Erfahrungssammlung zu Fahrbahnübergängen aus Asphalt in geringen Abmessungen - Belagsdehnfugen

Collection of experience on asphalt roadway transitions in small dimensions - pavement expansion joints

  • Bei Brücken mit Dehnlängen bis ca. 50 m können Fahrbahnübergänge aus Asphalt zur Anwendung kommen, die seit 2003 in den „Zusätzlichen Techni¬schen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten“ (ZTV-ING Teil 8 Abschnitt 2) [1] geregelt sind, während bei Brücken mit großen Spannweiten Fahrbahnübergänge aus Stahl eingesetzt werden. Neben den geringeren Kosten liegen die Vorteile dieser Bauweise vor allen Dingen in der Schnelligkeit beim Einbau, der Möglichkeit der fahrstreifenweisen Erneuerung sowie in der geringen Geräuschentwicklung und dem Fahrkomfort bei den Überrollungen durch die Kraftfahrzeuge. Bei kleineren freien Dehnlängen bis ca. 12,5 m werden in der Regel Vergussfugen nach den ZTV Fug-StB [2] eingebaut. In einigen Fällen sind bei Brücken mit bis zu 12,5 m freier Dehnlänge wiederholt schadhafte Vergussfugen aufgefallen und durch Fahrbahnübergänge aus Asphalt ersetzt worden. Das führt dazu, dass in diesen Fällen das zum Einsatz kommende Fahrbahnübergangssystem überdimensioniert ist, da die Einbaubreite für Brücken bis 50 m freier Dehnlänge ausgelegt ist. In diesen Fällen wäre es wegen der geringen Größen der tatsächlich auftretenden Fugenbewegungen sinnvoll, wenn die Möglichkeit bestände, von den festgelegten Abmessungen der Fahrbahnübergänge aus Asphalt abzuweichen. Durch schmalere Einbaubreiten könnten die Einwirkungen der Kfz-Überrollungen auf die Fahrbahnübergänge aus Asphalt verringert und Verdrückungen vermieden werden. Daher wurden in den letzten Jahren als Ersatz für Vergussfugen nach den ZTV Fug-StB [2] bei Brücken mit geringen freien Dehnlängen sowie beim Übergang von Beton- zu Asphaltfahrbahnen in einigen Fällen Fahrbahnübergänge aus Asphalt in geringer Breite (im Folgenden als „Belagsdehnfugen“ bezeichnet) eingebaut. Aber auch bei Neubauten wurde diese Bauweise in eini¬gen Fällen einer herkömmlichen Vergussfuge nach ZTV Fug-StB [2] vorgezogen, um die Wahrschein-lichkeit eines Schadens möglichst gering zu halten. Die Einbaubreiten betrugen bei Brücken bis 12,5 m freie Dehnlänge in der Regel 7 cm bis 15 cm. In einigen Fällen wurden auch Belagsdehnfugen in Breiten von 20 cm bis 45 cm eingebaut. Belagsdehnfugen wurden unter anderem auch entlang von Brückenkappen sowie vor Fahrbahnübergängen aus Stahl und über Kammerwänden eingebaut. Da die Bauart von den Festlegungen in den ZTV-ING 8-2 [1] abweicht, ist für den Einsatz auf Brücken im Zuge von Bundesfernstraßen eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich. In dem nachfolgenden Bericht werden die Bauart sowie die Besonderheiten beim Einbau detailliert beschrieben. Dazu wurde bei einer Baumaßnahme der Einbau begleitet und dokumentiert. Außerdem wurde an 50 ausgesuchten Bauwerken, bei denen Belagsdehnfugen in den letzten 12 Jahren eingebaut wurden, die Bewährung in der Praxis überprüft. Unter den untersuchten Bauwerken waren 32 Brückenbauwerke und 18 Kreisverkehre sowie ein Busbahnhof. An 20 Bauwerken wurden die Belagsdehnfugen nach 2- bis 10-jähriger Liegezeit inspiziert und bei 30 Bauwerken erfolgte die Erfahrungssammlung auf der Grundlage von Erfahrungsberichten der zuständigen Verwaltungen, für deren Unterstützung wir uns bedanken. Verformungen in den Rollspuren, wie sie bei herkömmlichen Fahrbahnübergängen aus Asphalt in einigen Fällen ein Problem darstellen, wurden hier nicht vorgefunden. Durch die verminderte Einbaubreite konnten die Einwirkungen der Kfz-Überrollungen auf die Belagsdehnfugen verringert werden. Bei den festgestellten Schäden handelt es sich überwiegend um Ablösungen zwischen Belagsdehnfuge und Asphaltdeckschicht bzw. Betonfahrbahn oder um oberflächlich abgetragenes Bindemittel in den Rollspuren der Belagsdehnfuge. Allerdings zeigte sich bei den Brückenbauwerken eine deutlich geringere Anzahl von Schäden als bei den Kreisverkehren. Daher wurde die Abhängigkeit der Schadenshäufigkeit von den Einsatzbereichen und den angrenzenden Schichten gesondert