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RStO oder freie Bemessung?
Aufbau gemäß RStO
oder freie Bemessung?
Dr.-Ing. Ulf Zander bast
Privat finanzierter Straßenbau – Chancen und Risiken 6. Dez. 05
RStO oder freie Bemessung?
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
10.000
11.000
12.000
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
0
100
200
300
400
500
BAB-Länge [km]
Jahr [-]
RStO oder freie Bemessung?
Anteil
100231.581Gesamt
3991.430Kreisstraßen
3886.868Landesstraßen
77178.298übrige überörtliche Straßen
1841.246Bundesstraßen
512.037Bundesautobahnen
2353.283Bundesfernstraßen
%km
LängeStraßennetz 2003
26%
26%
48%
Bundesautobahnen
Bundesstraßen
Landes- bzw.
Kreisstraßen
Anlagewert: ~ 478 Mrd. €
Quelle: Prognos-Gutachten zur Maut (2003)
RStO oder freie Bemessung?
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
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10.000
11.000
12.000
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
0
100
200
300
400
500
BAB-Länge [km]
Jahr [-]
82 %
68 %
Modernitätsgrad
RStO oder freie Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
„Der Nutzungszeitraum
ist in der Regel
mit 20 Jahren
anzunehmen.“
RStO oder freie Bemessung?
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
10.000
11.000
12.000
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
84%
RStO oder freie Bemessung?
„Der Nutzungszeitraum
ist in der Regel
mit 20 Jahren
anzunehmen.“
RStO oder freie Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
. . . Beton
Bauweisen in . . . Asphalt
RStO oder freie Bemessung?
RStO: „suche Bauweise
aus Katalog“
ZTV Asphalt:
„suche Zusammensetzung
der Schicht aus Sieblinie
und Tabelle“
TL Asphalt:
„wähle zugelassene Baustoffe
aus Liste“
RStO oder freie Bemessung?
1 Mio. Lastwechsel
5 Mio. Lastwechsel
20 Mio. Lastwechsel
besseres Material
mehr Material
Standard
Empirie
RStO oder freie Bemessung?
Innovationen
entwickeln...
RStO oder freie Bemessung?
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003
Patentanmeldungen in Deutschland
RStO oder freie Bemessung?
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Rang 2003 Branche
1 4.953 Fahrzeuge allgemein
2 3.784 Maschinenelemente oder -einheiten
3 3.568 Grundlegende elektrische Bauteile
4 3.500 Messen, Prüfen
5 2.594 Medizin oder Tiermedizin; Hygiene
6 2.166 Elektrische Nachrichtentechnik
7 1.853 Brennkraftmaschinen
8 1.696 Datenverarbeitung; Rechnen; Zählen
9 1.674 Fördern, Packen, Lagern; Handhaben von Stoffen
10 1.479 Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung elektr. Energie
11 1.184 Organische Chemie
12 1.114 Gleislose Landfahrzeuge
13 1.072 Werkzeumaschinen, Metallbearbeitung
Quelle: Jahresbericht des Deutschen Patent- und Markenamts 2003
Patentanmeldungen in Deutschland
Platzierung der Bauindustrie
1998 1999 2000 2001 2002 2003 Branche
1.191 1.192 <1.160 990 929 801 Baukonstruktion
Rang 12 12 >13 13 15 19
1998 1999 2000 2001 2002 2003 Branche
1.191 1.192 <1.160 990 929 801 Baukonstruktion
Rang 12 12 >13 13 15 19
RStO oder freie Bemessung?
Innovationen
entwickeln...flächendeckende
Asphaltverdichtung
Kompaktasphalt
durchgehend
bewehrte Betondecke
RStO oder freie Bemessung?
Innovationen
entwickeln......Innovationen
einsetzen
RStO oder freie Bemessung?
besseres Material
mehr Material
Standard
1 Mio. Lastwechsel
5 Mio. Lastwechsel
20 Mio. Lastwechsel
Empirie
StandardAnforderung
20 Mio. LW
Analytik
2I
2R EEE
2BR mcos
zPFE
sinz
PFE BI
RStO oder freie Bemessung?
Ve
rga
be
Planung
& Entwurf
der konventionelle Bauvertrag:
Bau
we
rks-
ab
nah
me
Bauphase Gewähr-
leistung
Ve
rjäh
run
g
Nu
tzu
ng
s-
au
sfa
ll
Restnutzungsdauer
Knowhow
Bemessung:
beim AG
Knowhow Bau:
beim AN
Knowhow Langzeitverhalten:
z.T. beim AG
RStO oder freie Bemessung?
