4. RStO 12 - Neuerungen
4. RStO 12 - Neuerungen
4. RStO 12 - Neuerungen
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PEBA Prüfinstitut für Baustoffe GmbH<br />
Köpenicker Landstraße 280, <strong>12</strong>437 Berlin<br />
1<br />
Tel.: (030) 63 95 80 - 0<br />
Fax: (030) 63 95 80 - 50<br />
Bemessung von Straßenkonstruktionen<br />
nach den <strong>RStO</strong> <strong>12</strong>
Inhalt<br />
2<br />
1. Anforderung an den Straßenkörper und die<br />
Straßenbefestigung<br />
2. Bemessung<br />
2.1 Standardisierung nach den <strong>RStO</strong>-<strong>12</strong><br />
2.2 Baugrund und Untergrundverhältnisse<br />
2.3 Oberbau<br />
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
<strong>4.</strong> Fazit
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong> - Warum eigentlich?<br />
3<br />
Neue Erkenntnisse insbesondere Zunahme der Verkehrsbelastung<br />
und Veränderung der Verkehrszusammensetzung<br />
Erfahrungen der Straßenbaulastträger mit den Bauweisen in der<br />
Fortschreibung berücksichtigt<br />
Konstruktive Veränderungen,<br />
bewährte Grundprinzipien wurden jedoch beibehalten
1. Anforderung an den Straßenkörper<br />
und die Straßenbefestigung<br />
4
1. Anforderung an den Straßenkörper<br />
und die Straßenbefestigung<br />
5<br />
Asphaltbauweise<br />
Damm<br />
Einschnitt
1. Anforderung an den Straßenkörper<br />
und die Straßenbefestigung<br />
6<br />
Asphalt (Deck- und Binderschicht)<br />
Beton, Pflaster<br />
• lastverteilende Wirkung<br />
• Verhinderung des Eindringens<br />
von Oberflächenwasser<br />
• lange Haltbarkeit<br />
(geringer Abrieb, Alterung)<br />
• guter Fahrkomfort<br />
(Ebenheit, Rollgeräusche)<br />
• Verkehrssicherheit (Griffigkeit)<br />
• geringe Lärmentwicklung<br />
Fahrbahndecke<br />
Straßenbefestigung<br />
Tragschicht<br />
Untergrund/ Unterbau<br />
(anstehender Boden/<br />
Aufschüttung bei Damm)
2. Bemessung<br />
7
2. Bemessung<br />
8<br />
wirtschaftlich<br />
ausführungstechnisch<br />
Aufgabe der Bemessung<br />
(Baustoffe und Schichtdicken)<br />
Keine unzulässigen<br />
Spannungen<br />
und Verformungen<br />
im Straßenoberbau/ Straßenuntergrund<br />
strategisch<br />
konstruktiv
2. Bemessung<br />
9<br />
Bemessung<br />
Rechnerisch<br />
(Theoretische<br />
Rechenverfahren)<br />
Empirisch<br />
(langjährige<br />
Erfahrungen)<br />
• idealisiert:<br />
elastisch isotroper Halbraum<br />
(Hooksches Gesetz: s = E e)<br />
• Überlagerung von Spannungen<br />
und Verformungen<br />
• aktueller Ergebnisse der<br />
Baustoffforschung<br />
• Einbeziehung vorh.<br />
Baugrundes, Klima etc …<br />
• Standardisierung<br />
(Mindestanforderungen)<br />
„Dimensionierungssoftware<br />
(FE-Methoden theoretische Berechnung von<br />
Deflektionsmulden z. B. BISAR)“<br />
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong>
10<br />
2. Bemessung<br />
2.1 Standardisierung nach den <strong>RStO</strong>-<strong>12</strong>
2. Bemessung<br />
11<br />
bislang<br />
Neu:<br />
<strong>RStO</strong> 01<br />
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
Bemessungsrelevante<br />
Beanspruchung B<br />
Bauklassen<br />
SV, I bis VI<br />
Dimensionierungsrelevante<br />
Beanspruchung B<br />
Belastungsklassen<br />
Bk100 bis Bk0,3
2. Bemessung<br />
<strong>12</strong><br />
Belastungsklasse Bk 3,2 - Bk 100: Besondere Beanspruchungen<br />
Verkehrsflächen können besonderen Beanspruchungen<br />
durch Schwerverkehr unterliegen, z. B.<br />
- bei spurfahrendem Verkehr und enger Kurvenfahrt<br />
- bei langsam fahrendem Verkehr<br />
- bei häufigen Brems- und Beschleunigungsvorgängen<br />
- in Kreuzungs- und Einmündungsbereichen<br />
- bei Stellflächen<br />
- bei stehendem oder „Stop-and-go-Verkehr“.
