DE102020126084A1

DE102020126084A1 - Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter

Info

Publication number: DE102020126084A1
Application number: DE102020126084.9A
Authority: DE
Inventors: Fritz Kopf; Johannes Pistrol; Mario Hager; Dietmar Adam; Tobias Fehr; Werner Völkel
Original assignee: Hamm AG
Current assignee: Hamm AG
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-04-07
Also published as: BR102021020015A2; JP2022061493A; EP3981919A1; EP3981919B1; JP7242798B2; CN114295862A; US20220106744A1

Abstract

Ein Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter umfasst die Maßnahmen:a) Erfassen einer Vertikalbeschleunigung und einer Horizontalbeschleunigung einer Vibrationswalze bei Bewegung eines Bodenverdichters über einen zu verdichtenden Boden,b) Ermitteln eines Mess-Zusammenhangs zwischen einer Bodenkontaktkraft (Fb) und einer Auslenkung (sw) der Vibrationswalze für einen Vibrationszyklus unter Verwendung der bei der Maßnahme a) erfassten Vertikalbeschleunigung und Horizontalbeschleunigung,c) Ermitteln eines Simulations-Zusammenhangs (Zs) zwischen der Bodenkontaktkraft (Fb) und der Auslenkung (sw) für einen Vibrationszyklus unter Verwendung eines wenigstens einen Simulationsparameter berücksichtigenden Bodenmodells,d) Vergleichen des Simulations-Zusammenhangs (Zs) mit dem Mess-Zusammenhang,e) Bestimmen, dass ein Vorgabewert des wenigstens einen in dem Bodenmodell berücksichtigten Simulationsparameters im Wesentlichen einen entsprechenden Bodenparameter des zu verdichtenden Bodens repräsentiert, wenn der Simulations-Zusammenhang (Zs) im Wesentlichen dem Mess-Zusammenhang entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter.
Bodenverdichter, welche zum Durchführen derartiger Verdichtungsvorgänge, beispielsweise zum Verdichten von Schüttmaterial im Erdbau oder zum Beispiel Asphaltmaterial oder dergleichen im Straßenbau, eingesetzt werden, umfassen im Allgemeinen wenigstens eine Vibrationswalze mit einer um eine Walzendrehachse der wenigstens einen Vibrationswalze rotierenden Unwuchtanordnung. Um Information über den Bewegungszustand einer derartigen Vibrationswalze bereitstellen zu können, ist in Zuordnung zu der wenigstens einen Vibrationswalze eines derartigen Bodenverdichters eine Beschleunigungserfassungsanordnung zur Erfassung einer Vertikalbeschleunigung der Vibrationswalze im Wesentlichen orthogonal zu dem zu verdichtenden Boden und einer Horizontalbeschleunigung der Vibrationswalze im Wesentlichen parallel zu dem zu verdichtenden Boden vorgesehen.
Durch das Bereitstellen einer um die Walzendrehachse rotierenden Unwuchtanordnung wird bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs der durch das Gewicht der Verdichterwalze bzw. Vibrationswalze und dem darauf lastenden Gewicht des Bodenverdichters generierten statischen Belastung des Bodens beim Überfahren desselben mit dem Bodenverdichter ein dynamischer Belastungsanteil überlagert, welcher die beim Überfahren des Bodens durch den Bodenverdichter erzeugte Verdichtung des Bodens substantiell beeinflusst. Insbesondere kann durch die Rotation einer derartigen Unwuchtanordnung eine Vibrationswalze derart betrieben werden, dass diese periodisch von dem zu verdichtenden Boden abhebt und entsprechend periodisch auf diesen aufschlägt.
Durch die Erfassung der Vertikalbeschleunigung, also der Beschleunigung einer derartigen Vibrationswalze im Wesentlichen orthogonal zu dem zu verdichtenden Boden, und der Horizontalbeschleunigung, also der Beschleunigung der Vibrationswalze im Wesentlichen parallel zu dem zu verdichtenden Boden, kann Information über den Bewegungszustand und über die in den Phasen, in welchen die Vibrationswalze in Kontakt mit dem zu verdichtenden Boden ist, zwischen dem Boden und der Vibrationswalze wirkende Bodenkontaktkraft bereitgestellt werden. Diese Information kann genutzt werden, um im Rahmen einer Flächendeckenden Dynamischen Verdichtungs-Kontrolle (FDVK) Information bereitzustellen, welche im Zusammenhang z.B. mit dem Verdichtungsgrad des zu verdichtenden Bodens steht. Auf der Grundlage dieser Informationen kann bestimmt werden, ob ein zu verdichtender Boden bereits ausreichend verdichtet ist oder ob weitere Überfahrten mit einem Bodenverdichter erforderlich sind. Weiter kann diese Information verortet und zum Zwecke der Qualitätssicherung abgespeichert bzw. dokumentiert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter bereitzustellen, mit welchem den Zustand des verdichteten Bodens repräsentierende Information mit erweitertem Informationsgehalt und höherer Präzision bereitgestellt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter, wobei der Bodenverdichter wenigstens eine Vibrationswalze mit einer um eine Walzendrehachse der wenigstens einen Vibrationswalze rotierenden Unwuchtanordnung umfasst, wobei in Zuordnung zu der wenigstens einen Vibrationswalze eine Beschleunigungserfassungsanordnung zur Erfassung einer Vertikalbeschleunigung der Vibrationswalze im Wesentlichen orthogonal zu dem zu verdichtenden Boden und einer Horizontalbeschleunigung der wenigstens einen Vibrationswalze im Wesentlichen parallel zu dem zu verdichtenden Boden vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Maßnahmen:

a) Erfassen der Vertikalbeschleunigung und der Horizontalbeschleunigung der wenigstens einen Vibrationswalze bei Bewegung des Bodenverdichters über den zu verdichtenden Boden,
b) Ermitteln eines Mess-Zusammenhangs zwischen einer Bodenkontaktkraft und einer Auslenkung der Vibrationswalze für wenigstens einen Vibrationszyklus unter Verwendung der bei der Maßnahme a) erfassten Vertikalbeschleunigung und Horizontalbeschleunigung,
c) Ermitteln eines Simulations-Zusammenhangs zwischen der Bodenkontaktkraft und der Auslenkung für wenigstens einen Vibrationszyklus unter Verwendung eines wenigstens einen Simulationsparameter berücksichtigenden Bodenmodells,
d) Vergleichen des bei der Maßnahme c) für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelten Simulations-Zusammenhangs mit dem bei der Maßnahme b) für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelten Mess-Zusammenhang,
e) Bestimmen, dass ein Vorgabewert des wenigstens einen in dem Bodenmodell berücksichtigten Simulationsparameters im Wesentlichen einen entsprechenden Bodenparameter des zu verdichtenden Bodens repräsentiert, wenn der bei der Maßnahme d) durchgeführte Vergleich ergibt, dass der für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelte Simulations-Zusammenhang im Wesentlichen dem für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelten Mess-Zusammenhang entspricht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die unter Berücksichtigung der erfassten Beschleunigung einer Vibrationswalze ermittelte und im Zusammenhang mit der zwischen der Vibrationswalze und dem zu verdichtenden Boden wirkenden Bodenkontaktkraft stehende Bewegung der Vibrationswalze in einem Vibrationszyklus, also beispielsweise während einer vollständigen Umdrehung der Unwuchtanordnung, verglichen mit einer Bewegung der Vibrationswalze bzw. der zwischen dieser und dem Boden wirkenden Bodenkontaktkraft im Verlaufe eines Vibrationszyklus, welche unter Berücksichtigung eines Bodenmodells und zumindest eines in dem Bodenmodell verwendeten Simulationsparameters ermittelt wird.
Dann, wenn zwischen dem auf dem Bodenmodell beruhenden Zusammenhang zwischen der Bodenkontaktkraft der Auslenkung, also dem Simulations-Zusammenhang, und dem auf der Erfassung der Beschleunigung beruhenden und damit den tatsächlichen Bewegungszustand der Vibrationswalze wiedergebenden Zusammenhang, also dem Mess-Zusammenhang, eine ausreichend gute Übereinstimmung erreicht ist, was beispielsweise in einem Best-Fit-Prozess bestimmt werden kann, wird angenommen, dass das Bodenmodell mit dem bzw. den darin berücksichtigten Simulationsparametern den tatsächlichen Zustand des verdichteten Bodens mit hoher Präzision repräsentiert. Dies wiederum kann als Grundlage für die plausible Annahme dienen, dass der bzw. die in dem Bodenmodell berücksichtigten Simulationsparameter hinsichtlich eines jeweiligen Parameterwertes in sehr guter Übereinstimmung ist bzw. sind mit dem bzw. den Werten des bzw. der entsprechenden Parameter des tatsächlich verdichteten Bodens.