Ve
rga
be
Planung
& Entwurf
der konventionelle Bauvertrag:
der Funktionsbauvertrag:
Ve
rga
be
Bau
we
rks-
üb
erg
ab
e
Knowhow Langzeitverhalten:
z.T. beim AG
Planung
& EntwurfErhaltungsphase
Bau
we
rks-
ab
na
hm
e
Nu
tzu
ng
s-
au
sfa
ll
Restnut-
zungsdauer
Bau
we
rks-
ab
nah
me
Bauphase Gewähr-
leistung
Ve
rjäh
run
g
Nu
tzu
ng
s-
au
sfa
ll
Restnutzungsdauer
Bauphase
Vergabe:
durch AG
Knowhow Bau und Langzeitverhalten:
beim AN
Bemessung:
durch AG
Knowhow Bau:
beim AN
Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
Asphaltdeckschicht
Asphaltbinderschicht
Asphalttragschicht
Frostschutzschicht
4
8
22
34
120
45
neue Schichtdicke
neue Schichtdicke
neue Schichtdicke
neue Schichtdicke
neue Gesamtdicke
neues Material
neues Material
neues Material
neues Material
grundsätzliche Fragestellungen:
Wie dick muss eine Straße für einen bestimmten Verkehr sein,
um diesen 30 Jahre lang schadfrei zu ertragen
RStO oder freie Bemessung?
Asphaltdeckschicht
Asphaltbinderschicht
Asphalttragschicht
Frostschutzschicht
4
8
22
34
120
45
neue Schichtdicke
neue Schichtdicke
neue Schichtdicke
neue Schichtdicke
neue Gesamtdicke
neues Material
neues Material
neues Material
neues Material
grundsätzliche Fragestellungen:
Wie verhalten sich neue Materialien über Jahrzehnte hinweg
unter Verkehr und Umwelteinflüssen
RStO oder freie Bemessung?
Ve
rga
be
Bau
we
rks-
üb
erg
ab
e
Planung
& EntwurfErhaltungsphase
Bau
we
rks-
ab
na
hm
e
Nu
tzu
ng
s-
au
sfa
ll
Restnut-
zungsdauerBauphase
Gleichwertig-
keitsnachweis
Restsubstanz-
bestimmung
Asphalt: Beton:
Oberflächenbild
FWD (Jendia) FWD
Ermüdung
Beton:
AWDSTAKO
Asphalt:
TU Dresden
TU BS
BASt
RStO oder freie Bemessung?
Gleichwertig-
keitsnachweis
Restsubstanz-
bestimmung
Bewertung von
Nebenangeboten
freie Bemessung
innovative Baustoffe innovative Bauweisen
RStO oder freie Bemessung?
Nachweis:
zul N > vorh N
5)10(
)1(lg633,210
E
zulN
ja
erfüllt?
Nachweis Ermüdung Asphalt
erfüllt?
ja
ausreichend dimensionierte
Befestigung
Bemessung:
Berechnungsverfahren
Beanspruchungen
Verkehrslast-
kollektiv
klimatische
Bedingungen
Materialkenn-werte,
Schichtdicken
erfüllt?
ja
Vorgehensweise nach Prof. Wellner
Nachweis bleibende Verformung ToB
Nachweis bleibende Verformung des Bodens
nein
nein
nein
RStO oder freie Bemessung?
Temperaturgradienten im Straßenaufbau
- 7,5 °C - 2,5 °C 2,5 °C 7,5 °C 12,5 °C 17,5 °C
22,5 °C 27,5 °C 32,5 °C 37,5 °C 42,5 °C 47,5 °C
Temperatur in [°C]
Tie
fe i
n [
mm
]
020406080
100120140160180200220240260280300320340
-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
Luft-
temperatur
klimatische
Bedingungen
RStO oder freie Bemessung?
Temperaturgradienten im Straßenaufbau
- 7,5 °C - 2,5 °C 2,5 °C 7,5 °C 12,5 °C 17,5 °C
22,5 °C 27,5 °C 32,5 °C 37,5 °C 42,5 °C 47,5 °C
Elastizitätsmodulverlauf [MPa]
Tie
fe i
n [
mm
]
020406080
100120140160180200220240260280300320340
-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
Luft-
temperatur
klimatische
Bedingungen
RStO oder freie Bemessung?
Verkehrslast-
kollektiv
RStO oder freie Bemessung?
Verkehrslast-
kollektiv
18 t 18 t 26 t 36 t
40 t 40 t 40 t
RStO oder freie Bemessung?
