ermittlung von dimensionierungsrelevanten achslastkollektiven · 2* 629 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2...
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Dipl.-Ing. Wolf UhligUhlig & Wehling • Beratende IngenieureMittweida • Halle (Saale)
2. DRESDNER ASPHALTTAGETechnische Universität DresdenInstitut für Stadtbauwesen und Straßenbau 1
ErmittlungErmittlung von von
dimensionierungsrelevantendimensionierungsrelevanten
AchslastkollektivenAchslastkollektiven
Dipl.-Ing. Wolf UhligUhlig & Wehling • Beratende IngenieureMittweida • Halle (Saale)
2. DRESDNER ASPHALTTAGETechnische Universität DresdenInstitut für Stadtbauwesen und Straßenbau 2
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
RDO Asphalt 09 : „ ... welches die Zuordnung von Achs lasten zur Häufigkeit des Auftretens vornimmt ... “
0%
5%
10%
15%
20%
25%
01: 0
-1
02: 1
-2
03: 2
-3
04: 3
-4
05: 4
-5
06: 5
-6
07: 6
-7
08: 7
-8
09: 8
-9
10:
9-1
0
11: 1
0-11
12: 1
1-12
13: 1
2-13
14: 1
3-14
15: 1
4-15
16: 1
5-16
17: 1
6-17
18: 1
7-18
19: 1
8-19
20: 1
9-20
21: 2
0-21
22: 2
1-22
Achslastklasse [t]
rel.
Hä
ufig
keit
[%]
hier :
Das dimensionierungsrelevante Achslastkollektiv umf asst die Gesamtheit der Häufigkeiten klassifizierter Achslasten des Sch werverkehrs.
→ nachgeordnetes Netz der B- , L/S- , K- Straßen
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Dimensionierung
Verkehrsbelastung
klimatische Bedingungen
Materialeigenschaften
hydrologische Bedingungen
geologische Bedingungen
geometrische Bedingungen
RStO 01
StandardisierteDimensionierung
RechnerischeDimensionierung
RDO Asphalt 09 RDO Beton 09
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RStO 01
Frostsicherheit
Gesamtdicke
Tragfähigkeit
Gesamtdicke / Schichtenaufbau
„bemessungs“relevanteBeanspruchung B
= Anzahl äquivalenter10t-Achsübergänge
Bauklasse
Beanspruchung aus Verkehr
Tafel 1 bis 6 ...
standardisierterOberbau
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bemessungsrelevante Beanspruchung B
Ermittlung der bemessungsrelevanten Beanspruchung B nach RStO 01
• Anzahl der Fahrzeuge
Methode 1 Methode 2
• Achslastdaten → Achlastkollektiv• Anzahl der Fahrzeuge
Anzahl der Fahrzeuge Achszahlfaktor
Anzahl Achsübergänge
• Nutzungsdauer• geometrische Faktoren• Verkehrszunahme
Lastkollektivquotient
365321)( ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅= ZBm
SV ffffqDTANB
ASVSV fDTVDTA ⋅= )()(
Methode 1.2 :
AnzahlAchsübergänge
Achs-lasten
Anzahl äquivalenterAchsübergänge
Bezugs-achslast
bemessungsrelevante Beanspruchung B
∑
⋅=
k
kSVk
SV
L
LDTAEDTA
4
0
)()(
365321)( ⋅⋅⋅⋅⋅⋅= Z
SV ffffEDTANBMethode 2.2 :
=?
