

ab

e

Knowhow Langzeitverhalten:

z.T. beim AG

Planung

& EntwurfErhaltungsphase

Bau

we

rks-

ab

na

hm

e

Nu

tzu

ng

s-

au

sfa

ll

Restnut-

zungsdauer

Bau

we

rks-

ab

nah

me

Bauphase Gewähr-

leistung

Ve

rjäh

run

g

Nu

tzu

ng

s-

au

sfa

ll

Restnutzungsdauer

Bauphase

Vergabe:

durch AG

Knowhow Bau und Langzeitverhalten:

beim AN

Bemessung:

durch AG

Knowhow Bau:

beim AN

Bemessung?


Asphaltdeckschicht

Asphaltbinderschicht

Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

4

8

22

34

120

45

neue Schichtdicke

neue Schichtdicke

neue Schichtdicke

neue Schichtdicke

neue Gesamtdicke

neues Material

neues Material

neues Material

neues Material

grundsätzliche Fragestellungen:

Wie dick muss eine Straße für einen bestimmten Verkehr sein,

um diesen 30 Jahre lang schadfrei zu ertragen


Asphaltdeckschicht

Asphaltbinderschicht

Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

4

8

22

34

120

45

neue Schichtdicke

neue Schichtdicke

neue Schichtdicke

neue Schichtdicke

neue Gesamtdicke

neues Material

neues Material

neues Material

neues Material

grundsätzliche Fragestellungen:

Wie verhalten sich neue Materialien über Jahrzehnte hinweg

unter Verkehr und Umwelteinflüssen


Ve

rga

be

Bau

we

rks-

üb

erg

ab

e

Planung

& EntwurfErhaltungsphase

Bau

we

rks-

ab

na

hm

e

Nu

tzu

ng

s-

au

sfa

ll

Restnut-

zungsdauerBauphase

Gleichwertig-

keitsnachweis

Restsubstanz-

bestimmung

Asphalt: Beton:

Oberflächenbild

FWD (Jendia) FWD

Ermüdung

Beton:

AWDSTAKO

Asphalt:

TU Dresden

TU BS

BASt


Gleichwertig-

keitsnachweis

Restsubstanz-

bestimmung

Bewertung von

Nebenangeboten

freie Bemessung

innovative Baustoffe innovative Bauweisen


Nachweis:

zul N > vorh N

5)10(

)1(lg633,210

E

zulN

ja

erfüllt?

Nachweis Ermüdung Asphalt

erfüllt?

ja

ausreichend dimensionierte

Befestigung

Bemessung:

Berechnungsverfahren

Beanspruchungen

Verkehrslast-

kollektiv

klimatische

Bedingungen

Materialkenn-werte,

Schichtdicken

erfüllt?

ja

Vorgehensweise nach Prof. Wellner

Nachweis bleibende Verformung ToB

Nachweis bleibende Verformung des Bodens

nein

nein

nein


Temperaturgradienten im Straßenaufbau

- 7,5 °C - 2,5 °C 2,5 °C 7,5 °C 12,5 °C 17,5 °C

22,5 °C 27,5 °C 32,5 °C 37,5 °C 42,5 °C 47,5 °C

Temperatur in [°C]

Tie

fe i

n [

mm

]

020406080

100120140160180200220240260280300320340

-10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00

Luft-

temperatur

klimatische

Bedingungen


Temperaturgradienten im Straßenaufbau

- 7,5 °C - 2,5 °C 2,5 °C 7,5 °C 12,5 °C 17,5 °C

22,5 °C 27,5 °C 32,5 °C 37,5 °C 42,5 °C 47,5 °C

Elastizitätsmodulverlauf [MPa]

Tie

fe i

n [

mm

]

020406080

100120140160180200220240260280300320340

-10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00

Luft-

temperatur

klimatische

Bedingungen


Verkehrslast-

kollektiv


Verkehrslast-

kollektiv

18 t 18 t 26 t 36 t

40 t 40 t 40 t


18 t 18 t 26 t 36 t

40 t 40 t 40 t

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0 - 2 t 2 - 4 t 4 - 6 t 6 - 8 t 8 - 10 t 10 - 12 t 12 - 14 t 14 - 16 t

Autobahn

Bundesstraße

Landesstraße

Verkehrslast-

kollektiv


18 t 18 t 26 t 36 t

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0 - 2 t 2 - 4 t 4 - 6 t 6 - 8 t 8 - 10 t 10 - 12 t 12 - 14 t 14 - 16 t

Autobahn

Bundesstraße

Landesstraße

Verkehrslast-

kollektiv

Welches Fahrzeug verursacht welchen Schaden?


Geschwindigkeit

~0 - 30 km/h

Reifenfülldruck

Fahrzeugart

Beladungsgrad

40 - 130 %

zulässiges

Gesamtgewicht

Bereifung


Aufbau der Modellstraße - Grundriss

Lichtschranken + Abstandssensoren

definierte

Rollspuren mit

Mess-

instrumenten

Belastungs-

felder für

Impulsgeber-

belastung

8 Teilfelder mit

Aufbauten

gemäß RStO 01

7,5 m38 m

2,05 m

2,05 m


Verkehr und Schädigung des Straßenaufbaus

Thermoelemente

Asphalt

x

z

Druckmessdosen x, z

ungebundene Schichten

Dehnungsmesselemente

x, y

gebundene Schichten


-0,00002

-0,00001

0

0,00001

0,00002

0,00003

0,00004

0,00005

Abstand x

Abstand y

Dehnungen x-Richtung


-1,00E-05

-5,00E-06

0,00E+00

5,00E-06

1,00E-05

1,50E-05

2,00E-05

2,50E-05

3,00E-05

3,50E-05

4,00E-05

-5.000 0 5.000 10.000 15.000 20.000

Abstand zur Lastachse [mm]

Deh

nung

[-]

BISAR Eyy

DMS 52 1.ÜF

DMS 52 2.ÜF

DMS 52 3.ÜF


F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35

Geschwindigkeit [km/h]

De

hn

un

g [

µm

/m]

Bauklasse SV

2,6 to

4,5 to

1,0 to

3,9 to



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35


De

hn

un

g [

µm

/m]


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35


De

hn

un

g [

µm

/m] -

33

%

Bauklasse SV

Bauklasse III

4,5 to

1,0 to


Bemessungskriterien

Asphaltpaket

Tragschicht

ohne

Bindemittel

Frostschutzschicht

vBz

Untergrund

Bz

v

v

D

D

Materialkenn-werte,

Schichtdicken


Dauerbelastung durch hydraulische

Impulsgeber


konventioneller

Straßenbau

• langjährige Bewäh-

rung

• großer Erfahrungs-

hintergrund

• Definition der

Bauweisen

• Definition der

Materialien



rung


hintergrund

• Definition der

Bauweisen

• Definition der

Materialien

Funktionsbau-verträge



rung


hintergrund

• Definition der

Bauweisen

• Definition der

Materialien


„Modul fürfreien Entwurf“


• Fortschritt im

Straßenbau

• Verringerung von

Baustellenzeiten

• Schonung von

Ressourcen

• Steigerung der

Nutzungsdauer


„Modul fürfreien Entwurf“


Dr.-Ing. Ulf Zander bast

!Danke für Ihre

Aufmerksamkeit

Privat finanzierter Straßenbau – Chancen und Risiken 6. Dez. 05

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