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Auswirkungen von Lastzugkombinationen auf die Straßeninfrastruktur - Schädigungen durch Spurrinnenbildung

Erstellt am: 09.08.2007 | Stand des Wissens: 29.06.2020
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Technische Universität Hamburg, Institut für Logistik und Unternehmensführung, Prof. Dr. Dr. h.c. W. Kersten

Spurrinnen in Asphaltdeckschichten entstehen durch hohe Materialtemperaturen, große und häufige Belastungen sowie durch eine lange Verweildauer einer Last auf dem betrachteten Straßensegment. Durch diese Krafteinwirkungen wird der Asphalt weggedrückt und daraus resultiert das Schadensbild der Spurrinnen [LSBG19].

Lastzugkombinationen würden diese Einflussgrößen nicht maßgebend verändern. Es ist sogar zu erwarten, dass durch die Verteilung der transportierten Lasten auf mehrere Achsen eine gleichmäßigere Verteilung der Achslasten eintritt, welche sich positiv auf die Haltbarkeit der Asphaltdeckschicht auswirken würde [DVS10, S. 20f.].

Dem entgegengehalten wird jedoch, dass eine zusätzliche Straßenschädigung durch die dichtere zeitliche Folge der Radüberrollungen bei den neuen Lastzugkombinationen auftritt [BASt07c; S. 10]. Dies stellt für den Asphalt insofern ein Problem dar, als dass es sich bei Asphalt um einen sogenannten elastoviskosen Baustoff handelt. Bei der Be- und Entlastung verformt sich der Asphalt und andererseits spielt dabei die Dauer der Belastung eine Rolle in Bezug auf die auftretende Verformung [BASt07c, S. 10]. Ist die Zeit zwischen neuen Krafteintrag und Entlastungsphase zu gering, kommt es dazu, dass sich der elastische Asphalt nicht in seine Ursprungsform zurückbilden konnte, da sich die aufeinanderfolgenden Krafteintragungen überlagern, wodurch Verformungen begünstigt werden [BASt07c, S. 10f.].
Die Abbildung 1 zeigt die Verformung von Asphalt in einem zeitlichen Verlauf bei wechselnder Belastung. Beruhend auf den Erkenntnissen zu dem Spannungs-Verformungsverhalten des Asphalts wurde in der Theorie erwartetet, dass die Verkürzung der Lastpausen eine stärkere Schädigung des Straßenoberbaus zur Folge haben soll. Dies konnte labortechnisch nicht nachgewiesen werden [BASt07c, S. 12]. In Zusammenhang mit einer erhöhten Anzahl an Achsen pro beförderte Tonne wird eine erhöhte Schädigung der Asphaltdeckschicht aufgrund von Lastzugkombinationen ausgeschlossen [BASt07c, S. 12f.].
Verformung von Asphalt während einer dynamischen Belastung mit unterschiedlichen EntlastungszeitenAbb. 1: Verformung von Asphalt während einer dynamischen Belastung mit unterschiedlichen Entlastungszeiten [BASt07c, S. 10] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)

An Steigungsstrecken (und in geringerem Maße auch an Gefällestrecken) kommt es häufig zu ausgeprägten Spurrinnen. Da an Steigungsstrecken die Traktionskraft und somit auch die erforderliche (Hub-)Energie allein über die zur Verfügung stehende(n) Antriebsachse(n) (in Regelfall nur eine Achse) aufgebracht wird, erhöht sich rein rechnerisch das Schädigungspotenzial auf der Steigungsstrecke drastisch. Bei einem einachsig angetriebenen 5-achsigen 40-Tonner wird im Beispiel der Studie der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ein um 125-fach erhöhtes Schädigungspotenzial gegenüber der Fahrt in der Ebene genannt.
Kämen einachsig angetriebene 60-Tonnen schwere Lastzugkombinationen zum Einsatz, würde sich demnach auch das Schädigungspotenzial an Steigungsstrecken deutlich erhöhen (343-fach) [BASt07c, S. 14]. Deshalb werden Überlegungen zur Einführung einer zweiten Antriebsachse laut, die dann das Schädigungspotenzial auf einen Wert deutlich unterhalb (43fach) des für heutige Gegebenheiten geltenden Faktoren reduzieren würde [BASt07c, S. 13f.].
Dass es an Steigungsstrecken bedingt durch Beschleunigen und Abbremsen eine erhöhte Spurrinnenbildung in Asphaltdeckschichten gibt, konnte bislang nicht qualitativ untersucht werden. Grund dafür sind technische Schwierigkeiten bei entsprechenden Messungen [BASt07c, S. 13].

Nach Angaben des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) ist derzeit davon auszugehen, dass eine Asphaltdeckschicht je nach Beanspruchung und Ausführung etwa zwischen 12 und mehr als 25 Jahren genutzt werden kann. Eine tieferliegende Tragschicht mit hydraulischen Bindemitteln dagegen zwischen 60 und 80 Jahren [BMVI16f].


Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Logistik und Unternehmensführung, Prof. Dr. Dr. h.c. W. Kersten
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Auswirkungen von Lastzugkombinationen auf die Straßeninfrastruktur (Stand des Wissens: 29.06.2020)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?232045
Literatur
[BASt07c] Glaeser, Klaus-Peter, Dr. , Kaschner, Rolf , Lerner, Markus , Roder, Kurt , Weber, Roland , Wolf, Andreas , Zander, Ulf , Weber, Roland, Dr.-Ing. Auswirkungen von neuen Fahrzeugkonzepten auf die Infrastruktur des Bundesfernstraßennetzes, Ausgabe/Auflage Schlussbericht, Langfassung (2. Auflage), 2006/11
[BMVI16f] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Hrsg.) Erhaltung von Straßen, 2016/11/15
[DVS10] Salet, Martin, Aarts, Loes, Honer, Marieke, Davydenko, Igor, Längere und schwerere Lastkraftwagen in den Niederlanden - Einblicke und Erfahrungen im Zeitraum 1995-2010, 2010/03
[LSBG19] Landesbetrieb Strassen, Brücken und Gewässer (LSBG) ... wie Spurrinnen entstehen?, 2019
Glossar
BASt Bundesanstalt für Straßenwesen
Radsatzlast Die Radsatzlast (auch Achslast) beschreibt den Anteil der Fahrzeuggesamtmasse in Tonnen, der vom Fahrzeug über eine Achse auf den Schienenfahrweg aufgebracht wird.
BMVI Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (bis 10/2005 auch BMVBW und bis 12/2013 BMVBS)
Hub Der Begriff Hub kommt vom englischen Begriff "Hub and Spoke", was im Deutschen "Nabe und Speiche" entspricht. Der Hub dient als Sammel- und Knotenpunkt für Hauptverkehrswegen für den Umschlag und die Zusammenfassung von Warenströmen in alle Richtungen, d.h. zur Warenübergabe an regionale Verteiler. Im Postwesen handelt es sich bei Hubs häufig um Paketzentren. Die Transportmittel zur weiteren Beförderung der Sendungen variieren (Schiffe, Flugzeuge, Lkw).

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?233414

Gedruckt am Mittwoch, 3. März 2021 19:30:31