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Detailergebnis zu DOK-Nr. 52757

Dreidimensionale FE-Betrachtung von Betondecken mit schrägen Fugen (Orig. engl.: 3D Finite element analysis of skewed jointed plain concrete pavements)

Autoren	Y. Dere A. Asgari E.D. Sotelino
Sachgebiete	11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer 11.3 Betonstraßen

Proceedings of the Third International Symposium on 3D Finite Element for Pavement Analysis, Design and Research, Amsterdam, The Netherlands, 2-5 April 2002. Delft: Delft University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geoscien sciences, 2002, S. 235-251, 18 B, 3 T, 11 Q

In Indiana wurde ein Betondeckenabschnitt mit schrägem Fugenverlauf hergestellt, an welchem bereits nach kurzer Liegedauer Querrisse festgestellt wurden. Mit einer dreidimensionalen theoretischen Betrachtung mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) soll festgestellt werden, ob das vorgefundene Versagen hätte vorhergesagt werden können. Dazu wurde ein 3-D-FE-Modell generiert, das drei unterschiedliche Tragschichtmaterialien unter Belastung durch Verkehr und aus thermisch induzierter Beanspruchung berücksichtigt. An den angrenzenden Platten einer Fuge mit schrägem Fugenschnitt wurden Dübel und Rissverzahnung modelliert. Ebenso wurden die Auswirkungen eines linearen und nichtlinearen Temperaturgradienten im Hinblick auf die erzielten Ergebnisse berücksichtigt. Als Ergebnis wird festgehalten, dass in etwa 65 % der untersuchten Systeme gravierende und verfrühte Querrisse auftreten. Ebenso konnte der Ort der Rissentstehung bestimmt werden. Mit der Bestimmung der maximalen Biegezugspannungen und der tatsächlichen Verkehrsbeanspruchung ergibt sich eine Nutzungszeit von etwa 4 Jahren. Die Betondecke mit den Rissen war zum Zeitpunkt der Untersuchung etwa 3 bis 4 Jahre alt. Ebenso wurde festgestellt, dass die maximalen Zugspannungen unter der Annahme eines linearen Temperaturgradienten wesentlich geringer ausfielen. Auch die Tragschichtsteifigkeit wirkt sich auf die Zugspannungen in der Betondecke aus. Eine weiche Auflagerung der Betondecke führt unter der Annahme einer reinen Temperaturbeanspruchung zu geringeren Biegezugspannungen als eine harte Auflagerung. Berücksichtigt man jedoch eine zusätzlich einwirkende Verkehrslast, so führen weichere Bettungen zu höheren Biegezugspannungen in der Betondecke als eine harte Auflagerung.