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Standardisierte Bemessung von Verkehrsflächen

nach den RStO’01

Übung im Sommersemester 2007

Fachgebiet StraßenbauUniv.-Prof. Dr.-Ing. Edeltraud Straube

Stand: 06/07

2


Standardisierte Bemessung von Verkehrsflächen nach den RStO‘01

Bemessungskonzepte allgemein

Umgebungs- / Planungsdaten

Beanspruchungs-berechnungen

Wahl geeigneter / wirtschaftlicher Materialien

Dimensionierung der einzelnen Elemente

Hochbau Straßenbauz.B. Hanglage, Bodengutachten, Grundwasser, …

z.B. Untergrundeigenschaften, Verkehrsbelastung, Grundwasser, …

z.B. Beanspruchung durch Verkehrslasten (Schnee, Wind, Möbel, etc.), Eigengewicht

Beanspruchung durch- Verkehr- Klima- Wasserverhältnisse

z.B. Stahlbeton, Holz, Stahl, Putze, Isolierstoffe, …

Material(-zusammensetzung) für Tragschichten ohne / mit Bindemittel, Decken (Asphalt, Beton, Pflaster), …

Dicke der Bodenplatte, Deckendicke, Wandstärken, Dachsparren, …

Schichtdicken und Anforderungen an den Einbau der Schichten

3



Bemessungskonzept der RStO‘01

Bestimmung der Beanspruchungen(Verkehr, Klima, örtliche Verhältnisse)

Wahl einer Bauweise

Wahl einer Bauweisenvariante

Bestimmung der erforderlichen Schichtdicken

4




Kriterien für die Dickenfestlegung für den Straßenaufbau sind- ausreichendes Tragverhalten

Aufnahme, Verteilung und Weiterleitung der Lasten aus Verkehr in den Untergrund

- ausreichende FrostsicherheitKompensation der mangelnden Tragfähigkeit des Untergrundes/Unterbaus in derTauperiode durch entsprechende Schichtdicken des Oberbaues, die eine aus-reichend hohe Lastverteilung bewirken

Lastverteilung

Decke

Tragschichten

Untergrund / Unterbau

5




ausreichendes Tragverhalten ausreichende Frostsicherheit

Lastverteilung bei „normaler“Beanspruchung

Sichert den StraßenaufbauNICHTNICHT gegen

Frostentstehung!!!

Lastverteilung im„worst case“

6



Beanspruchung durch Verkehr

Es werden 7 Bauklassen unterschieden: SV, I , II, III, IV, V, VI

Maßgebend ist die Belastung durch den Schwerverkehr!

Es gilt das 4. Potenzgesetz:10.000 x 1-t-Achslast hat die gleiche schädigende Wirkung wie 1 x 10-t-Achslast

Diese Belastung wird durch die bemessungsrelevante Beanspruchungsgröße Bbeschrieben.

B ist die Summe der gewichteten äquivalenten 10-t-Achsübergänge, die bis zum Ende des vorgesehenen Nutzungszeitraumes in dem Fahrstreifen mit der höchsten Verkehrsbelastung zu erwarten sind.

Ein äquivalenter 10-t-Achsübergang entspricht der Beanspruchung eines tatsächlichen Achsübergangs normiert auf die Beanspruchung durch eine 10-t-Achse.

SVI

…VI

VerkehrsbelastungAutobahn

Anliegerweg

7




Äquivalente 10-t-Achsübergang

9,5 t 7,5 t 10,8 t 11,2 t

Achswägestation

06,457,136,132,081,010

2,1110

8,1010

5,710

5,9 4444

=+++=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

4. Potenzgesetz

Bezugslast = 10 tÄquivalente 10-t-Achsübergänge

8




Äquivalente 10-t-Achsübergang

- Vergleich zum PKW -

0,8 t

Achswägestation

00006,000002,000004,010

7,010

8,0 44

=+=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

4. Potenzgesetz

Bezugslast = 10 tÄquivalente 10-t-Achsübergänge

0,7 t

Fahrzeuge aus den Beispielen:4,06 / 0,00006 = 67.667 PKW entsprechen dem 1 LKW

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Berechnung der bemessungsrelevanten Beanspruchungsgröße B

Faktoren:- N = Nutzungszeitraum

i.d.R. 30 Jahre- Verkehrsbeanspruchung DTVSV oder detaillierte Achslastdaten- fA = Achszahlfaktor

straßenklassenspez. durchschnittliche Achszahl pro Fahrzeug- qBm = Lastkollektivquotient

straßenklassenspez. Verhältnis von äquiv. 10-t-Achsübergängen zu tatsächlichen Achsübergängen- f1 = Fahrstreifenfaktor

Verteilung des DTVSV auf die Anzahl der Fahrstreifen- f2 = Fahrstreifenbreitenfaktor

Verteilung des DTVSV auf dem Fahrstreifen- f3 = Steigungsfaktor

Geschwindigkeit des DTVSV in Abhängigkeit der Steigung- p = mittlere jährliche Zunahme des Schwerverkehrs- fz = mittlerer jährlicher Zuwachsfaktor des Schwerverkehrs in Abhängigkeit von p

40



Achszahlfaktor und Lastkollektivquotient

Straßenklasse Achszahlfaktor fA

Bundesautobahnen 4,2

Bundesstraßen 3,7

Landes- und Kreisstraßen 3,1

Straßenklasse Lastkollektivquotient qBm

Bundesautobahnen 0,26

Bundesstraßen 0,20

Landes- und Kreisstraßen 0,18

- fA = Achszahlfaktorstraßenklassenspez. durchschnittliche Achszahl pro Fahrzeug

- qBm = Lastkollektivquotient straßenklassenspez. Verhältnis von äquiv. 10-t-Achsübergängen zu tatsächlichen Achsübergängen

