The subject of the master thesis is to verify the possibility of application of geodetic methods to determine longitudinal and transverse pavement surface roughnesses. Geodetic techniques are compared to techniques specified in ČSN 73 6175. Subject of testing is absolute and relative accuracy of altitude measurement and accuracy of roughness parameter determination. As a result, the graphic interpretation of these parameters and deviations from reference values are presented in the current document. Practical use of the surveying methods is evaluated based on the application of the above mentioned techniques and the results of accuracy analysis.

Le contrôle des chaussées neuves en génie civil est primordial pour assurer sa bonne miseen oeuvre et lui conférer une durée de vie optimale. Dans cet objectif, divers paramètresphysiques nécessitent d'être scrupuleusement calibrés et contrôlés afin d'éviter une dégradation précoce de la chaussée et des problèmes de sécurité pour les conducteurs qui l'empruntent. De plus, les coûts associés à la mise en place et à la maintenance des chaussées sont considérables. Parmi les propriétés qui requièrent une attention particulière, la compacité, qui est indicative de la quantité d'air en volume dans la chaussée, est celle qui nous intéresse dans cette étude. Actuellement, seulement deux méthodes en laboratoire (en Europe) sont considérées comme des méthodes normalisées pour déterminer la compacité. Néanmoins, ces techniques sont destructives et/ou nucléaires ce qui est un frein majeur à leur utilisation. Durant ces deux dernières décennies, de nouvelles techniques électromagnétiques (non nucléaires et non destructives) ont émergé et ont prouvé leur forte utilité dans le domaine de la géophysique et du génie civil et plus particulièrement pour la détermination de la compacité. Cependant, ces nouvelles techniques nécessitent de prendre un certain nombre de précautions pour déterminer la compacité. Tout d'abord, elles permettent de mesurer la permittivité diélectrique du matériau en question. Ainsi pour déterminer la compacité, il est nécessaire d'utiliser des lois de mélange électromagnétiques. L'utilisation de ces modèles requiert une connaissance précise des constituants qui composent la chaussée ainsi que de leurs propriétés (masse volumique et permittivité diélectrique). La première partie de ce travail démontre la pertinence d'utiliser un radar à sauts de fréquences pour déterminer la compacité. L'étude de plusieurs lois de mélange électromagnétiques a été réalisée et les modèles présentant les meilleurs résultats ont été sélectionnés. Cependant, ces techniques font face de nos jours à un problème majeur. En effet, l'utilisation de matériaux recyclés est de plus en plus fréquente pour la construction de nouvelles chaussées ce qui rend la détermination de la compacité encore plus difficile par des méthodes électromagnétiques. Par conséquent, plusieurs méthodologies ont été développées, et sont proposées pour déterminer la compacité d'une nouvelle autoroute qui comporte des matériaux recyclés. La seconde partie de ces travaux de recherche porte sur la caractérisation diélectrique de plusieurs roches qui sont les éléments principaux d'une chaussée. Cette caractérisation est validée de basses à hautes fréquences mais aussi en fonction de la température. Les résultats montrent que à haute fréquence, la permittivité est principalement dépendante de la densité et de la composition chimique de la roche. En revanche, lorsque la fréquence d'investigation diminue et que la température varie, d'autres phénomènes apparaissent et changent dramatiquement le comportement diélectrique de la roche. Il a également été montré que l'eau joue un rôle majeur dans le comportement diélectrique à basse fréquence de la roche. Ces phénomènes se répercutent à "haute fréquence" par de très faibles variations qui pourraient expliquer les déviations obtenues par les méthodes électromagnétiques capacitives qui fonctionnent dans la région du MHz et qui sont également utilisées pour le contrôle de la compacité des chaussées neuves. / The control of new paved road is primordial to ensure its quality as well as its