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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Optimierung der Anwendbarkeit der Probabilistik in der Dimensionierung und Substanzbewertung von Betonstraßen

Optimisation of the applicability of probabilistics in design and condition assessment of concrete roads

Die bislang zur Dimensionierung von Betonstraßen angewendete Plattentheorie wird nicht mehr als zeitgemäß eingestuft; als Alternative bietet sich die Finite-Elemente-Methode (FEM) an. Deshalb wurde ein Verfahren entwickelt, das die FEM-basierte Dimensionierung von Verkehrsflächen mit Betondecke unter Berücksichtigung der Probabilistik gestattet. Eines der Ziele war, die benötigte Rechenzeit gering zu halten. Als Grundlage wurde der Stand der Technik erfasst sowie ein Überblick zu analytischen Verfahren der Dimensionierung von Betonverkehrsflächen und zu aktuellen FEM ermittelt. Darauf folgte eine Anpassung eines bereits existierenden FEM-Programms auf die Besonderheiten von Betonverkehrsflächen. Im Vordergrund stand dabei die Abbildung nichtlinearer Temperaturverläufe sowie eine realistische Platte-Verbinder-Modellierung. Als Lieferant von Eingangsgrößen wurde die existierende Probabilistik integriert, wobei bereits hier eine ressourceneffiziente Umsetzung berücksichtigt wurde. Als Werkzeug zur weiteren Rechenzeitreduktion kam eine projektionsbasierte Modellreduktion zur Anwendung. Der Raum der vollen FEM-Lösung wurde dabei auf einen niedrigdimensionalen Unterraum abgebildet. Im Ergebnis wurde eine Methode entwickelt, welche die „Richtlinien für die rechnerische Dimensionierung von Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen” (RDO Beton) um simulationsbasierte Verfahren erweitert. Zur Überwindung aktuell bestehender Einschränkungen wurde die Deterministik auf die Finite-Elemente-Methode (FEM) umgestellt, darüber hinaus fand die Implementierung der Probabilistik statt, um Ausfallwahrscheinlichkeiten berechnen zu können. Für die Anwendung in Forschung und Entwicklung wurde ein vollständig modularer Softwarecode erarbeitet, um eine zukunftssichere Weiterentwicklung und Implementierung sicherzustellen. ASTRACT IN ENGLISH: The plate theory previously used for dimensioning concrete roads in Germany is no longer considered up to date. The finite element method (FEM) offers itself as an alternative. Within the scope of the research project, the programme ConCalc is developed to extend the „Richtlinien für die rechnerische Dimensionierung von Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen” (RDO Beton) by simulation-based methods. Firstly, the deterministic method is converted to the finite element method for this purpose, so that currently existing limitations can be overcome. Secondly, the probabilistic method is implemented in order to be able to calculate failure probabilities. ConCalc provides a code that fulfils all the necessary requirements for the conversion of the RDO Beton to an FEM-based method. Due to its modular structure and numerical efficiency, ConCalc is suited for the further development of the RDO Beton and for research purposes.

Language

  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01878722
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-95606-728-0
  • Files: ITRD
  • Created Date: Apr 7 2023 1:42PM