Auswirkungen von Lastzugkombinationen auf die Straßeninfrastruktur - Schädigungen durch Spurrinnenbildung
Erstellt am: 09.08.2007 | Stand des Wissens: 03.01.2024
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
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.].
Dementgegengehalten wird jedoch, dass eine zusätzliche Straßenschädigung durch die dichtere zeitliche Folge der Radüberrollungen bei den neuen Lastzugkombinationen auftritt [BASt07c; S. 10]. Da es sich bei Asphalt um einen sogenannten elastoviskosen Baustoff handelt, der sich bei Be- und Entlastung verformt, ist auch die Dauer der Belastung relevant [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 kann, 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 hat. 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.].
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.].
Dementgegengehalten wird jedoch, dass eine zusätzliche Straßenschädigung durch die dichtere zeitliche Folge der Radüberrollungen bei den neuen Lastzugkombinationen auftritt [BASt07c; S. 10]. Da es sich bei Asphalt um einen sogenannten elastoviskosen Baustoff handelt, der sich bei Be- und Entlastung verformt, ist auch die Dauer der Belastung relevant [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 kann, 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 hat. 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.].
Abb. 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) (im 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].
Der Abschlussbericht des BaSt kommt zu der Erkenntnis, dass "bei Einsatz von Lang-Lkw unter Maßgabe des höchstzulässigen Gesamtgewichtes von 40 t / 44 t (KV) nicht mit einer zeitlich beschleunigten oberflächennahen Schadensentwicklung (z. B. Spurrinnenentwicklung) zu rechnen ist" [Bast16f].