lifetime. Thus, several physical properties need to be well calibrated and controlled in order to avoid early degradations and safety issues for the drivers. Furthermore, the coast associated to the road building and the road maintenance is significant which makes the implementation of asphalt pavement according to the standard even more important. Among the properties that need attentions, the compactness which is indicative of the air void concentration in the asphalt pavement is the one we are interested in. Currently, only two methods in laboratory (in Europe) are considered as standards to assess the compactness. Nevertheless, these techniques are either nuclear or destructive which is a major hindrance. In the past two decades, new electromagnetic (EM) techniques have emerged and proved their great utility for geophysics or civil engineering applications and more importantly for the compactness assessment. However, these non-destructive and non-nuclear methods require many special precautions for the compactness assessment. First of all, they allow to measure the dielectric permittivity of the investigated material. Then to figure out the compactness, the use of EM mixing models is required. This leads to the accurate knowledge of every components constituting the asphalt pavement and their related properties (density and permittivity). The first main part of this work spotlights the relevance of using a step frequency radar for the compactness assessment. The study of several EM mixing models is performed to select the most appropriate ones. Nowadays, one of the challenges to address for these techniques is that the use of recycled materials is more and more commonly implemented for new roads building. Indeed, as the knowledge of the component properties is required, this makes the compactness assessment even more difficult. As a consequence, several methods have been developed and are proposed to assess the compactness of a new paved highway containing recycled asphalt pavement. The second main part of this research is the dielectric characterization of many rocks which are the main component of the asphalt pavement. This characterization is validated from low to high frequencies and also as a function of the temperature. The results show at high frequency that the permittivity is mainly dependent on the density and the chemical composition of the rock. However, as the frequency decreases and the temperature varies, this is not longer true and additional phenomena appear and drastically change the dielectric behavior of the rock. Also, it has been shown that the water plays a major role on the dielectric behavior at low frequency. This phenomena are reflected partially by small variations at "high frequency" that could explained the deviations obtained for capacitive techniques which work in the MHz region and which are used also for the compactness assessment.

Asphalt joints are inevitable parts of every pavement. They are constructed for different reasons. Although much attention is dedicated to the construction joints (hot with hot pavement), a scientific approach for cold joints (cold with hot pavement) with respect to large patch constructions is still missing. This report tries to evaluate existing construction techniques and to suggest new testing methods of tests. Although, indirect tensile tests IDT and direct tension tests DTT are familiar in the field of asphalt pavement characterization, they have not been used for the assessment of joint quality so far. In this report, these two test types are evaluated and the results are analyzed using finite element software ABAQUS. The results of the comparison of joint compaction techniques on a laboratory scale suggest that joints with angles seem to show more promising behavior than vertical joints. Also, starting compaction from the hot side generally produces better results than compaction starting from cold side.

