DE69905484T2 - Verfahren und vorrichtung zur messung der tragfähigkeit eines unterbaus - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung der tragfähigkeit eines unterbaus

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Tragfähigkeit oder des Elastizitätsmoduls eines Unterbaus für die Transportinfrastruktur oder von Industrieböden im Verlaufe von Beanspruchungen oder während des Betriebs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Das Verfahren ist anwendbar auf das Planum (von Bahnstrecken), Abgleichungen von Anschüttungen oder jeden anderen Unterbau, dessen erwarteter Modul zwischen 30 MPa und 300 MPa liegt und der eine ausreichende Geometrie für den Umlauf der Vorrichtung aufweist. Die Kontrolle der Tragfähigkeit von Abgleichungen von Anschüttungen und einem Planum wird derzeit mittels einer der folgenden Vorrichtungen ausgeführt:
  • - dem Prüf LKW mit Platte.
  • - der dynamischen Platte,
  • - dem Deflektographen.
  • Die beiden ersten Vorrichtungen führen eine punktuelle Messung durch. Um ein Gesamtbild der Homogenität der Tragfähigkeit und der Berücksichtigung der nötigen Erfordernisse zu erhalten, muss man die Kontrollen entsprechend einer vorgegebenen Dichte ausführen. Die Prüfung mit der statischen Platte eignet sich gut für Module bis 200 MPa, ist aber relativ langwierig.
  • Die dynamische Platte ist eine Aufschlag-Vorrichtung, in welcher die Verformbarkeit des untersuchten Unterbaus bewertet wird durch den Restitutionskoeffizienten, der das Verhältnis zwischen den Fallhöhen und dem Rückprall einer Masse, die auf eine Reihe von Federn fällt, die auf einer auf den Boden gelegten Platte mit 600 mm Durchmesser angeordnet sind. Die Prüfung mit der dynamischen Platte ist rascher als die Prüfung mit der statischen Platte. Ihre Empfindlichkeit ist maximal um 50 MPa herum, wird aber schlecht oberhalb von 100 MPa wegen der Form der Eichungskurve zwischen dem Elastizitätsmodul und dem Restitutionskoeffizienten im Hinblick auf die Auswahl der Merkmale der Vorrichtung.
  • Der Deflektograph liefert Information über die Deformation, die von einer rollenden Last erzeugt wird und die gleichsam kontinuierlich im Längsprofil darstellbar ist infolge seiner Konzeption ist er nur auf leicht zugänglichen Baustellen einzusetzen und wo die Ebenheit und die Deformation normalerweise günstige Charakteristika haben, z. B. auf behandelten Böden mit geringer Granulometrie.
  • Es gibt auch eine verbesserte Version der dynamischen Platte, deren Dimensionscharakteristika unverändert sind, deren Messprinzip jedoch unterschiedlich ist. In dieser verbesserten Version umfasst die Belastungsplatte eine Belastungszelle, die es ermöglicht, zur Erfassung der auf den Boden übertragene Kraft F als Funktion der Zeit beim Aufschlag zu gelangen, sowie einen Messfühler für die Vertikalverschiebung während des Aufschlags. Die Kombination dieser beiden Informationen ergibt die Kurve Kraft/Deformation und ermöglicht, zum Wert dieses Moduls zu gelangen. Diese Methode liefert den während eines Aufschlagzyklus erhaltenen ansteigenden Ast der Kurve Kraft/Deformation, und sie liefert eine empfindlicher Messung als jene, die man mit der herkömmlichen dynamischen Platte erhält, und dies bis zu einer Höhe des Moduls im Bereich von 200 MPa. Aber die Messung bleibt punktförmig.
  • FR A-2334785 und EP-A-0646771 beschreiben Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Tragfähigkeit eines Unterbaus, in welchen
  • - man auf dem Unterbau ein Rad mit der Masse Mr rollen lässt, das auf einem Rahmen der Masse Mc aufgehängt ist, und
  • - man das Rad mittels einer um die Achse des Rades rotierenden Unwucht, die einer Zentrifugalkraft Fc ausgesetzt ist, in vertikale Vibrationen versetzt
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
  • - man misst in Abhängigkeit von der Zeit die Vertikalbeschleunigung Gr des Rades und die Vertikalbeschleunigung Gc des Rahmens mittels am Rad und am Rahmen montierter Beschleunigungsmessfühler,
  • - man misst in Abhängigkeit von der Zeit den Phasenwinkel φ zwischen der Richtung der Zentrifugalkraft Fc der Unwucht und der Vertikalen mittels eines Messfühlers,
  • - man berechnet in Abhängigkeit von der Zeit die Vertikalkomponente der durch das Rad auf den Unterbau aufgebrachten Kraft FTA,
  • - man berechnet in Abhängigkeit von der Zeit die Vertikaldeformation d des Unterbaus von der Messung der Vertikalbeschleunigung Gr des Rades an,
  • - man erstellt für jeden Vibrationszyklus die Schleifenkurve der Vertikalkomponente FTA bezogen auf die Deformation d.
