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Die Reduzierung des Verkehrslärms ist eine große Herausforderung für alle Beteiligten. Das gilt umso mehr, als nach den Prognosen sich die Verkehrsleistung auf der Straße noch stark erhöhen wird. Viele Stellen in Deutschland, wie Industrie, Forschungseinrichtungen und Behörden haben sich der Problematik angenommen. Forschungsarbeiten wurden und werden durchgeführt oder sind in Vorbereitung. Über die nationalen Aktivitäten hinaus wird das Thema europaweit behandelt. In vier Beiträgen wird über die europäischen Forschungsprojekte SILVIA, ITARI, SILENCE und P2RN berichtet. Das Spektrum der Konzepte dieser Forschungsarbeiten ist sehr breit und erstreckt sich über praktische und theoretische Ansätze.
Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) plant die Erarbeitung eines Bewertungshintergrunds für die Charakterisierung offenporiger Straßenbeläge, der die Prognose der Dauerhaftigkeit der akustischen Eigenschaften offenporiger Straßenbeläge ermöglichen soll. Hierfür sollten die relevanten Kenngrößen der offenporigen Straßenbeläge - Schallabsorptionsgrad und Strömungswiderstand in-situ an insgesamt ca. 15 Messquerschnitten offenporiger Beläge ermittelt werden. Um einen vollständigen Datensatz der akustisch relevanten Kenngrößen zu erhalten wurden zusätzlich in-situ - Messungen der Fahrbahntextur sowie Messungen des Rollgeräuschs nach der CPX-Methode (survey, Reifen A und D) durchgeführt. Die zu untersuchenden Strecken wurden aus den im Projekt "Bestandsaufnahme offenporiger Asphalte in Bayern" erfassten Strecken ausgewählt. Damit steht für die Erarbeitung des Bewertungshintergrunds über die untersuchten Beläge ein umfangreicher Datensatz - insbesondere bzgl. bautechnischer Eigenschaften - zur Verfügung. Die Auswahl der untersuchten Strecken erfolgte aus dem o. g. Datenbestand anhand der Kriterien Bauart, Baujahr, Größtkorndurchmesser, Vorhandensein aktueller CPX- und SPB-Messergebnisse etc. Die in-situ - Messungen umfassten in Einzelnen folgende Kenngrößen:- Absorptionsgrad, - Statischer Strömungswiderstand, - Fahrbahntextur, - Rollgeräusche nach CPX-Methode, - Zusätzlich SPB-Messungen (BASt, TÜV Nord, LfU Bayern und Müller-BBM). Die Auswertung erstreckte sich im Wesentlichen auf die Ermittlung und Bewertung der Kenngrößen für die einzelnen Messmethoden. Die detaillierte Erarbeitung des Bewertungshintergrundes zur Charakterisierung offenporiger Asphalte erfolgt durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt). Sie war nicht Gegenstand der hier vorgelegten Untersuchung.
Einfluss der Fugenöffnungsweite auf die akustischen Eigenschaften von Fahrbahndecken aus Beton
(2022)
Bei Entwicklung und Bau von Fahrbahndecken aus Beton wird angestrebt, die Rollgeräuschminderung über die moderate akustische Wirkung von Waschbeton hinaus zu steigern und die Reproduzierbarkeit, Homogenität und Dauerhaftigkeit der akustischen Oberflächeneigenschaften zu verbessern. In Feldmessungen wurde deutlich, dass Querscheinfugen im Moment des Überrollens kurzzeitig zu einer starken Anhebung des Rollgeräuschs führen können und die akustischen Eigenschaften einer Betonfahrbahndecke aufgrund des wiederholten Auftretens der Fugengeräusche entlang der Fahrbahn insgesamt verschlechtern können.
Aufgabe war, den Einfluss der bautechnischen Eigenschaften von Querscheinfugen auf die Rollgeräuschentstehung zu untersuchen und Empfehlungen für die schalltechnische Optimierung bei der baupraktischen Ausführung der Fugen zu geben.
Anhand von umfangreichen CPX-Messungen wurden 600 Fugen unterschiedlicher Ausführung und unterschiedlichen Zustands auf Betonfahrbahnen im deutschen Autobahnnetz schalltechnisch untersucht. An sechs ausgewählten Fugen wurden Detailuntersuchungen der Fugengeometrie und der Oberflächenstruktur sowohl der Fugen als auch der angrenzenden Fahrbahnoberflächen durchgeführt und durch detaillierte Messungen des Reifen-Fahrbahn-Geräuschs ergänzt.
Neben der messtechnischen Analyse des Zusammenhangs zwischen Fugeneigenschaften und Rollgeräusch wurden die Messergebnisse dazu benutzt, ein bestehendes Rechenmodell für Reifen-Fahrbahn-Geräusche zu erweitern, zu validieren und für eine Parameterstudie zum Einfluss der Fugeneigenschaften auf das Rollgeräusch einzusetzen.
