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Ermittlung und Prognose von Spannungszuständen in Betonfahrbahndecken

Determination and prediction of stress states in concrete pavements

  • Die Spannungszustände in Betonfahrbahndecken werden von den Temperaturverläufen über den Querschnitt im Kontext mit den Klimadaten, den Materialkennwerten, der Nullspannungstemperatur und der Reibung zwischen Platte und Unterlage beeinflusst. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Informationssystems zur Ermittlung und Prognose dieser Spannungszustände. Zur Realisierung wurden folgende Arbeitsschritte durchgeführt: • Konzipierung eines geeigneten Messverfahrens mit den zu bestimmenden physikalischen Größen, • Recherche bisher in der Praxis angewendeter Mess- und Aufnahmesysteme, • messtechnische Ermittlung erforderlicher Daten und rechnerische Ermittlung der Spannungszustände in der Fahrbahn, • Entwicklung eines Ablaufschemas zur Datenerfassung, -übertragung und -speicherung, • Entwicklung eines Rechenalgorithmus und Softwaretools zur automatischen Datenauswertung mit Anbindung an Klimaprognosedaten sowie Definition von Grenzen, • Modul zur automatisierten Umsetzung von Maßnahmen (z. B. Warnsignale an die Autobahnmeistereien), • Herstellung eines Demonstrators unter Einsatz des gesamten Informations- bzw. Prognosesystems und wissenschaftliche Auswertung. Nach Eruierung der erforderlichen Daten wurden als Demonstratoren an drei Standorten Messstationen zur Erfassung von Fugenbewegungen, Betontemperaturen über den Querschnitt und Klimadaten konzipiert und errichtet bzw. erweitert, deren Daten automatisch in eine Datenbank übermittelt, normalisiert und weiterverarbeitet werden. Es wurde ein Softwaretool für die automatische Datenauswertung entwickelt, das auf Basis von Klimadaten den Temperaturverlauf und qualitative Spannungszustände in der Betondecke berechnet, um dann eine Risikobewertung durchführen zu können. Zur Entscheidungshilfe wurde ein Modul entwickelt, das in der Lage ist, aus der Klimaprognose und den vorliegenden Materialparametern realistische Spannungsprognosen zu berechnen und das jeweilige Niveau zu bewerten. Des Weiteren wurde die Möglichkeit einer automatisierten Deformationsanalyse auf einem 70 m langen Betonfahrbahnabschnitt mit einem Messsystem getestet, mit dem hochauflösende Lasermodelle zur Bewertung der momentanen Deformation im Kontext zu den umgebenden klimatischen Bedingungen erstellt werden.
  • Stresses in concrete pavements are influenced by the temperature profile over the cross-section in the context of climatic data, material characteristics, the characteristic zero-tension temperature and the friction between slab and substrate. The aim of the project was to develop an information system for the identification and prognosis of these climate inducted stresses. The following work steps were carried out: • design of a suitable measuring method with the physical quantities to be determined, • research on measuring and recording systems used so far in practice, • measurement of required data and calculation of the tension states in the pavement, • development of a flow chart for data acquisition, transmission and storage, • development of a computing algorithm and software tool for the automatic data analysis with generation of forecast climate data as well as definition of boundaries, • module for the automated implementation of measures (warning signals to the motorway masters, etc.), • manufacture of a demonstrator using the entire information and/or forecast system and scientific evaluation. After assembling the required data measuring stations for the detection of joint movements, concrete temperatures and climatic data have been constructed and rigged up as demonstrators in three locations. The collected data is automatically transferred to a normalized database. A software tool has been developed for the automatic data analysis, which calculates the temperature profile and qualitative tension states based on the climatic data in order to be able to carry out a risk assessment. A module has been developed for decision making which is able to calculate realistic tension forecasts from the climate forecast and the available material parameters and which is able to evaluate the respective level. Furthermore, the possibility of an automated deformation analysis on a 70 m long concrete pavement section was tested using a measuring system, generating high resolution Laser models to rate the current deformation in the context of the ambient climate conditions.

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Metadaten
Author:Stephan Freudenstein, Martin Eger, Stefan Pichottka, Axel Riwe, Karl Villaret, Stephan Villaret, Bernd Frohböse
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-24986
ISBN:978-3-95606-561-3
ISSN:0943-9323
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau (S 148)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2021/04/12
Date of first publication:2021/04/12
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2021/04/12
Tag:Betonfahrdecke; Forschungsbericht; Fugen; Klima; Spannungszustand; Temperatur
Joints; Research report; Stress; Temperature; climate; concrete pavements
Number of pages:87
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 08.0237
Informationssystem – Ermittlung und Prognose
von Spannungszuständen in Betonfahrbahndecken
Institutes:Abteilung Straßenbautechnik
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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