Planung von Plattenbelägen für befahrbare Verkersflächen 

Inhalt:

1. Einsatzbereiche
2. Einflüsse auf das Tragverhalten von Plattenbelägen
3. Dimensionierung der Platten
4. Rastermaße, Fugenbreiten
5. Verbände

1. Einsatzbereiche

Die Einsatzbereiche für Plattenbeläge aus Beton sind ausgesprochen vielfältig. Sie reichen von Flächen im privaten Wohnumfeld, die nur selten mit einem Kraftfahr-zeug befahren werden, bis zu Fahrbahnen für Straßen, die regelmäßig von Schwerfahrzeugen genutzt werden.

Dabei ist zu beachten, dass nicht jede Platte bzw. jede Plattengeometrie für jeden Einsatzbereich gleichermaßen geeignet ist. Die Auswahl dieser Produkte und ihre geometrische Anordnung in der Flächenbefestigung (Verband) sind daher nicht allein aus gestalterischen

Gründen, sondern ebenso unter bautechnischen Gesichtspunkten, zum Beispiel anhand der zu erwartenden Verkehrsbelastung, und unter Berücksichtigung der angestrebten Nutzungsdauer zu treffen.

Die Tabelle 1 zeigt anhand der Belastungsart und Art der Verkehrsbelastung Beispiele für Einsatzbereiche und Verkehrsflächen, die mit Plattenbelägen ausgeführt wer-den können. Die Aufzählungen in der Tabelle 1 erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

2. Einflüsse auf das Tragverhalten von Plattenbelägen

Durch den Kraftfahrzeugverkehr können teilweise hohe statische und dynamische Lasten auf die Verkehrsflächenbefestigung einwirken. Insbesondere die von der Fahrgeschwindigkeit abhängenden dynamischen Lasten, die sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung wirken, können die Stabilität des Plattenbelages erheblich beeinträchtigen. Daher sollte die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugverkehrs auf Verkehrsflächen mit Plattenbelägen möglichst gering sein, in keinem Fall aber mehr als 30 km/h betragen.

Die Tragfähigkeit und die Verformungsstabilität des Plattenbelages werden neben der Intensität des Kraftfahrzeugverkehrs auch von anderen Einflussparametern bestimmt, die bei der Planung zu berücksichtigen sind.

Es sind dies:

• Bettung, das heißt Art der Gesteinskörnung (gebrochen/rundkörnig), Kornzusammensetzung und Wider-stand gegen Kornzertrümmerung des Bettungsmaterials sowie Dicke und Wasserdurchlässigkeit der Bettung.
• Fugenfüllung, das heißt Art der Gesteinskörnung (gebrochen/rundkörnig), Kornzusammensetzung und Widerstand gegen Kornzertrümmerung des Fugenmaterials sowie Breite und Verfüllungszustand der Fugen.
• Platten, das heißt Form und Abmessungen der Platten. Da die Ausführung der Fugen – wie bei jedem ungebundenen Elementbelag – eine wesentliche Rolle spielt, ist auch die Fugenhöhe und somit die Plattendicke ein entscheidender Einflussfaktor. Ebenso spielt das Verhältnis von Plattenlänge zu Plattenbreite, also die Schlankheit der Elemente, eine bedeutende Rolle. Je schlanker die Platten gewählt werden, desto eher neigt der Plattenbelag zu einer Instabilität und je eher neigen die Platten zum Bruch durch Überbeanspruchung.
• Verband, das heißt die geometrische Anordnung der Platten zueinander sowie zur Beanspruchungsrichtung.

Die Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten der gesamten Verkehrsflächenbefestigung wird zusätzlich maßgebend von der Anordnung und Dicke der Trag-schichten sowie Verdichtungsgrad, Verformungsmodul und Wasserdurchlässigkeit der Tragschichten und des Untergrundes/Unterbaus beeinflusst.

