Frosteinwirkungszone

Deutschland ist zum Zweck der frostsicheren Bemessung des Straßenoberbaus (Frostschutzbauweise) in aktuell drei Frostzonen gegliedert. Diese Einteilung basiert auf den Erfahrungen und Erkenntnis aus der Frosteinwirkung des Winters 1962/63. Dies war ein sehr langer und strenger Winter. Die Karte wurde vom Arbeitsausschuss „Frost“ und der Arbeitsgruppe „Erd- und Grundbau“ erstellt. Maßgebend ist die Betrachtung von frostgefährdeten und frostempfindlichen Böden der Bodenklassen F2 und F3. Für F1 ist besteht keine Gefahr von Frostschäden.

Zugehörige Begriffe

Winter

Zur Erstellung einer Frostzonenkarte wird jeweils ein Winter betrachtet. Dieser dauert vom 1. November bis zum 31. März des folgendes Jahres.

Frostperiode

Im Straßenbau ist eine Frostperiode ein Zeitabschnitt von Tagen mit Tagesmitteltemperatur in zwei Meter über Boden von weniger als Null Grad Celsius.

Frostintensität

Die Frostintensität beschreibt die Tagesmittelwerte der Lufttemperatur während einer Frostperiode.

Kälteperiode

Eine Kälteperiode setzt sich aus mehreren Frostperioden zusammen. Zwischen den Frostperioden dürfen aber nur Tage nicht durchgreifenden Auftauens liegen. Dies sind in etwa zwei bis drei Tage mit Temperaturen über Null Grad.

Frostindex

Der Frostindex FI ist ein Maß für die Strenge einer Kälteperiode. Er ist das Produkt aus der negativen Tagesmitteltemperatur und einem Tag. Die Einheit ist °Cd. Nach Definition des Arbeitsausschusses Frost (Heft 105, 1994) ist der Frostindex somit der Unterschied zwischen dem Maximum und Minimum einer Temperatursummenkurve einer Kälteperiode.

Frosteindringtiefe

Die Frosteindringtiefe ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Straßenaufbaus und des anstehenden Bodens. Sie kann verallgemeinernd über eine Faustformel berechnet werden. z_F = 15,6 * FI^0,3 (für mittelstrenge Kälteperioden)

Frostzonengrenzen

Die Erkenntnisse aus Winter 1962/63 haben ergeben, dass Deutschland in drei Frostzonen eingeteilt ist.

Zone	Grenze	Aufschlag Schichtdicke	Beschreibung
Zone I:	< 490 °Cd	+ 0 cm	geringe Frostgefährdung, geringe Eindringtiefen
Zone II:	490 < FI < 580 °Cd	+ 5 cm	mittlere Frostgefährdung, mittlere Eindringtiefen
Zone III:	> 580 °Cd	+ 15 cm	große Frostgefährdung, große Eindringtiefen

Forschungsstand

Die frostsichere Bemessung des Straßenaufbaus in Deutschland ist seit langem ein viel diskutiertes Thema. Da es seit 1962/63 kaum mehr ähnlich strenge Winter gegeben hat, ist zu klären, wie man die Bemessung den veränderten klimatischen Bedingungen anpassen kann, da mit zunehmenden Schichtdicken mehr Material beschafft, eingebaut und bezahlt werden muss. In den Ländern Brandenburg (Plehm/Kirchner) und Sachsen (Roßberg, Bader, Wolf) hat es bereits in den 1990er Jahren lokale Anpassungen gegeben. Weiterhin werden verschiedene Ansätze diskutiert. Dazu gehören u.a. die Anpassung der aktuell in der RStO 2001 abgedruckten Karte, eine Betrachtung über Häufigkeit und Widerkehrzeiträume sowie über die Höhenlage der Baustellen.

Literatur zum Thema

• C. Göbel und K. Lieberenz: Handbuch Erdbauwerke der Bahnen. Eurorailpress, Hamburg 2004
• Arbeitsausschuss Frost und Arbeitsgruppe Erd- und Grundbau: Entstehung und Verhütung von Frostschäden an Straßen. Heft 105, Kirschbaumverlag, Bonn 1994
• G. Kübler: Der Einfluß der Witterungsfaktoren auf die Frostgefährdung von Straßen. Bast, Wissenschaftliche Berichte, Heft 3, Verlag Ernst&Sohn
• K. Roßberg, E. Bader und M. Wolf: Neue Frostzonenkarte für den Straßenbau des Freistaates Sachsen. In: Straße+Autobahn. 5/96, S. 264-267
• Th. Plehm: Herangehensweise bei der Präzisierung der Frostzonenkarte für das Land Brandenburg. Bast, 37. Erfahrungsaustausch über Erdarbeiten im Straßenbau, Heft S. 25

Weblinks

• Bundesanstalt für Straßenbau
• Aktualisierung der Frostzonenkarte von Deutschland - Diplomarbeit Sommer 2005 an der Brandenburgische Technische Universität