Das Vorliegen einer sehr guten Übereinstimmung zwischen dem Simulations-Zusammenhang und dem Mess-Zusammenhang bestätigt somit die bei der Definition des Bodenmodells getroffene Auswahl eines jeweiligen Parameterwertes des bzw. der im Modell berücksichtigten Simulationsparameter. Ein derartiger Simulationsparameter bzw. mehrere derartige im Modell berücksichtigte Parameter können dann im Rahmen einer Flächendeckenden Dynamischen Verdichtungs-Kontrolle als den Zustand des verdichteten Bodens wiedergebende Größen berücksichtigt und gespeichert bzw. in anderer Art und Weise auch im Zusammenhang mit den Orten bzw. Positionen an dem verdichteten Boden, in Zuordnung zu welchen die jeweiligen Parameterwerte bestimmt wurden, dokumentiert werden.
Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu berücksichtigen, dass bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs ein Bodenverdichter sich in einer Bewegungsrichtung voran bewegt und daher eine Wirkrichtung bzw. Arbeitsrichtung der unter der Wirkung der Unwuchtanordnung sich periodisch auf und ab bewegenden Vibrationswalze beim Eindringen in einen zu verdichtenden Boden von einer exakt vertikalen Richtung abweichen wird, wird vorgeschlagen, dass bei den Maßnahmen b) und c) die Auslenkung in einer im Wesentlichen einer Richtung der maximalen Bodenkontaktkraft entsprechenden Arbeitsrichtung der Vibrationswalze berücksichtigt wird.
Bei einer periodischen Auf- und Ab-Bewegung einer Vibrationswalze und einem diese Bewegung begleitenden, periodischen Abheben der Vibrationswalze von dem Boden entsteht nach dem Auftreten eines Kontaktes zwischen der Vibrationswalze und dem Boden mit zunehmendem Eindringen der Vibrationswalze in den Boden eine entsprechend zunehmende Kontaktfläche. Je tiefer die Vibrationswalze in den Boden eindringt bzw. eindringen kann, desto größer ist die in axialer Richtung eines Walzenmantels der Vibrationswalze und in Umfangsrichtung ausgedehnte Kontaktfläche. Es wird daher weiter vorgeschlagen, dass die Maßnahme c) eine Maßnahme c1) umfasst zum Ermitteln einer Aufstands-Umfangslänge der Vibrationswalze im Verlaufe eines Vibrationszyklus. Die Aufstands-Umfangslänge ist eine Größe, welche im Zusammenhang mit der axialen Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen der Vibrationswalze und dem Boden das Ausmaß, in welchem die Vibrationswalze in den Boden eindringt, beschreibt, und kann daher gemäß der vorliegenden Erfindung einen im Bodenmodell zu berücksichtigenden Simulationsparameter bilden.
Hierfür kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei der Maßnahme c1) die Aufstands-Umfangslänge auf der Grundlage der bei der Maßnahme a) ermittelten Vertikalbeschleunigung und Horizontalbeschleunigung und auf der Grundlage einer Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Fahrgeschwindigkeit des Bodenverdichters in einer Bodenverdichter-Bewegungsrichtung ermittelt wird. Auf der Grundlage der Vertikalbeschleunigung und der Horizontalbeschleunigung und auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit des Bodenverdichters in seiner Bewegungsrichtung kann unter Berücksichtigung der geometrischen Verhältnisse des Bodens, in welchen die Vibrationswalze eindringt, die Aufstands-Umfangslänge berechnet werden. Die Aufstands-Umfangslänge, welche in dem erfindungsgemäß aufzustellenden Bodenmodell als einer der Simulationsparameter Berücksichtigung finden kann, ist somit eine Größe, die bei der Definition des Bodenmodells nicht beliebig ausgewählt wird, sondern aus dem tatsächlich vorliegenden und sensorisch erfassten Bewegungszustand des Bodenverdichters bzw. der Vibrationswalze rechnerisch abgeleitet wird. Grundlage dieser Berechnung können verschiedene vereinfachende Annahmen sein, wie zum Beispiel die Annahme, dass die Vibrationswalze sich parallel zum Boden bewegt, also über deren gesamte axiale Länge in gleichem Ausmaß in den Boden eindringt. In diesem Falle kann die Kontaktfläche zwischen dem Boden und der Vibrationswalze als das Produkt aus Aufstands-Umfangslänge und axialer Länge des Walzenmantels angenommen werden. Bei komplexeren, gleichwohl mathematisch berücksichtigbaren Bewegungsmodellen, wie zum Beispiel der Annahme, dass die Vibrationswalze taumelt und nicht in allen Längenbereichen gleich tief in den Boden eindringt, können für die Aufstands-Umfangslänge für verschiedene axiale Bereiche der Vibrationswalze verschiedene Werte angenommen werden. Dies kann beispielsweise unter Berücksichtigung von an beiden axialen Enden erfassten Beschleunigungswerten in Vertikalrichtung und in Horizontalrichtung erfolgen.
Bei der Verwendung der Aufstands-Umfangslänge als eine der Eingangsgrößen des Bodenmodells ist von besonderem Vorteil, dass die aus dem tatsächlich vorliegenden Bewegungszustand des Bodenverdichters und der Vibrationswalze mathematisch abgeleitete Aufstands-Umfangslänge diese Bewegungszustände charakterisierende Parameter, wie zum Beispiel die Bewegungsgeschwindigkeit des Bodenverdichters sowie die Drehzahl und die Drehrichtung der Unwuchtanordnung, berücksichtigt. Das Modell bzw. der unter Berücksichtigung eines derartigen Modells vorgenommene Vergleich mit aus der Beschleunigung einer Vibrationswalze abgeleiteten Größen selbst ist somit unabhängig von derartigen den Bewegungszustand charakterisierenden Größen, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine primäre Aussage über den Zustand des Bodens getroffen werden kann, die beispielsweise nicht bzw. kaum abhängig ist davon, mit welcher Geschwindigkeit der Bodenverdichter sich bei der Durchführung des Verdichtungsvorgangs über den zu verdichtenden Boden bewegt.
Bei der Maßnahme c1) kann die Aufstands-Umfangslänge mit einem in einer Bewegungsrichtung des Bodenverdichters einem Aufstandszentrum vorangehenden vorderen Umfangslängenabschnitt und einem in der Bewegungsrichtung des Bodenverdichters dem Aufstandszentrum nachlaufenden hinteren Umfangslängenabschnitt ermittelt werden. Auf der Grundlage einer Länge des vorderen Umfangslängenabschnitts und einer Länge des hinteren Umfangslängenabschnitts kann ein den Zustand des Bodens repräsentierender Asymmetrieparameter gebildet werden. Aufgrund der Bewegung eines Bodenverdichters über den zu verdichtenden Boden entsteht eine derartige Asymmetrie zwischen dem vorderen Umfangslängenabschnitt und dem hinteren Umfangslängenabschnitt. Diese Asymmetrie, also beispielsweise die Differenz zwischen den Längen der beiden Umfangslängenabschnitte oder das Verhältnis der Längen beiden Umfangslängenabschnitte zueinander, hängt ab vom Zustand des Bodens, über welchen ein Bodenverdichter sich bewegt und kann somit auch als ein den Zustand des Bodens charakterisierender Parameter berücksichtigt bzw. aufgezeichnet werden. Dieser Parameter selbst bildet keine durch eine plausible Annahme zu definierende Eingangsgröße des Bodenmodells, sondern kann bei der Ermittlung der Aufstands-Umfangslänge unter Berücksichtigung der vorangehend angegebenen geometrischen Verhältnisse des Bodens und des Bewegungszustandes des Bodenverdichters bzw. der Vibrationswalze auf der Grundlage von Messwerten mathematisch ermittelt werden und stellt beispielsweise eine Größe bereit, welche in Verbindung mit einem oder mehreren als Eingangsgröße für das Modell vorzugebenden Simulationsparametern als den Zustand des Bodens charakterisierend verwendet werden kann bzw. welche auch für eine Plausibilitätsüberprüfung von für das Modell vorgegebenen Simulationsparametern genutzt werden kann.
Der Elastizitätsmodul eines Bodens ist eine dessen Zustand, insbesondere Verdichtungszustand, wesentlich charakterisierende physikalische Größe und kann daher gemäß einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Simulationsparameter des Bodenmodells bilden.
Beim Überfahren eines zu verdichtenden Bodens mit einem Bodenverdichter wird dieser Boden komprimiert, wobei der Boden eine der Belastung durch den Bodenverdichter und somit eine der Kompression entgegenwirkende Reaktionskraft erzeugt. In dem erfindungsgemäß aufzustellenden Bodenmodell kann daher ein wenigstens durch einen Feder-Kraftanteil und einen Dämpfer-Kraftanteil repräsentiertes Boden-Verformungsverhalten berücksichtigt werden, und die Maßnahme c) kann unter Berücksichtigung eines derartigen Verformungsverhaltens eine Maßnahme c2) umfassen zum Ermitteln des Feder-Kraftanteils, und kann eine Maßnahme c3) umfassen zum Ermitteln des Dämpfer-Kraftanteils. Es ist darauf hinzuweisen, dass in einem derartigen Bodenmodell auch andere das Verformungsverhalten beeinflussenden Größen, wie zum Beispiel die Masse des verformten Bodens, Berücksichtigung finden können.