41



Fahrstreifenfaktor und Fahrstreifenbreitenfaktor

Fahrstreifenfaktor:mehrere Fahrstreifen = weniger Belastung eines einzelnen

Fahrstreifens

Flächenelement wird bei jeder Überrollung belastet

Flächenelement wird seltener belastet

Fahrstreifenbreite [m]

Fahrstreifenbreitenfaktor f2

unter 2,50 2,00

2,50 bis unter 2,75 1,80

2,75 bis unter 3,25 1,40

3,25 bis unter 3,75 1,10

3,75 und mehr 1,00

Fahrstreifenbreitenfaktor:

je breiter der Fahrstreifen, desto weniger konzentriert ist die Belastung

42



Steigungsfaktor

Steigung bedeutet- Fahrzeug fährt langsamer (Flächenelement wird länger belastet)- mehr Gewicht auf der Hinterachse

Höchstlängsneigung (v.H.) Steigungsfaktor f3unter 2 1,00

2 bis unter 4 1,02

4 bis unter 5 1,05

5 bis unter 6 1,09

6 bis unter 7 1,14

7 bis unter 8 1,20

8 bis unter 9 1,27

9 bis unter 10 1,35

10 und mehr 1,45

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Berechnung der bemessungsrelevanten Beanspruchungsgröße B

Methode 1: Bestimmung von B aus DTVSV – Daten- Methode 1.1 bei variablen Faktoren- Methode 1.2 bei konstanten Faktoren

Methode 2: Bestimmung von B anhand von Achslastdaten- Methode 2.1 bei variablen Faktoren- Methode 2.2 bei konstanten Faktoren

365ffffqfDTVNB z321BASV ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

Beispiel: Methode 1.2

Bestimmung der Bauklasse

B in Mio. > 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1

Bauklasse SV I II III IV V VI

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Beanspruchung durch VerkehrLiegen weder DTVSV-Daten noch Achslastdaten vor, bzw. können nicht ermittelt werden, so können die Bauklassen entsprechend der Nutzungsart der Straße zugeordnet werden.

Verkehrsfläche BauklasseSchnellverkehrsstraße,Industriesammelstraße SV, I, II

Hauptverkehrsstraße,Industriestraße,Straße im Gewerbegebiet II, III

Fahrgassen in Busbahnhöfen, Haltestreifen in BusbahnhöfenBushaltestellen im Fahrstreifen der Fahrbahnund im Busfahrstreifen Busfahrstreifen Busbuchten Fahrgassen auf Busparkplätzen Parkstand auf BusparkplätzenSchwerverkehr

III

Von Bussen mitbenutzte Fahrstreifen PrüffallWohnsammelstraße,Fußgängerzone mit LadeverkehrLkw III, IV

LkwPkw- mit geringem Lkw-Verkehr IV, V

Pkw- mit geringem Lkw-Verkehr VAnliegerstraßebefahrbarer WohnwegFußgängerzone (ohne Busverkehr)Pkw-Verkehr mit geringem Lkw-Verkehr V, VIPkw-VerkehrPkw-Verkehr VI

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Beanspruchung durch Klima und örtliche Verhältnisse

Frostempfindlichkeit des Untergrundes / UnterbauesFrostempfindlich heißt, dass der Untergrund / Unterbau in der Tauperiode durch darin auftauendes gefrorenes Wasser enorm an Tragfähigkeit verliert!

Frostempfindlich-keitsklasse

Frostempfindlichkeit Bodengruppen (DIN 18196)

F1 nicht frostempfindlich GW, GI, GESW, SI, SE

F2 gering bis mittel frostempfindlich

TAOT, OH, OKST, GTSU, GU

F3 sehr frostempfindlich TL, TMUL, UM, UAOUST, GTSU, GU

G = Kies S = Sand T = TonU = Schluff O = organische Anteile …

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F1 Böden … nicht frostempfindlichkeine Frostschutzschicht erforderlich, wenn

(1) Anforderungen (wie Verdichtungsgrad und Verformungsmodul) wie an Frostschutzschichten erfüllt sind

(2) wenn (1) nicht erfüllt: Verfestigung gemäß ZTV-Beton-StB(3) F1 Boden hat in Fall (1) und (2) mind. die Dicke einer Frostschutzschicht

F2 Böden … gering bis mittel frostempfindlichF3 Böden … sehr frostempfindlich

120 (100)MN/m² Planum

Oberbau

weit- oder intermittierend gestuft gemäß DIN 18196 F1-

Boden

Oberbau

F1-Boden

Verfestigung gemäßZTV Beton-StB

Frostschutzschicht erforderlich

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Bestimmung der Mindestdicke des frostsicheren Oberbaues (bei F2 und F3 Böden)d.h. Gesamtdicke des Oberbaues (Frostschutzschichten + Tragschichten + Decke) muss dieses Mindestmaß erfüllen, damit keine schädlichen Verformungen (durch die Verkehrsbeanspruchung) auf dem Planum während der Tauperiode entstehen!

