Aufbau gemäà RStO oder durch freie Bemessung?
Aufbau gemäà RStO oder durch freie Bemessung?
Aufbau gemäà RStO oder durch freie Bemessung?
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Privat finanzierter Straßenbau – Chancen und Risiken 6. Dez. 05<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
<strong>Aufbau</strong> gemäß <strong>RStO</strong><br />
<strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Dr.-Ing. Ulf Zander<br />
bast
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
12.000<br />
BAB-Länge [km]<br />
11.000<br />
10.000<br />
9.000<br />
8.000<br />
7.000<br />
6.000<br />
5.000<br />
4.000<br />
3.000<br />
2.000<br />
1.000<br />
0<br />
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000<br />
Jahr [-]<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Straßennetz 2003<br />
Bundesfernstraßen<br />
Bundesautobahnen<br />
Bundesstraßen<br />
übrige überörtliche Straßen<br />
Landesstraßen<br />
Kreisstraßen<br />
Gesamt<br />
Länge<br />
km<br />
53.283<br />
12.037<br />
41.246<br />
178.298<br />
86.868<br />
91.430<br />
231.581<br />
Anteil<br />
%<br />
23<br />
5<br />
18<br />
77<br />
38<br />
39<br />
100<br />
Anlagewert: ~ 478 Mrd. €<br />
26%<br />
48%<br />
26%<br />
Bundesautobahnen<br />
Bundesstraßen<br />
Landes- bzw.<br />
Kreisstraßen<br />
Quelle: Prognos-Gutachten zur Maut (2003)
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
12.000<br />
BAB-Länge [km]<br />
11.000<br />
10.000<br />
9.000<br />
8.000<br />
7.000<br />
6.000<br />
5.000<br />
4.000<br />
3.000<br />
2.000<br />
1.000<br />
82 %<br />
M<strong>oder</strong>nitätsgrad<br />
68 %<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000<br />
Jahr [-]<br />
0
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
„Der Nutzungszeitraum<br />
ist in der Regel<br />
mit 20 Jahren<br />
anzunehmen.“
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
12.000<br />
11.000<br />
10.000<br />
9.000<br />
8.000<br />
7.000<br />
84%<br />
6.000<br />
5.000<br />
4.000<br />
3.000<br />
2.000<br />
1.000<br />
0<br />
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
„Der Nutzungszeitraum<br />
ist in der Regel<br />
mit 20 Jahren<br />
anzunehmen.“
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Bauweisen in<br />
. . . Asphalt<br />
. . . Beton
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
<strong>RStO</strong>: „suche Bauweise<br />
aus Katalog“<br />
ZTV Asphalt:<br />
„suche Zusammensetzung<br />
der Schicht aus Sieblinie<br />
und Tabelle“<br />
TL Asphalt:<br />
„wähle zugelassene Baustoffe<br />
aus Liste“
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Empirie<br />
1 Mio. Lastwechsel<br />
besseres Material<br />
5 Mio. Lastwechsel<br />
mehr Material<br />
20 Mio. Lastwechsel<br />
Standard
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Innovationen<br />
entwickeln...
