Heft 29 - Untersuchung dimensionierungsrelevanter Einflussfaktoren als Grundlage für die Entwicklung eines technischen Regelwerks für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen in Afghanistan

Jahr: 2018
Autor: Arian Hassib

Kurzfassung

Die Dimensionierung des Straßenoberbaus ist eine wesentliche Voraussetzung für die Gewährleistung einer dauerhaften Verkehrsinfrastruktur. Die klimatischen und topografischen Verhältnisse sowie der Schwerverkehr eines Landes bilden die rechnerische Grundlage für die Dimensionierung des Straßenoberbaus und sind möglichst mit einem standardisierten Vorgehen zu berücksichtigen.
Eine solche systematische Dimensionierung des Straßenoberbaus existiert in Afghanistan bislang jedoch nicht. Stattdessen basieren die Planung und der Bau des Straßenoberbaus in Afghanistan lediglich auf den Erfahrungen der ausführenden Bauunternehmen, die vor allem Straßenbaurichtlinien aus anderen Ländern und in anderen Sprachen zu Hilfe nehmen (z.B. AASHTO). Dieses derzeitige Vorgehen kann zum einen durch die Sprachbarriere zu Kommunikationsproblemen im Dimensionierungs- und Bauprozess und somit zu einer höheren Anfälligkeit für Misskalkulationen und zu Fehlern führen. Zum anderen sind die Lasten aus dem Schwerverkehr sowie die klimatischen und geologischen Besonderheiten hinsichtlich der Tragfähigkeit des Straßenuntergrunds anhand der bislang verwendeten Richtlinien nicht hinreichend für die Dimensionierung des Straßenoberbaus in Afghanistan berücksichtigt worden.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde auf Basis der theoretischen und technischen Grundlagen der deutschen Straßenbaurichtlinie RStO 12 eine daran angelehnte Vorgehensweise für Afghanistan entwickelt, welche die Besonderheiten des dortigen Klimas, der Topografie und des Schwerverkehrsaufkommens berücksichtigt.
Für die Untersuchung des Schwerverkehrs wurde eine Verkehrserhebung an zwei Hauptverkehrsquerschnitten in Kabul durchgeführt, um die landestypischen Beanspruchungsfaktoren aus dem Schwerverkehr zu ermitteln (Lastkollektivquotient qBm und Achszahlfaktor fA). Die herangezogenen Klimadaten basieren auf Satellitenda-ten; diese wurden mit Karten- und Datenmaterial verglichen und konnten auf diese Weise verifiziert werden. Anschließend wurde anhand der ermittelten Klimadaten mit Hilfe einer GIS-Anwendung eine Frosteinwirkungszonenkarte für die Dimensionierung des frostsicheren Oberbaus entwickelt. Des Weiteren wurden im Rahmen dieser Arbeit die Faktoren aus besonderen Beanspruchungen (Fahrstreifenfaktor f1, Fahrstreifenbreitenfaktor f2, Steigungsfaktor f3 und der mittlere jährliche Zuwachsfaktor des Schwerverkehrs fz) für die Berechnung der Dimensionierungsformel angepasst. Darüber hinaus wurden sechs Belastungsklassen in den verschiedenen Bauweisen entworfen, die nach der Berechnung der Dimensionierungsformel [DF] ausgewählt und unter Berücksichtigung der örtlichen Verhältnisse in Afghanistan angewendet werden können.
Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass Afghanistan zum einen von sehr unterschiedlichen klimatischen Einflüssen geprägt ist (Kontinentalklima), welche im Hinblick auf die Dimensionierung des frostsicheren Oberbaus zwingend berücksichtigt werden müssen. Zum anderen weisen die Fahrzeuge des Schwerverkehrs bezüglich ihrer Achslasten und ihrer Beladungszustände weitere Besonderheiten auf, welche spezielle Anforderungen an die Dimensionierung des Oberbaus in Afghanistan stellen. Somit leistet diese Arbeit eine wichtige wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Entwicklung dauerhafter, standardisierter Straßenoberbaukonzepte sowie für weitere vertiefende Forschung auf dem Gebiet des Verkehrswegebaus in Afghanistan.


Abstract

The dimensioning of road surfaces is an essential prerequisite that guarantee a long-lasting and sustainable traffic infrastructure in any country. Characteristics like the climatic and topographic conditions as well as the heavy traffic provide the analytical basis and need to be addressed through a standardized approach for the dimensioning of road surfaces.
However, such a standardized approach which would allow for the systematic di-mensioning of road surfaces does not yet exist for Afghanistan. Instead, the plan-ning and construction of road surfaces in Afghanistan depend on the experiences of individual construction companies and foreign guidelines such as the AASHTO. On the one hand, this current approach leaves the processes of dimensioning and construction at a higher risk for miscalculations and defects due to the language barrier and communication problems. On the other hand, the heavy traffic loads and the characteristics of Afghanistan’s climate and geology cannot be considered regarding the load capacity of the subgrade.
With this dissertation, an approach for Afghanistan has been developed by employing the theoretical and technical basis of the German guideline for the standardized dimensioning of traffic surfaces, the RStO 12. This approach considers the characteristics of the local climate, topography and volume of heavy traffic that are specific to Afghanistan.
In order to determine the load factors specific to Afghanistan (load spectrum quotient qBm and axle count factor fA) from the local heavy traffic, a traffic count was conducted in Kabul. Moreover, the consulted satellite-based climate data were compared to existing climate data found in literature and could be verified. Based on these cli-mate data, a map of frost action zones for the dimensioning of frost-proof superstructures was developed with a GIS application. Furthermore, load factors (lane factor f1, lane width factor f2, slope factor f3,) and the medium annual increment factor for heavy traffic fz were adapted for calculations with the dimensioning formula [DF]. Moreover, six load classes have been outlined for the different road construction types. These load classes can be selected and applied for roads in Afghanistan after the dimensioning formula has been calculated and the local characteristics have been considered.
The findings of this dissertation show that Afghanistan is characterized by very different climatic influences which are mandatory for the dimensioning of frost-proof superstructures. Moreover, the heavy traffic vehicles are characterized distinctive features concerning the axle loads and loading conditions which in turn demand a specific dimensioning process for the Afghan road surfaces. Thus, this dissertation establishes a relevant scientific basis for the development of standardized road and highway design concepts and for further research in road engineering in Afghanistan.