Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Optimierung von durchgehend bewehrten Betonfahrbahnen (DBB) - Zielsichere Prognose von Rissabstand und Rissbreite und wirksame Risssteuerung

Für die nächsten Jahrzehnte wird mit einer erheblichen Zunahme des Verkehrs auf deutschen Straßen gerechnet. Diese Mehrbelastung erfordert leistungsfähige, dauerhafte Fahrbahnen zur Sicherstellung einer funktionstüchtigen Infrastruktur mit hoher Verfügbarkeit. Entsprechend bisheriger internationaler Erfahrung stellt die durchgehend bewehrte Betonfahrbahn (DBB) eine dauerhafte und wartungsarme Bauweise für hohe Beanspruchungen dar. Da die DBB in Deutschland trotz einiger ausgeführter Versuchsstrecken bisher keine zunehmende Akzeptanz erfahren hat, sollen an der RWTH Aachen, der TU Braunschweig und der TU München grundlegende Untersuchungen zu den aktuellen Problemfeldern der DBB durchgeführt werden, um zukünftig eine, dem aktuellen Straßenbauregelwerk konforme und wirtschaftlich herstellbare, kontinuierliche Bauweise mit zielsicherer Kontrolle des Rissbildes umsetzen zu können. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sind Versuche an bewehrten Fahrbahnstreifen, modelltheoretische Untersuchungen und numerische Simulationen für die Ausarbeitung von Planungshilfen vorgesehen. Die Versuche dienen der Optimierung der Bewehrungsausführung für ein kontrolliertes Rissbild bei unterschiedlichen Randbedingungen der Auflagerung sowie im Bereich von Unstetigkeitsstellen (z. B. bei Brücken) und der Sicherstellung einer dauerhaften Querkraftübertragung an Rissen. Durch damit kalibrierte FE-Simulationen werden die maßgebenden Einflüsse auf die Rissbildung in fugenlosen Fahrbahnstreifen quantifiziert. Die gewonnenen Erkenntnisse werden den häufig freiberuflich organisierten Planungsbüros und den mittelständisch strukturierten Unternehmen der Bauwirtschaft das planerische Werkzeug zur Erstellung der DBB liefern. Im Hinblick auf die prognostizierte Entwicklung des Verkehrs und die Standortvorteile, die sich durch eine leistungs- und zukunftsfähige Infrastruktur für Wirtschaftsunternehmen ergeben, profitieren nahezu alle Nutzer von Bundesfernstraßen von der wartungsarmen Straßenbauweise.

Ergebniszusammenfassung:

Das angestrebte Gesamtziel des Forschungsprojekts war die Bereitstellung eines wirklichkeitsnahen Konzeptes zur wirklichkeitsnahen Auslegung und einer Akzeptanzsteigerung der Bauweise durch systematische Untersuchungen zum Rissbildungsverhalten von durchgehend bewehrten Betonfahrbahnen. Hierbei zeigte sich die Robustheit der Bauweise unter zyklischen Beanspruchungen infolge von Temperaturwechseln und unter vertikaler Lastbeanspruchung im Rissbereich. Zudem konnte die Rissöffnung im Bereich von Unstetigkeitsstellen tiefergehend betrachtet werden. Auf Basis von umfangreichen Parameterstudien in Plattenlängs- und querrichtung zeigten sich günstige Dimensionierungsmöglichkeiten auf, die durch die Wahl entsprechender Parameter identifiziert wurden. Zudem ergaben sich weitere mögliche Optimierungsmöglichkeiten.

Im Zuge der Diskussionen im projektbegleitenden Ausschuss, des bereits während der Projektlaufzeit veröffentlichten peer-reviewten Fachbeitrages und der Vorstellung von Projektergebnissen auf Tagungen und Fachkonferenzen zeigte sich bereits ein hohes Interesse und die große Relevanz der Ergebnisse.

Alle im Rahmen des Antrags formulierten Teilziele in Form zentraler Fragestellungen wurden

unter konsequenter Orientierung am Gesamtziel des Antrags erfolgreich gelöst. Die Projektergebnisse stellen daher wichtige Grundlagen zur wirtschaftlicheren und nachhaltigeren Dimensionierung von DBB und einer Akzeptanzsteigerung der Bauweise dar.

Mit den erarbeiteten Anwendungsempfehlungen und den erzielten Forschungsergebnissen lassen sich somit Bereiche der Bewehrungsgrade ableiten und die Funktionsfähigkeit von DBB in diesen für die untersuchten Randbedingungen ableiten. Damit ist ein wichtiger Schritt hinzu einer standardisierten Bauweise der DBB mit optimierter Wahl der Bewehrung zur Risssteuerung durch das Vorhaben erreicht worden.