Untersuchung über die Verteilung von auftretenden Schub- und Torsionskräften in Pflasterbelägen

Untersuchung über die Verteilung von auftretenden Schub- und Torsionskräften in Pflasterbelägen

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Krass

Neben der Asphaltbauweise kommt im kommunalen Straßenbau Deutschlands der Flächenbefestigung mit Pflasterdecken die größte Bedeutung zu. Das Regelwerk zur Ausbildung der Pflasterbefestigungen beruht jedoch immer noch im wesentlichen auf Erfahrungswerten, die allerdings auf heutige Verhältnisse aufgrund veränderter Rahmenbedingungen nur noch bedingt anwendbar sind. Daher treten derzeit vermehrt Schadensfälle auf, deren Ursachen nicht immer eindeutig geklärt werden können.

Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr sollten daher die Auswirkungen dynamischer Radlasten auf Pflasterbauweisen ermittelt werden. Im Anschluß an Voruntersuchungen der TU Dresden und der Universität Stuttgart erfolgte die Untersuchung des Spannungs- und Verformungsverhaltens an 29 verschiedenen Pflasterbefestigungen unter dynamischer Belastung im Technikumsmaßstab der Straßenprüfmaschine der RUB.

Die Druckspannungen, die ein im Richtungsverkehr rollendes und mit vier Tonnen belastetes LKW-Einzelrad während des Fahrbetriebes von 15.000 Überrollungen auf die Befestigungen ausüben, wurden in verschiedenen Tiefen gemessen. Weiterhin wurden die Verformungen an der Pflasteroberfläche sowie der Schubwiderstand der Pflasterdecke, der mit Hilfe eines "Spreizversuches" ermittelt wurde, erfaßt.
Variiert wurde im Rahmen des Versuchsprogrammes das Tragschicht- und Bettungsmaterial, das Fugenmaterial in Abstimmung mit dem Bettungsmaterial, die Form und das Material der Pflastersteine sowie der Verband.
Mit den Ergebnissen der Untersuchungen konnte das Spannungs- und Verformungsverhalten der betrachteten Pflasterbauweisen unter dynamischer Beanspruchung detailliert beschrieben werden. Zusammenfassend führte die Auswertung der Untersuchungsergebnisse zu folgenden Aussagen:

  • Der Standfestigkeit und Steifigkeit des Tragschichtmaterials ist ein dominierender Einfluß auf den vertikalen Verformungswiderstand zuzuschreiben. Dabei führen erwartungsgemäß gebundene Tragschichten zu einer Verbesserung der Tragfähigkeit der Befestigung. Dem Einfluß des Bettungsmaterials ist eine geringere, aber trotzdem nicht vernachlässigbare Bedeutung zuzumessen. Einflüsse der Steinform und -materialien sowie der Art des Verbandes konnten zwar festgestellt werden, beeinflussen aber im Rahmen der Randbedingungen der Straßenprüfmaschine nur unmaßgeblich den vertikalen Verformungswiderstand.
  • Der horizontale Verschiebungswiderstand wird dagegen maßgeblich von den Einflußfaktoren Steinform, Steinmaterial und Art des Verbandes bestimmt. Einflüsse des Tragschicht- und Bettungsmaterials sind von untergeordneter Bedeutung.
  • Die Auswertung der bleibenden Vertikalverformungen ergab, daß sich bei dynamischer Beanspruchung eine Spurrinne im belasteten Bereich und Hebungen im unbelasteten Bereich der Fahrbahn ausbilden.
  • Die Standfestigkeit des Bettungsmaterials kann durch die Wahl geeigneter Mineralstoffe beeinflußt werden. Gebrochenes und splittreiches gröberes Material mit abgestufter Korngrößenverteilung wirkt sich dabei positiv aus.
  • Durch die Verwendung von Verbundsteinen konnte keine positive Beeinflussung des horizontalen Verschiebungswiderstandes festgestellt werden. Der Einsatz von Rechtecksteinen aus Klinker führt gegenüber Betonsteinpflaster zu einer Verringerung des horizontalen Verschiebungswiderstandes.
  • Die Verlegung von Pflaster im Läuferverband längs zur Fahrtrichtung wirkt sich negativ auf den Schubwiderstand der Befestigung aus.







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