Adaptation der Straßenverkehrsinfrastruktur an den Klimawandel

Teilprojekt 6
Projizierter Klimawandel und Dimensionierung von Straßenbefestigungen
Bildquelle: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)

Beschreibung

Die Eigenschaften des Baustoffes Asphalt sind stark von den thermischen Bedingungen in der Straße beeinflusst, die von den Umgebungstemperaturen geprägt werden. Je höher die Temperatur, desto geringer ist die Steifigkeit des Materials und desto höher die Wahrscheinlichkeit eines Schadens. Auch bei Fahrbahnen in Betonbauweise können höhere Temperaturen zu Schäden führen. Mit zunehmenden Hitzeereignissen aufgrund des Klimawandels sind die temperaturbedingten Eingangsgrößen in die Dimensionierung von Straßenbefestigungen entsprechend anzupassen.

Die heute angewandten Methoden zur Berücksichtigung von Witterungseinflüssen bei der Dimensionierung von Verkehrsflächenbefestigungen, im Neubau- wie Erhaltungsfall, basieren auf langjährigen meteorologischen Beobachtungsreihen. Die daraus abgeleiteten Kenngrößen sind Mittelwerte von extremen Witterungsereignissen in der Vergangenheit. Bei der Planung für künftige Nutzungszeiträume birgt die Nichtberücksichtigung von Klimaänderungen das Risiko einer Fehldimensionierung und damit das Risiko einer Verkürzung der Nutzungszeiträume.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde daher geprüft, inwieweit eine Anpassung der witterungsabhängigen Eingangsparameter in die standardisierte und rechnerische Dimensionierung von Straßenbefestigungen notwendig ist.


Methodik

Die Analyse wurde auf Grundlage der gegenwärtigen Regelwerke zur Dimensionierung von Straßenbefestigungen aus Asphalt oder Beton vorgenommen. Das sind die „Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen" (RStO), die „Richtlinien für die rechnerische Dimensionierung des Oberbaus von Verkehrsflächen mit Asphaltdeckschichten" (RDO Asphalt) und die „Richtlinien für die rechnerische Dimensionierung von Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen" (RDO Beton).

Insgesamt sind sieben Modell-Regionen mit unterschiedlichen projizierten Klimaveränderungen in die Untersuchung einbezogen worden. Die relevanten Klimadaten wurden den REMO-Modellrechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) entnommen. Da allein der Einfluss der klimatischen Kennwerte auf die Konstruktion bestimmt werden sollte, ist die Verkehrslast bis 2100 als konstant angenommen worden. So konnte singulär der Einfluss veränderter Temperatureinwirkungen auf den Straßenoberbau ermittelt werden. Dabei wurden sowohl der Befestigungsaufbau (Schichtenfolge, Schichtdicken) als auch die thermophysikalischen Materialeigenschaften variiert.

Anschließend wurde über die Dimensionierungsverfahren der Anpassungsbedarf bewertet.


Ergebnisse

Bei Asphaltbefestigungen führen höhere Temperaturen in der Straßenkonstruktion zu einer Erhöhung der Schadenssumme innerhalb eines 30-jährigen Betrachtungszeitraumes. Die Entwicklung ist dabei gebietsabhängig. Tendenziell gilt, dass südliche Gebiete höhere Änderungen der mittleren 30-jährigen Oberflächentemperaturen aufweisen als nördliche Gegenden. Damit verbunden ist eine Verkürzung der Nutzungszeiträume.

Eine wirksame Anpassungsmaßnahme ist es, die mechanischen und thermischen Eigenschaften der eingesetzten Asphalte zu modifizieren. Eine Anpassung der Dicke der Asphalttragschicht kann auch erfolgen birgt aber die Gefahr eines verstärkten Auftretens von plastischen Verformungen.

In 97 % aller untersuchten Betonbefestigungen ist eine geringe Erhöhung der Dicken von weniger als 10 mm erforderlich. Die Untersuchungen können aber nicht abschließend klären, ob andere Einflussfaktoren, wie veränderte Niederschlagsmengen oder Frost-Tau-Wechsel, negative Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit der Betonbefestigungen haben.


Projektdaten

Projektdaten

Projektlaufzeit: 01.02.2012 – 05.09.2014

Auftragnehmer:
Professur für Straßenbau, TU Dresden

Ansprechpartner:
BASt Referat Z5
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