betrachtet An den untersuchten Brückenbauwerken wurden nur an ca. 3 % der Belagsdehnfugen Ablösungen zwischen Belagsdehnfuge und Asphaltdeckschicht und an weiteren ca. 3 % der Belagsdehnfugen abgetragenes Bindemittel in den Rollspuren der Belagsdehnfuge festgestellt. Daher stellen Belagsdehnfugen, vor allem bei Brückenbauwerken mit geringen freien Dehnlängen, eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Fahrbahnübergängen aus Asphalt dar. Anders verhält es sich bei den untersuchten Kreisverkehren. Hier wiesen ca. 27 % der untersuchten Belagsdehnfugen Flankenenthaftungen und ca. 19 % der Belagsdehnfugen oberflächlich abgetragenes Bindemittel in den Rollspuren auf. Da die Flankenenthaftungen zu ca. 80 % den Übergang von der Betonfahrbahntafel zur Belagsdehnfuge betrafen, sind hier Maßnahmen zur Verbesserung des Haftverbundes, vor allem zu den angrenzenden Betonfahrbahnen zu ergreifen und es ist auf einen besonders sorgfältigen Einbau zu achten. Aufgrund der überwiegend positiven Ergebnisse der Erfahrungssammlung, insbesondere bei den Brückenbauwerken, kann der vom FGSV AK 7.7.4 „Fahrbahnübergänge aus Asphalt“ vorgeschlagenen Aufnahme dieser Bauart als Sonderbauweise in den Entwurf der „Hinweise und Erläuterungen zu den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingun¬gen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Teil 8 Bauwerksausstattung, Abschnitt 2 Fahrbahnübergänge aus Asphalt (ZTV-ING 8-2)“ [11] zugestimmt werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die untersuchten Belagsdehnfugen lediglich von einer im süddeutschen Raum ansässigen Firma ausgeführt wurden. Es wird vorgeschlagen, die Erfahrungssammlung fortzuschreiben, wenn eine ausreichende Anzahl an Baumaßnahmen auf Grundlage des oben genannten Entwurfs eingebaut wurde.
  • For bridges with expansion lengths of up to approx. 50 m, asphalt expansion joints can be used, which have been regulated since 2003 in the „Additional Technical Contract Conditions and Guidelines for Engineering Structures“ (ZTV-ING Part 8 Section 2) [1], while steel expansion joints are used for bridges with large spans. In addition to the lower costs, the advantages of this construction method lie above all in the speed of installation, the possibility of lane-by-lane renewal as well as in the low noise development and the driving comfort during the overruns by motor vehicles. For smaller free expansion lengths of up to approx. 12.5 m, grouted joints are usually installed in accordance with ZTV Fug-StB [2]. In some cases, defective grouting joints have repeatedly been noticed on bridges with free expansion lengths of up to 12.5 m and have been replaced by asphalt roadway transitions. This leads to the fact that in these cases, the roadway transition system to be used is oversized, as the paving width is designed for bridges with up to 50 m free expansion length. In these cases, due to the small magnitudes of the joint movements that actually occur, it would make sense if there were the possibility of deviating from the specified dimensions of the asphalt roadway transitions. Narrower paving widths could reduce the effects of vehicle overruns on the asphalt roadway transitions and avoid deformation. Therefore, in recent years, as a substitute for grouting joints according to the ZTV Fug-StB [2], asphalt roadway transitions of small width (hereinafter referred to as „pavement expansion joints“) have been installed in some cases on bridges with small free expansion lengths and at the transition from concrete to asphalt carriageways. However, this construction method was also preferred to a conventional grouted joint according to ZTV Fug-StB [2] in some cases for new buildings in order to keep the probability of damage as low as possible. The paving widths for bridges up to 12.5 m free expansion length were usually 7 cm to 15 cm. In some cases, pavement expansion joints were also installed in widths of 20 cm to 45 cm. Pavement expansion joints were also installed along bridge caps, in front of steel roadway crossings and above chamber walls. As the type of construction deviates from the