Ausgangswert abhängig von der Bauklasse und Frostempfindlichkeitsklasse± Mehr- oder Minderdicken infolge Frosteinwirkungszone, Lage der Gradiente,

Wasserverhältnisse, Ausführung der Randbereiche

= Mindestdicke des frostsicheren Oberbaus

Beispiel:F2-Boden, Bauklasse I 55 cmFrosteinwirkungszone II + 5 cmLage auf Damm > 2 m - 5 cmgünstige Wasserverhältnisse ± 0 cmAußerorts ± 0 cm

Mindestdicke = 60 cm

Odenwald

Odenwald

München München

KölnKöln

Frankfurt Frankfurt

Berlin Berlin

Hamburg Hamburg

VogtlardVogtlardRhönRhön

Schw

arzw

ald

Schw

arzw

ald Schwäbisch

e Alb

Schwäbische A

lb

Hunsrüc

k

Hunsrüc

k

Eifel

Eifel

Fränkisc

he

Fränkisc

he AlbAlb

ErzgebirgeErzgebirge

FichtelFichtel--

gebirgegebirge

Thüringer Wald

Thüringer Wald

SauerlandSauerland

HarzHarz

Bayerischer

Bayerischer WaldWald

Taun

usTa

unus

AlpenAlpen

Mosel

Mosel

RheinRhein

RuhrRuhr

FuldaFulda

Werra

Werra

Saal

eSa

ale

ElbeElbe

ElbeElbe

Oder

Oder

Ems

Ems W

eser

Wes

er

MainMain

Lech

Lech

DonauDonau

BodenseeBodensee

RheinRhein

NeckarNeckar

Neisse

Neisse

BocholtBocholt

OlpeOlpe

BrettenBretten

FreudenstadtFreudenstadtTübingenTübingen

VillingenVillingenBiberachBiberach

KemptenKempten

OberstdorfOberstdorf

DonauwörthDonauwörth LandshutLandshut

SalzburgSalzburg

CrailsheimCrailsheimBad MergentheimBad Mergentheim

GiessenGiessen

Bad KreuznachBad Kreuznach

MayenMayen

KaiserslauternKaiserslauternTrierTrier

Lauenburg Lauenburg

Schwerin Schwerin

Dresden Dresden

Hof Hof

Nürnberg Nürnberg

Regensburg Regensburg

Augsburg Augsburg

Passau Passau

FriedrichshafenFriedrichshafenFreiburg Freiburg

Ulm Ulm

Stuttgart Stuttgart Karlsruhe Karlsruhe

Saarbrücken Saarbrücken Mannheim Mannheim

Aachen Aachen

Dortmund Dortmund

Münster Münster

Erfurt Erfurt

Hannover Hannover Osnabrück Osnabrück

Oldenburg Oldenburg

EmdenEmden

SoltauSoltauBremen Bremen

Bremerhaven Bremerhaven

FlensburgFlensburg

Kiel Kiel

HusumHusum

Lübeck Lübeck

Stralsund Stralsund

GreifswaldGreifswaldRostock Rostock

Paderborn Paderborn

Würzburg Würzburg

Bad Hersfeld Bad Hersfeld

Kassel Kassel GöttingenGöttingen

WernigerodeWernigerodeBraunschweig Braunschweig Magdeburg Magdeburg

TorgauTorgau

ChemnitzChemnitzGeraGera

Plauen Plauen

Weimar Weimar

Leipzig Leipzig

NeubrandenburgNeubrandenburg

FrankfurtFrankfurt

CottbusCottbus

GörlitzGörlitz

Bamberg Bamberg

Frosteinwirkungszone IIIFrosteinwirkungszone III

Frosteinwirkungszone IIFrosteinwirkungszone II

Frosteinwirkungszone IFrosteinwirkungszone I

Der anstehende frostempfindliche F2-, F3- Boden wird dadurch nicht frostunempfindlicher!

17





Wahl einer Bauweise



18



Wahl einer Bauweise und Bauweisenvariante

Bauweisen - mit Asphaltdecken- mit Betondecken- mit Pflasterdecken- mit vollgebundenem Oberbau

Bauweisenvariante - Asphalttragschicht auf Frostschutzschicht- Asphalttragschicht und Kiestragschicht auf Frostschutzschicht- Schottertragschicht auf Schicht aus frostunempfindlichem Material- …

Bauweisen mit Asphaltdecken und Betondecken gelten hinsichtlich ihrer Nutzungsdauer als technisch gleichwertig!

Bei der Wahl der Bauweisen sind örtliche Gegebenheiten, regionale Erfahrungen, technische und wirtschaftliche Gesichtspunkte sowie Umweltbedingungen zu berücksichtigen.

19





Wahl einer Bauweise



20




Eingangsgrößen:- Bauweise- Bauweisenvariante- Bauklasse

Dicke der Frostschutzschicht

4

AsphaltdeckschichtAsphaltbinderschicht

Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

18

50

u 150

u 45

48

14

46u 120

u 45

44

10

20

u 150

u 45

4

34

u 45

4

20

u 100

u 45

10 6)u 120

u 45

KiestragschichtEv2 ≥ 150(120) 20

u 120

20

u 150

48

10

42

u 45

20

u 120

u 150

38u 120

10

20

u 150

u 120

u 120 8

32

20

u 10030

Asphalttragschicht und Kiestragschicht auf Frostschutzschicht

5


Asphalttragschicht

48

18

60

u 150

u 45

48

14

56u 45

44

10

30 5)u 150

u 45

4

44

u 45

4

25 5)

u 45

10 6)u 120

u 45

Schotter- oder Kiestragschicht 30 5) 30 5)u 150

48

10

52

u 45

30 5)u 150

48

10

30 5)u 150 u 120 8

37

25 5)

35

Asphalttragschicht und Schotter- oder Kiestragschicht auf Schicht aus frostunempfindlichem Material

1) Bei abweichenden Werten sind die Dicken der Frostschutzschicht bzw. des frostunempfindlichen Materials durch Differenzbildung zu bestimmen, siehe auch Tabelle 82) Mit rundkörnigen Gesteinskörnungen nur bei örtlicher Bewährung anwendbar3) Nur mit gebrochenen Gesteinskörnungen und bei örtlicher Bewährung anwendbar4) Nur auszuführen, wenn das frostunempfindliche Material und das zu verfestigende Material als eine Schicht eingebaut werden

5) Bei Kiestragschicht in Bauklassen SV und I bis IV in 40 cm Dicke, in Bauklassen V und VI in 30 cm Dicke 6) Tragdeckschicht, siehe auch Abschnitt 3.3.317) alternativ: Abminderung der Asphalttragschicht um 2 cm bei 20 cm dicker Schottertragschicht und Ev2≥180 MN/m² (Bauklassen SV, I bis IV) bzw. Ev2≥150 MN/m² (Bauklassen V und VI)

