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Anpassung der Dimensionierung an den Klimawandel
4.332
IDN 0
Forschungsstelle ISAC GmbH Ingenieurgesellschaft für Straßenwesen, Aachen
Bearbeiter Renken, L.
Lehmkuhl, J.
Neumann, J.
Liu, C.
Ulrich, M.
Auftraggeber Bundesministerium für Digitales und Verkehr, Bonn
Stand Abschluss: Juli 2024

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde ein Verfahren zur Anpassung der Regelwerke zur rechnerischen und empirischen Dimensionierung der Straße an den Klimawandel auf Basis projizierter Klimadaten erstellt. Hierfür wurden zunächst entsprechende Referenz- und Zukunftsdatensätze vorbereitet. Im Anschluss daran wurde ein umfangreiches thermisches Finite-Volumen-Methode (FVM)-Modell mit Open Source Field Operation and Manipulation (OpenFOAM) erstellt, um den Temperaturverlauf in der Straßenkonstruktion durch die Fourier-Gleichung zu berechnen. Die Ergebnisse des Modells wurden verwendet, um eine Klimainduzierte Straßentemperaturkarte (KiST-Karte) für die Betonbauweise zu erstellen. Für die Asphaltbauweise wurde die KiST-Karte nach der Regressionsmethode aus Augter und Kayser (2016) (KiST-Methode) erstellt. Die KiST-Karten zusammen mit der Frosteinwirkungszonenkarte (FWZ-Karte) bieten dabei eine Orientierungshilfe, um Anpassungsmaßnahmen zu priorisieren und umzusetzen. Danach wurden mechanische Modelle für Beton und Asphalt erstellt, um die Auswirkungen der Temperaturänderung auf die Nutzungsdauer (ND) der Verkehrsflächenbefestigungen (zulässige Lastwechselzahl) zu bewerten. Nach der Sensitivitätsanalyse der ND mithilfe der Modelle zeigte sich, dass die Sonnenstrahlung (SSR) und Lufttemperatur in 2 m Höhe (T2M) einen großen Einfluss auf die ND der Beton- und Asphaltbauweise haben: ΔNDB = 2,78ΔSSR + 6,88ΔT2M, ΔNDA = 10ΔT2M. Auf Grundlage der Erkenntnisse wurde ein Schwellenwert von fünf Jahren für die Aktualisierung der KiST-Karten für die Beton- und Asphaltbauweise vorgeschlagen. Das Ziel, ein Verfahren zur Anpassung der Regelwerke zur rechnerischen und empirischen Dimensionierung an den Klimawandel auf Basis projizierter Klimadaten zu erstellen, wurde erreicht. Die Erweiterbarkeit dieses Verfahrens und des entsprechenden Programmiercodes ermöglichen eine zukünftige Aktualisierung der KiST-Karten mit den neuen Klimaszenarien, neuen Dimensionierungsmodellen, neuen Klimamodellen sowie neuen Daten für die Nachhaltigkeitsbewertung.

Veröffentlichung