Bei der Maßnahme c2) kann der Feder-Kraftanteil in Abhängigkeit von dem Boden-Elastizitätsmodul und der Aufstands-Umfangslänge ermittelt werden. Auch bei der Maßnahme c3) kann der Dämpfer-Kraftanteil in Abhängigkeit von dem Boden-Elastizitätsmodul und der Aufstands-Umfangslänge, beispielsweise auch in Abhängigkeit vom der Verformung bzw. Eindringung, ermittelt werden. Somit finden zwei das Verhalten des Bodens wesentlich beeinflussende bzw. repräsentierende Größen Eingang in das Bodenmodell.
Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu berücksichtigen, dass ein belasteter Boden in einer Belastungsphase und einer Entlastungsphase insbesondere hinsichtlich seines Feder-Kraftanteils sich unterschiedlich verhalten kann, wird weiter vorgeschlagen, dass bei der Maßnahme c2) der Feder-Kraftanteil für einen Vibrationszyklus mit einem ersten Feder-Kraftanteilabschnitt für eine Phase mit zunehmender Eindringtiefe der Vibrationswalze in den Boden und mit einem zweiten Feder-Kraftanteilabschnitt für eine Phase mit abnehmender Eindringtiefe der Vibrationswalze ermittelt wird.
Insbesondere kann das unterschiedliche Kraftverhalten dadurch berücksichtigt werden, dass bei der Maßnahme c2) der zweite Feder-Kraftanteilabschnitt unter Berücksichtigung eines Entlastungssteifigkeitsfaktors derart ermittelt wird, dass bei einem Übergang von der Phase abnehmender Eindringtiefe der Vibrationswalze zu einer Außer-Kontakt-Phase der Feder-Kraftanteil und der Dämpfer-Kraftanteil einander im Wesentlichen vollständig kompensieren, wobei in der Außer-Kontakt-Phase die wenigstens eine Vibrationswalze im Wesentlichen nicht in Kontakt mit dem zu verdichtenden Boden ist. Der Entlastungssteifigkeitsfaktor kann einen den Zustand des Bodens repräsentierenden Steifigkeitsparameter bilden. Ein derartiger Entlastungssteifigkeitsfaktor kann somit bei Berücksichtigung grundsätzlich gleicher mathematischer Zusammenhänge für den Feder-Kraftanteil in den beiden Abschnitten in einfacher Art und Weise das unterschiedliche Kraftverhalten zum Ausdruck bringen, wobei die Maßgabe, dass zum Zeitpunkt des Übergangs in die Außer-Kontakt-Phase die beiden Kraftanteile einander kompensieren, eine für die Bestimmung des Entlastungssteifigkeitsfaktors wesentliche Randbedingung darstellt.
In dem Bodenmodell können die beiden Kraftanteile, also der Feder-Kraftanteil und der Dämpfer-Kraftanteil, als die Bodenkontaktkraft im Wesentlichen bestimmende Faktoren vorgesehen sein, so dass die Maßnahme c) eine Maßnahme c4) umfassen kann zum Ermitteln der Bodenkontaktkraft für einen Vibrationszyklus auf Grundlage des bei der Maßnahme c2) ermittelten Feder-Kraftanteils und des bei der Maßnahme c3) ermittelten Dämpfer-Kraftanteils.
Wird bei der Maßnahme e) erkannt, dass die Abweichung des Simulations-Zusammenhangs von dem Mess-Zusammenhang eine vorbestimmte Abweichungsschwelle nicht unterschreitet, was bedeutet, dass bei dem Vergleich zwischen den beiden Zusammenhängen eine zu große Abweichung erkannt wird, können die Maßnahmen c) bis e) unter Veränderung wenigstens eines Simulationsparameters bei Durchführung der Maßnahme c) wiederholt werden, bis die Abweichung des Simulations-Zusammenhangs von dem Mess-Zusammenhang die vorbestimmte Abweichungsschwelle unterschreitet. Es kann somit eine iterative Annäherung des aus der Simulation unter Berücksichtigung des Bodenmodells ermittelten Simulations-Zusammenhangs an den ausschließlich unter Berücksichtigung von Messdaten gewonnenen Mess-Zusammenhang vorgenommen werden, bis diese einander im Wesentlichen entsprechen.
Um die Übereinstimmung eines unter Berücksichtigung des Bodenmodells erhaltenen Wertes für einen Simulationsparameter mit dem für einen derartigen Wert des Simulationsparameters tatsächlich existierenden Zustand des verdichteten Bodens noch weiter zu verbessern, kann ein Korrelationsfaktor zwischen dem bei der Maßnahme e) als im Wesentlichen den entsprechenden Bodenparameter repräsentierend bestimmten Simulationsparameter und einem Messwert des Bodenparameters des verdichteten Bodens ermittelt werden. Hierzu kann beispielsweise in einem Versuch ein Boden, beispielsweise Asphaltmaterial, verdichtet werden, und nach dem Vorliegen eines aus der Simulation sich ergebenden Wertes für einen oder mehrere Simulationsparameter kann der so bearbeitete Boden unter Laborbedingungen bzw. bei in-situ Vergleichsversuchen untersucht werden, um den tatsächlich existierenden Wert eines entsprechenden Bodenparameters zu ermitteln. Aus der Abweichung zwischen dem aus der Simulation bzw. dem Bodenmodell sich ergebenden Wert und dem messtechnisch beispielsweise im Labor bestimmten Wert kann dann ein diese beiden Werte verknüpfender Korrelationsfaktor bestimmt werden. Liegt ein derartiger Korrelationsfaktor auf der Grundlage einer Untersuchung vor, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erhalt eines Istwertes eines Bodenparameters der bei der Maßnahme e) als im Wesentlichen den entsprechenden Bodenparameter repräsentierend bestimmte Simulationsparameter mit einem derartigen bekannten Korrelationsfaktor verknüpft werden.
Um die bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Informationen über den Zustand des verdichteten Bodens noch während des Verdichtungsbetriebs berücksichtigen zu können, können die Maßnahmen a) bis e) während der Bewegung des Bodenverdichters bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs wiederholt durchgeführt werden. Die Information über den Zustand des Bodens kann dann in Echtzeit in einem Regelprozess dazu genutzt werden, einen Bodenverdichter derart zu betreiben, dass für den zu verdichtenden Boden Bodenparameter erhalten werden, welche vor Durchführung des Verdichtungsvorgangs aufgestellte Anforderungen erfüllen.
Insbesondere für die Zwecke der Qualitätssicherung kann bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs ein Datensatz mit einer Mehrzahl von Positionen an dem zu verdichtenden Boden und dem in Zuordnung dazu jeweils bestimmten Wert des wenigstens einen bei Durchführung der Maßnahmen a) bis e) als im Wesentlichen einen Bodenparameter repräsentierend bestimmten Simulationsparameters erzeugt werden. Ein derartiger Datensatz kann dann als Grundlage für die Dokumentation eines durchgeführten Verdichtungsvorgangs genutzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigt:

1 eine Seitenansicht eines in vereinfachter Form dargestellten Bodenverdichters;
2 ein Diagramm, das die im Verlaufe eines Vibrationszyklus an einer Vibrationswalze des Bodenverdichters der 1 auftretenden Beschleunigungen orthogonal zu einer Oberfläche eines zu verdichtenden Bodens und parallel zu dieser Oberfläche darstellt;
3 ein aus dem Diagramm der 2 abgeleitetes Arbeitsdiagramm mit der über einem Schwingweg der Vibrationswalze in einer Arbeitsrichtung aufgetragenen Bodenkontaktkraft;
4 die Bewegung der Vibrationswalze des Bodenverdichters der 1 über mehrere Vibrationszyklen hinweg;
5 ein physikalisches Ersatzmodell eines zu verdichtenden Bodens;
6 eine der 3 entsprechende Darstellung eines Simulations-Zusammenhangs zwischen der Bodenkontaktkraft und dem Schwingweg der Vibrationswalze in der Arbeitsrichtung.

In 1 ist ein Bodenverdichter allgemein mit 10 bezeichnet. Der sich in einer Bewegungsrichtung B auf einem zu verdichtenden Boden 12 bewegende Bodenverdichter 10 ist mit einem Hinterwagen 14 und einem schwenkbar daran getragenen Vorderwagen 16 aufgebaut. Am Hinterwagen 14 sind ein Antriebsaggregat und durch dieses zum Bewegen des Bodenverdichters 10 in der Bewegungsrichtung B bzw. entgegengesetzt zu dieser Richtung angetriebene Antriebsräder 18 vorgesehen. Ferner ist am Hinterwagen 14 ein Bedienstand 20 für eine den Bodenverdichter 10 bedienende Bedienperson vorgesehen. Aus dem Bedienstand heraus kann die Bedienperson den Bodenverdichter 10 zur Durchführung eines Verdichtungsvorgangs betreiben, wobei der Bedienperson an einer Anzeigeeinheit 22 für den Verdichtungsvorgang relevante Informationen angezeigt werden können.
