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Detailergebnis zu DOK-Nr. 57003

Temperaturbedingte Beanspruchungen von Betonfahrbahnen

Autoren	M.-O. Förster
Sachgebiete	11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer 11.3 Betonstraßen

Hannover: Fachgebiet Konstruktiver Straßenbau im Institut für Verkehrswirtschaft, Straßenwesen und Städtebau, Universität Hannover, 2005, 114 S., zahlr. B, T, 64 Q, Anhang (Mitteilungen aus dem Fachgebiet Konstruktiver Straßenbau im Institut für Verkehrswirtschaft, Straßenwesen und Städtebau, Universität Hannover H. 22)

Betonstraßen werden in Deutschland seit 1972 raumfugenlos und unbewehrt hergestellt. Dabei werden zur Reduzierung der in der Betonschicht wirkenden Zugspannungen und zur kontrollierten Bildung einzelner Platten im Abstand von 5 m Scheinfugen angeordnet. Durch die gezielte Querschnittsschwächung der Betonfahrbahn entstehen unter sommerlichen Temperaturen im Bereich der Scheinfugen erhebliche Druckspannungen. Zudem entstehen Zugspannungen infolge der Umlenkung der Längsdruckkräfte. Diese Kräfte können zu erheblichen Schäden führen: entweder zu einem Ausknicken der Platten oder zu einem Blow-up - der Zerstörung des Betons im Fugenbereich, bei dem sich Platten übereinanderschieben können. Ziel der Untersuchung ist es, sowohl die Temperaturvertellung infolge realer Klimadaten, als auch die daraus resultierenden Beanspruchungen in der Betonfahrbahn analytisch zu ermitteln. Die Temperaturen und Beanspruchungen werden mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) bestimmt. Als Belastung wirken die Lufttemperatur und die Globalstrahlung des Jahres 2003 auf die Oberfläche ein. Die Beanspruchungen werden daraufhin an einem 3D-Modell mit zwei durch eine Scheinfuge getrennten Betonplatten auf elastischer Bettung berechnet. Aus den so gewonnenen Erkenntnissen wird die Idee einer konzeptionellen Fugenausbildung entwickelt und untersucht. Aus den Berechnungen folgt unter anderem, dass die Standardbauweise, wie sie derzeit in Deutschland ausgeführt wird, bei mangelfreier Ausführung und allein aus der temperaturbedingten Beanspruchung nur eine geringe Gefahr für das Auftreten eines Blow-up oder Ausknickens aufzeigt. Allerdings führen die inneren Beanspruchungen zu einer Schädigung des Betons. Durch Vorschädigungen oder Herstellungsfehler erhöht sich die Gefahr eines Schadens. Die Untersuchung des entwickelten Konzeptes einer Fugenausbildung zeigt, dass durch dieses die innere Beanspruchung, bei gleicher Belastung, erheblich reduziert wird und keine Schädigung des Betons durch die Temperaturbeanspruchung zu erwarten ist.