2. Bemessung<br />
13<br />
FORSCHUNGSGESELLSCHAFT FÜR STRASSEN_ UND VERKEHRSWESEN<br />
ARBEITSGRUPPE FAHRZEUG UND FAHRBAHN<br />
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
Richtlinien<br />
für die<br />
Standardisierung des Oberbaues<br />
von Verkehrsflächen<br />
<strong>RStO</strong> 01<br />
Belastungsklassen<br />
Bk100 bis Bk0,3<br />
Ausgabe 2001<br />
Bestimmung der Belastungsklasse<br />
durch Verkehrsbelastung<br />
Belastungsklasse nach<br />
Dimensionierungsrelevanter<br />
Beanspruchung B<br />
(Verkehrszählung/ rechnerisch)
2. Bemessung<br />
14<br />
Belastungsklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
Für die Ermittlung der dimensionierungsrelevanten Beanspruchung B ist i. d.<br />
R. Nutzungszeitraum von 30 Jahren und ein äquiv. 10 t- Achsübergang<br />
anzunehmen.<br />
Schadenwirkung nach <strong>4.</strong>Potenzgesetz<br />
9,5 t 7,5 t<br />
10,0 t 10,0 t<br />
1t<br />
1t<br />
PKW spielen bei der Bemessung keine Rolle, da 16.000 PKW nur soviel<br />
Schäden wie 1 LKW mit einer 10 t- Achse anrichten.<br />
Die Berechnungsformeln sind dem Anhang 1 der <strong>RStO</strong> <strong>12</strong> zu entnehmen.
2. Bemessung<br />
15<br />
Belastungsklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
Bei einer dimensionierungsrelevanten<br />
Beanspruchung<br />
größer 100 Mio. sollte der<br />
Aufbau mit Hilfe der RDO<br />
dimensioniert werden.<br />
BK III<br />
BK V und VI
2. Bemessung<br />
16<br />
Belastungsklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
Bestimmung der dimensionierungsrelevanten<br />
Beanspruchung B<br />
Methode 1: aus DTV (SV) –Werten<br />
wenn nur DTV (SV) Angaben vorliegen<br />
1.1 (variablen Faktoren)<br />
1.2 (konstante Faktoren)<br />
Methode 2: anhand von Achslastdaten<br />
setzt die Kenntnis von detaillierten Achslastdaten voraus<br />
2.1 (variablen Faktoren)<br />
2.2 (konstante Faktoren)
2. Bemessung<br />
17<br />
Belastungsklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
B N DTA<br />
( SV)<br />
<br />
q<br />
<br />
Bm<br />
<br />
f<br />
1<br />
<br />
f<br />
2<br />
<br />
f<br />
3<br />
f<br />
z<br />
365<br />
Gewichtete äquival.<br />
10t-Achsübergänge<br />
Anzahl der Jahre des zugrunde<br />
gelegten Nutzungszeitraumes<br />
DTA<br />
( SV)<br />
<br />
DTV<br />
( SV)<br />
<br />
f A<br />
Fahrstreifenfaktor<br />
Fahrstreifenbreitenfaktor<br />
Steigungsfaktor<br />
Durchschnittl.<br />
Anzahl der tgl.<br />
Achsübergänge<br />
(Aü) des SV<br />
Durchschnittl.<br />
tgl. Verkehrsstärke<br />
des SV<br />
Durchschnittl.<br />
Achszahl pro<br />
Fahrzeug des SV<br />
(Achszahlfaktor)<br />
Mittlere jährl.<br />
Zunahme des SV<br />
Lastkollektivquotient<br />
Berechnung für Fahrstreifen<br />
mit der höchsten Verkehrsbelastung durch SV-Verkehr unter Berücksichtigung<br />
• geplanter Anzahl der Fahrstreifen im Querschnitt<br />
• Breite des Fahrstreifens<br />
• Längsneigung
2. Bemessung<br />
18<br />
Bestimmung der dimensionierungsrelevanten Beanspruchung B<br />
Auswertung von Achslastmessungen<br />
der BASt<br />
fA leicht erhöht
2. Bemessung<br />
19<br />
Bestimmung der dimensionierungsrelevanten Beanspruchung B<br />
qBm<br />