Am Vorderwagen 16 ist als Verdichtungswerkzeug eine Verdichterwalze bzw. Vibrationswalze 24 um eine zur Zeichenebene der 1 orthogonal stehende Walzendrehachse W drehbar getragen. In den beiden axialen Endbereichen der Verdichterwalze 24 bzw. eines Mantels 26 derselben ist diese über elastische Aufhängungsanordnungen am Vorderwagen 16 derart aufgehängt, dass die Vibrationswalze 24 bezüglich des Vorderwagens 16 quer zur Walzendrehachse W ausgelenkt werden kann. Der Verdichterwalze 24 kann ein Antriebsmotor zugeordnet sein zum Antreiben derselben zur Rotation um die Walzendrehachse W.
Eine derartige Auslenkung der Vibrationswalze 24 kann durch eine im Inneren derselben angeordnete Unwuchtanordnung 28 mit wenigstens einer um die Walzendrehachse W zur Drehung antreibbaren Unwuchtmasse mit zur Walzendrehachse W exzentrischem Massenschwerpunkt hervorgerufen werden. Die Rotation der Unwuchtanordnung 28 um die Walzendrehachse W und die dabei auftretenden und auf die Vibrationswalze 24 übertragenen, orthogonal zur Walzendrehachse W wirkenden Fliehkräfte erzeugen eine periodische Auslenkung der Vibrationswalze 24 bezüglich des Vorderwagens 16. Diese Auslenkung bzw. die auf die Vibrationswalze 24 bei Rotation der Unwuchtanordnung 28 wirkenden Kräfte können durch der Vibrationswalze 24 zugeordnete Beschleunigungssensoren 30, 32 erfasst werden. Dabei kann der Beschleunigungssensor 30 zum Erfassen einer Vertikalbeschleunigung a_z ausgebildet bzw. angeordnet sein, also einer Beschleunigung, welche im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche des zu verdichtenden Bodens 12 gerichtet ist. Der Beschleunigungssensor 32 kann zur Erfassung einer translatorischen Horizontalbeschleunigung a_x ausgebildet bzw. angeordnet sein, also einer Beschleunigung, welche im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des zu verdichtenden Bodens 12 gerichtet ist. Beispielsweise können die beiden Beschleunigungssensoren 30, 32 an einer Lagerschale eines die Vibrationswalze 24 in einem ihrer axialen Endbereiche bezüglich des Vorderwagens 16 drehbar lagernden Lagers vorgesehen sein. Es ist darauf hinzuweisen, dass beispielsweise auch an beiden axialen Endbereichen der Vibrationswalze 24 ein derartiges Paar aus Beschleunigungssensoren 30, 32 vorgesehen sein kann, um die auf die Vibrationswalze 24 wirkenden Beschleunigungen bzw. Kräfte in beiden axialen Endbereichen erfassen zu können.
Die 2 veranschaulicht die durch die Beschleunigungssensoren 30, 32 im Verlaufe eines Vibrationszyklus, also beispielsweise einer vollständigen Umdrehung der Unwuchtanordnung 28, auftretende Vertikalbeschleunigung a_z und Horizontalbeschleunigung a_x. Dabei zeigt das Diagramm der 2 einen Betriebszustand, bei welchem aufgrund der durch die Unwuchtanordnung 28 generierten Kräfte die Vibrationswalze 24 periodisch bei jedem Vibrationszyklus vom zu verdichtenden Boden 12 zeitweilig abhebt und darauffolgend wieder auf diesen aufschlägt und dabei in den zu verdichtenden Boden 12 eindringt.
Zum Zeitpunkt t₁ hebt die Vibrationswalze 24 vom zu verdichtenden Boden 12 ab, so dass die auf die Vibrationswalze 24 wirkende Kraft im Wesentlichen bestimmt ist aus dem Produkt der Masse der Vibrationswalze 24 und der zu jedem Zeitpunkt auftretenden Beschleunigung sowie aus der Kraft aus der Vibrationserregung und aus der statischen Achslast. Zum Zeitpunkt t₂ kommt die Vibrationswalze 24 wieder in Kontakt mit dem zu verdichtenden Boden 12 und dringt im Verlaufe dieser Bewegung zunehmend in den Boden 12 ein und verdichtet diesen dabei. In dieser Phase, in welcher die Vibrationswalze 24 in Kontakt mit dem Boden 12 ist, also zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₁, wirkt zwischen dem Boden 12 und der Vibrationswalze 24 eine Bodenkontaktkraft F_b, welche wesentlich auch bestimmt ist durch die vom Boden 12 auf die durch die Vibrationswalze 24 ausgeübte Belastung generierte Reaktion. Mit zunehmendem Eindringen der Vibrationswalze 24 in den zu verdichtenden Boden 12 nimmt die Bodenkontaktkraft F_b zu, bis zu einem Zeitpunkt t₃ die Bodenkontaktkraft F_b ihren maximalen Wert F_bmax erreicht. Es ist in 2 deutlich zu erkennen, dass in dem Zustand maximaler Bodenkontaktkraft F_bmax die Kraft nicht exakt orthogonal zum Boden 12 orientiert ist, sondern leicht nach vorne geneigt ist, was im Wesentlichen darauf zurückzuführen ist, dass der Bodenverdichter 10 sich während eines derartigen Vibrationszyklus in der Bewegungsrichtung B voran bewegt und daher die Vibrationswalze 24 bei ihrer Abwärtsbewegung auf den Boden 12 zu schräg nach vorne gerichtet in diesen eindringt. Die Richtung, welche im Wesentlichen der Ausrichtung der maximalen Bodenkontaktkraft F_b entspricht, wird als Arbeitsrichtung A betrachtet. Eine dazu orthogonal stehende Richtung wird als Normalenrichtung N auf die Arbeitsrichtung A betrachtet.
In 2 ist weiter zu erkennen, dass über einen Vibrationszyklus hinweg der die Entwicklung der Beschleunigungen darstellende Verlauf bedingt durch die auf der Vibrationswalze 24 ruhende Last des Vorderwagens 16 bzw. auch des Hinterwagens 14 um einen diesen Lastfaktor repräsentierenden, konstanten Versatz V nach unten verschoben ist, wobei auch hier der orthogonal zur Oberfläche des Bodens 12 konstant wirkende Lastanteil berücksichtigt wird.
Durch zweimalige Integration der im Diagramm der 2 für einen Vibrationszyklus dargestellten bzw. messtechnisch erfassten Beschleunigungen kann für jeden Vibrationszyklus ein die Auslenkung s_w der Vibrationswalze 24 in der Arbeitsrichtung A repräsentierender Schwingweg ermittelt werden. Aus dieser für jeden Zeitpunkt eines Vibrationszyklus ermittelbaren Auslenkung s_w der Vibrationswalze 24 und der gleichermaßen für jeden Zeitpunkt des Vibrationszyklus bekannten Bodenkontaktkraft F_b kann ein in 3 dargestellter Mess-Zusammenhang Z_M zwischen der Bodenkontaktkraft F_b und der Auslenkung s_w ermittelt werden. Dieser Mess-Zusammenhang Z_M stellt ein Arbeitsdiagramm dar, wobei die von der den Mess-Zusammenhang Z_M repräsentierenden Kurve umschlossene Fläche die geleistete Verdichtungsarbeit repräsentiert.
Im Diagramm der 3 repräsentiert der Zeitpunkt t₁ wieder den Zeitpunkt, zu welchem die Vibrationswalze 24 den Kontakt zum Boden 12 verliert und von diesem abhebt. Zum Zeitpunkt t₂ kommt die Vibrationswalze 24 mit dem Boden 12 wieder in Kontakt. Im Verlaufe der dann erfolgenden Eindringbewegung nimmt die Bodenkontaktkraft F_b zu, bis sie zum Zeitpunkt t₃ ihr Maximum F_bmax erreicht. Zum Zeitpunkt t₄ ist der Zustand eines maximalen Eindringens in den Boden 12 erreicht und es erfolgt eine Bewegungsrichtungsumkehr, bis zum Zeitpunkt t₁ die Vibrationswalze 24 wieder vom Boden 12 abhebt. Somit vollzieht die Vibrationswalze 24 in einem Vibrationszyklus eine Bewegung mit einer Amplitude A_s bezogen auf einen Mittelpunkt der Auslenkung s_w in der Arbeitsrichtung A.
Der in 3 dargestellte Zusammenhang kann ausgewertet werden, um Information über den Zustand des Bodens 12 zu erlangen. So kann aus der Steigung des näherungsweise linearen Verlaufs des Mess-Zusammenhangs Z_M zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ beispielsweise ein näherungsweiser Zusammenhang mit der Steifigkeit bzw. Belastungssteifigkeit des Bodens und somit auch dem erreichten Verdichtungsgrad hergestellt werden. Wie bereits angeführt, kann aus der vom Mess-Zusammenhang Z_M umschlossenen Fläche auf die Verdichtungsarbeit und somit auch die in den Boden 12 eingebrachte Energie geschlossen werden. Derartige Auswertungen eines Mess-Zusammenhangs Z_M, wie er in 3 dargestellt ist, ermöglichen im Zusammenhang mit einer Flächendeckenden Dynamischen Verdichtungs-Kontrolle jedoch nur eine vergleichsweise beschränkte Bereitstellung von Information über den Zustand des Bodens, insbesondere da eine Veränderung von Prozessparametern, wie z. B. der Fahrgeschwindigkeit des Bodenverdichters 12, auch zu einer Veränderung dieses Zusammenhangs und somit zu anderen Auswertungsergebnissen führt.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, unter Berücksichtigung eines derartigen Mess-Zusammenhangs Z_M, wie er für einen Vibrationszyklus in 3 dargestellt ist, eine umfassendere und präzisere Aussage über den Zustand des Bodens 12 treffen zu können. Die hierfür erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen werden im Folgenden erläutert.
