Detailergebnis zu DOK-Nr. 55266
Reifen-Fahrbahn-Kontaktspannungen und ihre Auswirkungen auf die Ausbildung von Spurrinnen mit Materialverdrückungen bei Asphaltstraßen (Orig. engl.: Tire contact stresses and their effects on instability rutting of asphalt mixture pavements: Three-dimensional finite element analysis)
| Autoren |
R. Roque B. Birgisson M. Novak |
|---|---|
| Sachgebiete |
14.3 Verschleiß 14.4 Fahrzeugeigenschaften (Achslasten, Reifen) |
Washington, D.C.: Transportation Research Board (TRB), 2003 (Transportation Research Record (TRB) H. 1853) S. 150-156, 10 B, 1 T, 16 Q
Spurrinnenbildung in Asphaltbefestigungen basiert auf zwei unterschiedlichen Vorgängen. Zum einen führt eine Nachverdichtung des Asphaltes zu einer Volumenreduzierung infolge der Abnahme des Hohlraumgehaltes. Die hier betrachteten Materialverdrückungen bzw. Gefügeverschiebungen als volumenkonstante Verformungen hingegen treten üblicherweise nur innerhalb der oberen 5 cm der Asphaltbefestigung auf, sofern die strukturellen Eigenschaften des Asphalts nicht ausreichend auf die zu erwartenden verkehrslastbedingten Spannungen angepasst wurden. Zielsetzung der dargestellten Untersuchungen war eine Analyse der mechanischen Vorgänge, die zur Ausbildung von Materialverdrückungen führen. Beschrieben wird zunächst das Vorgehen zur Messung vertikaler und horizontaler Spannungen in der Reifenkontaktfläche von Radialreifen. Mit Hilfe eines dreidimensionalen FEM-Ansatzes werden die Reifenkontaktspannungen an den Reifenstollen modelltechnisch abgebildet und der daraus resultierende Beanspruchungszustand der Fahrbahnbefestigung analysiert. Die ermittelten Spannungszustände zeigen sehr hohe Schubspannungen und sogar resultierende Zugspannungen, die durch die wechselnde Auflast der Reifenstollen und -rillen verursacht werden. Diese kritischen Spannungszustände (mit der Folge aufwärtsgerichteter Schubverformungen) treten oberflächennah in der Nähe des Randes der Reifenkontaktfläche auf, wo bekannterweise Materialverdrückungen beobachtet werden. Derartige Spannungzustände können mit der bisher modelltechnisch angesetzten gleichförmigen Reifen-Kontakt-Spannung nicht erzeugt werden. Ferner wird angeregt, derartige Spannungszustände auch in Laboruntersuchungen zur Ermittlung der Verformungsbeständigkeit von Asphalten zukünftig gezielt zu erzeugen.