- - 253) 35 - - 293) 39 - - 332) 43 - - 273) 37 - - 312) 41 - - 232) 33 - 153) 25 35

> 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1

Zeile Bauklasse SV I II III IV V VI

Tafel 1: Bauweisen mit Asphaltdecke für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau (Bauweisen auf F1-Böden s. Abschnitt 3.1.2) (Dickenangaben in cm; u Ev2-Mindestwerte in MN/m²)

Dicke des frostsich. Oberbaues1) 55 65 75 85 55 65 75 85 55 65 75 85 45 55 65 75 45 55 65 75 35 45 55 65 35 45 55 65


Asphalttragschicht auf Frostschutzschicht

1


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

22

34u 120

u 45

48

18

30u 120

u 45

48

14

26u 120

u 45

44

14

22u 120

u 45

4

14

18u 120

u 45

410

14u 100

u 45

10 6)

10u 100

u 45

Asphalttragschicht und Tragschicht mit hydraulischem Bindemittel auf Frostschutzschicht bzw.Schicht aus frostunempfindlichem Material

- 312) 41 51 253) 35 45 55 293) 39 49 59 - 332) 43 53 273) 37 47 57 212) 31 41 51 25 35 45 55

Äquivalente10-t-Achsübergänge

in Mio.B


2.2


Asphalttragschicht

48

18

45u 45

48

14

41

u 45

48

15

37

u 45

44

15

33

u 45

Verfestigung15

15

1010

2.3

Asphaltbinderschicht

Asphalttragschicht

Schicht ausfrostunempfindlichem Material–enggestuft gemäß DIN 18196–

48

18

50u 45

48

14

46u 45

48

20

42u 45

44

20

38

u 45

Verfestigung 2020

1010

Schicht ausfrostunempfindlichem Material–weit- oder intermittierend gestuftgemäß DIN 18196–


Asphalttragschicht und Schottertragschicht auf Frostschutzschicht

3


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

18

45

u 150

u 45

48

14

41u 120

u 45

44

10

15

u 150

u 45

4

29

u 45

4

15u 100

u 45

10 6)u 120

u 45

Schottertragschicht17)

Ev2 ≥ 150(120)15

u 12015

u 150

48

10

37

u 45

15u 120

u 150

33u 120

10

15

u 150

u 120

u 120 8

27

15u 100

25

- - 342) 44 - 283) 38 48 - 302) 40 50 - - 342) 44

104)204) 30 40 144) 24 34 44 184) 28 38 48 124) 22 32 42

54) 154) 25 35 94) 194) 29 39 134) 23 33 43 74) 174) 27 37

- - 302) 40 - - 342) 44 - 283) 38 48 - - 322) 42 - 263) 36 46 - 183) 28 38 - 202) 30 40

263) 36 46- 163) 26 36- 163) 26 36-

2.1


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

14

41u 120

u 45

48

10

37u 120

u 45

48

15

35u 120

u 45

44

15

31u 120

u 45

Hydraulisch gebundeneTragschicht (HGT)

1515

88

410

29u 120

u 45

15

410

29u 100

u 45

15

410

29u 100

u 45

15

26 36 46164) 164) 26 3664) 164) 26 3664)

26 36 46164) 164) 26 3664) 164) 26 3664)

410

29

u 45

15

410

29

u 45

15

410

29

u 45

15

10

29

u 45

15

10

29

u 45

15

10

29

u 45

15

4 4 4

Dicke der Schicht ausfrostunempfindlichem Material



Schicht ausfrostunempfindlichem Material

Ab 12 cm aus frostunempfindlichem Material, geringere Restdicke ist mit dem darüber liegenden Material auszugleichen

Tafel 2: Bauweisen mit Betondecke für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau (Bauweisen auf F1-Böden s. Abschnitt 3.1.2) (Dickenangaben in cm; u Ev2-Mindestwerte in MN/m²)

> 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1


Dicke des frostsich.Oberbaues1)

1.1

1.2

1.3

1) Bei abweichenden Werten sind die Dicken der Frostschutzschicht bzw. des frostunempfindlichen Materials durch Differenzbildung zu bestimmen, siehe auch Tabelle 82) Mit rundkörnigen Gesteinskörnungen nur bei örtlicher Bewährung anwendbar3) Nur mit gebrochenen Gesteinskörnungen und bei örtlicher Bewährung anwendbar

2


Asphalttragschicht auf FrostschutzschichtBetondecke

Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

10

36u 120

u 45

10

34u 120

u 45

10

33u 120

u 45

10

32u 120

u 45

26 24 23 22


3

4

Schottertragschicht 7)

Schicht aus frostunempfindlichem Material

30

60u 45

30


Betondecke

Frostschutzschicht

Betondecke

826

u 120

u 45

188

24u 100

u 45

168

24u 100

u 45

16

u 150

30

58u 45

28

u 150

30

57u 45

27

u 150

30

56u 45

26u 150

Schottertragschicht auf Schicht aus frostunempfindlichem Material

22

u 45

22u 120

20

u 45

20u 100

18

u 45

18u 100

Frostschutzschicht

55 65 75 85 55 65 75 85 55 65 75 85 45 55 65 75 45 55 65 75 35 45 55 65 35 45 55 65

- 293) 39 49 - 312) 41 51 - 322) 42 52 - - 332) 43 - 293) 39 49 - 212) 31 41 - 212) 31 41


Vliesstoff auf Tragschicht mit hydraulischem Bindemittel auf Frostschutzschicht bzw.Schicht aus frostunempfindlichem MaterialBetondecke