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Patentanmeldungen in Deutschland<br />
Rang 2003 Branche<br />
1 4.953 Fahrzeuge allgemein<br />
2 3.784 Maschinenelemente <strong>oder</strong> -einheiten<br />
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile<br />
4 3.500 Messen, Prüfen<br />
5 2.594 Medizin <strong>oder</strong> Tiermedizin; Hygiene<br />
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik<br />
7 1.853 Brennkraftmaschinen<br />
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen<br />
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen<br />
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung <strong>oder</strong> Verteilung elektr. Energie<br />
11 1.184 Organische Chemie<br />
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge<br />
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung<br />
Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Patentanmeldungen in Deutschland<br />
Rang 2003 Branche<br />
1 4.953 Fahrzeuge allgemein<br />
2 3.784 Maschinenelemente <strong>oder</strong> -einheiten<br />
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile<br />
4 3.500 Messen, Prüfen<br />
5 2.594 Medizin <strong>oder</strong> Tiermedizin; Hygiene<br />
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik<br />
7 1.853 Brennkraftmaschinen<br />
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen<br />
Platzierung der Bauindustrie<br />
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen<br />
10 1998 1.479 Erzeugung, 1999 2000 Umwandlung 2001 2002 <strong>oder</strong> Verteilung 2003 Branche<br />
elektr. Energie<br />
11 1.191 1.184 1.192 Organische 13 Landfahrzeuge<br />
13 15 19<br />
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung<br />
Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Innovationen<br />
entwickeln...<br />
flächendeckende<br />
Asphaltverdichtung<br />
Kompaktasphalt<br />
<strong>durch</strong>gehend<br />
bewehrte Betondecke
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Innovationen<br />
entwickeln...<br />
...Innovationen<br />
einsetzen
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Empirie<br />
besseres Material<br />
Analytik<br />
1 Mio. Lastwechsel<br />
E<br />
5 Mio. Lastwechsel<br />
E F P<br />
I B<br />
z<br />
E<br />
R<br />
F<br />
B<br />
P<br />
z<br />
2<br />
E R E<br />
cos m<br />
sin<br />
2<br />
I<br />
2<br />
mehr Material<br />
20 Mio. Lastwechsel<br />
LW<br />
Standard<br />
Anforderung Standard
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
der konventionelle Bauvertrag:<br />
Planung<br />
& Entwurf<br />
Vergabe<br />
Bauphase<br />
Verjährung<br />
Restnutzungsdauer<br />
Bauwerksabnahme<br />
Gewährleistung<br />
Nutzungsausfall<br />
Knowhow<br />
<strong>Bemessung</strong>:<br />
beim AG<br />
Knowhow Bau:<br />
beim AN<br />
Knowhow Langzeitverhalten:<br />
z.T. beim AG
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
der konventionelle Bauvertrag:<br />
Planung<br />
& Entwurf<br />
<strong>Bemessung</strong>:<br />
<strong>durch</strong> AG<br />
Vergabe<br />
Bauphase<br />
Knowhow Bau:<br />
beim AN<br />
Verjährung<br />
Knowhow Langzeitverhalten:<br />
z.T. beim AG<br />
Restnutzungsdauer<br />
Bauwerksabnahme<br />
Gewährleistung<br />
Nutzungsausfall<br />
der Funktionsbauvertrag:<br />
Planung<br />
& Entwurf<br />
Vergabe<br />
Bauphase<br />
Erhaltungsphase<br />
Nutzungsausfall<br />
Restnutzungsdauer<br />
Bauwerksübergabe<br />
Bauwerksabnahme<br />
<strong>Bemessung</strong>?<br />
Vergabe:<br />
<strong>durch</strong> AG<br />
Knowhow Bau und Langzeitverhalten:<br />
beim AN
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Asphaltdeckschicht<br />
4<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
Asphaltbinderschicht<br />
8<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
Asphalttragschicht<br />
22<br />
neue Gesamtdicke<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
120<br />
34<br />
Frostschutzschicht<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
45<br />
grundsätzliche Fragestellungen:<br />