  • - man berechnet für jeden Vibrationszyklus die Neigung der Schleifenkurve am Ast der ansteigenden Vertikalkomponenten, um die Tragfähigkeit des Unterbaus zu erhalten.
  • Folgende vorteilhafte Maßnahmen werden überdies vorgesehen:
  • - man berechnet die Neigung der Schleifenkurve im Bereich der ansteigenden Vertikalkomponenten, die zwischen 30% und 90% der maximalen Vertikalkomponente sind;
  • - der Elastizitätsmodul wird berechnet, indem der Tragfähigkeitswert des Unterbaus mit einem Eichkoeffizienten C, der vorher experimentell bestimmt wurde, multipliziert wird;
  • - die Vibrationsfreauenz des Rades beträgt zwischen 20 und 50 Hz;
  • - man lässt das Rad mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/s vorwärtslaufen;
  • - man misst die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Rades kontinuierlich;
  • - man berechnet die durchschnittliche Tragfähigkeit des Unterhaus pro Streckeneinheit, indem das Mittel der Tragfähigkeitswerte berechnet wird die während der der betreffenden Streckeneinheit entsprechenden Vibrationszyklen errechnet wurden
  • - man zeigt die in Abhängigkeit von der Westrecke errechneten Tragfähigkeitsmittel auf einem Bildschirm an.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindunsgemäßen Verfahrens.
  • Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
  • - einen auf Laufrädern auf dem Boden aufruhenden Schlepperanhänger;
  • - einen Rahmen mit der Masse Mc, der auf dem Schlepperanhänger um eine Querachse schwenkbar montiert ist,
  • - ein Rad mit der Masse Mr, das mit einer Unwucht versehen und am Rahmen aufgehängt ist,
  • - Mittel für den Drehantrieb der Unwucht,
  • - einen ersten auf dem Rahmen angeordneten Beschleunigungsmessfühler.
  • - einen zweiten auf dem Rad angeordneten Beschleunigungsmessfühler,
  • - einen Messfühler für den Winkel der Unwucht,
  • - Mittel zur zeitabhängigen Berechnung der vom Rad auf den Unterbau ausgeübten Kraftkomponente,
  • - Mittel zur Berechnung der Vertikaldeformation des Unterbaus in Abhängigkeit von der Zeit,
  • - Mittel zur Erstellung der vertikalen Komponente bezogen auf die Deformation zu jedem Vibrationszyklus und Mittel zur Berechnung der Tragfähigkeit des Unterbaus zu jedem Vibrationszyklus.
  • Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Lektüre der folgenden Beschreibung hervor, die beispielsweise und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verfasst wurde, in weichen:
  • - die Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Transportmodus ist,
  • - die Fig. 2 eine Rückansicht der Vorrichtung der Fig. 1, teilweise geschnitten ist,
  • - die Fig. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Betriebszustand ist,
  • - die Fig. 4 eine Rückansicht der Fig. 3 im Betriebszustand ist,
  • - die Fig. 5 eine schematische Darstellung des Rades und des Rahmens im Betriebszustand ist,
  • - die Fig. 6 die repräsentative Kurve der insgesamt angewendeten Kraft während einer Periode oder eines Durchschnitts von 20 Perioden zeigt,
  • - die Fig. 7 die repräsentative Kurve der Deformation während einer Periode zeiRt.
  • - die Fig. 8 die Schleife Kraft/Deformation zeigt, und
  • - die Fig. 9 die Architektur des Systems von Datenerfassung und Berechnung zeigt.
  • Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Vorrichtung 1 zur kontinuierlichen Messung der Tragfähigkeit und des Elastizitätsmoduls eines Unterbaus für die Transportinfrastruktur und für Industrieböden im Verlaufe der Herstellung oder des Baus. Die Vorrichtung umfasst im wesentlichen ein Rad 2 mit der Masse Mr, das unter einem Rahmen 3 der Masse Mc aufgehängt ist. Der Rahmen 3 ist auf einem Schlepperanhänger 4 derart montiert, dass er frei um eine horizontale Querachse 5, die parallel zur Achse 6 des Rades 2 verläuft, schwenken kann. Der Schlepperanhänger 4 weist zwei auf dem Boden rollende Räder 7 und einen Galgen 8 auf der dazu dient, das Rad 2 und den Rahmen 3 beim Transport von einer Baustelle zu einer anderen Baustelle in einer angehobenen Position zu halten, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der Schlepperanhänger 4 wird bei seinem Transport auf der Straße und auch bei seinem Einsatz auf der Baustelle von einem Fahrzeug 9 gezogen.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen die Vorrichtung während ihres Einsatzes auf einer Baustelle. In dieser Situation sind das Rad 2 und der Rahmen 3 vom Galgen 8 gelöst. Das Rad 2 ruht nun auf dem Unterbau 10 auf, dessen Tragfähigkeit und Elastizitätsmodul man messen will, und rollt frei bei der Vorwärtsbewegung des vom Fahrzeug 9 gezogenen Schlepperanhängers 4.
  • Die Schwenkachse 5 des Rahmens 3 befindet sich vorzugsweise im Vorderteil des Schlepperanhängers 4 und ist von der Drehachse 6 des Rades 2 entfernt, welch letzteres im Hinterteil des Rahmens 3 angeordnet ist.
  • In der Arbeitsstellung der Vorrichtung I hat der Schlepperanhänger die Aufgabe, den Rahmen 3 und das Rad 2 zu ziehen und das Rad 2 in einer im wesentlichen vertikalen Ebene parallel zur Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs 9 zu halten.
  • Das Rad 2 umfasst eine horizontale Welle 11, die am Rahmen 3 mittels Lagern 12, die vertikale Relativverschiebungen zwischen dem Rad 2 und dem Rahmen 3 erlauben, montiert ist.
  • Die horizontale Welle 11 des Rades 2 ist mit synchronisierten Unwuchten 13 versehen, die um die Achse 6 mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 bis 50 Umdrehungen pro Sekunde mittels eines vorzugsweise hydraulischen Motors in Drehung versetzt werden. Die zur Betätigung dieses Motors nötige Energie wird vom Fahrzeug 9 geliefert, damit die Masse der Vorrichtung 1 während der Dauer der Messung konstant ist.
  • Die Unwuchten 13 sind einer Zentrifugalkraft Fc in Abhängigkeit vom Exzentrizitätsmoment der Unwuchten 13 und ihrer Rotationsgeschwindigkeit ausgesetzt.
  • Das Rad 2 und der Rahmen 3 werden nun vertikalen Vibrationen mit einer Frequenz zwischen 20 und 50 Hz entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit der Unwuchten ausgesetzt.
  • Die Fig. 5 zeigt die schematische Darstellung der vertikalen Komponente, genannt insgesamt aufgebrachte Kraft FTA, der durch das Rad 2, den Rahmen 3 und die Unwuchten 13 auf den Unterbau ausgeübten Kräfte.
  • Diese vertikale Komponente FTA ist die Summe der folgenden Kräfte:
  • - Gewicht des Rades 2 und des Rahmens 3, d. h. (Mr + Mc) · g, wobei g die Erdanziehung ist,
  • - Trägheit des Rades 2, d. h. Mr · Gr, wobei Gr die vertikale Komponente der Beschleunigung des Rades 2 ist,
  • - Trägheit des Rahmens 3, d. h. Me · Gc, wobei Gc die vertikale Komponente der Beschleunigung des Rahmens 3 ist,
  • - vertikale Komponente der Zentrifugalkraft Fe der Unwuchten, d. h. Fe · cosφ, wobei φ die Abweichung zwischen der Richtung der Zentrifugalkraft Fc und der Vertikalen ist.
  • Man erhält also die Gleichung:
  • FTA = (Mr + Mc) · g + Mr · Gr + Mc · Fc + Fc · cosφ
  • Die Massen Mr und Mc sind messbare Konstanten und die Zentrifugalkraft Fe ist konstant, da die Rotationsgeschwindigkeit der Unwuchten konstant ist.
  • Die Messung der Beschleunigungen Gr und Gv und die Messung des Winkels 9 in Abhängigkeit von der Zeit ermöglichen also die Berechnung der vom Rad 2 auf den Unterbau 10 ausgeübten Kraft FTA in Abhängigkeit von der Zeit.