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Die Straßeninfrastruktur ist die wichtigste Grundlage für die Mobilität von Wirtschaft und Gesellschaft und stellt ein großes Anlagevermögen für Bund, Bundesländer, Landkreise und Gemeinden dar. Aufgrund der hohen Beanspruchungen aus Verkehr und Witterung ist die Infrastruktur kontinuierlich durch geeignete Maßnahmen zu erhalten. Die Erhaltungsplanung wurde in den vergangenen Jahren stärker systematisiert. Auf Netzebene werden durch die „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01 - FGSV 2001a) Verfahren beschrieben, um an formulierten Zielen ausgerichtete und strategische Erhaltungsprogramme aufzustellen. Zur Darstellung netzweiter Strategieszenarien werden heutzutage Pavement-Management-Systeme (PMS) eingesetzt. Sie ermitteln diejenigen Erhaltungsmaßnahmen, die bei vorgegebenem Betrachtungszeitraum und Mitteleinsatz den maximalen Nutzen (Verbesserung des Straßenzustands) versprechen. Die Erhaltungsmaßnahmen können hinsichtlich ihres Umfangs nach Maßnahmen der Instandsetzung und Erneuerung differenziert werden. Der verbesserte Fahrbahnzustand und der Eindruck einer neuen, richtliniengerechten Straße, der speziell bei Erneuerungsmaßnahmen entsteht, führt erfahrungsgemäß zu höheren Geschwindigkeiten der Verkehrsteilnehmer (WEISE 1991). Diese geschwindigkeitserhöhende Wirkung ist insbesondere auf Landstraßen kritisch zu prüfen. Die Landstraßen in der Bundesrepublik Deutschland sind in ihrer Gestaltung sehr heterogen. Aus Netzergänzungen, den Bau von Ortsumgehungen und grundlegenden Modernisierungen sind sukzessive Streckenabschnitte entstanden, die den Anforderungen aktueller Regelwerke hinsichtlich Verkehrssicherheit und Leistungsfähigkeit genügen. Demgegenüber existieren Straßen, deren Linienführung aus den Anfängen des motorisierten Individualverkehrs stammt und die im Zuge von Erhaltungsarbeiten nur ungenügend an die Entwurfsparameter der entsprechenden Regelwerke angepasst wurden. Sie entsprechen oft nicht dem Stand der Technik. Diese Tatsache spiegelt sich auch im Unfallgeschehen wider. Etwa 57 % der Verkehrstoten sind auf Landstraßen zu verzeichnen (DESTATIS 2017). Diese besondere Unfallschwere ist u. a. auf das instabile Verhältnis von dem vorhandenen Geschwindigkeitsniveau zu der Güte der Gestaltung zurückzuführen. Nicht angepasste Geschwindigkeit ist außerorts die Hauptunfallursache bei Unfällen mit Getöteten (DESTATIS 2017). Die Unfallstatistik unterstreicht also die Bedeutung, entwurfstechnische Belange auch im Zuge von Erhaltungsmaßnahmen zu berücksichtigen. Trotz dieser besonderen Bedeutung werden die entwurfs- und sicherheitstechnischen Belange bei der Erhaltungsplanung noch nicht hinreichend berücksichtigt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, ein Verfahren zu entwickeln, welches die Geometrie eines Straßennetzes bewertet und - daraus abgeleitet - entsprechende Kriterien für die Integration in Pavement-Management-Systeme definiert. Um darauf aufbauend entwurfstechnische Um- und Ausbauempfehlungen wirksam in das PMS zu implementieren, war die derzeitige Nutzendefinition um sicherheitstechnische Aspekte weiterzuentwickeln. Dazu waren zunächst die maßgebenden Entwurfsmerkmale abzugrenzen. In diesen Untersuchungen haben sich vor allem die Fahrbahnbreite und die Größe/Abfolge der Lageplanelemente als sicherheitsrelevant herausgestellt. Fahrbahnbreiten von 7,00 m ≤ B ≤ 8,50 m sind - ähnlich wie bei VIETEN U. A. (2010) - durch ein geringeres Unfallgeschehen gekennzeichnet. Dieser Sicherheitsvorteil breiterer Querschnitte wurde insbesondere bei nicht relationstrassierten Streckenabschnitten festgestellt. Es zeigte sich jedoch, dass die Belange der Linienführung im Lageplan stärker auf die Verkehrssicherheit wirken als die Querschnittsgestaltung. Relationstrassierte Strecken wiesen unabhängig von der Fahrbahnbreite durchschnittlich nur halb so hohe Unfallkennwerte auf wie nicht relationstrassierte Straßenabschnitte. Zur Bewertung der Relationstrassierung hat sich das Maß der Abweichung von den Forderungen der RAL (FGSV 2012a) als geeignetes Kriterium herausgestellt. Bei einer prozentualen Abweichung von Abw > 25 % stiegen in den vorliegenden Streckenkollektiven die Unfallkennwerte sprunghaft an. Anhand dieser Ergebnisse wurde ein Verfahren zur entwurfstechnischen Bewertung von Straßennetzen erarbeitet. Das Verfahren basiert auf einem dreistufigen Bewertungssystem, welches