Frostzone

Deutschland i​st zum Zweck d​er frostsicheren Bemessung d​es Straßenoberbaus (Frostschutzbauweise) i​n aktuell d​rei Frostzonen gegliedert. Diese Einteilung basiert a​uf den Erfahrungen u​nd Erkenntnis a​us der Frosteinwirkung d​es Winters 1962/63. Dies w​ar ein s​ehr langer u​nd strenger Winter. Die Karte w​urde vom Arbeitsausschuss „Frost“ u​nd der Arbeitsgruppe „Erd- u​nd Grundbau“ erstellt. Maßgebend i​st die Betrachtung v​on frostgefährdeten u​nd frostempfindlichen Böden d​er Bodenklassen F2 u​nd F3. Für F1 besteht k​eine Gefahr v​on Frostschäden.

Klimatologische Kenntage Tagestemperatur T: max / med / min[1]
Lufttemperatur­abhängige Kenntage
Tmax ≥ 35 °C	Wüstentag
Tmax ≥ 30 °C	Heißer Tag[2]
Tmin ≥ 20 °C	Tropennacht[2]
Tmax ≥ 25 °C	Sommertag[2]
Tmed < 15 °C / 12 °C	Heiztag[3]
Tmed ≥ 5 °C	Vegetationstag[4]
Tmin < 0 °C	Frosttag[2]
Tmax < 0 °C	Eistag[2]
nicht einheitlich definiert:	Kalter Tag[2]
Witterungs­abhängige Kenntage
Bewölkung	Heiterer Tag[2]
Bewölkung	Trüber Tag[2]
Bewölkung	Nebeltag[2]
Luftfeuchte / Temperatur	Schwüler Tag
Niederschlag	Niederschlagstag[2]
Niederschlag	Regentag[2]
Niederschlag	Hageltag[2]
Niederschlag	Schnee(decken)tag[2]
Unwetter	Sturmtag[2]
Unwetter	Gewittertag[2]

Zugehörige Begriffe

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

  ${\displaystyle z_{F}=15,6*FI^{0,3}}$ (für mittelstrenge Kälteperioden)

• Frostzonengrenzen: Die Erkenntnisse aus dem Winter 1962/63 haben ergeben, dass Deutschland in drei Frostzonen eingeteilt werden kann, wobei Hochlagen außerhalb dieser Einteilung liegen können:

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 Wiederkehrzeiträume sowie über die Höhenlage der Baustellen.

Literatur

• C. Göbel, 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, 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, Erfahrungsaustausch über Erdarbeiten im Straßenbau, Heft 37, S. 25

Weblinks

• Bundesanstalt für Straßenwesen

Einzelnachweise

1. Anmerkung: Auf der Grafik liegt, anders als die Farbmarkierungen bei den Temperaturschwellen, die 0-°C-Linie auf der Grenze zwischen türkis und blau. → Jahresgang der Grafik (animiert)
2. Klimatologische Kenntage im Wetterlexikon des Deutschen Wetterdienstes
3. Deutschland: 15 °C nach VDI 2067; Österreich, Schweiz, Liechtenstein: 12 °C nach Usance
4. auch T_med ≥ 10 °C: Tag Hauptvegetationsperiode