Post on 11-Aug-2019
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Lärmarmes Betonsteinpflaster-
Ergebnisse aus Forschung und Praxis
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Agenda
• Motivation & Zielsetzungen
• Ergebnisse einer Feldstudie & Simulationen
• Exkurs: Grundlagen und Problemstellungen der Baupraxis
• Dauerhaft ebene Verlegung
• Lärmarmes Betonsteinpflaster – das bast-Projekt
• Allgemeines
• Lösungsansätze
• Ergebnisse
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Verwendung von neuen Betonpflastersteinen in Deutschland
• zirka 1,8 m² pro Einwohner und Jahr (inkl. GaLaBau) (Zum Vergleich: US ≈0,02m²; UK ≈0,2m²)
• 55% der innerstädtischen Straßendecken (BKL III-VI n. RStO 01)
Hauptgründe:
• Einfache Instandhaltung!• Lebenszykluskosten günstig!• Sehr ökologisch! • Hohe Attraktivität möglich!
Source: BDB 2006; BKL III-VI (RStO 01)
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Typische Ortsdurchfahrt einer Kleinstadt vor der Rekonstruktion (Lügde/Deutschland).
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Typische Ortsdurchfahrt einer Kleinstadt nach der Rekonstruktion (Lügde/Deutschland)!
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5Europaweite Richtlinie 2002/49/EG seit 18. Juli 2002
Konsequenz: Lärmkartierung + Aktionspläne zur Lärmminderung
Notwendigkeit für Verbesserungen im Pflasterbau!
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Entstehung Straßenlärm
• Reifen-Fahrbahn-Geräusche: dominant
• Antriebsgeräusche: sekundär
► Hybrid- und Elektrofahrzeuge: kein Antriebsgeräusch!
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5Untersuchungen der Beton- und Fertigteil Industrie e.V.(FIGE GmbH 1992):
Positiven Einfluss auf die Lärmentwicklung haben
• Diagonale Verlegung
• Fugen- und Fasenausbildung
• Fugenabstand
• Steingröße
• (Dauerhaft) ebene Verlegung
• Oberflächentextur fein strukturiert
>> Out of date < <
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RLS-90 (Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen) in Überarbeitung!
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• Überprüfung der FIGE-Untersuchungen aus 1992
• Überprüfung der Schallcharakteristiken von Betonste inpflaster
(In Zusammenarbeit mit dem Betonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG))
• Einflussnahme auf nationale und europäische Regelwe rke(In Zusammenarbeit mit bast, FGSV & SLG)
• Neue innovative Produkte & Bauweisen
– Produkte
• Optimierung der Oberflächentextur (Univ. Kassel) [bast-Projekt]
• Offenporiger Betonpflasterstein (TU Munich) [bast-Projekt]
– Bauweisen
• Details der Konstruktion und der Verlegung
• Dauerhaftigkeitsaspekte
• Konstruktions- und Lebenszykluskosten
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Zielsetzungen:
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Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201411
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Untersuchungsumfang
� Auswahl von geeigneten Messstrecken durch Abfrage unter den Mitgliedsunternehmen des BV SLG
� 24 Messungen des Rollgeräuschpegels mittels CPX-Methodean 20 unterschiedlichen Messorten
� daraus Auswahl von 5 Strecken für die Messung des Vorbeifahrgeräuschpegels mittels SPB-Methode
� Texturmessungen nach DIN EN ISO 13473, Teile 1 bis 3
� Auswertung und Analyse der Messergebnisse
Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201412
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Ergebnisse CPX-Messungen
Dyn
amik
bere
ich
H-R
eife
n
Dyn
amik
bere
ich
P-R
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n
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Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201413
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Ergebnisse CPX-Messungen
� offenbar 2 „Klassen“ von Betonpflasterdecken
o akustisch günstige Pflaster – 83 dB(A)
o akustisch weniger günstige Pflaster – 86 dB(A)
o 37 % aller Messwerte liegen unter 83 dB(A)
Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201414
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Auswahl für SPB-Messungen
Strecke Nr. 62 Strecke Nr. 66 Strecke Nr. 67
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Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201415
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Ergebnisse SPB-Messungen und Vergleich zum DStrO-Wert
unter Berücksichtigung der Reflexion
StreckeVergleichswert zum DStrO-Wert
[dB(A)]
Reflexions-korrektur[dB(A)]
Vergleichswert zum D StrO-Wert ohne Reflexion
[dB(A)]
39 -1,2 0,7 -1,9
62 2,3 0,8 1,5
66 -1,1 0,4 -1,5
14 -1,8 1,0 -2,8
67 -0,3 0,8 -1,1
Mittel -0,4 0,7 -1,2
Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201416
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Vorschlag für die Novellierung der RLS
Straßenoberfläche D StrO-Wert DSD vmax ≤ 60 km/h
Pflasterbauweise A - - + 0 dB(A)
Pflasterbauweise B(bisher: Pflaster mit ebener Oberfläche)
+ 3,0 dB(A) + 3,0 dB(A)
Pflasterbauweise C(bisher: Sonstiges Pflaster)
+ 6,0 dB(A) + 6,0 dB(A)
NEU
� Pflasterbauweisen A und B mit Anforderungen an
o Oberflächeneigenschaften und
o Fugengeometrie, wie Fugenbreite, Kantenausbildung, Verlegerichtung usw.