das Maß der Abweichung von den Entwurfsrichtlinien beschreibt. Im Ergebnis werden allgemeine Empfehlungen zur Anpassung der Linienführung in Abhängigkeit vom Längenanteil sicherheitskritischer Kurven an der Gesamtlänge des Straßenabschnitts formuliert. Die Empfehlungen für entwurfstechnische Maßnahmen können über sogenannte Anwendungsbereiche bei der strategischen Erhaltungsplanung mittels PMS berücksichtigt werden. In Abhängigkeit vom Längenanteil sicherheitskritischer Kurvenbereiche sind nur bestimmte Erhaltungsmaßnahmen zulässig. Damit können höherwertige (und somit geschwindigkeitserhöhende) Maßnahmen der baulichen Erhaltung bei Straßenabschnitten mit unzureichender geometrischer Gestaltung ausgeschlossen bzw. abgegrenzt werden. Diese Bereiche sind in der Linienführung elementweise bzw. gänzlich anzupassen. Entsprechende Um- und Ausbaumaßnahmen waren daher im letzten Schritt wirksam in das PMS zu integrieren. Den erfahrungsgemäß höheren Kosten dieser Maßnahmen steht der zu erwartende volkswirtschaftliche „Gewinn“ infolge vermiedener Straßenverkehrsunfälle gegenüber. Daher wurde die Definition des Nutzens bei Um- und Ausbaumaßnahmen um einen Wichtungsfaktor erweitert, welcher das tatsächliche Unfallgeschehen der jeweiligen Straßenabschnitte berücksichtigt. Mit dem entwickelten Verfahren können bei der strategischen Erhaltungsplanung nun entwurfstechnische Belange ebenfalls berücksichtigt werden. Die aus den Sicherheitsuntersuchungen abgeleiteten Parameter und Kriterien orientieren sich an der Grundstruktur der Straßendatenbanken. Damit ist es möglich, bestehende PMS-Module anzupassen sowie ein eigenständiges Modul „Um- und Ausbau“ zu entwickeln und in das Gesamtsystem zu implementieren. Die erforderliche Datengrundlage ist zum Teil bereits in den Straßendatenbanken vorhanden bzw. kann mit vertretbarem Aufwand berechnet werden. Bei konsequenter Anwendung des Verfahrens wird sich die Sicherheit auf Landstraßen mittel- und langfristig verbessern.:1 Einleitung 2 Stand von Wissenschaft und Technik 2.1 Sicherheitstechnische Aspekte bei der Festlegung von Entwurfselementen 2.1.1 Elemente des Querschnitts 2.1.2 Elemente des Lageplans 2.1.3 Elemente des Höhenplans 2.1.4 Räumliche Linienführung 2.1.5 Sichtweite 2.1.6 Verfahren zur entwurfstechnischen Bewertung von Straßen 2.1.7 Schlussfolgerungen für die Untersuchung 2.2 Stand der Regelwerke 2.2.1 Gestaltungsgrundsätze der Entwurfsrichtlinien 2.2.2 Richtlinien für die Anlage von Landstraßen (RAL) 2.2.3 Merkblatt zur Übertragung des Prinzips der Entwurfsklassen auf bestehende Straßen (M EKLBest) 2.2.4 Erhaltungsplanung 2.2.5 Schlussfolgerungen für die Untersuchung 3 Ziel der Arbeit und Vorgehensweise 3.1 Ziel und Abgrenzung der Arbeit 3.2 Allgemeine Vorgehensweise 3.3 Möglichkeiten der Datenbereitstellung und Datenerhebung 3.3.1 Straßendatenbanken 3.3.2 Kinematische Datenerfassung und Datenaufbereitung 3.4 Netzweite Berechnung entwurfstechnischer Parameter 3.4.1 Abgrenzung der Straßenabschnitte 3.4.2 Berechnung der Fahrbahnbreite 3.4.3 Berechnung der Elementrelationen 3.4.4 Berechnung der Kurvigkeitsdifferenzen 3.4.5 Detektierung von kritischen Sichtschattenbereichen 3.4.6 Detektierung verdeckter Kurvenbeginne 3.5 Analyse des Unfallgeschehens 3.5.1 Kenngrößen der Unfallanalyse 3.5.2 Netzzuordnung der Unfälle 3.5.3 Spezifizierung der Unfalldaten 3.5.4 Berechnung der relativen Unfallkenngrößen 3.5.5 Bildung von Untersuchungskollektiven 3.5.6 Fahrbahnbreite 3.5.7 Kurvenradien und Elementfolgen 3.5.8 Kurvigkeit des Einzelbogens und Kurvigkeitsdifferenzen 3.5.9 Sichtschattenbereiche 3.5.10 Verdeckter Kurvenbeginn 4 Einfluss ausgewählter Entwurfsmerkmale auf die Verkehrssicherheit 4.1 Darstellung des Streckenkollektivs 4.2 Fahrbahnbreite 4.3 Kurvenradien und Elementfolgen 4.3.1 Kurvenradius 4.3.2 Folge gegensinnig gekrümmter Kurven 4.3.3 Folge gleichsinnig gekrümmter Kurven 4.3.4 Kurvenradien im Anschluss an Geraden 4.4 Kurvigkeit des Einzelbogens und Kurvigkeitsdifferenzen 4.4.1 Kurvigkeit des Einzelbogens 4.4.2 Kurvigkeitsdifferenzen 4.5 Kritische Sichtschattenbereiche 4.6 Verdeckter Kurvenbeginn 4.7 Zusammenfassung 5 Konzept zur Berücksichtigung entwurfs- und sicherheitstechnischer