  • Gemäß vorliegender Erfindung ist das Rad 2 mit einem piezo-elektrischen Beschleunigungsmesser 14 versehen, und der Rahmen 3 ist ebenfalls mit einem piezoelektrischen Beschleunigungsmesser 15 ausgestattet.
  • Der Winkel φ wird in Abhängigkeit von der Zeit mittels eines optischen Messfühlers 16 errechnet, der einen Impuls bei jedem unteren Durchlauf der Unwuchten 13 liefen.
  • Der vom Beschleunigungsmesser 14 gelieferte Wert, der die Vertikalbeschleunigung des Rades 2 misst, wird zur Berechnung der vertikalen Vibrationsamplitude durch doppelte Integration verwendet.
  • Diese Integration kann ausgeführt werden nach Zerlegen des Beschleunigungssignals Gr in Fourierscher Reihe und doppelte Integration der Ausdrücke der Reihe.
  • Die vertikale Vibrationsamplitude entspricht der vertikalen Deformation d oder Abweichung, der der Unterbau 10 zum Zeitpunkt des Aufschlags unterliegt.
  • Die Fig. 6 zeigt die Kurve (C1) der Variation der Kraft FTA in Abhängigkeit von der Zeit t für einen Vibrationszyklus, und die Fig. 7 zeigt die Kurve (C2) der Variation der Deformation d des Unterbaus 10 in Abhängigkeit von der Zeit für denselben Vibrationszyklus. Die Fig. 8 zeigt die Schleife (b1), die repräsentativ für die Variation der Kraft FTA in Abhängigkeit von der Deformation d des Unterbaus 12 ist. Diese Schleife (b1) umfasst einen oberen Ast (b2), der den ansteigenden Vertikalkomponenten entspricht.
  • Dieser Ast (b2) stellt einen im wesentlichen geradlinigen Abschnitt dar, dessen Neigung das Maß der Tragfähigkeit des Untergrundes 10 ergibt.
  • Praktischerweise wird die Neigung an dem Abschnitt des oberen Astes (b2) gemessen, der zwischen 30 % und 90% der gemessenen maximalen Kraft Fm umfasst.
  • Das Fahrzeug 9 ist außerdem an seiner Hinterseite mit einem Doppler-Radar 17 versehen, das ermöglicht, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 9 zu messen und dadurch ebenso die vom Rad 2 befahrene Wegstrecke.
  • Die Beschleunigungsmesser 14 und 15 sind über eine Karte 19 zur Erfassung analoger Daten mit einer Zentraleinheit 18 verbunden, die auf dem Fahrzeug 9 angebracht ist. Der optische Messfühler 16 und das Doppler-Radar 17 sind ebenfalls mit der Zentraleinheit 18 verbunden, und letztere kommuniziert mit einem Mikrocomputer 20, der am Führerstand des Fahrzeugs 9 angeordnet ist.
  • Die Fig. 9 stellt die Architektur der Einheit dar, die in Realzeit mittels eines Systems VME funktionieren soll, das beispielsweise um einen Mikroprozessor 68020 und einen Realzeitkern P SOS gebaut ist.
  • Der Kern steuert die Aufgaben der Erfassung, Synchronisation, Verarbeitung, Übertragung und des Dialogs mit dem Mikrocomputer 20 sowie die Kontrolle der Einheit.
  • Der Prozess der Erfassung und Signalabnahme wird synchronisiert auf Basis der Information von den Umdrehungen der Unwuchten, die der optische Messfühler 16, der eine Reihe von Messungen auslöst, liefert, durch Signalabnahmen, die 20 aufeinanderfolgende Perioden abdecken. Die Ermittlung einer einzigen Periode aus dem Durchschnitt dieser 20 Perioden wird in Realzeit während der Aufgabe des Erfassens realisiert. Die Aufgabe des Verarbeitens besteht darin, dass die gesamten Berechnungen durchgeführt werden, die zum Wert der Starrheit des Unterbaus 10 führen. Dann wird die Übertragung der brauchbaren Daten zum Mikrocomputer 20 ausgeführt. Diese Daten umfassen die Nummer der Aufzeichnung, die Frequenz der Vibration, die Translationsgeschwindigkeit, die summierte Wegstrecke, die errechnete Starrheit, die insgesamt maximal aufgebrachte Kraft Fm und die Vibrationsamplitude.
  • Von Beginn der Verarbeitung an wird eine neue Erfassungssequenz gestartet. Die Anzahl von 20 Perioden resultiert aus dem Wunsch, die Tragfähigkeit durch elementare Zonen von mehr als einem Meter auszudrücken, und aus dem Erfordernis, dass die Erfassungszeit zumindest gleich der Summe der Verarbeitungs- und Übertragungszeit ist, damit nicht Erfassungsinformation verloren geht.
  • Ausgehend von Signalabnahmen besteht die Verarbeitung in der Bestimmung - durch Summierung von Kräften - der insgesamt angewendeten Kraft FTA, die durch eine Fourier- Zerlegung der Ordnung 5 geglättet wird, und in der Ausführung der doppelten Integration vor Gr durch die Fourier-Reihe der Ordnung 10, um den Wert der Deformation d zu erlangen.
  • Die beiden Werte FTA und d werden in einer Graphik zusammengefasst (siehe Fig. 8), aus der hervorgeht, dass zumindest aus einer geeigneten Parameterdarstellung der Grenzen (Beispiel: Untergrenze 30% von Fm und Obergrenze 90% von Fm) die Verarbeitung des brauchbaren Teils (b2) der Kurve (b1) durch Regression den Wert der Starrheit des der während der 20 Perioden untersuchten Zone zuzuordnenden Unterbaus ergibt. Anzumerken ist, dass 20 Vibrationsperioden mit einer Frequenz von 35 Hz einer Dauer von 0,57 Sekunden entsprechend, in welcher Zeit sich die Vorrichtung 1 im Bereich von 0,50 m mit der Geschwindigkeit von 1 m/s fortbewegt. Anzumerken ist auch, dass die Frequenz der Signalabnahme von 2 KHz ermöglicht, 57 Punkte pro Periode zu 35 Hz zu erhalten.
  • Die Darstellung der in Abhängigkeit von der durchlaufenen Wegstrecke errechneten Starrheit auf einem Bildschirm, der mit dem Mikroprozessor 20 verbunden ist, ermöglicht, dass die Bedienungsperson oder der Fahrer des Fahrzeugs 9 eine Visualisierung der Kurve der Starrheit in Abhängigkeit von der durchlaufenen Wegstrecke in Form eines Diagramms hat.
  • Zur Erläuterung: die Masse Mr des Rades 2 ist 600 kg, die Masse Mc des Rahmens 3 ist 400 kg, der Durchmesser des Rades 2 ist 1 m und die Breite des Rades 2 ist 0,10 m.
  • Ein Eichkoeffizient C, festgelegt bei einer vorhergehenden Prüfung der Vorrichtung 1 in bezug auf die geltenden Methoden zur Messung des Elastizitätsmoduls von Unterbauten, ermöglicht es, das Maß des Elastizitätsmoduls des untersuchten Unterbaus 10 aus der von der Vorrichtung 1 gemessenen Tragfähigkeit zu erhalten. Der Eichkoeffizient C ist eine Konstante der Vorrichtung 1 und entspricht einer festgelegten Auswahl von Merkmalen des Konzepts der Vorrichtung, beispielsweise ihrer Amplitude, und ihres Betriebs, beispielsweise der Geschwindigkeit.
  • Von einem praktischen Standpunkt aus können die Unwuchten 13 je nach aufgegebener Drehrichtung zwei Werte haben.
  • Die Vorrichtung 1 ist imstande mit einer kleinen Amplitude zu funktionieren, wenn die Drehrichtung der Unwuchten 13 entgegengesetzt der Drehrichtung des Rades 2 bei der Fortbewegung der Vorrichtung 1 ist. Diese Regelung entspricht dem üblichen Fall der Prüfung von Unterbauten 10 zwischen 30 und 300 MPa.
  • Sie ist auch geeignet, mit einer großen Amplitude zu funktionieren, falls die Drehrichtung der Unwuchten 13 dieselbe wie jene des Rades ist. Diese Regelung ist ausschließlich für Unterbauten 10 mit Modulen unterhalb 80 MPa zulässig und ermöglicht es die Messgenauigkeit insbesondere im Bereich 30-60 MPa zu erhöhen. Jenseits von 80 MPa erlauben die Abhebungen des Rades eine korrekte Verarbeitung der Signale nicht mehr.
  • Das Exzentrizitätsmoment der Unwuchten ist 0,3 mkg für eine kleine Vibrationsamplitude und 0,6 mkg für eine große Amplitude.
  • Die Einsatzbedingungen der Vorrichtung 1 sind die üblichen Versuchsbedingungen für die Messung der Tragfähigkeit von Unterbauten, d. h. der Unterbau 10 darf keinen gefrorenen Teil umfassen.
