Frostzone

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 besteht keine Gefahr von Frostschäden.

Klimatologische Kenntage

Tagestemperatur T: max / med / min
Tagestemperatur T: max / med / min[1]

Lufttemperatur­abhängige Kenntage
Wüstentag
  • Tmax ≥ 35 °C
    • Heißer Tag[2]
  • Tmax ≥ 30 °C
    • Tropennacht[2]
  • Tmin ≥ 20 °C
    • Sommertag[2]
  • Tmax ≥ 25 °C
    • Heiztag[3]
  • Tmed < 15 °C / 12 °C
    • Vegetationstag[4]
  • Tmed ≥ 5 °C
    • Frosttag[2]
  • Tmin < 0 °C
    • Eistag[2]
  • Tmax < 0 °C
    • Kalter Tag[2] keine einheitliche Definition
    Witterungs­abhängige Kenntage
    Bewölkung Heiterer Tag[2],
    Trüber Tag[2],
    Nebeltag[2]
    Luftfeuchte / Temperatur Schwüler Tag
    Niederschlag Niederschlagstag[2],
    Regentag[2],
    Hageltag[2],
    Schnee(decken)tag[2]
    Unwetter Sturmtag[2],
    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.
      (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:
    ZoneGrenzeAufschlag SchichtdickeBeschreibung
    Zone I< 490 °Cd+0 cmgeringe Frostgefährdung, geringe Eindringtiefen
    Zone II490 < FI < 580 °Cd+5 cmmittlere Frostgefährdung, mittlere Eindringtiefen
    Zone III> 580 °Cd+15 cmgroße Frostgefährdung, große Eindringtiefen

    Forschungsstand

    Da es seit 1962/63 kaum mehr ähnlich strenge Winter gegeben hat, ist zu klären, wie man die Bemessung des Straßenaufbaus in Deutschland 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. Eurailpress, 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

    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 Tmed ≥ 10 °C: Tag Hauptvegetationsperiode
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