18 t 18 t 26 t 36 t
40 t 40 t 40 t
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
0 - 2 t 2 - 4 t 4 - 6 t 6 - 8 t 8 - 10 t 10 - 12 t 12 - 14 t 14 - 16 t
Autobahn
Bundesstraße
Landesstraße
Verkehrslast-
kollektiv
RStO oder freie Bemessung?
18 t 18 t 26 t 36 t
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
0 - 2 t 2 - 4 t 4 - 6 t 6 - 8 t 8 - 10 t 10 - 12 t 12 - 14 t 14 - 16 t
Autobahn
Bundesstraße
Landesstraße
Verkehrslast-
kollektiv
Welches Fahrzeug verursacht welchen Schaden?
RStO oder freie Bemessung?
Geschwindigkeit
~0 - 30 km/h
Reifenfülldruck
Fahrzeugart
Beladungsgrad
40 - 130 %
zulässiges
Gesamtgewicht
Bereifung
RStO oder freie Bemessung?
Aufbau der Modellstraße - Grundriss
Lichtschranken + Abstandssensoren
definierte
Rollspuren mit
Mess-
instrumenten
Belastungs-
felder für
Impulsgeber-
belastung
8 Teilfelder mit
Aufbauten
gemäß RStO 01
7,5 m38 m
2,05 m
2,05 m
RStO oder freie Bemessung?
Verkehr und Schädigung des Straßenaufbaus
Thermoelemente
Asphalt
x
z
Druckmessdosen x, z
ungebundene Schichten
Dehnungsmesselemente
x, y
gebundene Schichten
RStO oder freie Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
RStO oder freie Bemessung?
-0,00002
-0,00001
0
0,00001
0,00002
0,00003
0,00004
0,00005
Abstand x
Abstand y
Dehnungen x-Richtung
RStO oder freie Bemessung?
-1,00E-05
-5,00E-06
0,00E+00
5,00E-06
1,00E-05
1,50E-05
2,00E-05
2,50E-05
3,00E-05
3,50E-05
4,00E-05
-5.000 0 5.000 10.000 15.000 20.000
Abstand zur Lastachse [mm]
Deh
nung
[-]
BISAR Eyy
DMS 52 1.ÜF
DMS 52 2.ÜF
DMS 52 3.ÜF
RStO oder freie Bemessung?
F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35
Geschwindigkeit [km/h]
De
hn
un
g [
µm
/m]
Bauklasse SV
2,6 to
4,5 to
1,0 to
3,9 to
RStO oder freie Bemessung?
F3 L23 A3 FM - DMS 74 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35
Geschwindigkeit [km/h]
De
hn
un
g [
µm
/m]
F7 L23 A3 FM - DMS 16 R1 x AT - Referenztemperatur 10 °C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35
Geschwindigkeit [km/h]
De
hn
un
g [
µm
/m] -
33
%
Bauklasse SV
Bauklasse III
4,5 to
1,0 to
RStO oder freie Bemessung?
Bemessungskriterien
Asphaltpaket
Tragschicht
ohne
Bindemittel
Frostschutzschicht
vBz
Untergrund
Bz
v
v
D
D
Materialkenn-werte,
Schichtdicken
RStO oder freie Bemessung?
Dauerbelastung durch hydraulische
Impulsgeber
RStO oder freie Bemessung?
konventioneller
Straßenbau
• langjährige Bewäh-
rung
• großer Erfahrungs-
hintergrund
• Definition der
Bauweisen
• Definition der
Materialien
RStO oder freie Bemessung?
konventioneller
Straßenbau
• langjährige Bewäh-
rung
• großer Erfahrungs-
hintergrund
• Definition der
Bauweisen
• Definition der
Materialien
RStO oder freie Bemessung?
• langjährige Bewäh-
rung
• großer Erfahrungs-
hintergrund
• Definition der
Bauweisen
• Definition der
Materialien
Funktionsbau-verträge
RStO oder freie Bemessung?
• langjährige Bewäh-
rung
• großer Erfahrungs-
hintergrund
• Definition der
Bauweisen
• Definition der
Materialien
Funktionsbau-verträge
„Modul fürfreien Entwurf“
RStO oder freie Bemessung?
• Fortschritt im
Straßenbau
• Verringerung von
Baustellenzeiten
• Schonung von
Ressourcen
• Steigerung der
Nutzungsdauer
Funktionsbau-verträge
„Modul fürfreien Entwurf“
RStO oder freie Bemessung?
Dr.-Ing. Ulf Zander bast
!Danke für Ihre
Aufmerksamkeit
Privat finanzierter Straßenbau – Chancen und Risiken 6. Dez. 05