Ziel des Forschungsprojektes war, aufbauend auf dem in den vergangenen Jahren aufgestellten Verfahren nach PFEIFER/VILLARET, die rechnerische Dimensionierung von Betondecken in Fahrbahnbefestigungen in eine probabilistische Verfahrensweise zu überführen. Es wird gezeigt, dass die probabilistische Methodik für die Dimensionierung im Straßenbau möglich und sinnvoll ist. Das bisher in der Praxis verwendete Verfahren ist semi-probabilistisch, d. h., es wird das Teilsicherheitskonzept (Last-, Anpassungs- und Materialfaktoren) angewendet. Die rund 40 Einzeleinflüsse gehen in das einwirkende bzw. in das aufnehmbare Moment ein, deren Gegenüberstellung zum Dimensionierungsergebnis führt. Im FE 04.218/2008/ARB wurden für die probabilistische Dimensionierüng praxisnahe Verteilungsfunktionen der vier maßgebenden Einflussgrößen Radlast, Temperaturverlauf über die Deckendicke, Deckendicke und Betonfestigkeit (Spaltzug) auf Grundlage empirischer Daten ermittelt. Für die zeitlich veränderlichen Größen, Verkehrs- und Temperaturbelastungen, werden neben den Momentanwertverteilungen auch die Extremwertverteilungen ermittelt. Es werden die wichtigsten Methoden für die Berechnungen der Versagenswahrscheinlichkeit erläutert und hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit für die Dimensionierung im Straßenbau bewertet. Für die Implementierung in das Dimensionierungsprogramm wurde die Methode der Integration über den Versagensbereich ausgewählt. Im Zuge der probabilistischen Dimensionierung werden konkrete Ausfallraten berechnet. Damit wird es möglich, die Unterschiede einzelner Deckenaufbauten auch quantitativ zu bewerten. Der Vorteil dieses Verfahrens soll wie folgt verdeutlicht werden: Auf die einfache Frage "Was passiert, wenn ich das Bauteil 1 cm dicker herstelle?" lautet die deterministische Antwort: "Das Bauteil wird sicherer." Die probabilistische Antwort lautet: "Die Ausfallrate sinkt um x-Prozent. Und x kann man berechnen." Damit wird es möglich, Kosten und Nutzen gegeneinander abzuwägen. Da bei der probabilistischen Dimensionierung zeitabhängige Einflussgrößen mit den Wahrscheinlichkeitsverteilungen ihrer Extremwerte beschrieben werden, sind diese immer vom Betrachtungszeitraum abhängig. Damit ist die Ausfallwahrscheinlichkeit, welche in der Berechnung bestimmt wird, immer auf einen bestimmten Zeitraum bezogen. Es ergibt sich also automatisch die Möglichkeit, die Dimensionierung in Abhängigkeit von der vorgesehenen Nutzungszeit durchzuführen. Ebenso ergeben sich hier perspektivisch Möglichkeiten für die Abschätzung von Restnutzungszeiten. Die programmtechnische Umsetzung erfolgte im Programm STAKOPROB.

    Aim of the research project FE 04.218/2008/ARB was to develop a probabilistic method for analytic thickness design of concrete road pavement. Basis was the method of PFEIFER/VILLARET. In practice a semi-probabilistic method using load, material and adjusting factors is operating. About 40 single influences effect either the effecting or the resisting moment of the concrete pavement. Their comparison leads to the design result. In FE 04.218/2008/ARB practical distribution functions of the four main influences: wheel load, temperature profile over the slab thickness, §lab thickness and concrete strength (splitting tensile) are determined on the basis of empirical data. For the time-varying sizes, traffic and temperature loads, in addition to the instantaneous value distributions, the extreme value distributions are determined. The main methods for calculating the probability of failure are explained and evaluated for their applicability for the design for road construction. For implementation in the dimensioning software, the method of integration over the failure region is chosen. In probabilistic dimensioning specific failure rates are calculated. This enables us to quantitatively evaluate differences between individual concrete pavements. The advantage of this method can be illustrated as follows: On the simple question "What happens if I increase the thickness of a concrete slab by 1 cm?" The deterministic response is: "The device will be safer." The probabilistic response is: "The failure rate decreases by X percent. And X can be calculated." This makes it possible to weigh the costs and benefits against each other. In a probabilistic dimensioning system timedependent variables are always dependent on the viewing period, as they are described with the probability distributions of extreme values. Thus, the failure probability, which is determined in the calculation, is based on a particular period. The option of dimensioning depending on the intended useful life arises automatically. It also presents perspective opportunities for the assessment of remaining service times. The computational realization is the software STAKOPROB.


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    Titel :

    Probabilistische Verfahrensweise für die Dimensionierung von Fahrbahnbefestigungen - Teil: Betondecken


    Weitere Titelangaben:

    Probabilistic method for analytic thickness design of road pavement - Part: Concrete pavements


    Beteiligte:
    Villaret, Stephan (Autor:in) / Kiehne, Alexander (Autor:in) / Riwe, Axel (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    67 Seiten, 76 Bilder, 13 Tabellen, 33 Quellen




    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch