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Detailergebnis zu DOK-Nr. 40399

Tragverhalten von Schichten aus ungebundenen Mineralstoffgemischen unter Asphaltbefestigungen

Autoren	A. Gerlach J. Hothan H. Beyer
Sachgebiete	8.2 Schottertragschichten 11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer

Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik (BMV, Bonn) H. 594, 1990, 51 S., zahlr. B, T, Q

Das nichtlineare Kraft-Verformungsverhalten von Tragschichten ohne Bindemittel erfordert eine Berücksichtigung des örtlich unterschiedlichen Beanspruchungszustandes, um aus diesem eine lokal variable Steifigkeit zu ermitteln, die ihrerseits das Tragverhalten der gesamten Schicht bestimmt. Zur Beschreibung der Abhängigkeit der lokalen Steifigkeit vom herrschenden Spannungszustand existiert eine Vielzahl von Möglichkeiten. Die zur Zeit am vollständigsten erscheinende Lösung stammt aus dem Institut für Grundbau, Wasserwesen und Verkehrswesen der Universität Bochum. Aufgrund umfangreicher Versuche (z.B. BMV FA 6.029) konnten Abhängigkeiten vom Festigkeitsverhalten des Materials (Mohr-Coulombsche-Bruchgrade), der mittleren Spannung, der Schubspannung wie auch vom Schubspannungsniveau ermittelt werden. Bei den durchgeführten Simulationsrechnungen ergaben sich aber auch Schubspannungsniveaus unter und oberhalb der versuchstechnisch bestimmten Grenzen. Für diese Bereiche mußten plausibel erscheinende Ergänzungen vorgenommen werden. Zur Beurteilung der Wirkungen der lokalen Steifigkeiten auf das Verhalten der Befestigung bieten sich zwei Möglichkeiten an, die Simulation mit Hilfe von Mehrschichten- und Finite-Elemente-Programmen. Die umfangreichen Untersuchungen zeigen, daß eine überraschend große Übereinstimmung der Ergebnisse beider Rechenansätze erreichbar ist. Danach kommen beide Rechenmodelle infrage, den spannungsabhängigen E-Modul in der ToB zu ermitteln. Aus den Ergebnissen resultiert der für die Bemessung bedeutsame Schluß, daß gegenüber den Ergebnissen der klassischen Bemessungsrechnung, die von konstantem E-Modul der ToB ausgeht, die Gewichtung der Lastklassen untereinander neu bewertet werden muß. Die spannungsabhängigen ToB E-Moduli werden demnach eine erhebliche Rolle in der Bemessungsrechnung spielen, doch ist darauf hinzuweisen, daß die notwendige Erweiterung des Gültigkeitsbereiches der E-Modul-Funktion experimentell zu bestätigen sein wird. Es ist auch zu erwarten, daß durch die Einbeziehung von in der ToB vorhandenen Vorspannungen (durch den Verdichtungsvorgang und/oder die einwirkende Last hervorgerufen) das Schubspannungsniveau gesenkt wird. Über die Größe und Herkunft dieser Vorspannungen sind aber zur Zeit keine definierten Aussagen vorhanden, so daß die Vorspannungen im Rechenmodell nicht berücksichtigt werden konnten. Mit Abschluß dieses Forschungsauftrages stehen jedoch zwei Rechenmodelle zur Verfügung, die unter Berücksichtigung der Ergebnisse der o.a. noch zu leistenden Forschungen letztlich einen bemessungsrelevanten E-Modul-Ansatz realisierbar erscheinen lassen.