Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen

Als Straßenbaulastträger ist der Bund verpflichtet, dem Verkehrsteilnehmer sichere Straßenoberflächen zur Verfügung zu stellen. Dazu gehört insbesondere auch, die Straßenoberfläche mit einer ausreichenden Griffigkeit herzustellen. Die Bewertung der Griffigkeit erfolgt in Deutschland mittels Seitenkraftmessverfahren (SKM). Im Jahre 2006 wurde die Präzision des Messverfahrens SCRIM (Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine) unter Beteiligung von sieben Messfahrzeugen ermittelt und im Regelwerk verankert. Seitdem erfolgten zahlreiche Optimierungen und Weiterentwicklungen, sowohl das SKM-Messverfahren selbst als auch die Prozesse der Qualitätssicherung betreffend. Auch die derzeit geltenden Korrekturformeln, sowohl für die Messgeschwindigkeit als auch für die Temperaturen, wurden im damaligen Ringversuch nicht angewendet. Diesem stetigen Verbesserungsprozess ist im Regelwerk bislang nicht Rechnung getragen worden. Dies betrifft auch die Messung und Berücksichtigung der tatsächlich wirkenden Vertikalkraft während des Messvorgangs gegenüber dem Ansatz einer konstanten statischen Auflast (200 kg), so wie es derzeit in Deutschland praktiziert wird. Eine Neuermittlung der Präzision für den gegenwärtigen technologischen Stand des SKM-Messverfahrens ist somit dringend erforderlich. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es somit, die aktuelle Präzision des Messverfahrens SKM unter Berücksichtigung der in den letzten Jahren erfolgten Optimierungen und technischen Weiterentwicklungen zu bestimmen. Mit Kenntnis der Präzision nicht nur für den 100m-Abschnitt, sondern auch für kürzere Auswerteabschnitte, können lokale Griffigkeitsdefizite zukünftig besser detektiert und behoben werden. Hierdurch wird ein wichtiger Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit geleistet. Weiterhin fließen die Erkenntnisse in die Überarbeitung der Technischen Regelwerke im Rahmen der nationalen und europäischen Normung ein.

Die Rheinbrücke Leverkusen überführt die A 1 nördlich von Köln über den Rhein. Die Brücke von 1965 musste aufgrund der gestiegenen Verkehrsbeanspruchung durch einen Neubau ersetzt werden. Das erste Teilbauwerk der neuen Brücke wurde am 4. Februar 2024 dem Verkehr übergeben. Daraufhin konnte der Rückbau der alten Brücke erfolgen. Das ehemalige Bauwerk wurde 1965 zunächst mit zwei Fahrstreifen zzgl. Seitenstreifen je Fahrtrichtung eröffnet. Bereits 1968 erfolgte der Ausbau zur dreistreifigen Verkehrsführung je Fahrtrichtung. Bei der Rheinbrücke Leverkusen handelte es sich um eine Schrägseil-Brücke in Mittelträgerbauweise aus Stahl. Die Längssteifen der orthotropen Fahrbahnplatte wurden in Form von Sektkelchprofilen ausgebildet. Gemäß den normativen Regelungen in den einschlägigen Regelwerken war zum Planungszeitpunkt kein rechnerischer Ermüdungsnachweis vorgeschrieben. Bereits in den 1970er Jahren traten ersten Schäden im Bereich der orthotropen Fahrbahnplatte auf. Nachdem nach Instandsetzung der Schäden weitere Risse entstanden wurden im Jahr 1990 konstruktive Änderungen durch Freischnitt vorgenommen, welche die Schadensentwicklung eindämmten. Festgestellte Schäden im Zuge der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 wurden laufend instandgesetzt. 2007 wurden bei einer solchen Prüfung erste Schäden am Querträgersystem festgestellt, wodurch seitdem regelmäßig Sonderprüfungen durchgeführt wurden. Die Schäden nahmen stetig zu und 2011 wurde die Schadensbildung an Quer- und Hauptträgersystem festgestellt. Von der Feststellung des ersten Schadens bis zum Rückbau der alten Brücke wurde die Rheinbrücke Leverkusen stetig instandgesetzt und ertüchtigt. Seit 2004 wird seitens BASt im Bereich Verstärkung von Stahlbrücken geforscht und zahlreiche Projekte zur Nachrechnung, Prüfung und Verstärkung von Stahlbrücken folgten. So wurden beispielsweise auch die Schadenskategorien 1 bis 4 entwickelt. Die Schäden welche im Laufe der Jahre aufgetreten sind, konnten auf verschiedene Schadensursachen zurückgeführt werden: Das Material, welches im Bau der Rheinbrücke Leverkusen zum Einsatz kam, weist innere Materialfehler auf. Es ist bekannt, dass solch fehlerhaftes Material auch bei anderen Brücken zum Einsatz kam. Zudem ist die Konstruktion auf Grundlage der damaligen Regelungen nicht ausreichend ermüdungssicher. Hier spielt die stetige Erhöhung des Verkehrsaufkommens, insbesondere die Zunahme des Schwerverkehrs, eine entscheidende Rolle. Mit dem Erlass zum Neubau 2016 entstand die Idee, Bauteile der alten Rheinbrücke für Forschungszwecke zu sichern, um weitere Erkenntnisse zu gewinnen, da sich die bei der Leverkusener Rheinbrücke aufgetreten Probleme bei ähnlichen Brücken dieser Zeit wiederholen werden. Im BASt-Projekt FE 15.0634 „Nutzung von Bauteilen der Rheinbrücke Leverkusen für Forschungszwecke“ wurden maßgebliche Voraussetzung für die Planung, Vergabe und Durchführung zielgerichteter Untersuchungen erarbeitet. Hierbei wurden die entsprechenden Bauteile identifiziert und drei Hauptthemen adressiert: I) Detektion, II) Reparatur, III) Verstärkung. Das im vorliegenden Text beschriebene Vorhaben widmet sich dem ersten Projektteil I) Detektion. Im Zuge des Rückbaus der alten Brücke wurden die untenstehenden Bauteilgruppen sichergestellt. Je nach Bauteilgruppe liegen beschichtete bzw. bereits freigestrahlte Bauteile vor. Die nachfolgenden Bauteilgruppen eignen sich hierbei für Untersuchungen im Bereich Schadensdetektion, insgesamt werden für diesen Projektteil 16 Bauteile zur Verfügung gestellt. Im Bereich der Bundesfernstraßen gibt es einige Brücken, bei denen sich ebenfalls die aufgezeigten Probleme andeuten. Mit den Ergebnissen aus der Projektreihe erhalten die beteiligten Personen wertvolle Arbeitshilfen, um effiziente Lösungen für diese Bauwerke zu entwickeln.