Quelle: RStO 01 (2001)
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Berechnungsbeispiele RStO 01
Achlastwägungen der BAStauf Bundesautobahnen
Quelle: BASt, Wolf A. (2000)
Datengrundlage:
1
2
34
5
Messquer- schnitt
Anzahl Fahrzeuge
1 92.483
2 79.158
3 88.409
4 79.205
5 15.879
Summe 355.134
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MQ FS DTV(SV) f1 f2 f3 p N fA qBm Fz Aü fA DTA (SV) qBm B [Mio] Bkl B [Mio] Bkl � B
1 3.864 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 44.895 190.839 4,25 16.425 0,41 73,3 SV 117,3 SV + 60 %
4 3.832 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 44.702 189.100 4,23 16.210 0,32 72,7 SV 88,8 SV + 22 %
1 2.449 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 35.245 148.697 4,22 10.332 0,35 46,4 SV 62,9 SV + 35 %
4 2.756 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 40.058 169.875 4,24 11.687 0,40 52,3 SV 81,4 SV + 56 %
1 4.732 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 43.549 182.653 4,19 19.847 0,35 89,7 SV 122,0 SV + 36 %
6 4.799 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 44.860 185.776 4,14 19.874 0,36 91,0 SV 124,9 SV + 37 %
1 5.894 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 34.675 139.086 4,01 23.641 0,42 111,8 SV 174,1 SV + 56 %
2* 629 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 3.937 14.811 3,76 2.366 0,38 11,9 I 15,8 I + 32 %
7* 695 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 4.329 16.413 3,79 2.635 0,26 13,2 I 11,7 I - 11 %
8 6.149 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 36.264 144.693 3,99 24.535 0,28 116,6 SV 121,3 SV + 4 %
1 821 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 7.286 18.890 2,59 2.129 0,21 15,6 I 7,8 II - 50 %
5* 422 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 3.799 9.686 2,55 1.076 0,25 8,0 II 4,8 II - 41 %
6 544 1,00 1,00 1,00 0,03 30 4,2 0,26 4.794 12.383 2,58 1.405 0,33 10,3 I 8,1 II - 22 %
* ÜFS
5
1
2
3
4
Berechnungsbeispiele RStO 01
Methode 2Methode 1
Ergebnisvergleich
konstant Methode 2Methode 1
Eingangswerte
→ Alles dieselbe Straßenkategorie ! ?
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Rechnerische Dimensionierung nach RDO Asphalt 09
ModellbildungBerechnungsverfahren
Nachweis HGT(Ermüdung)
Verkehrslast-kollektiv
KlimatischeBedingungen
Materialkennwerte,Schichtdicken
Neufestlegung:Materialeigenschaften
und Schichtdicken
Nachweis Asphalt(Ermüdung)
"Nachweis" AsphaltSpurrinne
(plastische Verformung)
Erfüllt?
JA
Nachweis ToB(plastische Verformung)
Erfüllt?
JA
Nachweis Planum(plastische Verformung)
Erfüllt?
JA
Ausreichenddimensionierte Befestigung
Erfüllt?
JA
NEIN
NEIN
NEIN
NEIN
Quelle: RDO Asphalt 09 (2009)
• Kalibrierung an den RStO 01
• Optimierung des Schichtenaufbaus
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Berechnungsbeispiele RStO 01 und RDO Asphalt 09
Bauweise nach Tafel 1 Zeile 1 RStO 01
Bkl. ADS ABS ATS ∑ Bkl. ADS ABS ATS ∑ Bkl. ADS ABiS ATS ∑
1 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 6 23 33
4 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 5 23 32
1 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 4 23 31
4 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 5 23 32
1 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 7 23 34
6 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 7 23 34
1 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 8 23 35
2 I 4 8 18 30 I 4 8 18 30 I 4 4 17 25
7 I 4 8 18 30 I 4 8 18 30 I 4 4 16 24
8 SV 4 8 22 34 SV 4 8 22 34 SV 4 7 23 34
1 I 4 8 18 30 II 4 8 14 26 II 4 4 15 23
5 II 4 8 14 26 II 4 8 14 26 II 4 4 13 21
6 I 4 8 18 30 II 4 8 14 26 II 4 4 15 23
5
RStO 01 Methode 1.2
4
1
2
3
MQ FS RStO 01 Methode 2.2 RDO Asphalt 09 (optimiert)
Asphaltschichtdicken [cm]
�D
-1
-2
-3
-2
±0
±0
+1
-5
-6
±0
-3
-5
-3
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv !
Achslastdaten !
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dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
Praxis: Achslastdaten ?
Bundesautobahnen Achslastwaagen
Quelle: RDO Asphalt 09 (2009)
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Quelle: RDO Asphalt 09 (2009)
nachgeordnetes Netz Achslastdaten i. d. R. nicht verfügbar
Ersatzverfahren
Praxis: Achslastdaten ?
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
?
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RDO Asphalt 09 Achslastverteilungen nach „BAB-Typ“
0%
5%
10%
15%
20%
25%
01: 0
-1
02: 1
-2
03: 2
-3
04: 3
-4
05: 4
-5
06: 5
-6
07: 6
-7
08: 7
-8
09: 8
-9
10: 9
-10
11:
10
-11
12:
11
-12
13:
12
-13
14:
13
-14
15:
14
-15
16:
15
-16
17:
16
-17
18:
17
-18
19:
18
-19
20:
19
-20
21:
20
-21
22:
21
-22
Achslastklasse [t]
rel.