leicht erhöht
2. Bemessung<br />
21<br />
Bestimmung der dimensionierungsrelevanten Beanspruchung B<br />
Daten einer<br />
Verkehrserhebung<br />
Äquvalente 10 t-Achsübergänge in Mio.<br />
Bemessungsrelevante<br />
Beanspruchung B<br />
Dimensionierungsrelevante<br />
Beanspruchung B<br />
DTV(SV) 2005 <strong>RStO</strong> 01 <strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
6923 Kfz/ 24 h 60,26 Mio. 81,94 Mio.<br />
aus Sieber, R. "Die neuen Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen", 01/2013 asphalt<br />
+ 36%<br />
3.619 Kfz/ 24 h<br />
31,5 Mio.<br />
42,8 Mio.<br />
Bk 32 (Bk I) = Σ 30 cm<br />
Bk 100 (Bk SV) = Σ 34 cm
2.1 Standardisierung nach den <strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
22<br />
FORSCHUNGSGESELLSCHAFT FÜR STRASSEN_ UND VERKEHRSWESEN<br />
ARBEITSGRUPPE FAHRZEUG UND FAHRBAHN<br />
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
Richtlinien<br />
für die<br />
Standardisierung des Oberbaues<br />
von Verkehrsflächen<br />
<strong>RStO</strong> 01<br />
Belastungsklassen<br />
Bk100 bis Bk0,3<br />
Ausgabe 2001<br />
Bestimmung der Belastungsklasse<br />
durch Verkehrsbelastung<br />
Belastungsklasse nach<br />
dimensionierungsrelevanter<br />
Beanspruchung B<br />
(Verkehrszählung/ rechnerisch)<br />
Belastungsklasse<br />
nach<br />
Straßenkategorie<br />
(RASt)
2.1 Standardisierung nach den <strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
23<br />
Belastungsklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
Größere Differenzierung der<br />
Belastungsklasse möglich !
2.1 Standardisierung nach den <strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
24<br />
Bauklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
Belastungsklassen und Verkehrsbeanspruchung<br />
Wahl der Belastungsklasse<br />
nach der tatsächlich<br />
vorhandenen<br />
Verkehrsbelastung!
25<br />
2. Bemessung<br />
2.1 Standardisierung nach den <strong>RStO</strong>-<strong>12</strong><br />
2.2 Baugrund und Untergrundverhältnisse
2.2 Baugrund/ Untergrundverhältnisse<br />
26<br />
• Trag- und Verformungsverhalten des Untergrundes/ Unterbaues und<br />
Frostempfindlichkeit sind heranzuziehen<br />
• Frostsicherer Straßenaufbau ist so zu bemessen, dass auch während<br />
der Frost- und Auftauperioden keine schädlichen Verformungen<br />
entstehen<br />
• jeweilige Frostempfindlichkeitsklasse des Untergrundes, in dem das<br />
Bauvorhaben liegt, zu berücksichtigen.<br />
Es werden folgende Frostempfindlichkeitsklassen unterschieden:<br />
F 1<br />
F 2<br />
F 3<br />
- frostsicher, nicht frostempfindlich<br />
- gering bis mittel frostempfindlich<br />
- sehr frostempfindlich
2.3 Oberbau<br />
27<br />
Auswirkungen der Frostempfindlichkeit auf d. Dimens. d. Oberbaus<br />
erforderliche Mindestdicke richtet sich nach:<br />
• Frostempfindlichkeitsklasse des Bodens<br />
• maximalen Frosteindringtiefe des betreffenden Gebietes.<br />
als Richtwert<br />
F1-Boden: FSS kann entfallen, wenn:<br />
• bzgl. Verdichtungsgrades die Anforderungen der ZTV SoB-StB an FSS erfüllt<br />
• bis in eine Tiefe von 1,20 m Frostzone I,<br />
1,30 m Frostzone II,<br />
1,50 m Frostzone III unter Fahrbahnoberfläche reicht.