Wie dick muss eine Straße für einen bestimmten Verkehr sein,<br />
um diesen 30 Jahre lang schadfrei zu ertragen
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Asphaltdeckschicht<br />
4<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
Asphaltbinderschicht<br />
8<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
Asphalttragschicht<br />
22<br />
neue Gesamtdicke<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
120<br />
34<br />
Frostschutzschicht<br />
neue Schichtdicke<br />
neues Material<br />
45<br />
grundsätzliche Fragestellungen:<br />
Wie verhalten sich neue Materialien über Jahrzehnte hinweg<br />
unter Verkehr und Umwelteinflüssen
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Planung<br />
& Entwurf<br />
Vergabe<br />
Bauphase<br />
Erhaltungsphase<br />
Nutzungsausfall<br />
Restnutzungsdauer<br />
Bauwerksübergabe<br />
Bauwerksabnahme<br />
Gleichwertigkeitsnachweis<br />
Restsubstanzbestimmung<br />
Asphalt:<br />
TU Dresden<br />
TU BS<br />
BASt<br />
Beton:<br />
AWDSTAKO<br />
Asphalt: Beton:<br />
Oberflächenbild<br />
FWD (Jendia) FWD<br />
Ermüdung
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Bewertung von<br />
Nebenangeboten<br />
Gleichwertigkeitsnachweis<br />
Restsubstanzbestimmung<br />
<strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong><br />
innovative Baustoffe<br />
innovative Bauweisen
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
<strong>Bemessung</strong>:<br />
klimatische<br />
Bedingungen<br />
Verkehrslastkollektiv<br />
Materialkennwerte,<br />
Schichtdicken<br />
zulN<br />
2,633(lg<br />
10<br />
(<br />
10<br />
E<br />
5<br />
)<br />
1)<br />
Berechnungsverfahren<br />
Beanspruchungen<br />
Nachweis<br />
Ermüdung Asphalt<br />
Nachweis:<br />
zul N > vorh N<br />
erfüllt?<br />
ja<br />
erfüllt?<br />
nein<br />
Nachweis<br />
bleibende Verformung ToB<br />
nein<br />
ja<br />
Nachweis<br />
bleibende Verformung des Bodens<br />
erfüllt?<br />
nein<br />
ja<br />
Vorgehensweise nach Prof. Wellner<br />
ausreichend dimensionierte<br />
Befestigung
Tiefe in [mm]<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
klimatische<br />
Bedingungen<br />
Temperaturgradienten im Straßenaufbau<br />
0<br />
20<br />
40<br />
60<br />
80<br />
100<br />
120<br />
140<br />
160<br />
180<br />
200<br />
220<br />
240<br />
260<br />
280<br />
300<br />
320<br />
340<br />
-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<br />
Temperatur in [°C]<br />
Lufttemperatur<br />
- 7,5 °C - 2,5 °C 2,5 °C 7,5 °C 12,5 °C 17,5 °C<br />
22,5 °C 27,5 °C 32,5 °C 37,5 °C 42,5 °C 47,5 °C
Tiefe in [mm]<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
klimatische<br />
Bedingungen<br />
Temperaturgradienten im Straßenaufbau<br />
0<br />
20<br />
40<br />
60<br />
80<br />
100<br />
120<br />
140<br />
160<br />
180<br />
200<br />
220<br />
240<br />
260<br />
280<br />
300<br />
320<br />
340<br />
-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<br />
Elastizitätsmodulverlauf [MPa]<br />
Lufttemperatur<br />
- 7,5 °C - 2,5 °C 2,5 °C 7,5 °C 12,5 °C 17,5 °C<br />
22,5 °C 27,5 °C 32,5 °C 37,5 °C 42,5 °C 47,5 °C
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Verkehrslastkollektiv
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Verkehrslastkollektiv<br />
18 t 18 t 26 t 36 t<br />
40 t 40 t 40 t
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Verkehrslastkollektiv<br />
45,0<br />
40,0<br />
35,0<br />
30,0<br />
25,0<br />
20,0<br />
15,0<br />
10,0<br />
5,0<br />
0,0<br />
Autobahn<br />
Bundesstraße<br />
Landesstraße<br />
0 - 2 t 2 - 4 t 4 - 6 t 6 - 8 t 8 - 10 t 10 - 12 t 12 - 14 t 14 - 16 t<br />
18 t 18 t 26 t 36 t<br />
40 t 40 t 40 t
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Verkehrslastkollektiv<br />
45,0<br />
40,0<br />
35,0<br />
30,0<br />
25,0<br />
20,0<br />
15,0<br />
10,0<br />
5,0<br />
0,0<br />
Autobahn<br />
Bundesstraße<br />
Landesstraße<br />
0 - 2 t 2 - 4 t 4 - 6 t 6 - 8 t 8 - 10 t 10 - 12 t 12 - 14 t 14 - 16 t<br />
18 t 18 t 26 t 36 t<br />
