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München, 18.11.2011
"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 1
Technische Universität MünchenLehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TU MünchenLehrstuhl für Verkehrswegebau
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Freudenstein
D-A-CH Tagung 2012Wien, 04./05. Oktober 2012
WhitetoppingTheorie, Experiment und Praxis
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Was ist Whitetopping?
Dünne Betonschicht auf Asphalt mit Verbund
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Whitetopping
gefräster Asphalt
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München, 18.11.2011
"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 2
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Was ist Whitetopping (nach Guide to Concrete Overlays)
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Beton auf Beton
Mit Verbund Ohne Verbund
Beton auf Asphalt
Beton auf Asphalt auf zementgebundenen Tragschichten
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Was ist Whitetopping
Häufige Definition auch über die Dicke des Betons:
Konventionelles Whitetopping: Dicke: > 22 cm Bauweisen nach RStO
Thin Whitetopping (TWT): Dicke: 10 cm – 22 cm
Ultra-Thin Whitetopping (UTW): Dicke: 5 cm – 10 cm
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München, 18.11.2011
"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 3
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Einsatzbereiche von Whitetopping
• Ampel- und Kreuzungsbereiche
• Busspuren, Bushaltestellen
• Park- und Abstellflächen
• Industrie- und Gewerbeflächen
…
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Lange Platte Kurze Platte
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München, 18.11.2011
"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 4
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Was bewirkt Whitetopping: Spannungen
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Beton
Schematischer Verlauf der Spannungenin PlattenmittemitVerbund
+
+
‐
FSS + Untergrund
Tiefe
vorhandene Befestigung
+
+
‐
Schematischer Verlauf der Spannungenin PlattenmitteohneVerbund
Tiefe
Beton
vorhandene Befestigung
FSS + Untergrund
‐
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Wie funktioniert Whitetopping
• Kleine (quadratische) Platten reduzieren Wölbspannungen reduzieren Fugenbewegung (Sommer/Winter, Tag/Nacht)Verkehrsspannungen etwas geringer
(Platte Pflaster)• mit Dicke kleiner 22 cm
nicht in RStO enthalten (Erneuerung: bis 16 cm)• und mit Verbund
Beton entlastet Asphalt, Asphalt entlastet Beton• zu bestehendem Asphalt oder Beton
Restsubstanz wird nicht ausgebaut sondern weiter verwendet
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München, 18.11.2011
"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 5
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
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Spannungsverteilung Whitetopping p = 0,7 N/mm² / Q = 50 kN / 14 cm Beton + 12 cm Asphalt
Beton
Asphalt
Biegezugspannungen x[N/mm²]
Beton
Asphalt
Schubspannungen xz[N/mm²]
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Verkehrslastspannungen: Einfluss der Plattenlänge
10
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 1 2 3 4 5 6 7 8
x[N/m
m²]
Plattenlänge [m]
ANSYS, Asphalt E=3.500 N/mm²Westergaard, Asphalt E=3.500 N/mm²ANSYS, Asphalt E=10.000 N/mm²Westergaard, Asphalt E=10.000 N/mm²
Unterschied FEM – Westergaard Biegezugspannungen (Plattenmitte)
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Temperaturgradienten
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Wölbspannungen: Einfluss der Plattenlänge
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Max. Schubspannungen in der Schichtgrenze, Q = 50 kN
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Anforderungen an den Verbund
Whitetopping Scherfestigkeit(Leutner)
Beton: 100 mm 1,10 N/mm²Asphalt: 80 mm
Beton: 120 mm 0,96 N/mm²Asphalt: 100 mm
Beton: 140 mm 0,86 N/mm²Asphalt: 120 mm
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"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 8
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Vergleichende Darstellung von Ermüdungsfunktionen
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Ermüdungsverhalten von Beton
