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Detailergebnis zu DOK-Nr. 70569

Mechanische Beanspruchungen von langlebig konzipierten Asphaltbefestigungen (Orig. engl.: Mechanistic responses in perpetual pavement)

Autoren	M. Hossain D. Gedafa S. Romanoschi
Sachgebiete	11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer 11.2 Asphaltstraßen

Asphalt Pavements: Proceedings of the International Conference on Asphalt Pavements, Raleigh, North Carolina, USA, 1-5 June 2014. Volume 1. Leiden: CRC Press, 2014, S. 201-210, 6 B, 3 T, 12 Q

Um in den USA die planmäßige Nutzungsdauer der Verkehrsflächenbefestigungen von 20 auf 50 Jahre und mehr zu erhöhen, wurden langlebig konzipierte Asphaltbauweisen entwickelt, die aus dicken, dreischichtigen Asphaltaufbauten bestehen. Bei derartigen Befestigungen soll Rissbildung lediglich an der Fahrbahnoberfläche auftreten. Von der Straßenbauverwaltung des Bundesstaates Kansas wurden vier 390 m lange Straßenabschnitte der US-75 mit derartig aufgebauten Asphaltbefestigungen im Jahr 2005 mit Spannungs- und Dehnungsmessgeräten instrumentiert. Alle Abschnitte besitzen eine 4 cm dicke Deck- und eine 6 cm dicke Binderschicht. Die Asphalttragschicht ist in Dicken von 18,8 bis 300 mm ausgeführt. Darunter befindet sich eine 15 cm dicke Kalkverfestigung des anstehenden ausgeprägt plastischen Tons. Mit den eingebauten Messgeräten werden die horizontalen Zugdehnungen an der Unterseite der Asphaltbefestigung und die Vertikalspannung auf der Bodenverfestigung im Bereich der äußeren Radspur gemessen. Beanspruchungsmessungen unter Belastung mit einer bekannten Fahrzeuglast wurden zwischen Juli 2005 und Oktober 2007 durchgeführt, ergänzt durch Deflexionsmessungen mit einem Falling Weight Deflectometer (FWD) und Temperaturmessungen. Aus den normalisierten und auf 20 °C bezogenen Ergebnissen der FWD-Messungen wurden mit dem Programm EVERCALC die Schicht-E-Moduln nach der Mehrschichtentheorie berechnet. Aus den Ergebnissen kann kein klarer Trend einer Zu- oder Abnahme der Spannungen, Dehnungen, Deflexionen oder Schicht-E-Moduln abgeleitet werden, was auf die nur kurze Beobachtungszeit zurückgeführt wird. Festgestellt werden kann, dass Spannungen und Dehnungen mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit abnehmen. Die Dauerfestigkeitsgrenze von 70 µm/m wird bei der mit 288 mm dünnsten Asphaltbefestigung überschritten. Alle Befestigungen haben bis zum Sommer 2013 850 000 äquivalente Standard-Einzelachsübergänge ertragen. Der Einfluss der Temperatur auf die Spannungen und Dehnungen ist deutlicher erkennbar bei niedrigerer Fahrzeuggeschwindigkeit und auf den Abschnitten mit dünnerer Asphaltbefestigung. Die im Labor ermittelten dynamischen E-Moduln wiesen deutlich höhere Werte auf als die aus Deflexionsmessungen rückgerechneten E-Moduln.