Häu
figke
it
BAB Fernverkehr BAB Mischverkehr BAB Stadtnaher Verkehr
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
Auswahl / Festlegung Ermittlung
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Auswertung von Achslastmessungen
• Fahrzeugtyp
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
0%
5%
10%
15%
20%
25%
01
: 0-1
02
: 1-2
03
: 2-3
04
: 3-4
05
: 4-5
06
: 5-6
07
: 6-7
08
: 7-8
09
: 8-9
10
: 9-1
0
11
: 10
-11
12
: 11
-12
13
: 12
-13
14
: 13
-14
15
: 14
-15
16
: 15
-16
17
: 16
-17
18
: 17
-18
19
: 18
-19
20
: 19
-20
21
: 20
-21
22
: 21
-22
Achslastklasse [t]
rel.
Häu
figke
it
BAB Fernverkehr BAB Mischverkehr BAB Stadtnaher Verkehr
• Beladungsgradgeographische Lage des Messquerschnittes
Lage / Entfernung zu Wirtschaftsverkehr indu-zierenden Einrichtungen
messbar bzw. visuell erkennbar
Einflussfaktoren auf die Achslast:
... Achszahl
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Code Beschreibung der Fahrzeugart Code Beschreibung de r Fahrzeugart
0 unbekannter Fahrzeugtyp 56 Lkw mit Anhänger (Dp, E + E) E = Einzelachse1 Pkw (E, E) 57 Lkw mit Anhänger (Dp, E + E , E) Dp = Doppelachse2 Pkw mit Anhänger (E, E + E) 58 Lkw mit Anhänger (Dp, E + Dp) Dr = Dreifachachse3 Pkw mit Anhänger (E, E + Dp) 59 Lkw mit Anhänger (Dp, E + E, Dp) + = Kopplung für Anhänger, Auflieger etc.4 Kleintransporter (E, E) 60 Lkw mit Anhänger (Dp, E + Dp, Dp)5 Kleintransporter + Anhänger (E, E + E) 61 Lkw mit Anhänger (Dp, E + E, Dr)6 Kleintransporter + Anhänger (E, E + Dp) 62..63 reserviert für spätere Definitionen7 reserviert für spätere Definition
64 Lkw mit Anhänger (Dp, Dp + E)8 Lkw (E, E) 65 Lkw mit Anhänger (Dp, Dp + E , E)9 Lkw (E, Dp) 66 Lkw mit Anhänger (Dp, Dp + Dp)
10 Lkw (E, Dr) 67 Lkw mit Anhänger (Dp, Dp + E, Dp)11 Lkw (Dp, E) 68 Lkw mit Anhänger (Dp, Dp + Dp, Dp)12 Lkw (Dp, Dp) 69 Lkw mit Anhänger (Dp, Dp + E, Dr)
70..95 reserviert für spätere Definitionen32 Lkw mit Anhänger (E, E + E)33 Lkw mit Anhänger (E, E + E, E) 96 Sattelkraftfahrzeug (E, E + E)34 Lkw mit Anhänger (E, E + Dp) 97 Sattelkraftfahrzeug (E, E + Dp)35 Lkw mit Anhänger (E, E + E, Dp) 98 Sattelkraftfahrzeug (E, E + Dr)36 Lkw mit Anhänger (E, E + Dp, Dp) 99 Sattelkraftfahrzeug (E, E + E, E)37 Lkw mit Anhänger (E, E + E, Dr) 100..103 reserviert für spätere Definitionen
38..39 reserviert für spätere Definitionen104 Sattelkraftfahrzeug (E, Dp + E)
40 Lkw mit Anhänger (E, Dp + E) 105 Sattelkraftfahrzeug (E, Dp + Dp)41 Lkw mit Anhänger (E, Dp + E , E) 106 Sattelkraftfahrzeug (E, Dp + Dr)42 Lkw mit Anhänger (E, Dp + Dp) 107 Sattelkraftfahrzeug (E, Dp + E, E)43 Lkw mit Anhänger (E, Dp + E, Dp) 108..119 reserviert für spätere Definitionen44 Lkw mit Anhänger (E, Dp + Dp, Dp)45 Lkw mit Anhänger (E, Dp + E, Dr) 120 Bus (E, E)
46..47 reserviert für spätere Definitionen 121 Bus (E, Dp)122 Bus (E, E + E)
