Grundlagen eines Erhaltungsmanagements – Möglichkeiten der … · 2010-03-31 · Universität...

Universität Karlsruhe (TH)Institut für Straßen-und Eisenbahnwesen

1Möglichkeiten der Bewertung von FBF

Grundlagen eines Erhaltungsmanagements –Möglichkeiten der Bewertung von FBF

(Quelle: Internet)

Dipl.-Ing. Lars Stammler



Struktur der Erfassung von FBF

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Visuelle Erfassung

Messtechnische Erfassung

Griffigkeit

Ebenheit

Tragfähigkeit

Bewertung der Struktur der Konstruktion

(Substanzwert)

Bewertung des Oberflächenzustandes

(Gebrauchswert)

Georadar



Anforderungen an die Ebenheit

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

International• Abweichung unter der 3m-Latte (prEN13036, ICAO)

• Abweichung unter der 4 m (12 ft) -Latte

• California Planograph

National• Abweichung unter der 4 m-Latte (z.B. ZTV Beton)

Industrie / Forschung• vertikale Beschleunigungen



Messsystem

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Erfassung des „wahren Längsprofils“• Messauflösung der

Lasersensoren von 0,025mm

• Messwertausgabe 10 cm

• Messgeschwindigkeit ca. 80km/h

• DGPS zur Positionsbestimmung

• Längs- und Querneigungs-aufnahme



Messdurchführung

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik



Zustandsindikatoren der Längsebenheit

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Geometrische Indikatoren• Allgemeine Unebenheit AUN, Welligkeit W

• Differenz zum gleitenden Mittelwert (E01, E03, E10)

• Standardabweichung der Differenz zum gleitenden Mittelwert

(S01, S03, S10, S30)

• Richtlattensimulation (3 m und 4 m Latte)

• Planografensimulation

• Stufigkeit

Wirkindikatoren• Vertikale Beschleunigungen



Zustandsindikatoren der Längsebenheit-Beschleunigungen-

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

PSACGA

Quelle: APRas Homepage



Zustandsindikatoren der Längsebenheit-Differenz zum gleitenden Mittelwert-

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik



Darstellung der Ergebnisse- Beispiele -

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

• Allgemeine Unebenheit AUN

• Abweichung unter der 3m-Latte

• Stufigkeit



Zusammenfassung- Ebenheit -

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

• Messverfahren ist ausgereift und auf FBF anwendbar

• schnell und kostengünstig

• Auswirkungen auf Fluggerät und Konstruktion der FBF abschätzbar

• Anforderungen an geometrische Zustandsindikatoren für FBF sind in der Entwicklung

• Zustandsveränderung der FBF dokumentierbar durch periodische Aufnahme der Ebenheit



Struktur der Erfassung von FBF

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Visuelle Erfassung

Messtechnische Erfassung

Griffigkeit

Ebenheit

Tragfähigkeit

Bewertung der Struktur der Konstruktion

(Substanzwert)

Bewertung des Oberflächenzustandes

(Gebrauchswert)

Georadar



Tragfähigkeit

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik



Tragfähigkeit

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

TragfähigkeitWiderstand gegen kurzzeitige Verformung

TragverhaltenÄnderung der Tragfähigkeit in Abhängigkeit von Zeit, Klima und/oder Verkehrsbelastung



Bewertungsmöglichkeiten- Allgemein -

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Tragfähigkeitsmessungen ermöglichen:• die Festlegung von Flächen gleicher Tragfähigkeit,

• den relativen Vergleich der Tragfähigkeit verschiedener Flächen,

• die Ermittlung visuell nicht erkennbarer Schwachstellen hinsichtlich der Tragfähigkeit,

• die Erfassung des Tragverhaltens über längere Zeiträume,

• die Feststellung von Schadensursachen in Verbindung mit weiteren Untersuchungen,

• eine Abschätzung des strukturellen Zustandes in Verbindung mit weiteren Auswertemethoden,

• Auswahl geeigneter Maßnahmen im Rahmen der Erhaltungsplanung

• Rückrechnung von Material- und Strukturdaten



Messsystem - FWD

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Vorteile der Tragfähigkeitsbestimmung mit dem FWD gegenüber anderen Systemen

Gute Wiederhol-präzision

Modifizier-bare

Belastung

Zerstörungs-frei

arbeitend

Schnelligkeit der

Anwendung



FWD-Messsystem

Fallgewicht

GummipufferLastplatte Geophone

„Einsenkungsmulde“

Fahrbahnbefestigung

Fallgewicht

GummipufferLastplatte Geophone

„Einsenkungsmulde“

Fahrbahnbefestigung

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Kraft: bis 250 kN Geophone: 9Impulsdauer: 15 bis 60 msec Messbereich (Geophone): 0 bis 2,2 mmKraftmessdose: 0 bis 250 kN Belastungsplatte: Ø 300 mm, viergeteilt



Messanordnung-Asphalt oder Betonkonstruktionen-

100m 100m 100m

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik100m



„flexible“ Bauweise - Kennwerte der Tragfähigkeit

Kennwerte / Indikatoren der Tragfähigkeit:• max. Deflexion D1

• Einsenkungsmulde

• Krümmungsradius

• Tragfähigkeitszahl / Untergrundindikator

• Rückrechnung von E-Moduli bzw. Schichtmoduli

• PCN BerechnungUI – Tz -Diagramm

0,0

0,5

1,0

1,5

0 20 40 60 80 100 120 140Untergrund-/Unterbauindikator UI [µm]

Trag

fähi

gkei

tsza

hl T

z [-]

0,0

0,5

1,0

1,5

0 20 40 60 80 100 120 140Untergrund-/Unterbauindikator UI [µm]

Trag

fähi

gkei

tsza

hl T

z [-]

Belastung Geophone D1 bis D9Belastung Geophone D1 bis D9

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik



„starre“ Bauweise - Kennwerte der Tragfähigkeit

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Bewertung einzelner Platten• max. Deflexion D1

• rel. vert. Fugenbewegung F

• Wirksamkeitsindex W

• Regressionsparameter-Verfahren

• Bettungsziffer k

• PCN Bewertung

Abschnittsbezogene Bewertung• Variabilitätsdiagramm

• Standardabweichung von D1 (sD1)

• Mittelwert von D1

0

50

100

150

200

250

300

-600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 140Abstand vom Lastzentrum [mm]

max

imal

e D

efle

xion

[µm

]

"Kurvenverlauf"

max. Deflexionen D 1 bis D 9

Querfuge

F0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Mittelwert xD1 [µm]

Stan

dard

abw

eich

ung

s D1 [

µm]

Messpfad 1, Bereich Hauptfahrwerk - nördlich der Centerline

Messpfad 2, Bereich Hauptfahrwerk - südlich der Centerline

Messpfad 3, Randbereich, nördlich der Centerline

Messpfad 4, Randbereich, südlich der Centerline

V = 40%

V = 10%

V = 20%

V = 30%

(Kat I) (Kat II + III) (Kat IV)PCN 76/R/B

PCN 66/R/B

PCN 48/R/C

PCN 46/R/C

PCN 76/R/B

PCN 66/R/B

PCN 48/R/C

PCN 46/R/C



Messsystematik

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Festlegung von Bereichen „höherer Beanspruchung“• Analyse der Bewegungen des Flugzeugkollektivs

• Start-, Lande-, und Rollbereiche definieren

• Fahrgestellgeometrie beachten

Weiterführende Möglichkeiten• Auswertung von Ebenheitsdaten (Stufigkeit)



Messsystematik

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

Auswertung von Ebenheitsdaten (Stufigkeit)Stufigkeitsdiagramm

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

Stationierung [km]

Stuf

igke

itsw

ert [

1/m

]



Zusammenfassung

Inhalt

Einführung

Ebenheit

Tragfähigkeit

Messsystematik

• Eine Bewertung der Ebenheit ist bisher anhand von Kriterien aus dem Straßenbau möglich

• Speziell auf FBF ausgerichtete Bewertungskriterien müssen weiterentwickelt werden

• Die visuelle Zustandserfassung liefert notwendige aber keine hinreichenden Informationen zur Substanzbewertung

• Eine fundierte Substanzbewertung kann mit Hilfe von FWD-Messungen erfolgen

• Die Auswertung der Ebenheitsdaten ermöglicht einen effizienterenEinsatz des FWD

• Zusammenführung sämtlicher Untersuchungsmethoden bildet die Grundlage eines Erhaltungskonzeptes

Grundlagen eines Erhaltungsmanagements – Möglichkeiten der … · 2010-03-31 · Universität...

Documents

Transcript of Grundlagen eines Erhaltungsmanagements – Möglichkeiten der … · 2010-03-31 · Universität...