Die 4 zeigt die Bewegung der Vibrationswalze 24 während mehrerer aufeinanderfolgender Vibrationszyklen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass derartige Vibrationszyklen im Vergleich zu der Abrollbewegung der Vibrationswalze 24 vergleichsweise kurzzeitige Ereignisse sind. Die Unwuchtanordnung 28 rotiert mit einer Drehzahl von mehreren 10 Umdrehungen pro Sekunde, während eine vollständige Umdrehung der Vibrationswalze 24 bei der Bewegung des Bodenverdichters 10 in der Bewegungsrichtung B im Allgemeinen mehrere Sekunden in Anspruch nimmt. Dies bedeutet, dass während einer vollständigen Umdrehung der Vibrationswalze 24 die Anzahl der Vibrationszyklen im Bereich von 100 oder mehr liegen kann. Dies wiederum bedeutet, dass die während jedes Vibrationszyklus auftretende Abrollbewegung bzw. Rotation der Vibrationswalze 24 vernachlässigt werden kann.
In 4 zeigt die Kurve K die Bewegung des Mittelpunktes der Vibrationswalze 24, also der Walzendrehachse W, im Verlaufe aufeinanderfolgender Vibrationszyklen in der Horizontalrichtung x und der Vertikalrichtung z. Diese Bewegung setzt sich im Wesentlichen zusammen aus der durch den Betrieb der Unwuchtanordnung 28 hervorgerufenen periodischen Auf-Ab- bzw. Vorwärts-Rückwärts-Bewegung der Vibrationswalze 24 und der dieser im Wesentlichen einer Orbitalbewegung der Walzendrehachse W entsprechenden Bewegung überlagerten Bewegung des Bodenverdichters 10 und damit auch der Vibrationswalze 24 in der Bewegungsrichtung B. Deutlich zu erkennen ist ein bei einer derartigen periodisch abhebenden Bewegung der Vibrationswalze 24 auftretendes Bewegungsmuster, bei welchem bei jedem zweiten Vibrationszyklus die Vibrationswalze 24 stärker vom Boden 12 abhebt als in einem jeweils dazwischen liegenden Vibrationszyklus. Ein derartiges Bewegungsmuster wird vor allem dann auftreten, wenn eine vergleichsweise starke Verdichtung des Bodens 12 erreicht ist. Bei vergleichsweise wenig verdichtetem Boden 12 kann in jeder Periode der Bewegung der Vibrationswalze 24 diese den gleichen Bewegungsverlauf aufweisen, also im wesentlichen auch in gleichem Ausmaß vom Boden 12 abheben.
Der Verlauf der Kurve K kann rechnerisch bestimmt werden aus den durch die Beschleunigungssensoren 30, 32 erfassten Beschleunigungen a_z und a_x und der beispielsweise auch messtechnisch erfassten Geschwindigkeit, mit welcher der Bodenverdichter 10 sich in der Bewegungsrichtung B bewegt. Während die durch die Bewegung der Unwuchtanordnung 28 hervorgerufene Bewegung der Vibrationswalze 24 durch die zweifache Integration des aus den gemessenen Beschleunigungen sich ergebenden Verlaufs abgeleitet werden kann, kann die dieser Bewegung überlagerte Bewegung in der Bewegungsrichtung B durch Multiplizieren der bekannten bzw. erfassten Geschwindigkeit des Bodenverdichters 10 mit der Zeit ermittelt werden, so dass für jeden Zeitpunkt der durch die Kurve K repräsentierte Ort und die Bewegungsrichtung des Zentrums der Verdichterwalze 24 bekannt sind.
Mit der unter Berücksichtigung der Beschleunigungen a_z und a_x und der Bewegungsgeschwindigkeit des Bodenverdichters 10 in der Bewegungsrichtung B ermittelte Kurve K bzw. der durch diese repräsentierten Bewegung der Vibrationswalze 24 während der aufeinanderfolgenden Vibrationszyklen wird es möglich, unter Berücksichtigung der Geometrie des zu verdichtenden Bodens 12 für jeden Vibrationszyklus eine in 4 durch die Größe 2b repräsentierte Aufstands-Umfangslänge der Vibrationswalze 24 im Verlaufe eines jeweiligen Vibrationszyklus, also beim Eindringen und der Zurückbewegung der Vibrationswalze 24 in den Boden 10, rechnerisch zu ermitteln.
Die 4 zeigt anhand des im letzten dargestellten Vibrationszyklus mit Strichlinie angedeuteten Verlaufs der Oberfläche des Bodens 12, dass dieser Verlauf vor dem Auftreffen der Vibrationswalze 24 auf den Boden 12 im letzten dargestellten Vibrationszyklus im Wesentlichen definiert ist durch einen rechts erkennbaren, im Wesentlichen geradlinigen Abschnitt des noch nicht durch die Vibrationswalze 24 beaufschlagten Bodens 12, und einen kreissegmentartig gekrümmten Abschnitt, welcher sich aus dem letzten vollständigen Vibrationszyklus und der dabei auftretenden Verformung des Bodens 12 ergibt. Die Berührungslinie S dieser beiden Abschnitte der Oberfläche des Bodens 10 repräsentiert den Bereich, in welchem zum Zeitpunkt t₂ die Vibrationswalze 24 im letzten dargestellten Vibrationszyklus in Kontakt mit dem Boden 12 tritt.
Ausgehend von einem näherungsweise linienartigen Kontakt im Bereich S über die gesamte axiale Länge der Vibrationswalze 24 bzw. des Walzenmantels 26 derselben nimmt die Aufstands-Umfangslänge 2b im Verlaufe der Eindringbewegung der Vibrationswalze 24 in den Boden 12, also im Wesentlichen zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₄, zu welchem die maximale Eindringtiefe erreicht ist, zu. Das Produkt aus der Aufstands-Umfangslänge 2b und der axialen Länge 2a des Walzenmantels 26 ergibt für jeden Zeitpunkt der Eindringbewegung die Fläche, über welche die Vibrationswalze 24 mit dem zu verdichtenden Boden 12 in Kontakt ist.
Diese Fläche bzw. die Aufstands-Umfangslänge 2b kann aufgrund des Umstandes, dass mit der Kurve K bekannt ist, wie die Vibrationswalze 24 sich bewegt, und dass, wie die 4 dies zeigt, grundsätzlich bekannt ist bzw. angenommen werden kann, welche Geometrie der Boden 12 in demjenigen Bereich aufweist, in welchem die Vibrationswalze 24 bei einem jeweiligen Vibrationszyklus mit diesem in Kontakt tritt, mathematisch ermittelt werden. Dabei kann in einer vereinfachenden Annahme unterstellt werden, dass die Vibrationswalze 24 im Verlaufe eines Vibrationszyklus über deren axiale Länge hinweg gleichmäßig in Kontakt mit dem Boden 12 tritt und somit gleichmäßig in diesen eindringt. Weiter kann als vereinfachende Annahme unterstellt werden, dass im Verlaufe eines vollständigen Vibrationszyklus nach dem Erreichen des Zeitpunkts t₁ beim Übergang von einer Entlastung zu einem Kontaktverlust im Mess-Zusammenhang Z_M der 3, der Boden 12 seine Form im Wesentlichen beibehält. Bei komplexeren Modellen kann auch messtechnisch bzw. rechnerisch berücksichtigt werden, dass die Vibrationswalze 24 taumelt, also an beiden axialen Enden nicht gleichartig in den Boden 12 eindringt, was beispielsweise dadurch erfasst werden kann, dass in Zuordnung zu beiden axialen Enden der Vibrationswalze 24 jeweilige Sensoren 30, 32 vorgesehen sind. Es kann dann auch rechnerisch berücksichtigt werden, dass über die axiale Länge der Vibrationswalze 24 hinweg diese in verschiedenem Ausmaß in den Boden 12 eindringt und somit über die Länge der Vibrationswalze 24 hinweg sich unterschiedliche Aufstands-Umfangslängen 2b ergeben.