48 Lkw mit Anhänger (E, Dr + E) 123 Bus (E, E + Dp)49 Lkw mit Anhänger (E, Dr + E , E) 124 Bus (E, Dp +E)50 Lkw mit Anhänger (E, Dr + Dp) 125 Bus (E, Dp + Dp)51 Lkw mit Anhänger (E, Dr + E, Dp) 126..255 reserviert für spätere Definitionen52 Lkw mit Anhänger (E, Dr + Dp, Dp)53 Lkw mit Anhänger (E, Dr + E, Dr)
54..55 reserviert für spätere Definitionen
Auswertung von Achslastmessungen
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
Fahrzeugtypen(nach TLS 2002)
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Auswertung von Achslastmessungen
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
Verteilung der Fahrzeugtypen nach TLS 2002
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
8 9 10 11 12 32 33 34 35 36 37 40 41 42 43 44 45 48 49 50 51 52 53 56 57 58 59 60 61 64 65 66 67 68 69 96 97 98 99 104 105 106 107 120 121 122 123 124 125
rela
tive
Häu
figke
it
FahrzeugtypMQ 1 MQ 2 MQ 3 MQ 4 MQ 5
BAB FV BAB MV BAB SNV
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
8 9 12 32 33 34 35 41 42 96 97 98 99 105 106 107 120 121
Fahrzeugtyp
rela
tive
Häu
figke
it
BAB Fernverkehr BAB Mischverkehr BAB Stadtnaher Verkehr
Ist die betrachtete FZTYP-Verteilung mit einer der d rei BAB-Verteilungen vergleichbar ?
Wenn mehrere:Welcher der drei BAB-Verteilungen kommt die erfasste FZTYP-Verteilung am nächsten ?
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Signifikanztest nach Kolmogoroff/Smirnoff
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
• Vergleich zweier Stichproben auf gemeinsame Grundge samtheit
(Homogentitätstest)
• verteilungsunabhängiges Verfahren
• ohne Rangfolge der Messwerte
• Signifikanzniveau:
Vertrauensbereich 1 (zweiseitige Fragestellung)
Vertrauensbereich 2 (einseitige Fragestellung)
• kumulierte Häufigkeiten
−=
2
2
1
1ˆˆ
maxˆn
F
n
FD
... Prüfgröße
n
F
D
ˆ
ˆ
... Auftretenshäufigkeit
... Stichprobenumfang
1,951,631,361,221,141,07K(α)
0,0010,010,050,100,150,20α
Quelle: SACHS (2004)
( ) ( ) ( )
( )
αα
α
αα
K
D
nnnnKD 2121 / ⋅+=
... kritischer Wert / Prüfverteilung
... Konstante
... Irrtumswahrscheinlichkeit
αDD <ˆ Nullhypothese
(gleiche Grundgesamtheit)
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Signifikanztest nach Kolmogoroff/Smirnoff
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
Quelle: HENNIG (2009)
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Signifikanztest nach Kolmogoroff/Smirnoff(K/S-Test)
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
• Signifikanzniveau 1 = 0,2
(zweiseitige Fragestellung)
• Signifikanzniveau 2 = 0,001
(einseitige Fragestellung)
Quelle: HENNIG (2009)
Ergebnis :
maßgebende BAB-Fahrzeugtypverteilung
maßgebende BAB-Achslastverteilung
dimensionierungsrelevantes Achslastkollektiv
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Ermittlung des dimensionierungsrelevanten Achslastk ollektives
Videoerfassung 4 StundenVormittags und/oder Nachmittags
VideoauswertungÜbertragung der Fahrzeugtypen auf
Zählformular (handschriftl.)