2.3 Oberbau<br />
28<br />
Beurteilung der Frostempfindlichkeit<br />
Auswirkungen auf den Oberbau<br />
Örtliche Verhältnisse:<br />
Verringerung/ Erhöhung der Dicke der Frostschutzschicht<br />
bewirken (Mehr- oder Minderdicken)<br />
• Frosteinwirkzone<br />
• Lage der Gradiente<br />
• Wasserverhältnisse<br />
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong>:<br />
Mehr- oder Minderdicke = A + B + C + D + E
2.3 Oberbau<br />
Örtliche Verhältnisse:<br />
Frosteinwirkzone<br />
Aktualisierte Frostzonenkarte<br />
• Max. Frostindex FI 30 ohne Berücksichtigung<br />
der Beeinflussung d. Bebauung<br />
• Auswertung der Daten von 221 Wetterstationen<br />
(1955/56 – 2004/5)<br />
Frosteinwirkzone I Frosteinwirkzone II Frosteinwirkzone 29 III
2.3 Oberbau<br />
30<br />
Örtliche Verhältnisse:<br />
Ausführung der Randbereiche
2.3 Oberbau<br />
31<br />
Örtliche Verhältnisse:<br />
Wasserverhältnisse<br />
Zuschläge aufgrund<br />
regionaler Erfahrungen<br />
Ungünstige<br />
Wasserverhältnisse:<br />
• Grundwasser < 1,50m unter<br />
Planum<br />
• kalten Zonen mit<br />
maximalen Frosteindringtiefen<br />
> 1,0 m und mit im<br />
Regelfall häufigen Frost-<br />
Tauwechseln
2.3 Oberbau<br />
32<br />
Örtliche Verhältnisse:<br />
Lage der Gradiente
2.3 Oberbau<br />
33
2.3 Oberbau<br />
Mehr- oder Minderdicken infolge örtlicher Verhältnisse gem. <strong>RStO</strong> <strong>12</strong><br />
34<br />
<strong>RStO</strong> <strong>12</strong>: Mehr- oder Minderdicke = A + B + C + D + E<br />
Neue Frostzonenkarte<br />
Kleinräumige Klimaunterschiede<br />
zusätzlich mit aufgenommen<br />
Neuregelung:<br />
Bis 1,5 m Grund- oder Schichtenwasser<br />
Neuregelung:<br />
Kein Zuschlag im Bereich + 0,0 bis 2,0 m<br />
Außerhalb geschl. Ortslage: konkretisiert<br />
Innerhalb geschl. Ortslage: zusammengefasst<br />
Abzug reduziert
2.3 Oberbau<br />
Erforderliche Schichtdicke von Tragschichten ohne Bindemittel<br />
35<br />
Wahl des Schichtenaufbaus in<br />
Abhängigkeit<br />
• der Belastungsklasse<br />
• der im Oberbau zu verwendenden<br />
Materialien und<br />
• des Untergrundes
2.3 Oberbau<br />
Erforderliche Schichtdicke von Tragschichten ohne Bindemittel<br />
36<br />
1 MN/m² = 1 MPa
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
37
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
38<br />
Festlegung einer Erneuerungsbaubauweise<br />
Art und Zustand,<br />
Alter und Eignung<br />
für vorgesehene Funktion<br />
(einschl. Untergrund/ Unterbau)<br />
Oberflächenzustand und<br />
bisherige Verkehrsbelastung<br />
Restsubstanz<br />
Zustand/ Leistungsfähigkeit der<br />
Entwässerungseinrichtungen<br />
Tragfähigkeit
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
39<br />
Bewertung der strukturellen Substanz der vorhandenen Befestigung
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
40<br />
Zustandsmerkmale einzeln oder in Kombination<br />
Darüber hinaus sind die sonstigen im Rahmen der Zustandserfassung und -<br />
bewertung erfassten Zustandsmerkmale, Schäden und deren Ursachen bei der<br />
Festlegung einer zweckmäßigen Erneuerungsbauweise zu berücksichtigen.<br />
• Ermittlung der Ursachen für Oberflächenzustand<br />
• Eignung der vorhandenen Befestigung<br />
(einzelner Schichten des Untergrundes/Unterbaues)<br />
Insbesondere sind festzustellen:<br />
• Art, Dicke und Eigenschaften (Mischgut- ggf. Bindemitteluntersuchungen)<br />
der einzelnen Schichten<br />
• Art des Untergrundes/Unterbaues (insbesondere Frostempfindlichkeitsklasse,<br />
Wasserverhältnisse)<br />
• Schichtenverbund<br />
• Umfang der Untersuchungen in Abhängigkeit des vorhandenen Schadensbildes
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
41<br />
Bestimmung der Tragfähigkeit ergänzend zur Zustandsbewertung<br />
Erfahrungshintergrund:<br />
Messungen der Tragfähigkeit unmittelbar zur Ermittlung der erforderl.<br />