Die 4 zeigt, dass die Aufstands-Umfangslänge 2b grundsätzlich aufgeteilt ist in zwei bezüglich eines Aufstandszentrums Z nicht symmetrische, also nicht gleich lange Umfangslängenabschnitte b_h und b_v. Dabei ist das Aufstandszentrum Z beispielsweise definiert durch denjenigen Bereich, in welchem beispielsweise im Zustand der maximalen Eindringung eine durch die Walzendrehachse W in der Vertikalrichtung z hindurchlaufende Linie den Boden 12 schneidet. Diese auch aus der Berechnung der Aufstands-Umfangslänge 2b sich ergebende bzw. ableitbare Asymmetrie hinsichtlich der Längen der beiden Umfangslängenabschnitte b_h und b_v gibt Aufschluss über die Schiebewirkung der Vibrationswalze 24 und hängt auch ab vom Verformungsverhalten des Bodens 12 und kann somit genutzt werden, um eine Aussage über den Zustand des Bodens 12 während der Verdichtung zu treffen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Kenntnis über diese Asymmetrie alleine aus messtechnisch erfassbaren Größen, nämlich den Beschleunigungen a_z und a_x und der Bewegungsgeschwindigkeit des Bodenverdichters in der Bewegungsrichtung B, unter Verwendung mathematischer Berechnungsmethoden bei Berücksichtigung der geometrischen Verhältnisse des Bodens erhalten werden kann, ohne dass dafür irgendwelche hinsichtlich des Aufbaus des Bodens nicht bekannte Informationen berücksichtigt werden müssen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zum Bereitstellen von Informationen über den Zustand des zu verdichtenden Bodens 12 wird für den Boden ein physikalisches Modell aufgestellt. In dem in 5 als ein Beispiel dargestellten Bodenmodell nach Kelvin-Voigt ist der Boden repräsentiert durch zwei Kraftanteile. Der Kraftanteil F_b,k entspricht einem Feder-Kraftanteil, welcher im Wesentlichen repräsentiert ist durch eine Federsteifigkeit K_(b). Der Kraftanteil F_b,c entspricht einem Dämpfer-Kraftanteil, welcher im Wesentlichen repräsentiert ist durch einen Dämpfungsparameter C_(b). Die zwischen dem gemäß diesem Modell sich verhaltenden Boden und der Vibrationswalze 24 wirkende Bodenkontaktkraft F_b kann somit als die Summe der beiden Kraftanteile F_b,k und F_b,c berechnet werden.
Für das in 5 dargestellte Bodenmodell können beispielsweise gemäß dem Konusmodell nach Wolf für kompressible Böden die Federsteifigkeit K_(b) und der Dämpfungsparameter C_(b) mit den beiden nachfolgend angegebenen Formeln berücksichtigt werden: $K_{(b)} = \frac{G \cdot b}{1 - ν} \cdot [3,1 \cdot {(\frac{a}{b})}^{0,75} + 1,6]$
$C_{(b)} = 4 \cdot \sqrt{2 \cdot ρ \cdot G \cdot \frac{1 - v}{1 - 2 \cdot v}} \cdot a \cdot b$
In diesen Formeln entspricht die Größe b der halben Aufstands-Umfangslänge 2b, deren Verlauf, wie vorangehend mit Bezug auf die 4 erläutert, für jeden Vibrationszyklus vom Zeitpunkt des Auftreffens der Vibrationswalze 24 auf den Boden 12 bis zum Erreichen des Kontaktverlustes rechnerisch ermittelt werden kann. Die Größe a entspricht der halben axialen Länge 2a der Vibrationswalze 24 bzw. des Walzenmantels 26, so dass das Produkt der halben axialen Länge a der Vibrationswalze 24 mit der im Verlaufe einer Eindringbewegung sich ändernden halben Aufstands-Umfangslänge b im Wesentlichen einem Viertel der Aufstandsfläche, mit welcher zu jedem Zeitpunkt die Vibrationswalze 24 im Verlaufe eines Vibrationszyklus in Kontakt mit dem Boden 12 ist. Die Größe v repräsentiert die Querdehnzahl des Bodens und kann unter der Annahme, dass der in dem Modell zu berücksichtigende Boden kompressibel ist mit einem Wert zwischen 0 und etwa 1/3 angenommen werden. Die Größe p entspricht der als näherungsweise konstant angenommenen Dichte des Aufbaumaterials des Bodens.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass bei Verwendung anderer Modelle auch andere bzw. zusätzliche Größen, wie beispielsweise die Masse des Bodens Berücksichtigung finden können.
Die allgemein auch als Schubmodul bezeichnete Größe G kann unter Verwendung der folgenden Formel ermittelt werden: $G = \frac{E_{g e o}}{2 \cdot (1 + ν)}$
wobei die Größe E_geo den Elastizitätsmodul des Bodens wiedergibt.
Unter Berücksichtigung dieser Größen a, b, ν, ρ, E_geo können somit die Federsteifigkeit K_(b) und der Dämpfungsparameter C_(b) mit den vorangehend angegebenen Formeln (1), (2) und (3) ermittelt werden. Man erkennt, dass neben den als bekannt angenommenen bzw. rechnerisch ermittelten Größen ρ, ν, a und b in dem vorangehend angeführten Beispiel eines Bodenmodells als wesentliche den Zustand des Bodens charakterisierende Größe dessen Elastizitätsmodul E_geo bzw. der diese Größe berücksichtigende Schubmodul eingeht.
Unter Verwendung einer plausiblen Annahme für den Wert des Elastizitätsmoduls E_geo kann ein in 6 dargestellter Simulations-Zusammenhang Zs ermittelt werden, welcher beruhend auf dem in 5 dargestellten Bodenmodell und den anhand der vorangehenden Formeln (1) bis (3) beispielhaft angenommenen Größen Federsteifigkeit K_(b) und Dämpfungsparameter C_(b) ermittelt werden.
Zur Ermittlung des in 6 dargestellten Simulations-Zusammenhangs Zs, welcher unter Berücksichtigung beispielsweise des in 5 dargestellten und durch die Formeln (1) bis (3) repräsentierten Bodenmodells den Zusammenhang zwischen der Bodenkontaktkraft F_b und der Auslenkung s_w der Vibrationswalze 24 in der Arbeitsrichtung A wiedergibt, werden für einen Vibrationszyklus die Kraftanteile F_b,k und F_b,c unter Verwendung der Formeln (1) und (2) für die Federsteifigkeit K_(b) und den Dämpfungsparameter C_(b) berechnet. Im Zusammenhang mit dem Feder-Kraftanteil F_b,k werden dabei jeweils durch eine Strich-Punkt-Strich-Linie repräsentierte Feder-Kraftanteilabschnitte F₁ und F₂ für eine Phase zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₄ mit zunehmender Eindringtiefe und eine Phase zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₁ mit abnehmender Eindringtiefe ermittelt. Damit kann berücksichtigt werden, dass ein derartiger Boden bei einer Belastung einerseits und einer Entlastung andererseits zueinander unterschiedliche Steifigkeitsverhalten aufweist, was durch das Einführen eines Entlastungssteifigkeitsfaktors für die Entlastungsphase, also die Phase abnehmender Eindringtiefe zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₁, berücksichtigt werden kann.
Der Feder-Kraftanteilsabschnitt F₁ für die Belastungsphase, also die Phase zunehmender Eindringtiefe zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₄, kann durch Multiplikation der Federsteifigkeit K_(b) mit dem Schwingweg in Arbeitsrichtung A über diese Phase zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₄ berechnet werden. Die 6 zeigt dabei deutlich, dass ein von einem exakt linearen Kraftverlauf abweichender Verlauf erhalten wird. In entsprechender Weise kann der Verlauf für die Phase abnehmender Eindringtiefe zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₁ berechnet werden, wobei zusätzlich der bereits angesprochene Entlastungssteifigkeitsfaktor eingeht, indem das über dieses Zeitintervall zu integrierende Produkte aus Federsteifigkeit K_(b) und Schwinggeschwindigkeit in Arbeitsrichtung A mit dem Entlastungssteifigkeitsfaktor multipliziert wird. Als Randbedingung für den Entlastungssteifigkeitsfaktor ist dabei anzunehmen, dass zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Kontakt zwischen der Vibrationswalze 24 und dem Boden 12 endet, also zum Zeitpunkt t₁, zum Erreichen eines Kräftegleichgewichts der Feder-Kraftanteil F_b,k und der Dämpfer-Kraftanteil F_b, _c einander kompensieren.
Der Dämpfer-Kraftanteil F_b,c wird für einen jeweiligen Vibrationszyklus durch die Integration der gegebenenfalls mit einem materialabhängig auszuwählenden Dämpfungsfaktor zu multiplizierenden Produkt aus Dämpfungsparameter C_(b) und Schwinggeschwindigkeit in Arbeitsrichtung A erhalten und ist in 6 durch die Punkt-Linie zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₁ dargestellt. Deutlich zu erkennen ist dabei, dass zum Zeitpunkt t₄, also dann, wenn die Vibrationswalze 24 in maximalem Ausmaß in den Boden eingedrungen ist, der Dämpfer-Kraftanteil F_b,c Null ist, da in diesem Zustand der Boden 12 in Ruhe ist und somit geschwindigkeitsproportionale Kräfte zu Null werden. Zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₁, also bei einer Entlastung des Bodens 12, wirkt der Dämpfer-Kraftanteil F_b,c dem Feder-Kraftanteil F_b,k entgegen, bis zum Zeitpunkt t₁ diese beiden Kraftanteile F_b,k(t₁) und F_b,c(t₁) sich gegenseitig aufheben.