Auswertung ZählformularSummierung der Fahrzeugtypen
Übertragung der Zähldaten inBerechnungsformular (EXCEL)
Definition von FZTYP-Vergleichsverteilungen
BAB Fernverkehr BAB Mischverkehr BAB Stadtnaher Verkehr
Signifikanztest nachKolmogoroff/Smirnoff
Def. Vertrauensbereich 1(zweiseitige Fragestellung)
Def. Vertrauensbereich 2(einseitige Fragestellung)
Ermittlung der maßgebendenFahrzeugtypverteilung BAB
Überlagerung von ermittelter Fahrzeugtypverteilungam MQ und fahrzeugtypabhängiger Achslastverteilung
der maßgebenden Fahrzeugtypverteilung BAB
Berechnung der Gesamt-Achslastverteilung am Meßquer schnitt
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Ermittlung des dimensionierungsrelevanten Achslastk ollektives
Vergleichsberechnungen im Bestandsnetz
Maßgebende Verkehrsartnach K/S-Test
1 B 169 Hainichen SBA Chemnitz BAB Mischverkehr2 B 173 Chemnitz SBA Chemnitz BAB Stadtnaher Verkehr3 B 175 Rochlitz SBA Chemnitz BAB Stadtnaher Verkehr4 B 169 Döbeln SBA Chemnitz BAB Mischverkehr5 B 101 Freiberg SBA Chemnitz BAB Mischverkehr6 S 36 Minkwitz SBA Chemnitz BAB Mischverkehr7 S 38 Großpösna SBA Leipzig BAB Mischverkehr8 S 24 Sitzenroda SBA Leipzig BAB Mischverkehr9 S 242 Hartmannsdorf SBA Chemnitz BAB Stadtnaher Verkehr10 S 243 Röhrsdorf SBA Chemnitz BAB Mischverkehr
Nr. Bezeichnung AmtsbereichfA B [Mio] Bkl fA B [Mio] Bkl
459 3,70 3,587 II 3,83 4,291 II + 20 %250 3,70 1,528 III 3,00 1,177 III - 23 %245 3,70 2,136 III 3,05 2,087 III - 2 %
1.556 3,70 9,364 II 3,84 11,635 I + 24 %946 3,70 7,253 II 3,17 6,443 II - 11 %393 3,10 2,124 III 3,15 2,449 III + 15 %512 3,10 1,809 III 3,49 2,585 III + 43 %213 3,10 1,052 III 3,75 1,665 III + 58 %736 3,10 2,868 III 2,81 2,719 III - 5 %584 3,10 2,267 III 3,15 2,523 III + 11 %
DTV(SV) ± B
Methode 1 RStO 01 Methode 2 RStO 01
ADS ABS ATS FSS ∑ ADS ABS ATS FSS ∑ ADS ABS ATS FSS ∑
1 B 169 Hai. 4 8 14 59 85 4 8 14 59 85 4 8 9 64 852 B 173 Che. 4 4 14 43 65 4 4 14 43 65 4 4 10 47 653 B 175 Roc. 4 4 14 33 55 4 4 14 33 55 4 4 12 35 554 B 169 Döb. 4 8 14 34 60 4 8 18 30 60 4 8 13 35 605 B 101 Fre. 4 8 14 44 70 4 8 14 44 70 4 8 11 47 706 S 36 Min. 4 4 14 33 55 4 4 14 33 55 4 4 13 34 557 S 38 Gro. 4 4 14 33 55 4 4 14 33 55 4 4 13 34 558 S 24 Sit. 4 4 14 33 55 4 4 14 33 55 4 4 12 35 559 S 242 Har. 4 4 14 48 70 4 4 14 48 70 4 4 14 48 7010 S 243 Röh. 4 4 14 43 65 4 4 14 43 65 4 4 13 44 65
Nr. Bezeichng.RDO Asphalt 09Methode 1 RStO 01 Methode 2 RStO 01
Quelle: HENNIG (2009)
Quelle: HENNIG (2009)
• grundhafter Ausbau nach
Tafel 1 Zeile 1 RStO 01
• Kalibrierasphalte
• N = 30 Jahre
• konstante Faktoren
Dipl.-Ing. Wolf UhligUhlig & Wehling • Beratende IngenieureMittweida • Halle (Saale)
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Ermittlung von dimensionierungsrelevanten Achslastk ollektiven
Zusammenfassung und Ausblick
• unterschiedliches Niveau der Achslastkollektive bei Straßen gleicher Kategorie
• Abhängigkeit der dimensionierungsrelevanten Beanspruchung von der Zusammensetzung
des Achslastkollektives
• Ermittlung der Verkehrsbelastung unter Berücksichtigung des dimensionierungsrelevanten
Achslastkollektives
• bevorzugte Berechnungsgrundlage: Achslastdaten
• alternativ Ersatzverfahren für B-, L/S- und K-Straßen auf Basis analysierter Achslast- und
Fahrzeugtypverteilungen von BAB
• Validierung des Verfahrens auf der Grundlage aktueller Achlastmessungen, auch im
nachgeordneten Netz zu BAB
• (alternative) Anwendung der rechnerischen Dimensionierung
Dipl.-Ing. Wolf UhligUhlig & Wehling • Beratende IngenieureMittweida • Halle (Saale)
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