3. Dimensionierung der Platten

Bei einer ungebundenen Ausführung des Plattenbelages sind die Platten in der Bettung elastisch gelagert („gebettet“). Dies erfordert unter anderem eine darauf abgestimmte Festlegung der Plattendicke (Dimensionierung). Die Dimensionierung der Plattendicke wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, zum Beispiel von

• der Höhe der Radlast,
• den Abmessungen der Platte, insbesondere von dem Verhältnis Länge zu Breite,
• der prognostizierten Anzahl der Überfahrungen innerhalb des geplanten Nutzungszeitraums,
• ob Spur fahrender Schwerverkehr vorliegt,
• dem Reifenkontaktdruck der Fahrzeugreifen, insbesondere der Lkw,
• der Festigkeit der Platten aus Beton und dem angenommenen Sicherheitsbeiwert gegen Bruch,
• weiteren Sicherheitsbeiwerten, zum Beispiel für Lkw-Überladung und fahrdynamische Einflüsse.

In der praktischen Verkehrsflächenplanung ist es im Allgemeinen schwierig, für jedes einzelne Bauvorhaben alle möglichen Einflussfaktoren einerseits zu bestimmen und andererseits ihre Größe zutreffend einzuschätzen. Daher kann es in vielen Fällen zweckmäßig sein, auf Empfehlungen zurückzugreifen, die unter der Annahme der üblicherweise auftretenden Bedingungen und angemessener Sicherheitsbeiwerte erarbeitet wurden.

Derartige Empfehlungen zur Ermittlung der Elementdicke werden für Platten und Riegelformate aus Beton in der Tabelle 10 gegeben. Sie basieren zum Teil auf Berechnungen ¹⁾ und zum Teil auf praktischen Erfahrungen, die – insbesondere für Platten mit einem Verhältnis von Breite und Länge ≥ 0,4 – schon seit rund eineinhalb Jahr-zehnten gesammelt wurden. Die Empfehlungen gehen von den bei Verkehrsflächen üblicherweise anzunehmenden Einflussfaktoren hinsichtlich ihrer Art und Größe sowie von einer Biegezugfestigkeit der Platten, Großformate und Riegelformate aus Beton von mindestens 5,0 MPa aus und decken somit einen Großteil der Einsatzbereiche ab. Die Anwendung der Empfehlungen setzt voraus, dass regelgerecht geplant und unter Verwendung geeigneter Baustoffe fachgerecht ausgeführt wurde bzw. wird.

Von den Empfehlungen der Tabelle 2 nicht abgedeckt sind besondere Einsatzbereiche, wie in Anmerkung 1 der Tabelle 2 beispielhaft aufgezählt. Sollen derartige Verkehrsflächen mit Plattenbelägen befestigt werden, ist eine gesonderte, auf den Einsatzzweck abgestimmte Dimensionierung der Platten erforderlich.

1) Grundlage der SLG-internen Berechnungen: Arbeiten von Prof. Dr.-Ing. Eisenmann, ehem. ordentlicher Professor der TU München, z. B. sein Aufsatz „Tragschichten und Beläge als System – Beanspruchung, Konstruktion und Bemessung von Belägen“ (April 1999, unveröffentlicht).

4. Rastermaße, Fugenbreiten

Der obere Teil des Plattenbelages besteht aus den eigentlichen Platten und den Fugen. Dies gilt für alle Arten derartiger Beläge gleichermaßen. Dabei ist das Rastermaß, zum Beispiel einer Platte oder eines Plattensystems immer der Abstand von Achse Fuge bis Achse Fuge. Daraus folgen zwei wichtige Erkenntnisse:

• Das Nennmaß einer Platte (Nennlänge oder Nennbreite) ist immer kleiner als das zugehörige Rastermaß.
• Das Nennmaß einer Platte (Nennlänge oder Nennbreite) zuzüglich dem Fugenmaß ergibt das Rastermaß.

Nennmaß und Rastermaß haben somit unterschiedliche Bedeutung und dürfen nicht verwechselt oder gar gleichgesetzt werden. Den Zusammenhang macht das Bild 1 deutlich.

Das Rastermaß ist in erster Linie für den Planer von Interesse, da es ein wesentliches Gestaltungselement ist. Es bestimmt zum Beispiel die Größe von Flächen (auch Teilflächen) oder Wegbreiten. Mit dem Rastermaß wird gegliedert, gebändert, optisch geleitet usw. Aber auch umgekehrt kann sich ein Rastermaß aus Vorhandenem, zum Beispiel aus Bauwerken, bestehenden Flächenbefestigungen oder festgelegten Linienführungen, ergeben. Ein weiteres Gestaltungselement bei Plattenbelägen ist die Fuge oder genauer gesagt, die Fugenbreite. Neben den technischen Aufgaben fällt der Fuge somit auch eine optische Aufgabe zu.

