Die rechnerische Bemessung von Straßenkonstruktionen ist innovationsfördernd

Dipl.-Ing. K. Johannsen, Heiden Labor Rostock

Verkehrsflächen unterliegen vielfältigen Einflüssen, von denen sich die meisten mittelbar auf die Nutzungsdauer der Befestigung auswirken. Neben der Verkehrsbelastung aus der Überfahrt von Kraftfahrzeugen zählen hierzu vor allem Temperatur, UV-Strahlung und Wasseranfall. Im optimalen Fall soll eine Straße über den gesamten Nutzungszeitraum mit geringem Erhaltungsaufwand in einem anforderungsgerechten Zustand gehalten werden können. Dieses erfordert eine technisch -wirtschaftliche Optimierung.

Bei der Planung einer Straßenbaumaßnahme spielt die Dickendimensionierung von Straßenbefestigungen eine entscheidende Rolle sowohl für die technische Realisierbarkeit als auch für die wirtschaftliche Optimierung. Werden die Schichten einer Konstruktion zu dünn bemessen, so wird die Straße frühzeitig Ermüdungsschäden aufweisen, die dann regelmäßig repariert werden müssen, und zu einer frühzeitigen Erhaltungs- bzw. Erneuerungsmaßnahme führen können. Setzt man die Schichtdicke jedoch deutlich zu hoch an, so wird das strukturelle Potenzial der Konstruktion nicht ausgenutzt. Es liegt in diesem Fall eine Überbemessung vor, die unnötigen Kapitalbedarf erfordert und die Nutzungsdauer nicht verlängert, da durch teilweise konkurrierende Anforderungen an Griffigkeit, Vermeidung plastischer Verformungen, Linienführung oder Straßenbreite die Straßenkonstruktionen im allgemeinen vor Ablauf der rechnerischen Ermüdungsgrenze durch eine andersartige Unterhaltungs- oder Erhaltungsmaßnahme erneuert wird.

Bemessungspraxis in Deutschland

In Deutschland wird die Dimensionierung der Fahrbahnbefestigung derzeit nach den „Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 01)“ vorgenommen. Hierbei handelt es sich um ein auf Erfahrungswerten beruhendes Sammelwerk bewährter Bauweisen, das in Abhängigkeit von der Größe der Verkehrsbelastung eine Konstruktionsdicke vorschlägt. Dabei wird die Verwendung jahrzehntelang bewährter Baustoffe bzw. Baustoffgemische angenommen. Die Umsetzung der in den letzten Jahren entwickelten Innovationen auf diesem Gebiet, die u.a. zur Entwicklung steiferer oder / und ermüdungsfesterer Materialien geführt haben, ist somit kaum möglich, da sich der Kostenvorteil nicht realisieren lässt. Der Umstand, dass der angesetzte Nutzungszeitraum für RStO – Bauweisen kürzlich um 50 % von 20 auf 30 Jahre erhöht wurde, zeigt an, dass die RStO große Schichtdicken ausweist und die so gebauten Straßen wahrscheinlich überbemessen sind.

Bemessung beim Neubau von Straßen

Das Heiden Labor hat im Auftrag privater Unternehmen für die Funktionsausschreibungen des letzten Jahres jeweils ein von den RStO abweichendes Konzept entwickelt. Basis hierfür waren die jeweiligen Angaben über die prognostizierte Verkehrsbelastung, den Nutzungszeitraum, die regionalen Randbedingungen und den vorhandenen Straßenaufbau bzw. den Baugrund. Beide Konzepte stellten in ihrer Konzeption eine wesentliche Erweiterung der bisher auf Basis der RStO möglichen Bauweisen dar. Dabei wurden u.a. auch Innovationen auf dem Baustoffmarkt gezielt berücksichtigt und umgesetzt.

Optimierte Erneuerung von Straßen und Wegen

Bei der Erneuerung von Straßen- und Wegebefestigungen steht zuerst die Erkundung und Bewertung der vorhandenen Restsubstanz im Vordergrund, um über eine weitest gehende Einbindung vorhandener Materialien die Kosten zu senken. Dazu hat das Heiden Labor ein zweiphasiges Untersuchungskonzept entwickelt und mehrfach erfolgreich angewendet, dass sich sowohl aus zerstörungsfreien Prüfverfahren wie dem Falling-Weight-Deflectometer (FWD) und dem Geo- oder Impulsradar (GPR) als auch aus Aufschlüssen im Straßenkörper zusammensetzt. Im Anschluss daran können unter Ausnutzung international bewährter Auswerteverfahren kostenoptimierte Aufbauten vorgeschlagen werden und durch eine beispiellose Aufschlussdichte Nachtragskosten vermieden werden.

Schwerer Verkehr: Flugbetriebsflächen und Containerterminals

Im Gegensatz zu herkömmlichen Straßenbefestigungen verlangen Betriebsflächen für schwerste Lasten wie Flughäfen oder Containerterminals anders geartete Optimierungen. Hier stehen die Betriebssicherheit und Finanzierungsaspekte im Vordergrund. Darüber hinaus verlangen die überschweren Lasten eine vertiefte fachliche Betrachtung. Das Heiden Labor hat für den Bau und die Unterhaltung eines Containerterminals und für mehrere nationale und internationale Flughäfen im letzten Jahr Bemessungs- und/oder Unterhaltungskonzepte erstellt.

Wir entwickeln Ihr individuelles Konzept

Das Heiden Labor hat in den letzten zwei Jahren eine Vielzahl von Projekten bearbeitet, die durch die Anwendung rechnerischer Bemessungsverfahren jeweils in ein Konzept für eine technisch-wirtschaftlich optimierte Bauweise gemündet sind. Dazu gehören neben Bundesautobahnen auch Containerterminals und Flugbetriebsflächen. Auf Basis unserer mehr als 10-jährigen Erfahrung sowohl bei der Baustellenüberwachung als auch der Baustoffprüfung im Labor unterstützen uns bei der rechnerischen Bemessung aktuellste Rechenprogramme, die derzeit den Stand der europäischen Technik darstellen. Denn nur in der Kombination der Nutzung theoretischer Verfahren mit dem Wissen über die praktische Anwendbarkeit ist eine sinnvolle Optimierung möglich.