Frostschutzschicht

15

42u 120

u 45

15

40u 120

u 45

15

39u 120

u 45

15

38u 120

u 45

27 25 24 23

Vliesstoff


Verfestigung 20

47u 45

15

40

u 45

15

39

u 45

15

38

u 45

27 25 24 23


Betondecke

Verfestigung 25

52u 45

20

45

u 45

20

44

u 45

20

43

u 45

27 25 24 23Vliesstoff

Betondecke

Vliesstoff


Schicht aus frostunempfindlichem Material–enggestuft gemäß DIN 18196–

- - 332) 43 - 253) 35 45 - 263) 36 46 - - 273) 37

34) 134) 23 33 104) 20 30 40 114) 21 31 41 24) 124) 22 32

84) 184) 28 38 154) 25 35 45 164) 26 36 46 74) 174) 27 37

- 332) 43 53 - 253) 35 45 - 273) 37 474) Nur auszuführen, wenn das frostunempfindliche Material und das zu verfestigende Material als eine Schicht eingebaut werden7) Mit Anforderungen gemäß ARS 37/1997 des BMV vom 6. Oktober 1997


BÄquivalente

10-t-Achsübergängein Mio.

Tafel 3: Bauweisen mit Pflasterdecke für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau (Bauweisen auf F1-Böden s. Abschnitt 3.1.2) (Dickenangaben in cm; u Ev2-Mindestwerte in MN/m²)

> 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1


Dicke des frostsich.Oberbaues1) 55 65 75 85 55 65 75 85 55 65 75 85 45 55 65 75 45 55 65 75 35 45 55 65 35 45 55 65


Schottertragschicht auf Frostschutzschicht

1

Pflasterdecke 8)

Schottertragschicht

Frostschutzschicht

u 150

u 45

1) Bei abweichenden Werten sind die Dicken der Frostschutzschicht bzw. des frostunempfindlichen Materials durch Differenzbildung zu bestimmen, siehe auch Tabelle 82) Mit rundkörnigen Gesteinskörnungen nur bei örtlicher Bewährung anwendbar3) Nur mit gebrochenen Gesteinskörnungen und bei örtlicher Bewährung anwendbar

8) Abweichende Steindicke siehe Abschnitt 3.3.515) Siehe ZTV P-StB16) Bei Kiestragschicht in Bauklassen III und IV in 40 cm Dicke, in Bauklassen V und VI in 30 cm Dicke

u 120

310

38

u 150

u 45

u 120

25

38

31

20

u 120

u 45

u 100

38

26

15

u 120

u 45

u 100

38

26

15

- - 273) 37 - - 342) 44 - 193) 29 39 - 193) 29 39


2

Pflasterdecke 8)

Kiestragschicht

Frostschutzschicht

u 150

u 45

u 120

310

43

u 150

u 45u 120

30

38

36

25

u 120

u 45

u 100

38

31

20

- - - 322) - - 293) 39 - - 242) 34

Kiestragschicht auf Frostschutzschicht

u 120

u 45

u 100

38

31

20

- - 242) 34


5

Pflasterdecke 8)

Asphalttragschicht 15)

Frostschutzschicht

310

38

u 45

u 150 10

- 273) 37 - - 312) 41 31- - 212)


31- - 212)

Schottertragschichtu 120

15

38

34

u 45

u 150 8

u 12015

38

34

u 45

u 120 8

u 10015

38

34

u 45

u 120 8

u 10015

-


6

Pflasterdecke 8)


Frostschutzschicht

310

43u 45

u 150 10

- - 322) - - 263) 36 26- - 163)


26- - 163)

Kiestragschicht

u 12020

38

39u 45

u 150 8

u 12020

38

39u 45

u 120 8

u 10020

38

39u 45

u 120 8

u 10020

-


7

Pflasterdecke 8)

Frostschutzschicht

310

33

u 45

322) 42 49

Dränbetontragschicht auf Frostschutzschicht

Dränbetontragschicht (DBT) 15)

u 12020

38

26

u 45

u 12015

- - 39- 293) 39

38

26

u 45

u 10015

29- 193) 39

38

26

u 45

u 10015

29- 193)

B

3

Pflasterdecke 8)

Schotter- oder Kiestragschicht


u 150

u 45

310

43

u 150

u 45

30 16)

38

41

30 16)

u 120

u 45

38

36

25 16)

Schotter- oder Kiestragschicht auf Schicht aus frostunempfindlichem Material

u 120

u 45

38

36

25 16)

Dicke der Schicht ausfrostunempfindlichem Material Ab 12 cm aus frostunempfindlichem Material, geringere Restdicke ist mit dem darüber liegenden Material auszugleichen


4

Pflasterdecke 8)


Frostschutzschichtu 45

u 120

310

27

u 45

u 12014

38

23

12

u 45

u 100

38

21

10

- 283) 38 48 - 322) 42 52 44- 242) 34


u 45

u 100

38

21

10

44- 242) 34


in Mio.

Tafel 1: Bauweisen mit Asphaltdecke

Tafel 2: Bauweisen mit Betondecken

Tafel 3: Bauweisen mit Pflasterdecke


4


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

18

50

u 150

u 45

48

14

46u 120

u 45

44

10

20

u 150

u 45

4

34

u 45

4

20

u 100

u 45

10 6)u 120

u 45

KiestragschichtEv2 ≥ 150(120) 20

u 120

20

u 150

48

10

42

u 45

20

u 120

u 150

38u 120

10

20

u 150

u 120

u 120 8

32

20

u 10030


5


Asphalttragschicht

48

18

60

u 150

u 45

48

14

56u 45

44

10

30 5)u 150

u 45

4

44

u 45

4

25 5)

u 45

10 6)u 120

u 45

Schotter- oder Kiestragschicht 30 5) 30 5)u 150

48

10

52

u 45

30 5)u 150

48

10

30 5)u 150 u 120 8

37

25 5)

