Im Rahmen des Forschungsprojektes FE 04.198/2004/ARB wurden seitens des Auftragnehmers, der Technischen Universität Dresden, umfangreiche Untersuchungen zur Temperaturproblematik in flexiblen Straßenbefestigungen aus Asphalt durchgeführt. Ziel war neben der Erarbeitung einer für freie Bemessungsverfahren anwendbaren klimaindizierten Straßentemperaturzonenkarte, die Auskunft über Oberflächentemperaturhäufigkeiten und deren regionale Unterschiede geben soll, auch die Prüfung der bis dato verwendeten 13 Temperaturverläufe. Zur Analyse der Gültigkeit dieser Temperaturverläufe sowie deren Klassifizierung wurde eine Vielzahl von stündlichen Temperaturverläufen numerisch berechnet. Basis dieser Berechnungen bilden Messwerte von Fahrbahnoberflächetemperaturen, die im Rahmen des Straßenzustand- und Wetterinformationssystems (SWIS) deutschlandweit erfasst werden. Insgesamt wurden für die Gültigkeitsanalyse sowie die Ausarbeitung charakteristischer Temperaturverläufe ca. 450.000 Temperaturverläufe von 74 Messstellen über einen Zeitraum von teilweise 2002 bis 2005 herangezogen. Es konnte gezeigt werden, dass eine solche strikte Zuordnung von Temperaturverläufen zu Oberflächentemperaturen weder begründbar noch zweckmäßig zu sein scheint. Vielmehr sind, bestätigt durch thermodynamische Gesetzmäßigkeiten, andere Kriterien wie der Zeitpunkt, zu dem man das Temperaturprofil betrachtet, sowie die Intensität der täglichen Temperaturänderung maßgebendere Klassifizierungsgrößen zur Bildung charakteristischer Temperaturverläufe. Die Stunde des Tages sowie die Amplitude der täglichen Änderung der Oberflächentemperatur, welche als Klassifizierungskriterien zur Erarbeitung der charakteristischen Temperaturverläufe herangezogenen wurden, ermöglichen eine weitaus detailliertere Darstellung und Abbildung bezüglich des qualitativen Verlaufes der tatsächlichen Temperaturzustände im Asphaltpaket. Insgesamt wurden 12 normierte Temperaturverläufe erarbeitet. Jeder dieser 12 charakteristischen Temperaturverläufe wird durch eine mathematische Funktion in Form eines Polynoms abgebildet. Durch eine Superposition der normierten Temperaturveriäufe mit der Oberflächentemperatur erhält man anschließend den absoluten charakteristischen Temperaturverlauf. Die Auftretenshäufigkeit jedes absoluten Temperaturverlaufes wird letztlich über die amplituden- und stundenklassenabhängigen Häufigkeiten der Oberflächentemperaturklassen bestimmt. Diese Häufigkeiten bilden somit die Grundlage für die Erarbeitung der klimaindizierten Straßentemperaturzonenkarte (KIST-Zonen-Karte). Grundlage der KIST-Zonen-Karte bilden Temperaturanalysen von 54 Stationen in Deutschland über einen Zeitraum von 15 Jahren (1991 bis 2005). Die erarbeitete KIST-Zonen-Karte basiert auf mehr als 7 Mio. berechneten Oberflächentemperaturen. Die Erarbeitung der KIST-Zonen erfolgte mit Hilfe des Partitionierungsverfahrens k-means. Die Gruppierung von Stationen zu Zonen erfolgte zum einen auf Basis der Einzelhäufigkeitsverteilungen der Fahrbahnoberflächentemperaturen (häufigkeitsbasiert), zum anderen auf Basis der stationsindividuellen Schädigungsraten infolge der klimatischen Umgebungsbedingungen in Kombination mit einer Verkehrsbelastung (ermüdungsbasiert). Die Schädigungsraten wurden mit Hilfe des Dimensionierungsprogramms PADESTO berechnet. Die ermüdungsbasierte Verfahrensweise zur Erstellung von KIST-Zonen berücksichtigt genauer die Temperaturabhängigkeit der Schädigungsratenanteile und ist demnach maßgebend. Für die rechnerische Dimensionierung von Asphaltbefestigungen wird die ermüdungsbasierte KIST-Zonen- Karte mit 6 unterschiedlichen Straßentemperaturzonen maßgebend.

Aim of the research project 04.198/2004/ARB was to investigate the temperature distribution within the asphalt layers in pavements. This project was conducted at Dresden University of Technology. The research project consisted of two parts: - Development of a temperature zone map for Germany (in terms of relevant pavements temperatures). This map should include information about the frequencies of the pavement surface temperatures as well as their regional variations. - Validation of the 13 temperature gradients for asphalt pavements which are currently used within the German mechanistic-empirical pavement design procedure. To check the rehabilitee of these temperature gradients on one hand and to classify the temperature gradients a large number of hourly temperature gradient were numerically calculated. These calculations were based on measured temperatures at defined location all over Germany which are frequently recorded within the roadcondition and weather information system called SWIS. Overall, approximately 450,000 characteristic temperature gradients from 74 different stations between 2002 and 2005 were investigated to determine the characteristic temperature gradients within the flexible pavements. The results of the research showed that such a strict assignment of the temperature gradients to the surface temperatures is not very reliable. However, other criteria such as the point in time of the temperature profile and the intensity of the daily temperature change are most relevant to classify the temperature gradients. This was validated by using thermodynamic laws. The point in time of the temperature profile and the intensity of the daily temperature change will be used to classify the characteristic temperature gradients. Each of these 12 characteristic temperature gradients can be described by using a special mathematical function (polynomial of 5th degree). The standardized characteristic temperature gradients and the surface temperatures will be super positioned in order to determine the absolute characteristic temperature gradients. The hourly and frequency dependant surface temperature classes define the occurrence of each absolute temperature gradient. These frequencies form the basis for the development of the Climatic Road Temperature (CRT) Maps. The CRT Maps were developed using temperature measurements from 54 different stations in Germany over a period of 15 years (1991 to 2005). The CRT Zone Maps determined are based on more then 7 mill, surface temperatures calculated. The CRT Maps were developed using the partition method k-means. The CRT Maps were developed using two different methods: - Frequency based CRT Zone Maps - CRT Zone Maps based on temperature dependant damage rates The damage rates were calculated using the pavement design program PaDesTo. To define the CRT Zone Maps, the temperature dependency of the fatigue rates can be determined more accurately using the fatigue based procedure. It was found that the fatigue based CRT-Zone-Map with 6 different temperature zones is most suitable.