Welches Fahrzeug verursacht welchen Schaden?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Fahrzeugart<br />
Geschwindigkeit<br />
Beladungsgrad<br />
Bereifung<br />
Reifenfülldruck<br />
~0 - 30 km/h<br />
40 - 130 %<br />
zulässiges<br />
Gesamtgewicht
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
<strong>Aufbau</strong> der Modellstraße - Grundriss<br />
Lichtschranken + Abstandssensoren<br />
38 m<br />
2,05 m<br />
2,05 m<br />
7,5 m<br />
definierte<br />
Rollspuren mit<br />
Messinstrumenten<br />
Belastungsfelder<br />
für<br />
Impulsgeberbelastung<br />
8 Teilfelder mit<br />
<strong>Aufbau</strong>ten<br />
gemäß <strong>RStO</strong> 01
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Verkehr und Schädigung des Straßenaufbaus<br />
x<br />
Thermoelemente<br />
Asphalt<br />
z<br />
Dehnungsmesselemente<br />
x, y<br />
gebundene Schichten<br />
Druckmessdosen x, z<br />
ungebundene Schichten
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Dehnungen x-Richtung<br />
0,00005<br />
0,00004<br />
0,00003<br />
0,00002<br />
0,00001<br />
0<br />
-0,00001<br />
-0,00002<br />
Abstand y<br />
Abstand x
Dehnung[-]<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
4,00E-05<br />
3,50E-05<br />
BISAR Eyy<br />
DMS 52 1.ÜF<br />
DMS 52 2.ÜF<br />
DMS 52 3.ÜF<br />
3,00E-05<br />
2,50E-05<br />
2,00E-05<br />
1,50E-05<br />
1,00E-05<br />
5,00E-06<br />
0,00E+00<br />
-5,00E-06<br />
-1,00E-05<br />
-5.000 0 5.000 10.000 15.000 20.000<br />
Abstand zur Lastachse [mm]
Dehnung [µm/m]<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
Bauklasse SV<br />
40<br />
4,5 to<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
3,9 to<br />
2,6 to<br />
1,0 to<br />
0 5 10 15 20 25 30 35<br />
Geschwindigkeit [km/h]
Dehnung [µm/m]<br />
Dehnung [µm/m]<br />
- 33 %<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C<br />
100<br />
F7 L23 A3 FM - DMS 16 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C<br />
90<br />
80<br />
70<br />
Bauklasse III<br />
60<br />
50<br />
Bauklasse SV<br />
40<br />
4,5 to<br />
30<br />
20<br />
10<br />
1,0 to<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30 35<br />
Geschwindigkeit [km/h]
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
<strong>Bemessung</strong>skriterien<br />
Materialkennwerte,<br />
Schichtdicken<br />
D<br />
Bz<br />
Asphaltpaket<br />
Bz<br />
v<br />
Tragschicht<br />
ohne<br />
Bindemittel<br />
D<br />
v<br />
Frostschutzschicht<br />
v<br />
Untergrund
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Dauerbelastung <strong>durch</strong> hydraulische<br />
Impulsgeber
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
konventioneller<br />
Straßenbau<br />
• langjährige Bewährung<br />
• großer Erfahrungshintergrund<br />
• Definition der<br />
Bauweisen<br />
• Definition der<br />
Materialien
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
konventioneller<br />
Straßenbau<br />
• langjährige Bewährung<br />
• großer Erfahrungshintergrund<br />
• Definition der<br />
Bauweisen<br />
• Definition der<br />
Materialien
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
• großer Erfahrungshintergrund<br />
Funktionsbauverträge<br />
• langjährige Bewährung<br />
• Definition der<br />
Bauweisen<br />
• Definition der<br />
Materialien
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
„Modul für<br />
<strong>freie</strong>n Entwurf“<br />
• großer Erfahrungshintergrund<br />
Funktionsbauverträge<br />
• langjährige Bewährung<br />
• Definition der<br />
Bauweisen<br />
• Definition der<br />
Materialien
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
„Modul für<br />
<strong>freie</strong>n Entwurf“<br />
Funktionsbauverträge<br />
• Fortschritt im<br />
Straßenbau<br />
• Verringerung von<br />
Baustellenzeiten<br />
• Schonung von<br />
Ressourcen<br />
• Steigerung der<br />
Nutzungsdauer
Privat finanzierter Straßenbau – Chancen und Risiken 6. Dez. 05<br />
<strong>RStO</strong> <strong>oder</strong> <strong>freie</strong> <strong>Bemessung</strong>?<br />
Danke für Ihre<br />
Aufmerksamkeit<br />
!<br />
Dr.-Ing. Ulf Zander<br />
bast
Change language