specifications in ZTV-ING 8-2 [1], approval is required in individual cases for use on bridges in the course of federal trunk roads. The following report describes the type of construction and the special features of installation in detail. For this purpose, the installation was accompanied and documented during a construction project. In addition, 50 selected structures where expansion joints had been installed in the last 12 years were tested in practice. Among the structures examined were 32 bridges, 18 roundabouts and one bus station. At 20 structures, the pavement expansion joints were inspected after 2 to 10 years of service, and at 30 structures, experience was gathered on the basis of field reports from the responsible administrations, for whose support we are grateful. Deformations in the rolling lanes, which are a problem in some cases with conventional asphalt roadway crossings, were not found here. Due to the reduced paving width, it was possible to reduce the effects of vehicle rollovers on the pavement expansion joints. The damage found was mainly due to detachment between the expansion joint and the asphalt surface course or concrete carriageway, or to superficially removed binder in the rolling tracks of the expansion joint. However, the number of damages on the bridge structures was significantly lower than on the roundabouts. Therefore, the dependence of the damage frequency on the areas of application and the adjacent layers was considered separately. On the bridge structures examined, detachment between the expansion joint and the asphalt surface course was only found on approx. 3% of the expansion joints, and on a further approx. 3% of the expansion joints, binder was found to have been removed in the rolling tracks of the expansion joint. Therefore, pavement expansion joints are a promising alternative to conventional asphalt roadway crossings, especially for bridge structures with small free expansion lengths. The situation is different for the roundabouts examined. Here, approx. 27% of the investigated expansion joints showed flank adhesion and approx. 19% of the expansion joints showed superficially removed binder in the rolling lanes. Since approx. 80% of the flank adhesions affected the transition from the concrete pavement panel to the pavement expansion joint, measures must be taken here to improve the bond, especially to the adjacent concrete pavements, and special care must be taken during installation. Due to the predominantly positive results of the collection of experience, especially with the bridge structures, the inclusion of this type of construction as a special construction method in the draft of the “Notes and Explanations on the Additional Technical Terms of Contract and Guidelines for Engineering Structures, Part 8 Structural Equipment, Section 2 Asphalt Pavement Transitions (ZTV-ING 8-2)” [11] proposed by the FGSV AK 7.7.4 “Fahrbahnübergänge aus Asphalt” can be approved. However, it must be taken into account that the investigated pavement expansion joints were only carried out by a company located in southern Germany. It is suggested that the collection of experience be continued when a sufficient number of construction measures have been installed on the basis of the above-mentioned draft.

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Metadaten
Author:Michael Staeck
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-26297
ISBN:978-3-95606-682-5
ISSN:0943-9293
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (176)
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2022/04/25
Date of first publication:2022/04/28
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2022/04/28
Tag:Asphalt; Belagsdehnfuge; Brücke; Fahrbahnübergang
Bridge; asphalt; expansion joints
Number of pages:53
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 221.9005
Erfahrungssammlung zu fahrbahnübergängen aus Asphalt in geringen Abmessungen (Belagsdehnfugen)

Referat
Stahlbau, Korrosionsschutz, Brückenausstattung
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

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