� Pflasterbauweise C ohne Anforderungen (im Hinblick auf akustische Eigenschaften)
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Innovationsprogramm Straße � Lärmarme Fahrbahnoberflächen � Bergisch-Gladbach, 21. Oktober 2014Vortrag: Rollgeräusch-Messungen – Ergebnisse einer Feldstudie � © 201417
Dipl.-Ing. Dietmar UlonskaBetonverband Straße, Landschaft, Garten e.V. (SLG), Bonn
Rollgeräusch-Messungen 2012/2013
Sicherstellung der Einhaltung der Anforderungen
� Vorgaben für die Planung und Ausführung in den einschlägigen Regelwerken, mindestens in einem R2-Papier der FGSV, z. B. M FP oder ZTV Pflaster-StB
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Auswertung der Messungen auf Betonsteinpflaster mit der CPX-Methode (FGSV/SLG/SF) inklusive Texturmessungen der Oberflächen
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*Statistical Physical Explanation of Rolling Noise
* *
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*
* ITARI – Integrated Tyre and Road Interaction; 6th EU Framework Programme
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Verwendete Kombinationen von Parametern für SPERoN*-Berechnungen
*Statistical Physical Explanation of Rolling Noise
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2880 Varianten simuliert!Qualitative & quantitative Aussagen!
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max delta = 1,1 db(A)
max d
elt
a =
2,7
dB
(A)
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� Din 18318: "Verkehrswegebauarbeiten – Pflasterdecken und Plattenbeläge, Einfassungen„
3.3.1: Abweichungen der Oberfläche von der Sollhöhe dürfen an keiner Stelle mehr als 20 mmbetragen
3.3.3: Pflasterdecken und Plattenbeläge sind an den Fugen höhengleich herzustellen. Der zulässige Versatz bei höhengleichen Anschlüssen darf 2 mm nicht überschreiten
Nachträgliche Verdichtung(Verursachtdurch Verkehr)
Zu geringe Hauptverdichtung? Schallemission!
Exkurs: Grundlagen & Problemstellungen der Baupraxis
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Nachträgliche Verdichtung! (Zu geringe Verdichtung über Kanaltrasse)
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Schallemission!
3.3.2. Deckschichten
§5: Ebenheit: Unebenheiten der Oberfläche einer Schicht innerhalb einer 4 m langen Messstrecke dürfen nicht größer als 2 cm sein. [Empfehlung lt. ZTV Pflaster-StB: 1cm auf 4m!]
� Din 18315: "Verkehrswegebauarbeiten - Oberbauschichten ohne Bindemittel"
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TeilweiseSetzung einerBus-Spur:Zu geringe Verdichtung oder ungeeignete Material?
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Schallemission!
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Aber: Hohe Verdichtung bedingt u.U. Wasserundurchlässigkeit!
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Mehr als 80% der strukturellen Schäden an Pflasterbauweisen
sind durch Wasser in der Konstruktion bedingt!
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Wolfsburg, Willy-Brandt-Platz,
300 Busse/Tag, April 2011
Laut und unattraktiv!
Totalschaden nach nur 1,5 Jahren!
Schallemission!
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Konsequenzen
– Hoher Widerstand der Tragschichten gegen Verformungen notwendig
• Sehr intensiv verdichtete Schottertragschichten EV2 >= 180 MN/m² (=Wasserundurchlässigkeit?!)
oder• Asphalt- oder Betontragschichten bzw. HGT (=undurchlässig,
sofern nicht drainfähig ausgebildet; Aber: wenn drainfähig (dauerhaft?) = Kostenintensiv)
– Undurchlässigkeit der Tragschichten (=f(t)) muss berücksichtigt werden
• Regenwasserabfluss i. W. nur über die Decke möglich!• Fugen- und Bettungsmaterial wird ausgetragen und die
Pflasterdecke zerstört, sofern nicht • Spezielles Bettungs- und Fugenmaterial verwendet wird.
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Bituminös gebundenes Bettungsmaterial
Tragschicht(en) mit RC-Material
Betonpflastersteine
Untergrund
Grundwasser
ECOPREC®-Bauweise
(European COncrete Pavement for RECycling
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Mehr als 14 Jahre Erfahrungin Skandinavien undDeutschland! (Stand 2014)
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Wolfsburg, Willy-Brandt-Platz,
300 Busse/Tag, April 2011
2 Jahre nach der Instandsetzung!
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Lügde / Deutschland:
Durchfahrtsstraße; ca. 6.500m² auf undurchlässiger ungebundener Tragschicht und Asphaltlage (8cm); 2012-13
Einsparungen:
Kosten: ≅ 120.000,- €; ~ 27 €/m²Zeit: ~ 6 Wochen(Daten Grontmij)
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!!!