Der in 6 dargestellte Simulations-Zusammenhang Zs, welcher auf der Grundlage des Bodenmodells für einen Vibrationszyklus den Zusammenhang zwischen der Bodenkontaktkraft F_b und der Auslenkung s_w repräsentiert, wird durch das Addieren des Feder-Kraftanteils F_b,k und des Dämpfer-Kraftanteils F_b,c für jede Phase des Vibrationszyklus erhalten. Es ergibt sich somit ein Simulations-Zusammenhang Zs, welcher, was ein Vergleich der 3 und 6 deutlich zeigt, qualitativ mit dem Mess-Zusammenhang Z_M vergleichbar ist.
Durch geeignete Auswahl der in das Bodenmodell eingehenden Größen, insbesondere des Elastizitätsmoduls E_geo, wird es möglich, den Simulations-Zusammenhang Zs so zu beeinflussen bzw. zu verändern, dass dieser dem Mess-Zusammenhang im Wesentlichen entspricht. Hierzu kann sukzessive der Simulations-Zusammenhang Zs unter Verwendung geringfügig veränderter Eingangsgrößen, insbesondere unter Veränderung des einen wesentlichen Simulationsparameter darstellenden Elastizitätsmoduls E_geo, ermittelt werden und beispielsweise in einem Best-Fit-Prozess mit dem Mess-Zusammenhang Z_M verglichen werden. Hierzu können beispielsweise die über die Zeitdauer mindestens eines Vibrationszyklus gemittelte Bodenkontaktkraft F_bmittel, die maximale Bodenkontaktkraft F_bmax im Vibrationszyklus und die von der einen jeweiligen Zusammenhang Z_M bzw. Zs darstellenden Kurve umgrenzte Fläche als Vergleichsparameter miteinander verglichen werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die mittlere Bodenkontaktkraft F_bmittel im Wesentlichen der über die Vibrationswalze ausgeübten statischen Last entspricht, da im Mittel der Bodenverdichter sich weder aufwärts, noch abwärts bewegt.
Wird für jeden dieser Vergleichsparameter eine unter einer dafür jeweils vorgegebenen Schwelle liegende Abweichung erkannt, wird festgestellt, dass diese beiden Zusammenhänge Zs und Z_M einander im Wesentlichen entsprechen, also die Abweichung zwischen diesen eine vorbestimmte Abweichungsschwelle unterschreitet. Somit kann bestimmt werden, dass das zum Erhalt eines derartigen Simulations-Zusammenhangs verwendete Bodenmodell mit den dabei berücksichtigten Simulationsparametern den mit dem Bodenverdichter 10 verdichteten Boden mit hoher Genauigkeit wiedergibt. Es kann dann weiter bestimmt werden, dass ein oder mehrere der in dem Modell berücksichtigten Simulationsparameter, wie z. B. der Elastizitätsmodul E_geo, den entsprechenden Bodenparameter des Bodens 12 tatsächlich repräsentiert. In diesem Zustand kann dann ein derartiger Simulationsparameter im Rahmen einer Flächendeckenden Dynamischen Verdichtungs-Kontrolle als den Zustand des Bodens repräsentierender Parameter gespeichert werden. Auch andere dabei im Bodenmodell berücksichtigte Größen, wie z. B. der Entlastungssteifigkeitsfaktor oder der Dämpfungsfaktor, können im Zusammenhang mit dem Elastizitätsmodul als den Boden beschreibende Parameter gespeichert werden, selbstverständlich im Zusammenhang mit dem Ort, an welchem während eines jeweiligen Vibrationszyklus der Bodenverdichter 10 sich befindet. Auch weitere Größen, wie z. B. die vorangehend angesprochene Asymmetrie der Aufstands-Umfangslänge 2b können für die Auswertung bzw. die Beurteilung der Qualität des Bodens 12 aufgezeichnet werden.
Auch weitere Größen, wie z. B. die Setzung des Bodens 12, also der Höhenunterschied zwischen dem Boden 12 vor dem Kontakt mit der Vibrationswalze 24 und danach, oder die durch inkrementelle Aufsummierung der wirkenden Kraft bzw. der vorhandenen Kontaktfläche entstehende Kontaktspannung können mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise beruhend auf der vorangehend beschriebenen Berechnung der Eindringbewegung der Vibrationswalze 24 in den Boden 12 ermittelt und aufgezeichnet bzw. bei der Ermittlung des Simulation-Zusammenhangs Zs berücksichtigt werden und beispielsweise auch als Simulationsparameter variiert werden. Aus den bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ermittelten bzw. berechneten Größen kann ferner beispielsweise aus der zur Arbeitsrichtung A orthogonalen Beschleunigung der Vibrationswalze 24 in der Normalenrichtung N die Phasenlage bzw. auch die Drehdichtung der Unwuchtanordnung 28 abgeleitet werden, beispielsweise wenn diese nicht messtechnisch erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere zur Bereitstellung von Information über die Phasenlage, also die Drehpositionierung, der Unwuchtanordnung 28 dieser ein Sensor zugeordnet sein, dessen Ausgangssignal die Phasenlage und damit auch die Drehrichtung der Unwuchtanordnung 28 reflektiert. Diese Information kann beispielsweise auch einfließen in die Erstellung des in 3 dargestellten Mess-Zusammenhangs Z_M.
Um die bei dem vorangehend beschriebenen Vergleich des Simulations-Zusammenhangs Zs mit dem Mess-Zusammenhang Z_M als einen jeweiligen Bodenparameter repräsentierend bestimmten Simulationsparameter, wie z. B. den Elastizitätsmodul E_geo, in noch bessere Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Zustand eines Bodens zu bringen, kann im Feld- oder Laborversuch ein Zusammenhang zwischen einem so bestimmten Simulationsparameter und dem in einem dabei verdichteten Boden tatsächlich vorhandenen Wert des entsprechenden Bodenparameters in Form eines diese beiden Größen verknüpfenden Korrelationsfaktors bestimmt werden. Auch ein derartiger Korrelationsfaktor kann dann im Rahmen der Flächendeckenden Dynamischen Verdichtungs-Kontrolle dadurch Berücksichtigung finden, dass er mit dem entsprechenden Simulationsparameter verknüpft, also beispielsweise multipliziert wird, um somit einen den tatsächlichen Wert des entsprechenden Bodenparameters mit hoher Präzision wiedergebenden Parameter erzeugen zu können.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Bestimmen von Parametern, welche mit hoher Genauigkeit eine Aussagekraft über den Zustand eines verdichteten Bodens haben, Anwendung finden kann bei verschiedensten zu verdichtenden Untergründen. So kann die erfindungsgemäße Vorgehensweise beispielsweise beim Verdichten von Asphalt Anwendung finden, ebenso wie beim Verdichten des unter einer Asphaltlage aufzubauenden Bodens. Grundsätzlich kann diese Vorgehensweise also Anwendung finden bei sämtlichen granulären- bzw. plastischen Bodenmaterialien, welche vermittels eines derartigen mit einer Vibrationswalze arbeitenden Bodenverdichters verdichtet werden können.
Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäße Vorgehensweise auch dazu genutzt werden kann, in Echtzeit während der Durchführung eines Bodenverdichtungsvorgangs nicht nur permanent in Zuordnung zu Verdichtungsorten jeweilige Parameter zu ermitteln und aufzuzeichnen, sondern auch in Rückkopplung den dem Bodenverdichtungsvorgang durchführenden Bodenverdichter so zu betreiben, dass unter Berücksichtigung des ermittelten Zustands des Bodens das Verdichtungsergebnis optimiert wird. Wird also bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise erkannt, dass in bestimmten Bereichen eine ausreichende Verdichtung noch nicht erreicht ist, können derartige Bereiche durch entsprechendes Ansteuern des Bodenverdichters vermehrt oder wiederholt überfahren werden, während Bereiche, in welchen bereits ein ausreichender Verdichtungsgrad vorliegt, nicht weiter überfahren werden müssen. Es kann mithin also eine Regelung des Verdichtungsbetriebs durchgeführt werden, bei welcher der Bodenverdichter entweder automatisiert durch eine automatisierte Steuerung gezielt in bestimmte Bereiche eines zu verdichtenden Bodens bewegt wird, oder der einen Verdichter betreibenden Bedienperson Information darüber zugeführt wird, wo der Boden in welcher Art und Weise zu verdichten ist bzw. nicht mehr zu verdichten ist. Beispielsweise kann derartige Information auf der Anzeigeeinheit 22 graphisch dargestellt werden.
