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Detailergebnis zu DOK-Nr. 72860

Auswertungen des strukturellen Verhaltens von Fahrbahnen aus Spannbetonfertigteilen mit der Finite-Elemente-Methode (Orig. engl.: Evaluation of structural behavior of precast prestressed concrete pavement with finite element analysis)

Autoren	M. Tia J. Greene K. Kim
Sachgebiete	11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer 11.3 Betonstraßen

Pavement Management 2016, Volume 2. Washington, D.C.: Transportation Research Board (TRB), 2016 (Transportation Research Record (TRB) H. 2590) S. 84-93, 8 B, 5 T, 12 Q

Ein Testabschnitt mit Spannbetonfertigteilen (PPCP) im Maßstab 1:1 wurde in Florida realisiert und unter tatsächlicher Verkehrsbelastung bewertet, um einen Design Guide für die dortigen Verhältnisse zu erstellen. Der Testabschnitt zeigte eine gute und effiziente Lastverteilung bei gutem Fahrkomfort. Es gibt allerdings keine ausreichenden Informationen über das strukturelle Verhalten und die potenzielle Leistungsfähigkeit. Es wurde ein dreidimensionales Finite-Elemente-Modell für Spannungsanalysen von Spannbetonfertigteilen bei kritischen Lastfällen entwickelt. Das entwickelte dreidimensionale Modell wurde unter Verwendung von Verformungsdaten kalibriert, die mit dem Falling Weight Deflectometer generiert wurden. Das Modell wurde erstellt zur Durchführung einer parametrischen Analyse, um die Auswirkungen von kritischen Belastungen, E-Modul, Wärmeausdehnungskoeffizient von Beton, Verlust der Spannkraft und Steifigkeit des Unterbaus unter typischen Bedingungen in Florida zu ermitteln. Die Ergebnisse der Parameterstudie zeigen, dass die maximalen Spannungen im Beton wesentlich mehr als der E-Modul des Betons und der Wärmeausdehnungskoeffizient ansteigen. Aus der Zunahme der Biegezugfestigkeit zusammen mit dem Anstieg des E-Moduls des Betons resultiert ein Rückgang des berechneten Spannungs-Kraftverhältnisses unter kritischen Belastungstemperaturen. Das Spannbetonfertigteil scheint ein gut vorhersehbares Betonverhalten aufzuweisen, mit einem berechenbaren Spannungs- und Kräfteverhältnis von weniger als 0,5 und einem zusätzlichen Verlust von 20 % der Vorspannkraft in Längs- und Querrichtung. Es wurde festgestellt, dass Variationen in Tragschicht und Untergrund einen geringen Effekt auf die maximale Belastung im Beton haben. Diese Feststellungen beweisen, dass Spannbetonfertigteile für ein weites Spektrum an unterschiedlichen Tragschichten und Untergründen geeignet sind.