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Detailergebnis zu DOK-Nr. 62727

Netzunabhängiges Rissmodell für Befestigungen im Hocheinbau für hohe Belastungen durch Flugzeugfahrwerke (Orig. engl.: Mesh-independent fracture modeling for overlay pavement system under heavy aircraft gear loadings)

Autoren	W.G. Buttlar H. Kim K.F. Chou
Sachgebiete	11.7 Flugplatzbefestigung

Journal of Transportation Engineering 136 (2010) Nr. 4, S. 370-378, 16 B, 2 T, zahlr. Q

Im flexiblen Hocheinbau entstehen häufig Reflexionsrisse aufgrund von Spannungskonzentrationen in der Nachbarschaft von Fugen und Rissen in der darunter liegenden Befestigung. Es wurde ein zweidimensionales Finite-Elemente-Rissmodell für eine erneuerte Flugplatzbefestigung mit unterschiedlicher Belastung entwickelt, um die relativen Einflüsse aus der Temperatur und aus der Belastung durch das Fahrwerk auf einen dicken Oberbau in Mischbauweise für einen Flugplatz zu untersuchen (Mode-I). Im Rahmen der Untersuchung sind Überprüfungen von Modellen ausgeführt worden, denen weitere Untersuchungen unter Einfluss verschiedener Parameter folgten. Dabei wurden die Effekte von zwei gegenüberliegenden Einzelradlasten, von Radpositionen, von Risslängen und aus der Tragfähigkeit des Planums auf die Beanspruchungsintensitätsfaktoren (SIF) untersucht (Mode-II). Die für die vorausberechneten SIF verwendeten einzelnen Elemente wurden durch Vergleich mit Referenzlösungen überprüft. Das überprüfte Rissmodell wurde angewendet, um eine Vielzahl komplizierter Umwelteffekte und Belastungsbedingungen durch die Fahrwerke schwerer Flugzeuge auf ein Hocheinbausystem zu untersuchen. Dazu wurden die Radanordnung und der Reifeninnendruck des Flugzeugtyps Boeing 777-300 und 12 verschiedene Belastungspositionen gewählt. Es wurden extrem hohe temperaturinduzierte Mode-I SIF gefunden, obwohl mit verbesserten Materialmodellen und verbesserten Modellen für die Temperaturgradienten niedrigere Ergebnisse erwartet worden waren. Ein überraschendes Ergebnis ergab sich auch für dicke Flugplatz-Befestigungsbereiche. Die Belastungen durch das Fahrwerk in der Umgebung von Rissspitzen verursachen nicht die größten Mode-I Spannungen an den Rissspitzen. Wurde dagegen die Fahrwerkslast von der Rissspitze 3 bis 4 m in Richtung der nächsten Fuge verschoben, bewegte sich die kritische Mode-I Spannung an die Rissspitze aufgrund der Durchbiegung der Betonplatte. Kritisch wurden die Mode-II SIF, wenn wie erwartet, die Fahrwerksbelastung am Rand der Rissspitzen positioniert wurde. Die Autoren verweisen darauf, dass die Ergebnisse nur spezifisch für die untersuchte Befestigung gelten. Weitere Untersuchungen mit anderen Befestigungsarten sind zu untersuchen, um allgemeinere Schlussfolgerungen für andere Befestigungen in Mischbauweise ziehen zu können.