Schichtdicke für die Erneuerung herangezogen werden.<br />
Benkelman- Messungen zur Ermittlung der<br />
Durchbiegung (Tragfähigkeit)<br />
• auch zur Ermittlung visuell nicht erkennbarer Schwachstellen<br />
• zur Festlegung von Erneuerungsabschnitten gleicher Tragfähigkeit.<br />
• in Kombination mit Georadarmessungen zur Ermittlung homogener<br />
Abschnitte für die Festlegung von BK-EST
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
42<br />
Festlegung der Erneuerungsmaßnahme<br />
Abschätzung der Restsubstanz<br />
Erneuerung der Fahrbahn<br />
erforderlich<br />
Tragfähigkeitsuntersuchungen<br />
(Bewertung visuell nicht erkennbarer<br />
Schwachstellen)<br />
Wahl der Erneuerungsart<br />
Befestigungsdicke muss an die<br />
gestiegene Verkehrsbeanspruchung<br />
angepasst werden<br />
1. Vollständiger Ersatz der vorhandenen Befestigung<br />
2. Teilweiser Ersatz der vorhandenen Befestigung<br />
3. Erneuerung auf der vorhandenen Befestigung
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
43<br />
Auswahlkriterien:<br />
• Verbesserung der Gradiente und/ oder der Querneigung<br />
• Höhenzwangspunkte (ggf. grundhaft oder zeitbefristet)<br />
• Geplante Querschnittserweiterung<br />
• Dichte Folge von Überführungsbauwerken mit begrenzter lichter Höhe<br />
• Verkehrsführung (Umleitungsstecken)<br />
• Streifenweise Erneuerung<br />
• Stufenweise Erneuerung (bei Asphaltbauweisen)<br />
• Überbaubarkeit (Belastbarkeit) von Bauwerken und Rohrleitungen<br />
• Nicht frostsichere Verkehrsflächen<br />
• Berücksichtigung der Art und Ausführung später geplanter Auf- und<br />
Ausbaustufen<br />
• Eignung der vorhandenen Schichten für die künftige Funktion<br />
• Verwendbarkeit (Wiederverwendbarkeit) ausgebauter Materialien<br />
(auch Kaltbauweise KRC-Verfahren)
3. Erneuerung von Fahrbahnen<br />
44<br />
Asphaltbauweise Betonbauweise Pflasterbauweise<br />
Die Entscheidung für eine der 3 Bauweisen wird entsprechend den örtlichen<br />
und wirtschaftlichen Gegebenheiten getroffen.
<strong>4.</strong> Fazit<br />
45<br />
Konstruktive Veränderungen, bewährte Grundprinzipien wurden beibehalten<br />
Begrifflichkeiten<br />
• „Asphaltdecke“ = Asphaltdeck- + Asphaltbinderschicht<br />
• Bauklasse = Belastungsklasse (eindeutiger Bezug auf die vorh.<br />
Verkehrsbelastung, Bezug auf gemessene Achslasten)<br />
Bk III Bk 3,2 und Bk 1,8<br />
Bk V und VI Bk 0,3<br />
Annahmen zur Verkehrsbelastung<br />
• Flexible Anpassung der Dimensionierung an tatsächl. Verkehrsbeanspruchung<br />
• Annahmen zur Verkehrsbelastung (fA und qBM) realitätsnäher <br />
Dimensionierung auf der „sicheren Seite“<br />
• „Deckelung“ der höchsten Belastung (Bk 100) Dimensionierung sollte<br />
nach RDO erfolgen (BAB) bauvertragliche Regelungen werden derzeit noch<br />
erstellt<br />
• Detailliertere Zuordnung der Verkehrsflächen zu den Belastungsklassen<br />
Bessere Einschätzung der Entwurfssituation im Kommunalen Bereich
<strong>4.</strong> Fazit<br />
46<br />
Konstruktive Veränderungen, bewährte Grundprinzipien wurden beibehalten<br />
Annahmen zu den örtlichen Verhältnissen<br />
• F1 –Böden Konkretisierung der Anforderungen<br />
• Frosteindringtiefe: neue Frostzonenkarte - relativierte Betrachtung unter<br />
Einbeziehung des Extremwinters 1962/63<br />
• Örtliche Verhältnisse insgesamt konkretisiert<br />
Erneuerung von Fahrbahnen<br />
• Erneuerungsklassen fallen weg<br />
Insgesamt höhere Sicherheit gegenüber vorzeitigem Versagen<br />
Kritische Anwendungen für hohe Verkehrsbelastungen<br />
ausgeschlossen
Prof. Dr.-Ing. D. Großhans, Dipl.-Ing. Sandra Kaden<br />
47<br />
…Grenzen für die standardisierte Bemessung
Prof. Dr.-Ing. D. Großhans, Dipl.-Ing. Sandra Kaden<br />
48<br />
PEBA Prüfinstitut für Baustoffe GmbH<br />
Köpenicker Landstraße 280<br />
<strong>12</strong>437 Berlin<br />
asphalt@peba.de<br />
Tel.: (030) 63 95 80 - 0<br />
Fax: (030) 63 95 80 - 50