Unfälle an Arbeitsstellen von kürzerer Dauer (AkD) auf Autobahnen stellen ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar – insbesondere für das eingesetzte Personal und die Verkehrsteilnehmenden. Auffahrunfälle mit schweren Nutzfahrzeugen auf mobile Absperrtafeln sind besonders kritisch, da herkömmliche Sicherungsmaßnahmen oft nicht ausreichen. In anderen Ländern werden sogenannte Truck Mounted Attenuators (TMA) eingesetzt, die die Aufprallenergie bei Kollisionen reduzieren und so die Unfallfolgen für Fahrzeuginsassen mindern. In Deutschland fehlen jedoch klare Einsatzkriterien für TMAs, insbesondere im Hinblick auf die häufigen Kollisionen mit Lkw. Die vorhandenen Prüfverfahren gemäß DIN CEN/TS 16786 berücksichtigen primär Pkw und deren Insassenschutz, nicht jedoch die spezifischen Anforderungen deutscher AkD-Szenarien. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Leistungsfähigkeit und Sicherheitsreserven von TMAs bei einem Anprall durch schwere Nutzfahrzeuge zu bewerten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, fundierte Einsatzkriterien für TMAs zu entwickeln und gegebenenfalls ergänzende Schutzmaßnahmen zu identifizieren. Der Nutzen liegt in einer verbesserten Sicherheit für das eingesetzte Personal sowie für Unfallbeteiligte. Die Ergebnisse sollen in die Weiterentwicklung der Richtlinien für die verkehrsrechtliche Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 21) einfließen und so die Verkehrssicherheit an temporären Arbeitsstellen nachhaltig erhöhen.