Ebenso ist das Rastermaß in der Regel Grundlage für die Produktbezeichnungen der Betonsteinhersteller.

Merke

Technische Aufgaben der Fuge:

• Ausgleich der fertigungsbedingten Maßtoleranzen der Platten.
• Sicherstellung der Spannungsfreiheit des Plattenbelages bei temperaturbedingten Bewegungen.
• Im verfüllten Zustand Lastübertragung durch Aufnahme von Schub- und Scherkräften aus der Verkehrsbelastung (Aufbau einer Verbundwirkung). Ohne eine ordnungsgemäße Fugenfüllung kann es vor allem bei befahrenen Flächen zu Schäden kommen.

Zur Erfüllung der technischen Aufgaben der Fuge müssen die Fugenbreiten bei Plattenbelägen grundsätzlich so eng wie möglich, aber so weit wie notwendig sein und mit einem geeigneten Fugenmaterial vollständig gefüllt sein.

Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Fugen bei dickeren Platten grundsätzlich breiter geplant und ausgeführt werden, als bei dünneren Platten. So wird im Allgemeinen bei der Ausführung leichter erreicht, dass das Fugenmaterial über die gesamte Plattendicke bis nach unten eingebracht werden kann.

Die Sollfugenbreiten nach den ATV DIN 18318 betragen:

• 4 mm bei Platten aus Beton mit Nenndicke von höchstens 100 mm und
• 6 mm bei Platten aus Beton mit Nenndicke von mehr als 100 mm.

Die Sollfugenbreiten nach den ZTV Pflaster-StB 20 sind in etwa gleich, jedoch sind die zugehörigen Grenzen der Elementdicke anders formuliert. Die Sollfugenbreiten betragen:

• 4 mm bei Platten aus Beton mit Nenndicke unter 120 mm und
• 6 mm bei Platten aus Beton mit Nenndicke ab 120 mm.

Zudem ist zu beachten, dass die beiden Regelwerke unterschiedliche zulässige Abweichungen von den Soll-fugenbreiten beschreiben.

Für Plattenbeläge aus Beton wird empfohlen, bei der Planung und in der Leistungsbeschreibung die Soll-fugenbreiten gemäß Tabelle 3 zugrunde zu legen. Zudem ist die zulässige Abweichung von der jeweiligen Sollfugenbreite eindeutig festzulegen.

• Empfehlung: ± 2 mm. Die ist in der Leistungsbeschreibung anzugeben.

Aufgrund regionaler Besonderheiten kann nicht aus-geschlossen werden, dass von Produktanbietern zu gleichgroßen Rastermaßen unterschiedliche Empfehlungen hinsichtlich der planmäßigen Sollfugenbreite gegeben werden. Insofern kann es in Einzelfällen, zum Beispiel objektbezogen, erforderlich sein, die planmäßigen Werte für in Frage kommende Platten hinsichtlich Rastermaß, Fugenmaß und Produktnennmaß bei den Herstellern zu erfragen.

Im Bereich von Anschlüssen sollten die gegebenenfalls entstehenden keilförmigen Fugen an der breitesten Stelle die vorgegebene Sollfugenbreite um nicht mehr als 5 mm überschreiten.

An den Platten etwaig angeformte Profile geben nicht das Maß der vorgenannten Sollfugenbreiten vor (siehe auch Abschnitt 3). Angeformte Profile können hinsichtlich der Kraftübertragung eine ordnungsgemäße Fugenfüllung nicht ersetzen. Bei Verwendung von Platten mit angeformten Profilen, ist somit sicherzustellen, dass zwischen den Platten ausreichend Raum für das Verfüllen mit einem geeigneten Fugenmaterial zur Verfügung steht. Nur so kann das flexible Tragverhalten des Plattenbelages sichergestellt werden. Dies ist gegebenenfalls schon bei der Planung zu berücksichtigen.

