Detailergebnis zu DOK-Nr. 51337
Rotationssymmetrisches FE-Modell einer Pflasterbefestigung unter dynamischer Belastung (Orig. engl.: Axisymmetric finite element modeling of block pavement subjected to repeated loading)
| Autoren |
B. Shackel K.M. Chua Z. Askree |
|---|---|
| Sachgebiete |
11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer 11.4 Pflaster- und Plattenbefestigungen |
Washington, D.C.: National Academy Press, 2000 (Transportation Research Record (TRB) H. 1730) S. 53-63, 17 B, 2 T, 15 Q
Das zweidimensionale Finite-Elemente-Programm PAVE2D wird verwendet, um Verkehrsflächenbefestigungen mit Betonpflastersteinen als rotierenden Festkörper zu modellieren. Jedoch beinhaltet die Anwendung dieser Annäherung in seiner normalen Form eine Schwierigkeit - die relativ steifen Elemente nahe der Symmetrieachse können nicht rotieren. Daraus resultiert ein unrealistisches Maß an Zugspannungen in der Bettungsschicht. Es wird eine Methode vorgestellt, die Steifigkeit dieser Elemente so zu modifizieren, dass sie einen gewissen Grad an Rotation zu lassen, der einen vernünftigen Spannungszustand ergibt. Dabei wird der E-Modul von den Elementen, die die Betonpflastersteine repräsentieren, reduziert und zwar gemäß ihres Abstandes zur Rotationsachse. Die Federn, die die Fugen simulieren, werden mit einer geringen Steifigkeit belegt, um die Entwicklung von Zugkräften in den Fugen zu vermeiden. Die vorgeschlagene Methode hat einen Vorteil gegenüber den herkömmlichen dreidimensionalen Finite-Elemente-Berechnungen, denn sie beinhaltet eine spannungsbezogene sowie eine geometrische Nichtlinearität und ist in der Lage Be- und Entlastungsvorgänge ohne große rechentechnische Anforderungen zu simulieren. Der Beitrag beinhaltet die Simulation eines Feldversuches, bei dem die 7 cm dicken Pflastersteine durch ein Falling-Weight- Deflectometer belastet werden sowie die Simulation zweier Pflasterflächen (8 und 12 cm) unter dynamischer Belastung. Die vorgeschlagene Methode kann für die Bewertung verschiedener Steinformen und Verlegearten verwendet werden sowie für die Vorhersage der Spurrinnenanfälligkeit dieser Befestigungen.