CPX –Werte aus Lügde
CPX vergleichbar mitkonventionellen Asphaltdeckschichten
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5Conclusions:
1. The paver bond / the pavers should follow these reqirements * :1. Minimum joint width (2-3mm)
2. Small champfer, if possible without chapfer (sharp-edged)
3. Maximum paver geometry, e. g. 15x30cm oder 30x30cm
4. Finely structured surface, e. g. polished & shot blasted (investigation
5. Direction of joints angular to the main driving direction (ideal 45°)
2. The mid and long term deformation of the base layer should be minimized.
3. Rigid, impermeable base layers should be prefered due to their deformationbehaviour.
4. But: Impermeable base layer should be avoided , even cement or asphalt based, because of their high risk for damages, as long as no special construction will beused (e.g. drainage concrete or drainage asphalt or ECOPREC®)
5. Requirements on evenness should be revised, may be increased for the short-wavedistance (investigation?), because of their influence on the offset of the pavers
* see Bachelor thesis of Mr. Martin Endriß /TUM
>> Concrete Block pavement can be quiet as asphalt!<<
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Förderprojekt bast (Bundesanstalt für Straßenwesen)
Generelle Ziele (in Kooperation von: FGSV/SLG/SF-Koop.)• Verifizierung der FIGE-Untersuchung aus 1992 • Verbesserung der Schall-Kennwerte für Betonsteinpflaster • Einflussnahme auf nationale und/oder europäische Regelwerke
Individuelle Ziele (nur SF-Kooperation)• Neue Produkte + Bauweisen
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Projektdauer:01.10.2011 – 31.03.2014 (+6 Monate Verlängerung)
Projektleitung Müller BBM, Planegg b. München
Arbeitspakete [Aufgabenleitung]1.Oberflächentextur gefügedichter Betonsteine [University Kassel)]2.Porenstruktur und Dauerhaftigkeit offenporiger Betonsteine [TU Munich]3.Fugenform und –orientierung [Müller BBM]4.Verlegeprozess (+Konstruktion der Pflasterdecke) [SF-Kooperation]
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Produktentwicklung „Texturoptimierung“Rautenstein zur Diagonalverlegung
Randomisierte Rauten(in Anlehnung an die ITARI-Oberfläche)
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5Aktuelle ErgebnissePrägung einer Rauten-Textur im Labor (FCN 14.4.14) > Werksversuche? > verworfen!
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Mikrosilika-Gehalt unterschiedlich
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5Ergebnisse der Demonstratormessungen (FCN 04.08.14)
27 28 29 30s
70
80
90
100dB
83 dB(A)81 dB(A) 79 dB(A)
Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag 21.10.14; bast-Symposium; Berg.-Gladbach
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Produktentwicklung „Offenporiger Beton“Herausforderungen
• Optimierung Akustik
• Frost-Tausalzwiderstand
• Festigkeit & Gebrauchsfähigkeit
• Einsatz von Zusatzstoffen & Zusatzmitteln– Kunststoffdispersion
– Puzzolanisches Zusatzstoffe
– Mikro-Silika
– ...
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Ziel: Schallabs.grad 1,0 bei 250 Hz
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11.04.2014 Produktion im Betonwerk Berglern (BW Linden)
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5Pilotbaustelle in Melle
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5Pilotbaustelle in Melle
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5SPB - Statistische Vorbeifahrtmessung
7,5m
5,0m
1,2m
Geschwindigkeit
Pegelmessung,Spektralanalyse
Wind-,Temperaturmessung
7,5m
5,0m
1,2m
Geschwindigkeit
Pegelmessung,Spektralanalyse
Wind-,Temperaturmessung
20 30 40 50 6045
50
55
60
65
70
75
L Am
ax[d
B(A
)]
v [km/h]
Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag 21.10.14; bast-Symposium; Berg.-Gladbach
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Vergl.wert zu Dstro mind. -7 dB(A)!
Ergebnis für den offenporiger Betonpflasterstein
Zusammenfassung & Ausblick > RLS15 eröffnet neue Möglichkeiten!
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Was bedeuten diese Ergebnisse?
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Beantwortet die Frage: Kann man sich neben einem Verkehrsweg ungestörtunterhalten?
Sprachverständlichkeit – STI*-Wert
Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag 21.10.14; bast-Symposium; Berg.-Gladbach
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*STI – Speech Transmission Index (EN 60268 16:2011)
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5STI Werte
0 1 2 3 4 5 6 7 80
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Zeit (Sekunden)
ST
I
Sprachverständlichkeit bei der Vorbeifahrt eines Pkws mit 30 km/h in 7,5 m Entfernung
Referenzbelag Splittmastixasphalt 0/8
konventionelles Kopfsteinpflaster
lärmmminderndes Betonsteinpflaster
Quelle: M. Männel, Müller-BBM; Vortrag 21.10.14; bast-Symposium; Berg.-Gladbach
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Pilotbaustelle Melle (Video) Pilot construction side Melle (video)
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Danke für´s Zuhören!
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