Zusammengefasst kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter wie folgt dargestellt werden:

a) Erfassen einer Vertikalbeschleunigung und einer Horizontalbeschleunigung einer Vibrationswalze bei Bewegung eines Bodenverdichters über einen zu verdichtenden Boden, beispielsweise vermittels eines oder mehrerer Unwuchtsensoren,
b) Ermitteln eines Mess-Zusammenhangs zwischen einer Bodenkontaktkraft und einer Auslenkung der Vibrationswalze für einen Vibrationszyklus unter Verwendung der bei der Maßnahme a) erfassten Vertikalbeschleunigung und Horizontalbeschleunigung,
c) Ermitteln eines Simulations-Zusammenhangs zwischen der Bodenkontaktkraft und der Auslenkung für einen Vibrationszyklus unter Verwendung eines wenigstens einen Simulationsparameter berücksichtigenden Bodenmodells,
d) Vergleichen des Simulations-Zusammenhangs mit dem Mess-Zusammenhang,
e) Bestimmen, dass ein Vorgabewert des wenigstens einen in dem Bodenmodell berücksichtigten Simulationsparameters im Wesentlichen einen entsprechenden Bodenparameter des zu verdichtenden Bodens repräsentiert, wenn der Simulations-Zusammenhang im Wesentlichen dem Mess-Zusammenhang entspricht.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von mit dem Verdichtungszustand eines Bodens in Zusammenhang stehender Information bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs mit einem Bodenverdichter (10), wobei der Bodenverdichter (10) wenigstens eine Vibrationswalze (24) mit einer um eine Walzendrehachse (W) der wenigstens einen Vibrationswalze (24) rotierenden Unwuchtanordnung (28) umfasst, wobei in Zuordnung zu der wenigstens einen Vibrationswalze (24) eine Beschleunigungserfassungsanordnung (30, 32) zur Erfassung einer Vertikalbeschleunigung (a_z) der Vibrationswalze (24) im Wesentlichen orthogonal zu dem zu verdichtenden Boden (12) und einer Horizontalbeschleunigung (a_x) der wenigstens einen Vibrationswalze (24) im Wesentlichen parallel zu dem zu verdichtenden Boden (12) vorgesehen ist, umfassend die Maßnahmen: a) Erfassen der Vertikalbeschleunigung (a_z) und der Horizontalbeschleunigung (a_x) der wenigstens Vibrationswalze (24) bei Bewegung des Bodenverdichters (10) über den zu verdichtenden Boden (12), b) Ermitteln eines Mess-Zusammenhangs (Z_M) zwischen einer Bodenkontaktkraft (F_b) und einer Auslenkung (s_w) der Vibrationswalze (24) für wenigstens einen Vibrationszyklus unter Verwendung der bei der Maßnahme a) erfassten Vertikalbeschleunigung (a_x) und Horizontalbeschleunigung, c) Ermitteln eines Simulations-Zusammenhangs (Z_S) zwischen der Bodenkontaktkraft (F_b) und der Auslenkung (s_w) für wenigstens einen Vibrationszyklus unter Verwendung eines wenigstens einen Simulationsparameter berücksichtigenden Bodenmodells, d) Vergleichen des bei der Maßnahme c) für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelten Simulations-Zusammenhangs (Z_S) mit dem bei der Maßnahme b) für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelten Mess-Zusammenhang (Z_M), e) Bestimmen, dass ein Vorgabewert des wenigstens einen in dem Bodenmodell berücksichtigten Simulationsparameters im Wesentlichen einen entsprechenden Bodenparameter des zu verdichtenden Bodens (12) repräsentiert, wenn der bei der Maßnahme d) durchgeführte Vergleich ergibt, dass der für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelte Simulations-Zusammenhang (Z_S) im Wesentlichen dem für wenigstens einen Vibrationszyklus ermittelten Mess-Zusammenhang (Z_M) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Maßnahmen b) und c) die Auslenkung in einer im Wesentlichen einer Richtung der maximalen Bodenkontaktkraft (F_bmax) entsprechenden Arbeitsrichtung (A) der Vibrationswalze (24) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme c) eine Maßnahme c1) umfasst zum Ermitteln einer Aufstands-Umfangslänge (2b) der Vibrationswalze (24) im Verlaufe eines Vibrationszyklus, und dass die Aufstands-Umfangslänge (2b) einen Simulationsparameter des Bodenmodells bildet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Maßnahme c1) die Aufstands-Umfangslänge (2b) auf der Grundlage der bei der Maßnahme a) ermittelten Vertikalbeschleunigung (a_z) und Horizontalbeschleunigung (a_x) und auf der Grundlage einer Bewegungsgeschwindigkeit des Bodenverdichters (10) in einer Bewegungsrichtung (B) des Bodenverdichters (10) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Maßnahme c1) die Aufstands-Umfangslänge (2b) mit einem in einer Bewegungsrichtung (B) des Bodenverdichters (10) einem Aufstandszentrum vorangehenden vorderen Umfangslängenabschnitt (b_v) und einem in der Bewegungsrichtung (B) des Bodenverdichters (10) dem Aufstandszentrum nachlaufenden hinteren Umfangslängenabschnitt (b_h) ermittelt wird, und dass auf der Grundlage einer Länge des vorderen Umfangslängenabschnitts (b_v) und einer Länge des hinteren Umfangslängenabschnitts (b_h) ein den Zustand des Bodens (12) repräsentierender Asymmetrieparameter gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden-Elastizitätsmodul (E_geo) einen Simulationsparameter des Bodenmodells bildet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenmodell ein wenigstens durch einen Feder-Kraftanteil (F_b,k) und einen Dämpfer-Kraftanteil (F_b,c) repräsentiertes Boden-Verformungsverhalten berücksichtigt, und dass die Maßnahme c) eine Maßnahme c2) umfasst zum Ermitteln des Feder-Kraftanteils (F_b,k) und eine Maßnahme c3) umfasst zum Ermitteln des Dämpfer-Kraftanteils (F_b,c).
Verfahren nach Anspruch 3 und Anspruch 6 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Maßnahme c2) der Feder-Kraftanteil (F_b,k) in Abhängigkeit von dem Boden-Elastizitätsmodul (E_geo) und der Aufstands-Umfangslänge (2b) ermittelt wird, oder/und dass bei der Maßnahme c3) der Dämpfer-Kraftanteil (F_b,c) in Abhängigkeit von dem Boden-Elastizitätsmodul (E_geo) und der Aufstands-Umfangslänge ermittelt (2b) wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Maßnahme c2) der Feder-Kraftanteil (F_b,k) für einen Vibrationszyklus mit einem ersten Feder-Kraftanteilabschnitt (F₁) für eine Phase mit zunehmender Eindringtiefe der Vibrationswalze (24) in den Boden und mit einem zweiten Feder-Kraftanteilabschnitt (F₂) für eine Phase mit abnehmender Eindringtiefe der Vibrationswalze (24) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Maßnahme c2) der zweite Feder-Kraftanteilabschnitt (F₂) unter Berücksichtigung eines Entlastungssteifigkeitsfaktors derart ermittelt wird, dass bei einem Übergang von der Phase abnehmender Eindringtiefe der Vibrationswalze (24) zu einer Außer-Kontakt-Phase der Feder-Kraftanteil (F_b,k) und der Dämpfer-Kraftanteil (F_b,c) einander im Wesentlichen vollständig kompensieren, wobei in der Außer-Kontakt-Phase die wenigstens Vibrationswalze (24) im Wesentlichen nicht in Kontakt mit dem zu verdichtenden Boden (12) ist, wobei der Entlastungssteifigkeitsfaktor einen den Zustand des Bodens repräsentierenden Steifigkeitsparameter bilden kann.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme c) eine Maßnahme c4) umfasst zum Ermitteln der Bodenkontaktkraft (F_b) für einen Vibrationszyklus auf Grundlage des bei der Maßnahme c2) ermittelten Feder-Kraftanteils (F_b,k) und des bei der Maßnahme c3) ermittelten Dämpfer-Kraftanteils (F_b,c).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn bei der Maßnahme e) erkannt wird, dass die Abweichung des Simulations-Zusammenhangs (Zs) von dem Mess-Zusammenhang (Z_M) eine vorbestimmte Abweichungsschwelle nicht unterschreitet, die Maßnahmen c) bis e) unter Veränderung wenigstens eines Simulationsparameters bei Durchführung der Maßnahme c) wiederholt werden, bis die Abweichung des Simulations-Zusammenhangs (Zs) von dem Mess-Zusammenhang (Z_M) die vorbestimmte Abweichungsschwelle unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrelationsfaktor zwischen dem bei der Maßnahme e) als im Wesentlichen den entsprechenden Bodenparameter repräsentierend bestimmten Simulationsparameter und einem Messwert des Bodenparameters des verdichteten Bodens (12) ermittelt wird, oder dass zum Erhalt eines Istwertes eines Bodenparameters der bei der Maßnahme e) als im Wesentlichen den entsprechenden Bodenparameter repräsentierend bestimmte Simulationsparameter mit einem Korrelationsfaktor verknüpft wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen a) bis e) während der Bewegung des Bodenverdichters (10) bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs wiederholt durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung eines Verdichtungsvorgangs ein Datensatz mit einer Mehrzahl von Positionen an dem zu verdichtenden Boden (12) und dem in Zuordnung dazu jeweils bestimmten Wert des wenigstens einen bei Durchführung der Maßnahmen a) bis e) als im Wesentlichen einen Bodenparameter repräsentierend bestimmten Simulationsparameters erzeugt wird.