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Detailergebnis zu DOK-Nr. 73491

Ein numerisches Simulationsverfahren für Pflasterbefestigungen auf der Grundlage vollmaßstäblicher zeitraffender Fahrbahnuntersuchungen (Orig. engl.: Numerical simulation tool for paving block structures assessed by means of full-scale accelerated pavements tests)

Autoren	R. Blab W. Kluger-Eigl J. Füssl L. Eberhardsteiner H.L. Hengl
Sachgebiete	11.1 Berechnung, Dimensionierung, Lebensdauer 11.4 Pflaster- und Plattenbefestigungen

International Journal of Pavement Engineering 19 (2018) Nr. 10, S. 917-929, 14 B, 2 T, zahlr. Q

Vorgestellt wird ein auf der Finite-Elemente-Methode basierendes Simulationsverfahren für Pflasterbefestigungen, in dem das komplexe Verhalten sandgefüllter Fugen und das nichtlineare mechanische Verhalten der ungebundenen Tragschichten berücksichtigt sind. Zur Modellierung der Pflasterfugen wird ein Mohr-Coulomb-Reibungsmodell verwendet, bei dem die Normalspannungen in einer nichtlinearen Beziehung zur Fugenöffnungsweite stehen. Für die Beschreibung des mechanischen Verhaltens der ungebundenen Tragschichten und des Untergrunds wird ein modifiziertes Drucker-Prager-Cap-Modell genutzt. Die elasto-plastischen Materialparameter wurden aus den Last-Setzungslinien von Plattendruckversuchen auf den Testflächen abgeleitet. Hier zugrunde gelegt wurden die Ergebnisse von zeitraffenden Belastungsversuchen an drei Testflächen, deren Pflasterdecke mit Rechteck- beziehungsweise mit Doppel-T-Betonsteinen hergestellt worden war. Als Belastungseinrichtung wurde ein Mobile Load Simulator MLS 10 verwendet. Die Testflächen waren instrumentiert mit Druckmesssonden auf dem Planum und auf der Oberfläche der obersten Tragschicht. Während der Belastungsversuche mussten aufgrund des Verlustes an Fugenmaterial die Pflasterflächen nachgesandet werden. Die Ergebnisse der Finite-Elemente-Berechnungen zeigen eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen Vertikalspannungen und Spurrinnentiefen. Die während der MLS 10-Belastung gemessenen Druckspannungsverläufe zeigen jeweils ein klares Spannungsmaximum während der Radüberrollung. Auf der Grundlage von drei einfachen Experimenten zum Verhalten im Fugenbereich konnten das tangentiale und das senkrechte mechanische Verhalten der sandgefüllten Fugen erforscht und damit die Modellparameter abgeleitet werden. Mit dem erarbeiteten Verfahren besteht erstmals die Möglichkeit, das komplexe Auflager- und Interaktionsverhalten der Pflastersteine in einer Pflasterdecke zu beschreiben und zu simulieren. Darauf aufbauend sollen die Auswirkungen von Horizontalbelastungen und Gewölbeeffekten durch im Querprofil bogenförmig verlegte Pflasterdecken mit dem Simulationsverfahren untersucht werden.