35

Asphalttragschicht und Schotter- oder Kiestragschicht auf Schicht aus frostunempfindlichem Material

1) Bei abweichenden Werten sind die Dicken der Frostschutzschicht bzw. des frostunempfindlichen Materials durch Differenzbildung zu bestimmen, siehe auch Tabelle 82) Mit rundkörnigen Gesteinskörnungen nur bei örtlicher Bewährung anwendbar3) Nur mit gebrochenen Gesteinskörnungen und bei örtlicher Bewährung anwendbar4) Nur auszuführen, wenn das frostunempfindliche Material und das zu verfestigende Material als eine Schicht eingebaut werden

5) Bei Kiestragschicht in Bauklassen SV und I bis IV in 40 cm Dicke, in Bauklassen V und VI in 30 cm Dicke 6) Tragdeckschicht, siehe auch Abschnitt 3.3.317) alternativ: Abminderung der Asphalttragschicht um 2 cm bei 20 cm dicker Schottertragschicht und Ev2≥180 MN/m² (Bauklassen SV, I bis IV) bzw. Ev2≥150 MN/m² (Bauklassen V und VI)

- - 253) 35 - - 293) 39 - - 332) 43 - - 273) 37 - - 312) 41 - - 232) 33 - 153) 25 35

> 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1


Tafel 1: Bauweisen mit Asphaltdecke für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau (Bauweisen auf F1-Böden s. Abschnitt 3.1.2) (Dickenangaben in cm; u Ev2-Mindestwerte in MN/m²)




1


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

22

34u 120

u 45

48

18

30u 120

u 45

48

14

26u 120

u 45

44

14

22u 120

u 45

4

14

18u 120

u 45

410

14u 100

u 45

10 6)

10u 100

u 45

Asphalttragschicht und Tragschicht mit hydraulischem Bindemittel auf Frostschutzschicht bzw.Schicht aus frostunempfindlichem Material

- 312) 41 51 253) 35 45 55 293) 39 49 59 - 332) 43 53 273) 37 47 57 212) 31 41 51 25 35 45 55


in Mio.B


2.2


Asphalttragschicht

48

18

45u 45

48

14

41

u 45

48

15

37

u 45

44

15

33

u 45

Verfestigung15

15

1010

2.3

Asphaltbinderschicht

Asphalttragschicht

Schicht ausfrostunempfindlichem Material–enggestuft gemäß DIN 18196–

48

18

50u 45

48

14

46u 45

48

20

42u 45

44

20

38

u 45

Verfestigung 20 20

1010




3


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

18

45

u 150

u 45

48

14

41u 120

u 45

44

10

15

u 150

u 45

4

29

u 45

4

15u 100

u 45

10 6)u 120

u 45

Schottertragschicht17)

Ev2 ≥ 150(120)15

u 12015

u 150

48

10

37

u 45

15u 120

u 150

33u 120

10

15

u 150

u 120

u 120 8

27

15u 100

25

- - 342) 44 - 283) 38 48 - 302) 40 50 - - 342) 44

104) 204) 30 40 144) 24 34 44 184) 28 38 48 124) 22 32 42

54) 154) 25 35 94) 194) 29 39 134) 23 33 43 74) 174) 27 37

- - 302) 40 - - 342) 44 - 283) 38 48 - - 322) 42 - 263) 36 46 - 183) 28 38 - 202) 30 40

263) 36 46- 163) 26 36- 163) 26 36-

2.1


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

14

41u 120

u 45

48

10

37u 120

u 45

48

15

35u 120

u 45

44

15

31u 120

u 45


1515

88

410

29u 120

u 45

15

410

29u 100

u 45

15

410

29u 100

u 45

15

26 36 46164) 164) 26 3664) 164) 26 3664)

26 36 46164) 164) 26 3664) 164) 26 3664)

410

29

u 45

15

410

29

u 45

15

410

29

u 45

15

10

29

u 45

15

10

29

u 45

15

10

29

u 45

15

4 4 4






Tafel 4: Bauweisen mit vollgebundenem Oberbau für Fahrbahnen auf F2- und F3-Untergrund/Unterbau

(D ickenangaben in cm; u E v2-Mindestwerte in MN/m²)

Zeile

Asphalttragschicht auf Planum 9)

1

AsphaltdeckschichtAsphaltb inderschicht

Asphalttragschicht

48

34

46u 45

48

30

42

48

26

38

44

26

34

44

22

30

4

22

26

4

18

22

Asphaltoberbau

2Betondecke

Tragschicht mithydraulischem Bindem ittel

Betonoberbau und Tragschicht mit hydraulischem Bindemittel auf Planum 9)

25

27

25

25

23

24

9) ggf. Bodenverfestigung, siehe Abschnitt 3.1.1

> 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0 ,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1


B

u 45 u 45 u 45

52u 45

50u 45

47u 45

u 45 u 45 u 45

Vliesstoff

Ä quiva lente10-t-A chsübergänge

in M io .

Tafel 4: Bauweisen mit vollgeb. Oberbau

21




> 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1





1


Asphalttragschicht

Frostschutzschicht

48

22

34u 120

u 45

48

18

30u 120

u 45

48

14

26u 120

u 45

44

14

22u 120

u 45

4

14

18u 120

u 45

410

14u 100

u 45

10 6)

10u 100

u 45

- 312) 41 51 253) 35 45 55 293) 39 49 59 - 332) 43 53 273) 37 47 57 212) 31 41 51 25 35 45 55


in Mio.B

Dicke der einzelnen Schichten [cm]

∑ mind. Mindestdicke des frostsicheren Oberbaus

Gesamtdicke der Asphaltschicht [cm]

Mögliche Dicken der Frostschutzschicht [cm]

Mindest-E-Modul auf der Oberfläche [N/mm²]

22





Wahl einer Bauweise



23



Übungsaufgaben

24



Übungsaufgabe Nr. 1Sie bekommen den Auftrag eine neue Ortsumgehung im Kreis Münster nach den RStO’01 zu bemessen.