Aspekte bei PMS 5.1 Verfahren zur entwurfstechnischen Bewertung 5.1.1 Bewertungsphilosophie 5.1.2 Linienführung im Lageplan 5.1.3 Querschnittsgestaltung 5.1.4 Ableitung von Um-/Ausbauempfehlungen 5.2 Maßnahmen für Pavement-Management-Systeme (PMS) 5.2.1 Begriffe der Baulichen Erhaltung 5.2.2 Struktur und Aufbau von PMS 5.2.3 Wahl der Erhaltungsmaßnahmen in PMS 5.2.4 Ableitung zulässiger Erhaltungsmaßnahmen für PMS 5.2.5 Berücksichtigung von Um- und Ausbaumaßnahmen in PMS 5.2.6 Bewertung von Maßnahmen in PMS 5.3 Berücksichtigung von entwurfs- und sicherheitstechnischen Aspekten bei PMS - Verfahrensablauf 5.4 Abschätzung des Ausbaubedarfs von Straßennetzen - Verfahrensablauf 6 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anhangverzeichnis

En el Perú existen zonas afectadas por la geología volcánica ya que disponen de insumos naturales llamados cenizas volcánicas. Este es un material formado por pequeños fragmentos de lavas silíceas de granos finos de colores blanquecinos, blandos y deleznables. Suelen presentar diversos grados de cementación, de tipo fisil, lo que los identifica en la categoría de suelos colapsables. Es por ello, que para la construcción del pavimento se requiere realizar la estabilización o mejoramiento de la subrasante para el siguiente proyecto que se desarrolla entre Arequipa y Moquegua. La presente investigación tiene como objetivo evaluar el uso de agregados marginales con cenizas volcánicas para el diseño de losa de concreto hidráulico referida, la misma que como estructura será evaluada con los resultados del módulo de flexión y esfuerzo crítico. Los resultados demostraron que, en la caracterización de agregados finos al contener cenizas volcánicas, no cumplan con todos los requerimientos propuestos en la norma peruana (EG-2013) del manual de carreteras. Sin embargo, el American Concrete Institute (ACI) incorpora excepciones para condiciones particulares de los áridos, posibilitando su uso a partir del cumplimiento de la resistencia y durabilidad requerida. Se propuso realizar el diseño de una mezcla de concreto para una resistencia teórica de f´c= 280 kg/cm2. Sin embargo, al ensayar las probetas a los 28 días de curado se obtuvo una resistencia de f´c= 380 kg/cm2 esto se debe a la estrecha relación positiva que presenta la ceniza volcánica con el cemento puzolánico empleado para la mezcla. / In Peru there are areas affected by volcanic geology and that have natural inputs called volcanic ash. This is a material formed by small fragments of siliceous lavas of fine grains of whitish, soft and delectable colors. They usually present varying degrees of cementation, of the fisile type, which identifies them in the category of collapsible soils. That is why, for the construction of the pavement it is necessary to perform the stabilization or improvement of the subgrade for the next project that is developed between Arequipa and Moquegua. The purpose of this research is to evaluate the use of marginal aggregates with volcanic ash for the design of the loss of referred hydraulic concrete, which will be determined as a structure with the results of the flexural and critical stress module. The results showed that, in the characterization of fine aggregates containing volcanic ash, they do not require all the requirements proposed in the Peruvian standard (EG-2013) of the road manual. However, the American Concrete Institute (ACI) incorporates the specific conditions of the aggregates, which allows its use based on compliance with the required strength and durability. It was proposed to design a concrete mix for a theoretical strength of f´c = 280 kg / cm2. However, when testing the probes after 28 days of curing, a resistance of f'c = 380 kg / cm2 was obtained, due to the close positive relationship between volcanic ash and the pozzolanic cement used for the mixture. / Tesis

The aim of the master´s thesis is to evaluate the current measurement of skid resistance road surface properties of selected interchanges. Assess their development depending on the type, speed and number of vehicles, type of asphalt wearing course, directional and height ratios ramps of motorway intersections.