Ein gleichmäßiger Fugenverlauf wird in den ATV DIN 18318 zwar grundsätzlich gefordert, jedoch werden keine quantitativen, messbaren Anforderungen gestellt. Wird also seitens der Planung Wert auf die Einhaltung einer bestimmten Gleichmäßigkeit beim Fugenverlauf gelegt, sind entsprechende Angaben in der Leistungsbeschreibung aufzunehmen. Hierbei ist jedoch vor dem Hintergrund, dass die Herstellung von Plattenbelägen kein Uhrmacherhandwerk ist und auch die Platten selbst bereits Maßtoleranzen aufweisen können, von quasi unerfüllbaren Forderungen Abstand zu nehmen. Je geringer die zulässige Abweichung vom Fugenverlauf verlangt wird, desto größer ist der Aufwand bei der Produktion der Platten im Betonwerk und bei der Ausführung auf der Baustelle.

Abweichungen vom Verlauf der Fugenachse oder der Fu-genflucht in einer Größenordnung von ± 3 mm bis ± 5 mm – bezogen auf eine 4 m lange Messstrecke – können je nach gestalterischem Anspruch der Flächenbefestigung als technisch und optisch unkritisch angesehen werden.

Bei der Beurteilung des Fugenverlaufs sind unter anderem Einflüsse aus der Flächengröße, der vorhandenen bzw. zu messenden Fugenlänge und der Größe der verwendeten Platten zu berücksichtigen. Daher kann es zweckmäßig sein, in bestimmten Fällen andere Messlängen oder Abweichungen als die vorgenannten zugrunde zu legen.

5. Verbände

Bei Plattenbelägen sind hinsichtlich der Aufnahme von Kräften aus der Verkehrsbelastung Verbände von Vorteil, deren Längs- und Querfugen diagonal zur Fahrtrichtung

oder Hauptfahrtrichtung verlaufen oder die durch besondere geometrische Anordnung, zum Beispiel Fischgrätverband, eine gute Lastverteilung erzielen.

Verbände mit Kreuzfugen oder durchgehenden Längsfugen in der Hauptfahrtrichtung sind für befahrene Plattenbeläge bedingt geeignet. Sollen derartige Verbände dennoch zur Ausführung gelangen, zum Beispiel aus gestalterischen Gründen, sind besondere Maßnahmen vorzusehen, damit Verschiebungen oder Verdrehungen der Befestigungselemente unter dem Einfluss der dynamischen Beanspruchung möglichst verhindert werden. Dies können zum Beispiel einzeln oder in Kombination sein:

• Erhöhung der Dicke der Elemente,
• Verwendung von besonders geformten Elementen oder mit derart angeformten Profilen, dass der Verschiebewiderstand, insbesondere in horizontaler Richtung, deutlich erhöht wird,
• Verwendung konstruktiver oder technischer Bauteile zur Erhöhung des Verschiebewiderstandes der Elemente in horizontaler Richtung,
• Verwendung von ausschließlich gebrochenem Fugen material mit einem hohen Widerstand gegen Kornzertrümmerung.

Zu beachten ist, dass der maßgebende Einfluss auf den Widerstand gegen Verschieben oder Verdrehen unabhängig von Form, Größe und Ausbildung der Platten durch eine ordnungsgemäße Fugenfüllung erreicht wird. Mit den gegebenenfalls zu planenden oder anzuordnenden besonderen Maßnahmen sollten bereits positive Erfahrungen vorliegen; diese können eine ordnungsgemäße Fugenfüllung nicht ersetzen, sondern lediglich unterstützen.

Zusammenhängende Flächen sind mit Befestigungselementen gleicher Nenndicke zu planen und auszuführen. Gleiches gilt für die Kombination aus zum Beispiel Platten und Riegelformaten.

Bei der Verwendung von unterschiedlich großen Befestigungselementen ist zusätzlich zu beachten, dass dies trotz gleicher Nenndicke zu unterschiedlichen Nachsetzungen im Verlauf der Nutzung führen kann, da kleinere Elemente bei gleicher vertikaler Belastung eine höhere Flächenpressung in der Bettung erzeugen, als größere Elemente. Bei Platten und Riegelformaten, die im Läufer-verband verlegt werden sollen, kann es mit zunehmender

Länge der Elemente in Hinblick auf die Ebenheit des Plattenbelages zweckmäßig sein, anstelle eines Halbversatzes einen Drittel- oder Viertelversatz der Elemente vorzusehen.

Quelle:
"Merkblatt Plattenbeläge aus Beton für befahrbare Verkehrsflächen"
Herausgeber: Betonverband Straße, Landschaft, Garten e. V. (SLG)
Bonn, Januar 2021