Berechnen / Bestimmen Sie dazu im Einzelnen:

a) die bemessungsrelevanten Beanspruchungsgröße B

b) die erforderlichen Bauklasse

c) die Mindestdicke für den frostsicheren Oberbau

d) die einzelnen Schichtdicken

e) Anforderungen an den E-Modul auf dem Planum und der Frostschutzschicht

25



Übungsaufgabe Nr. 1

- Zu erwartende Verkehrsbelastung DTVSV = 430 Fz/24h (total)

- Querschnitt: RQ 10,5

- maximale Steigung = 2,3 %

- Nutzungszeitraum: 30 Jahre

- Untergrund: Sand mit tonigen Beimengungen (mittel frostempfindlich = F2)

- Im Nutzungszeitraum sind keine Änderungen hinsichtlich Streckengeometrie und Verkehrsbelastung zu erwarten

- gewünscht ist die Ausführung in Asphaltbauweise, mit Asphalttragschicht auf Frostschutzschicht

- die Gradiente liegt im Einschnitt

- die Wasserverhältnisse im Planungsbiet sind günstig

Der Auftraggeber stellt Ihnen folgende Planungsdaten zur Verfügung:

26




a) Berechnung der bemessungsrelevanten Beanspruchungsgröße B

Zum Einsatz kommt Methode

365ffffqfDTVNB z321BASV ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

1.2 (DTVSV-Werte / konstante Faktoren)

30 Jahre

430 Fz/24h

3,1 Kreisstraße

0,18 Kreisstraße

0,5 2 Fahrstreifen / DTVSV für beide Fahrtrichtungen

1,1 Fahrstreifenbreite 3,50 m

1,02 Steigung 2,3 %

1,159 30 Jahre / Kreisstraße

N =

DTVSV =

fa =

qB =

f1 =

f2 =

f3 =

fz =

B = 30 430 3,1 0,18 0,5 1,1 1,02 1,159 365 = 1.848.703 (= 1,8 Mio.)

27




b) Bestimmung der erforderlichen Bauklasse

B = 1,8 Mio. äquivalente 10-t Achsübergänge

B in Mio. > 32 > 10 - 32 > 3 - 10 > 0,8 - 3 > 0,3 - 0,8 > 0,1 - 0,3 ≤ 0,1


erforderliche Bauklasse: III

28




c) Berechnung der erforderlichen Mindestdicke des frostsicheren Oberbaues

Ausgangswert =

Frosteinwirkungszone =

Lage der Gradiente =

Wasserverhältnisse =

Randbereich =

50 cm F2 / Bauklasse III

+ 0 cm Frosteinwirkungszone 1

+ 5 cm Einschnitt

+ 0 cm günstige Wasserverhältnisse

+ 0 cm außerorts

Mindestdicke = 55 cm

29




d) Bestimmung der einzelnen Schichtdicken

33 (= 55 - 4 - 4 - 14)Frostschutzschicht14Asphalttragschicht4Asphaltbinderschicht4AsphaltdeckschichtDicke [cm]Schichtname

Gesamtoberbaudicke 55 cm

30




e) Anforderungen an den E-Modul auf dem Planum und der Frostschutzschicht

> 0,8 - 3

III

5 45 55 65 75 4

44

14

22u 120

u 45

9 - 332) 43 53 2

45 MN/m² auf dem Planum

120 MN/m² auf der Frostschutzschicht

31




An einer Stelle der Ortsumgehung aus Aufgabe 1 wird eine Überquerungshilfe für Fußgänger eingebaut. Die Fahrstreifenbreite beträgt daher an dieser Stelle nur noch 2,60 m, wird also kleiner.

Wie wirkt sich dies auf die Beanspruchung der Straße, ausgedrückt durch B, aus?Begründen Sie die Antwort!

Übungsaufgabe Nr. 3Wegen eines Planungsfehlers wird Ihnen mitgeteilt, dass die Höchstlängsneigung (Steigung) der Ortsumgehung aus Aufgabe 1 in einem Abschnitt bei 4,5 % liegt.

Wie wirkt sich dies auf die Beanspruchung der Straße, ausgedrückt durch B, aus?Begründen Sie die Antwort!

Antwort:Die Straße wird an dieser Stelle schmaler, d.h. die LKW müssen spurtreuer fahren. Hierdurch muss der Straßenaufbau eine höhere bzw. konzentriertere Belastung aushalten.

Also: f2 (Fahrstreifenbreitenfaktor) wird größer, daraus folgt:B wird größer

Antwort:In dem Abschnitt ist die Steigung größer, d.h. die LKW fahren langsamer, die Belastungszeit ist also größer. Gleichzeitig wird durch die Schwerpunktverlagerung in der Steigung die Hinterachse stärker belastet (Anm.: Auch wenn die Vorderachse entlastet wird, ist die res. äquivalente 10-t Achslast jetzt größer [Testrechnung: LKW mit 2x10 t-Achsen gegenüber LKW mit vorne 8 t und hinten 12 t äquiv. 10 t-Achslast ist wegen 4.Potenzgesetz bei gleich bleibendem Gesamtgewicht unterschiedlich! ] ).Beides erzeugt eine höhere / konzentriertere Belastung des Straßenaufbaus in der Steigung.

Also: f3 (Steigungsfaktor) wird größer, daraus folgt: B wird größer

32




Berechnen Sie die erforderliche Bauklasse für einen Autobahnneubau, der erst im fünften Nutzungsjahr die geplante Verkehrsbedeutung erhält.