  • Die Vorrichtung 1 kann Messungen in einem Gefälle bis zu 7% in Längsrichtung und einem Gefälle bis zu 5 % in Querrichtung ausführen. Außerhalb dieser Bedingungen können die ausgeführten Messungen eine leichte Schräglage aufweisen.
  • Es ist unnötig, auf dem Unterbau 10 einen Vorlauf mit irgendeinem Material auszuführen. Die Berücksichtigung der Bedingungen der Rutschfestigkeit von Unterbauten 10, die von den Vorschriften des Fachgebiets zugelassen sind, reicht normalerweise aus, dass die Einheit Fahrzeug 9 plus Schlepperanhänger 4 das zuvor genannte Gebiet befahren können.

Claims (9)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Tragfähigkeit eines Unterbaus (10) für den Transport oder von Industrieböden, wobei
- man über den Unterbau (10) ein Rad (2) mit der Masse Mr rollt, das an einem Rahmen (3) mit der Masse Mc aufgehängt ist, und
- man das Rad (2) mittels einer Unwucht (13), die sich um die Achse (6) des Rades (2) dreht und einer Zentrifugalkraft Fc ausgesetzt wird, Vertikalschwingungen unterwirft,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- man misst in Abhängigkeit von der Zeit die Vertikalbeschleunigung Gr des Rades (2) und der Vertikalbeschleunigung Gc des Rahmens (3) mittels am Rad (2) und am Rahmen (3) montierter Beschleunigungsmessfühler (14, 15),
- man misst in Abhängigkeit von der Zeit den Phasenwinkel (p) zwischen der Richtung der Zentrifugalkraft Fc der Unwucht und der Vertikalen mittels eines Messfühlers (16),
- man berechnet in Abhängigkeit von der Zeit die Vertikalkomponente der durch das Rad (2) auf den Unterbau (10) aufgebrachten Kraft FTA,
- man berechnet in Abhängigkeit von der Zeit die Vertikaldeformation des Unterbaus (10) von der Messung der Vertikalbeschleunigung Gr des Rades
- man erstellt für jeden Vibrationszyklus die Schleifenkurve (b1) der Vertikalkomponente (FTA) bezogen auf die Deformation d,
- man berechnet für jeden Vibrationszyklus die Neigung der Schleifenkurve am Ast (b2) der ansteigenden Vertikalkomponenten, um die Tragfähigkeit des Unterbodens (10) zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Neigung der Schleifenkurve im Bereich der ansteigenden Vertikalkomponenten berechnet, die zwischen 30% und 90% der maximalen Vertikalkomponente (Fm) sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Elastizitätsmodul des Unterbaus durch Multiplizieren des Tragfähigkeitswertes mit einem Eichkoeffizienten C, der vorher experimentell bestimmt wurde, berechnet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz zwischen 20 und 50 Hz ist
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rad (2) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/s vorwärts bewegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man kontinuierlich die Geschwindigkeit des Rades (2) misst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die durchschnittliche Tragfähigkeit des Unterbaus pro Streckeneinheit berechnet, indem das Mittel der Tragfähigkeit für die Vibrationszyklen berechnet wird, das jener für eine Streckeneinheit errechneten entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man kontinuierlich die in Abhängigkeit von der Wegstrecke errechneten Tragfähigkeitsmittel auf einem Bildschirm anzeigt.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- einen auf Laufrädern (7) aufruhenden Schlepperanhänger (4),
- einen Rahmen (3) mit der Masse Mc, der auf dem Schlepperanhänger (4) um eine Querachse (5) verschwenkbar montiert ist,
- ein Rad (2) mit der Masse Mr, das mit einer Unwucht (13) versehen und am Rahmen (3) aufgehängt ist,
- Mittel für den Drehantrieb der Unwucht (13),
- einen ersten auf dem Rahmen (3) angeordneten Beschleunigungsmessfühler (15),
- einen zweiten auf dem Rad (2) angeordneten Beschleunigungsmessfühler (14),
- einen Messfühler (16) für den Winkel der Unwucht (13),
- mittel zur Berechnung der Vertikaldeformation (d) des Unterbaus (10) in Abhängigkeit von der Zeit,
- mittel zur Erstellung der Schleifenkurve der Vertikalkomponente (FTA) bezogen auf die Deformation d für jeden Vibrationszyklus und Mittel zur Berechnung der Tragfähigkeit des Unterbaus (10) für jeden Vibrationszyklus.
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