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0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
1.000 10.000 100.000 1.000.000
σ max/f
ct
Schwingspielzahl N
Heeralal et.al. ohne Fasern
Heeralal et.al. 80 kg Stahlfasern
Leykauf et.al. 40 kg Stahlfasern
Whitetopping ohne Fasern
Whitetopping 10 kg Glasfasern
ohne Fasern
mit Fasern
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Standardisierte Bauweisen
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Bauklasse II III
Äquivalente 10‐t‐Achsübergänge in Mio. B > 3 ‐ 10 > 0,8 ‐ 3
Plattenlänge 1650 mm
Betondecke Asphalttragschicht Frostschutzschicht (Dicke gem. RStO)
45
25
14
120 11
1210120
45
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Bauklasse II III
Äquivalente 10‐t‐Achsübergänge in Mio. B > 3 ‐ 10 > 0,8 ‐ 3
Plattenlänge 1650 mm
Betondecke Asphalttragschicht Frostschutzschicht (Dicke gem. RStO)
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1210120
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Bestandserhaltung und Sanierungsbedarf
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Neuwertig
gut
Relativ gut
geschädigt
stark geschädigt
abgängig
Zeit
Grundhafte Erneuerung
Zust
and
im B
esta
nd (T
rags
chic
hten
)
Whitetoppingdenkbar
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Whitetopping International
• Kanada:1995 erste Versuchsfläche im Stauraum einer Kreuzung• Frankreich, Schweden: ab Mitte der 90er-Jahre• Belgien: erste Whitetopping-Versuchsstrecke Ende 1999. Bis heute
weitere Teststrecken erfolgreich realisiert• Brasilien, Mexiko, Südkorea, Japan, Italien…
Whitetopping D-A-CH• Österreich:1997 erste UTW-Teststrecke. 2005 weitere Tests.• Schweiz: 2004 erste Testflächen
(Abbiegespur, Kreuzung, Brücke, Taxistände)• Deutschland:
26 Whitetopping-Projekte (Stand 02/2012)
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"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 11
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Anwendung
• Plattengeometrie:– Fahrspuren: Längsfugen nicht unter Rollspur– 2 Platten pro Fahrstreifen (1,60 – 1,80 m Seitenlänge)
• Dicke:– Asphalt und Beton ausgewogen– Beton ≥ 10 cm, besser ≥ 12 cm; ≥ 14 cm für SV– Dickere Betonplatte am Übergang Beton-Asphalt
(Lastfall freier Plattenrand)
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Ausführung
• Vorbereitung– Tragfähiger Untergrund– Deckschichten abfräsen + reinigen
• Fugen– Vergießen– Längsfugen verankern – für SV: Querfugen verdübeln
• Beton– Fasermodifizierung sinnvoll– Sorgfältig nachbehandeln
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"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 12
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
Gesammelte Erfahrungen als Merkblatt
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Forschungsgesellschaft für Straßen-und Verkehrswesen
Arbeitsgruppe Betonstraßen
MerkblattWhitetopping
M WT
Ausgabe 2012
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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VERSUCHSSTRECKEN:
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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12 cm Beton auf 10 cm Asphaltin 3 Varianten
• C30/37, XF4, XM2• GK 16 mm• w/z-Wert(eq) 0,38• LP ≥4,5 Vol.-%
V1: Referenzbeton(LP)-BV/SRA: 6,3 kg/m³
V2: Glasfaserbeton Wie V1 + AR-GF: 7 kg/m³
V3: GlasfaserpolymerbetonWie V1 + Polymer fest 10 kg/m³
+ AR-GF: 10 kg/m³
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"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 15
Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau
TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3
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BAB A99 AS Ottobrunn / AM Hohenbrunn
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TWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach
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Asphalt Alter ca. 3 JahreTWT d = 12 cmPPE-Fasern (3,8 kg/m³)BV/SRA (6,0 kg/m³)Pigment (schwarz) 6 % v.Z.
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TWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach
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TWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach
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