Eingangsdaten:- N = 30 Jahre- 6 Fahrstreifen, Breite je 3,75 m- Höchstlängsneigung = 4 %- Verkehrsdaten:

- 1. Nutzungsjahr: DTVSV = 1.900 Fz/24h- Mittlere jährliche Zunahme des Schwerverkehrs vom 2. bis 4. Nutzungsjahr =

2 %- ab dem 5. Nutzungsjahr erhält der Abschnitt die geplante Verkehrsbedeutung

( entspr. 3 % Zunahme)

33




Schritt 1: Wahl der Berechnungsart„… der erst im fünften Nutzungsjahr die geplante Verkehrsbedeutung erhält.“

DTVSV-Daten & variabler Faktor (fz) Methode 1.1

( )[ ]∑=

− +⋅⋅⋅⋅⋅⋅=N

1iii2i1

SV1i3Bm p1ffDTAfq365B

Berechnung des Summanden für jedes der 30 Nutzungsjahre

34




Tabelle zur Berechnung nach Methode 1.1

Jahr pi DTVSVi-1 fA DTASV

i-1 qBm f1 f2 f3 Tage/Jahr 1+pi Bi1 - 1900,00 4,20 7980,00 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 - 318.066,842 0,02 1900,00 4,20 7980,00 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,02 324.428,183 0,02 1938,00 4,20 8139,60 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,02 330.916,744 0,02 1976,76 4,20 8302,39 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,02 337.535,085 0,03 2016,30 4,20 8468,44 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 347.661,136 0,03 2076,78 4,20 8722,49 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 358.090,967 0,03 2139,09 4,20 8984,17 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 368.833,698 0,03 2203,26 4,20 9253,69 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 379.898,709 0,03 2269,36 4,20 9531,30 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 391.295,6610 0,03 2337,44 4,20 9817,24 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 403.034,5311 0,03 2407,56 4,20 10111,76 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 415.125,5712 0,03 2479,79 4,20 10415,11 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 427.579,3313 0,03 2554,18 4,20 10727,57 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 440.406,7114 0,03 2630,81 4,20 11049,39 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 453.618,9215 0,03 2709,73 4,20 11380,88 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 467.227,4816 0,03 2791,02 4,20 11722,30 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 481.244,3117 0,03 2874,75 4,20 12073,97 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 495.681,6418 0,03 2961,00 4,20 12436,19 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 510.552,0919 0,03 3049,83 4,20 12809,28 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 525.868,6520 0,03 3141,32 4,20 13193,55 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 541.644,7121 0,03 3235,56 4,20 13589,36 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 557.894,0522 0,03 3332,63 4,20 13997,04 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 574.630,8723 0,03 3432,61 4,20 14416,95 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 591.869,8024 0,03 3535,59 4,20 14849,46 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 609.625,8925 0,03 3641,65 4,20 15294,94 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 627.914,6726 0,03 3750,90 4,20 15753,79 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 646.752,1127 0,03 3863,43 4,20 16226,41 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 666.154,6728 0,03 3979,33 4,20 16713,20 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 686.139,3129 0,03 4098,71 4,20 17214,59 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 706.723,4930 0,03 4221,67 4,20 17731,03 0,26 0,40 1,00 1,05 365,00 1,03 727.925,20

SUMME = 14.714.340,97B [Mio] = 14,71

( )[ ]∑=

− +⋅⋅⋅⋅⋅⋅=N

1iii2i1

SV1i3Bm p1ffDTAfq365B

35




Schritt 1: Wahl der Berechnungsart„… der erst im fünften Nutzungsjahr die geplante Verkehrsbedeutung erhält.“

Schnellere Berechnung bei Unterteilung des Bemessungszeitraumes in Zeitabschnitte mit konstanten Faktoren

Zeitabschnitt 1: Jahr 1 bis 4: 2 % ZunahmeZeitabschnitt 2: Jahr 5 bis 30: 3 % Zunahme

Zeitabschnitt 1:fz 1…4 = [(1+0,02)4-1] / [0,02 4] = 1,030B1…4 = 4 1900 4,2 0,26 0,4 1 1,05 1,030 365

Zeitabschnitt 2:fz 5…30 = [(1+0,03)26-1] / [0,03 26] (1+ 0,03) = 1,527DTVSV

5= 2016,30 Fz/24h (Zinseszinsrechnung) B5…30 = 26 2016,30 4,2 0,26 0,4 1 1,05 1,527 365

Bemessungszeitraum B1…4 + B5…30 = 14,71 Mio.

365ffffqDTANB z321BmSV ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

Methode 1.2

36




Berechnen Sie die durchschnittliche Anzahl der täglichen äquivalenten Achsübergänge des Schwerverkehrs EDTASV bei vorgegebenen Achslastdaten:

6,6 t 10,0 t

6,6 t 11,0 t10,0 t

9,5 t 7,5 t 10,8 t 11,2 t

Anzahl der Fahrzeuge

Achslastdaten

20

50

125

37




EDTASV = 20 (6,6 / 10)4 + 20 (10 / 10)4 =

∑⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅= −−

k

4

0

kSVk)1i(

SV1i L

LDTAEDTA

6,6 t

10,0 t

20 x

23,79

6,6 t

11,0 t10,0 t

9,5 t 7,5 t 10,8 t 11,2 t

EDTASV = 508,12

EDTASV = 132,6950 x

125 x

38



Grenzen für die standardisierte Bemessung …

39



Quellenangaben

- Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen, Ausgabe 2001 (RStO ’01), Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, FGSV-Verlag, 2001

- Straßenbau und Straßenerhaltung, 8. Auflage, Straube / Krass, Erich-Schmidt-Verlag, 2005

- DIN 18196

- Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 204, Bundesministerium für Verkehr, 1976

standardisierte bemessung von verkehrsflächen nach den rsto’01 · 2 fachgebiet straßenbau...

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