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With advancements in technology, electric vehicles are dominating the world making Internal Combustion engines less relevant, and hence vehicles are becoming quieter than ever before. But noise levels remain a significant concern for both passengers and automotive manufacturers. The vehicle's interior noise can affect the overall driving experience and even the safety of the driver and the passengers. The two main sources of vehicle interior noise are attributed to air-borne noises and structure-borne noises. A modern automobile is a complicated vibration system with several excitation sources like the engine, transmission system, tire/road interface excitation, and wind noise. With electric vehicles on the rise, the engine and transmission noise is practically eliminated, and effective preventive measures and control systems are already in place to reduce the aerodynamic-based noise, vibrations, and harshness (NVH) in modern automobiles making the structure-borne noise the most crucial of the noise sources. Tire/road interaction noise being the most dominant among the structure-borne noise is the main concern of the vehicle interior noise. The two main sources of vehicle interior noise induced by the tire pavement interaction noise are structure-borne noise induced by the low-frequency excitation and air-borne noises produced by the mid and high-frequency excitation. The present study tested an all-season tire over varying operational conditions such as different speeds, normal loads, and inflation pressures on an asphalt surface. Two tri-axial accelerometers attached 1800 apart from each other on the inner liner of the tire of a Volkswagen Jetta were used to measure the circumferential, lateral, and radial acceleration data. An Inertial Measurement Unit (IMU) and velocity box (VBOX) were instrumented in the vehicle to measure the acceleration at the center of gravity (COG) position of the vehicle and the longitudinal velocity of the vehicle respectively. The vehicle was also equipped with a modified hybrid of Close Proximity Testing (CPX) and On-Board Sound Intensity (OBSI) sound measurement systems which were designed and manufactured in-house to measure the tire/road interaction noise at the leading and trailing edges of the tire/road contact patch. Another microphone was instrumented inside the passenger compartment of the vehicle at the passenger's seat right ear position over the tire mounted with the sound measurement system to measure the vehicle interior noise as interpreted by the passengers in the vehicle. Two data acquisition systems coupled with a real-time Simulink model were used to collect all the measured data, one for the noise signals and the other for velocity and acceleration signals. The focus of the current study is to review different generation and amplification mechanisms of the structure-induced tire/road interaction noise and find the relevant dominant frequency ranges of the vehicle interior noise induced by the structure-borne noises using already established physics-based models and correlation techniques. It also aims to find correlations between tire acceleration, vehicle interior noise, and tire pavement interaction noise and their effect on different operational conditions like load, inflation pressure, and velocity. All the signals are studied in the time, frequency, and spectral domain and insights have been drawn on different tire/road noise generation and amplification mechanisms. / Master of Science / Structure-induced vehicle interior noise is one of the main concerns surrounding the automotive NVH industry and tire/road interaction noise being the most dominant source among the structure-borne noises affecting the vehicle interior noise is a major problem to the tire and automotive manufacturers nowadays. It leads to discomfort for the driver and the passengers in the vehicle and can cause fatigue, which in turn can directly affect the vehicle's safety. Several attempts have been made to reduce vehicle interior noise using statistical, physics-based, and hybrid models, but the research is still nowhere near completion. The current study aims to identify the frequency ranges affecting the structure-borne noise-induced vehicle interior noise and uses data-driven approaches in estimating the vehicle interior noise using only the acceleration of the tire. A test setup was designed and developed in-house where a tri-axial accelerometer embedded inside the inner liner of the tire measures the X, Y, and Z acceleration signals. Several microphones are instrumented at the tire/road contact surface and inside the passenger cabin to measure the tire/road interaction noise and the vehicle interior noise. The longitudinal velocity of the vehicle and the accelerations at the center of gravity of the vehicle have also been measured. Multiple data-driven models have been developed to directly predict the vehicle interior noise and tire/road interaction noise using the accelerometer data. This research is directly helpful for the automotive and tire industries by giving them insights on designing and developing quieter tires by using data-driven approaches and further using these with active control systems can mask the vehicle interior noise to acceptable levels in real-time.

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