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Betonfertigteile

Einsatzgebiete: Neubau und grundhafte Erneuerung

Betonfertigteile haben wesentliche Vorteile: eine hohe Qualität durch werksseitige Herstellung, mögliche Multifunktionalität, weitestgehend witterungsunabhängiger Einbau.

Das Bild zeigt Fräsarbeiten

Hintergrund

Um die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit der Straßeninfrastruktur langfristig sicherzustellen, stehen insbesondere die Verkürzung der Bauzeiten sowie die Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Straßenoberbauten im Vordergrund. Diesbezüglich weisen Betonfertigteile wesentliche Vorteile auf, beispielsweise eine hohe Qualität durch werksseitige Herstellung sowie eine mögliche Multifunktionalität – unter anderem Farbgebung, Implementierung von Schächten, Entwässerungs- oder Beleuchtungssystemen. Darüber hinaus ist der Einbau im Vergleich zur herkömmlichen Beton- oder Asphaltbauweise weitestgehend witterungsunabhängig.

Konzept

Das Foto zeigt den Einbau eines Betonfertigteils Einbau eines Betonfertigteils

In vorangegangenen Forschungsvorhaben wurde der Einsatz von Betonfertigteilen für die Bauliche Erhaltung untersucht. Aufgrund der bis dato vorliegenden Erkenntnisse aus diesem Anwendungsbereich galt es, die Vorteile der Technologie zu nutzen und eine Adaption und Weiterentwicklung von Fertigteilsystemen für den Neubau und die grundhafte Erneuerung vorzunehmen. In diesem Zusammenhang wurden insbesondere vom Bestand unabhängige Höhenjustiersysteme sowie neuartige Kopplungs- und Verbindungselemente zwischen den einzelnen Fertigteilen entwickelt. Neben der Überprüfung der technischen Umsetzbarkeit und baupraktischen Realisierbarkeit sollte insbesondere die Ausbildung relevanter Fahrbahnoberflächen mit dichtem und offenporigem Betongefüge untersucht werden.

Ein weiterer Schwerpunkt des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung und Abbildung der neuartigen Höhenjustier- und Kopplungssysteme in Finite-Elemente-Modellen – hier für mehrzeilige und gegebenenfalls mehrspaltige Fertigteilsysteme. Ferner sind diese auf Grundlage der am Demonstrator durch ein Monitoring zu ermittelnden Mess- und Materialkennwerte iterativ weiterzuentwickeln und zu kalibrieren. Weiterführend wurde ein Variantenvergleich zwischen verschiedenen Oberbauten vorgesehen: Fertigteile auf Schotter- sowie Asphalttragschicht. Neben vergleichenden Untersuchungen zum Tragverhalten erfolgte dies unter anderem mit der Zielstellung, die notwendige Menge an Unterfüllmaterial auf ein Minimum zu reduzieren.

Der Bau eines Demonstrators mit zwölf Fertigteilen konnte im November 2017 erfolgreich realisiert werden.

Das Foto zeigt den Einbau von Betonfertigteilen

Die Untersuchung der Querkraftübertragung der unterschiedlichen Kopplungssysteme erfolgt durch eine definierte mechanische Beanspruchung mittels Simulation von Radüberrollungen (MLS30) im Fugenbereich, die messtechnische Ermittlung der Tragfähigkeitsentwicklung mit dem FWD. Diese sind bis einschließlich 2019 geplant.

Ziele

Der Fertigteildemonstrator auf dem Gelände des duraBASt dient insbesondere der Untersuchung der baupraktischen Realisierbarkeit sowie einer ersten Beurteilung der Dauerhaftigkeit von Fertigteilsystemen mit neu entwickelten Höhenjustier- und Kopplungssystemen für den Neubau und die grundhafte Erneuerung. Er bildet zudem die Basis für die notwendigen theoretischen – beispielsweise Kalibrierung der FEM-Modelle – und labortechnischen Untersuchungen als auch für die Überführung der neuen Technologie in die Praxis.

Die Grafik zeigt einen Einbauplan auf dem duraBASt Einbauplan der Fertigteile mit verschiedenen Kopplungssystemen und Oberflächen

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