Messungen und Parameterstudie zeigen, dass der Fugeneinfluss auf das Rollgeräusch umso größer wird, je leiser das Rollgeräusch aufgrund akustisch günstiger Oberflächentexturen zwischen den Fugen wird. Akustisch ungünstige Fugeneigenschaften begrenzen dann die Geräuschminderung einer Betonfahrbahndecke. Für die Parameter Fugenöffnungsweite, Anstellwinkel und Höhenversatz und für die Eigenschaften der Fugenfüllung werden konkrete Empfehlungen für eine schalltechnische
Optimierung gegeben
Ziel des Projekts war die Entwicklung einer lärmtechnisch optimalen Grindingtextur auf Grundlage existierender theoretischer Berechnungsmodelle und dem Einsatz optimierter Oberbetone.
Unter Einbeziehung der Erkenntnisse aus den [FE 08.0210/2010/ORB], [FE 08.0211/2011/OGB], [FE 08.0219/2012/IGB], den zusätzlich zu Testzwecken auf der A 92, der A 93 und der A 13 hergestellten Grinding- und Groovingtexturen, den im Labor für das Grinding entwickelten optimierten Betonrezepturen und den Texturen auf der ersten Erprobungsstrecke auf der A 12 wurden in Computersimulationen mit dem Rechenmodell SPERoN® Grindingtexturen mit optimalen lärmmindernden Eigenschaften entwickelt.
Nach kritischer Abwägung der theoretischen Berechnungen hinsichtlich der Anforderungen an die Dauerhaftigkeit und die zu erzielende Griffigkeit der Texturen wurden für eine zweite Erprobungsstrecke auf der A 5 drei verschiedene Grindingvarianten ausgewählt und auf drei verschiedenen Oberbetonen hergestellt.
In Zusammenarbeit mit der BASt wurden auf allen in die Untersuchungen einbezogenen Grindingabschnitten umfangreiche Untersuchungen zur Bestimmung der
- schalltechnischen Eigenschaften,
- anforderungsgerechten Griffigkeit,
- anforderungsgerechten Ebenheit,
- Dauerhaftigkeit der erzeugten Textur,
- Dauerhaftigkeit hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften des Oberbetons durchgeführt.
Aus den Ergebnissen aller untersuchten Streckenabschnitte lassen sich folgende Erkenntnisse ziehen:
Eine signifikante Lärmminderung durch das Grinding ist bei Einhaltung der vorab definierten Grindingparameter möglich. Der Einfluss der Oberbetone auf die Lärmentwicklung ist als eher gering einzustufen. Aus akustischer Sicht verhalten sich die Abschnitte der Erprobungsstrecken mit kombinierten Grinding- Grooving-Texturen neutral. Der Grindingvorgang sollte nicht zu früh nach der Betonherstellung erfolgen, damit nicht durch die geringe Anfangsfestigkeit des Oberbetons vermehrt Kornausbrüche verursacht werden. Ein langfristiges Monitoring zur Entwicklung des Lärm- und Griffigkeitsverhaltens und zur Dauerhaftigkeit der erzeugten Texturen ist notwendig.
Analyse der Auswirkungen von Witterungsextremen an bestehenden Straßenbefestigungen in Betonbauweise
(2022)
Aufgrund des Klimawandels muss auch in Deutschland zukünftig damit gerechnet werden, dass Witterungsextreme häufiger und stärker ausfallen. Schon allein durch die prognostizierte Klimaveränderung sind Auswirkungen auf die Nutzungseigenschaften der Betonfahrbahnen zu erwarten. Im Kontext mit einer signifikanten Erhöhung der Belastung durch Schwerverkehr sowie mit erhöhten Anforderungen an die Verfügbarkeit ergibt sich die Notwendigkeit, die Regelbauweise zu überprüfen und ggf. zu modifizieren.
Es hat sich herausgestellt, dass bei der Dimensionierung die Witterungsbelastung von Betondecken mit einer Erhöhung der mittleren Plattentemperatur von 2 K und durch ungünstigere positive Temperaturverläufe bzw. Temperaturgradienten berücksichtigt werden berücksichtigt werden sollte. Zudem muss die Lage der Längsfugen nicht nur in den Kontext zur Markierung gebracht werden sondern auch gewährleisten, dass mit Berücksichtigung neuer Anforderungen eine Aufrechterhaltung des Verkehrs mindestens eines Fahrstreifens im Zuge von Erhaltungsmaßnahmen möglich bleibt. Aus diesem Grund und mit Blick auf die Dauerhaftigkeit ist es sinnvoll, die Plattengeometrien signifikant zu verkleinern, wodurch Plattenverformungen und Spannungen reduziert werden können. Resultat kleinerer Plattengeometrien sind zudem kleinere Fugenöffnungsweiten, was sich einerseits positiv auf die Langlebigkeit der Fugenfüllung auswirkt und andererseits eine deutlich verbesserte Lärmminderung ergibt, wenn gleichzeitig die Fugenausbildung schmaler ausgeführt wird.
Für den Beton selbst, der hinsichtlich der Dauerhaftigkeit der Konstruktion sowie für die Erreichung dauerhafter Gebrauchseigenschaften eine entscheidende Rolle spielt, ist bei der Konzipierung anzustreben, einen geringen E-Modul und eine geringere Wärmedehnzahl zu erhalten, wobei die Festigkeit (Zugfestigkeit) ein gewisses Niveau nicht unterschreiten sollte.