Organische bzw. organogene Böden stellen aus bodenmechanischer und erdbautechnischer Sicht zunächst einen ungünstigen Baustoff dar, weshalb sie in der Baupraxis bisher vielfach ausgetauscht und als Abfall entsorgt werden. Aufgrund ihres hohen organischen Anteils nehmen sie aber gleichzeitig als Kohlenstoffspeicher eine wichtige Rolle in der Ökobilanzierung ein und sind daher ein schützenswertes Gut. Für den Fall, dass organische Böden bei Baumaßnahmen durch tragfähiges Material ausgetauscht werden, stellt sich die Frage, inwieweit die entnommenen Böden als Baustoff für Erdbaumaßnahmen wiederverwendet werden können. Sowohl aus Sicht der Gebrauchstauglichkeit als auch aus Sicht des Klimaschutzes ist eine Zersetzung der organischen Bestandteile und damit verbundene Setzungen zu vermeiden. Neben dem Bodenaustausch kann auch eine Untergrundverbesserung mittels Konsolidierungsverfahren und aufgeständerte Bauweisen erfolgen. Beide Verfahren bringen aber unterschiedliche Vor- und Nachteile mit sich. Mit dem Forschungsvorhaben sollen insbesondere für die geotechnische Planung im Straßenbau Lösungen und Kriterien entwickelt werden, wie mit organischen Böden u. ä., die bei Erdbaumaßnahmen regelmäßig angetroffen werden, nachhaltig und anforderungsgerecht umgegangen werden kann. Dazu sind unterschiedliche Gründungsverfahren (Konsolidierungsverfahren, aufgeständerte Bauweisen, Bodenaustausch und Wiedereinbau) im Hinblick auf ihre Eignung, den damit jeweils verbundenen Ausstoß von Treibhausgasen und Ressourcenverbräuchen sowie auf die Belange des Boden- und Grundwasserschutzes und auf die Kosten zu vergleichen, zu bewerten und zu optimieren. Das Forschungsvorhaben soll maßgeblich dazu beitragen, klimafreundlichere und ressourcen-schonende Bauweisen im Erdbau des Straßenbaus zu fördern. Die Forschung wird von den betroffenen Arbeitsgremien der AG 5 begleitet und soll Eingang ins straßenbautechnische Regelwerk finden.

In Deutschland ist die Temperaturabsenkung von Asphalt bereits seit gut 15 Jahren bekannt, sie wurde bis heute jedoch nur für den Einbau von Gussasphalt standardmäßig angewandt. Mit der Reduzierung des Arbeitsplatzgrenzwertes für die Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen im Jahr 2019, welcher bis Ende 2026 ausgesetzt wurde, ist die flächendeckende Anwendung der Temperaturabsenkung nun auch für den Walzasphalt einzusetzen. Neben maschinentechnischen Maßnahmen stehen die Verwendung von verschiedenen viskositätsverändernden, mineralischen, oberflächenaktiven oder chemisch reaktiven Additiven, viskositätsveränderten Bitumen und die Schaumbitumentechnologie zur Temperaturabsenkung im Fokus. Mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) Nr. 09/2021 wurde für den Bereich von Bundesfernstraßen ein einheitliches Vorgehen für die Durchführung von Erprobungsstrecken zum Einsatz von temperaturabgesenktem Walzasphalt in Verbindung mit Absaugeinrichtungen am Straßenfertiger festgelegt, bei dem auch eine umfangreiche Untersuchung und Dokumentation der Erprobungsstrecken vorgesehen ist. Das Vorgehen wurde von Straßenbaulastträgern auch auf Landesstraßen ausgeweitet. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die möglichen Auswirkungen der Maßnahmen zur Temperaturabsenkung der verschiedenen Erprobungsstrecken nach ARS Nr. 09/2021 systematisch zu analysieren. Dazu sind zum einen für vorgegebene Erprobungsstrecken die vorhandenen Informationen und Prüfergebnisse auszuwerten und zum anderen an daraus ausgewählten (mindestens 10) Erprobungsstrecken aktuelle Streckeninformationen zu erheben, Ausbauproben zu entnehmen und das Gebrauchsverhalten der temperaturabgesenkt eingebauten Walzasphalte (Asphaltdeck-, ggf. Asphaltbinder- und Asphalttragschicht) im Vergleich zu den konventionell hergestellten Abschnitten zu bewerten. Mit den Erkenntnissen aus dem Projekt soll eine Einschätzung zu möglichen Auswirkungen von viskositätsverändernden Maßnahmen auf die Nutzungsdauer und ggf. zur Optimierung des Additiveinsatzes und der baulichen Umsetzung von Asphaltschichten mit der Temperaturabsenkung von Walzasphalt und den Einsatz von Zusätzen zur Temperaturabsenkung erfolgen. Die Ergebnisse sollen bei der Überarbeitung des Regelwerks und für weitere Entscheidungen zur Umsetzung der Temperaturabsenkung im Asphaltstraßenbau berücksichtigt werden.