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FWD – Falling Weight Deflectometer

Zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Straßenaufbauten wird das Falling Weight Deflectometer (FWD) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um ein dynamisches Messverfahren, das zerstörungsfrei auf Straßenbefestigungen aus Asphalt und Beton eingesetzt werden kann.

Das Bild zeigt das Falling Weight Deflectometer (FWD) der BASt

Das FWD ist auf einem Anhänger installiert. Das gesamte FWD System wird mittels Computer vom Zugfahrzeug aus bedient. Die Messungen erfolgen ausschließlich im Stand.

Verfahren

Eine definierte Masse fällt auf einen Gummipuffer, der über einer Grundplatte angeordnet ist. Auf die Straßenbefestigung wirkt so ein Kraftstoß, der für den Messpunkt die Radüberrollung eines Lastkraftwagens simuliert. Die Höhe des Kraftstoßes beträgt in der Regel 50 kN. Der zeitliche Verlauf und das Maximum des Kraftstoßes werden durch eine elektronische Kraftmessdose erfasst.

Das Bild zeigt das Falling Weight Deflectometer (FWD) der BASt

An einem Balken unterhalb des FWD, der zur Messung auf die Straßenoberfläche abgesenkt wird, sind mehrere Geofone angebracht. Die kurzzeitige, vollkommen reversible, Verformung der Straßenoberfläche wird mittels dieser Geofone im Lastzentrum und in mehreren Abständen davon (bis zu 2.400 mm) gemessen.

Dabei wird der zeitliche Verlauf der Verformungen aufgezeichnet und aus den Maximalwerten an den Geofonpositionen eine Verformungsmulde zusammengesetzt. Gleichzeitig werden die Luft- und Oberflächentemperatur am Messpunkt gemessen. Die Asphalt- oder Betonkörpertemperatur wird in Abhängigkeit der äußeren Bedingungen invasiv gemessen.

Zur statistischen Absicherung der Messung, erfolgen in der Regel drei Messungen, das heißt Kraftstöße, direkt hintereinander. Pro Messpunkt beträgt die Verweildauer rund eine Minute. Zur Durchführung von FWD Messungen im öffentlichen Straßennetz ist in der Regel eine Verkehrssicherung durch Begleitfahrzeuge erforderlich.

Bewertung

Das Bild zeigt eine Prinzipskizze zum FWD Prinzipskizze (FWD auf Asphaltbefestigung)

Das FWD Verfahren dient zur Feststellung des mechanischen Zustands und somit zur qualitativen Bewertung von Straßenbefestigungen. Veränderungen des Zustands können erfasst und Aussagen zur strukturellen Homogenität von Straßenabschnitten getroffen werden. Bei Messungen auf Betonstraßen können zudem Aussagen zur Wirksamkeit der Lastübertragung über den Fugen sowie zu den Auflagerungsbedingungen der Betonplatten hergeleitet werden. Die Erfassung der Zustandsveränderung spielt insbesondere in Kombination mit zeitraffenden Belastungsversuchen mittels Mobile Load Simulator MLS30 eine besondere Rolle.

Für diese Bewertung werden Kenngrößen aus der Verformungsmulde berechnet, die meistens die Verformungen an einzelnen Geofonpositionen oder auch die geometrische Form der Verformungsmulde bewerten.

Eine Bewertung der strukturellen Substanz einer Straßenbefestigung – also die Ableitung von Restnutzungsdauern – ist mit den Ergebnissen aus Tragfähigkeitsmessungen alleine allerdings nicht möglich.

Qualitätssicherung

Neben der gerätetechnischen Eigenund Fremdüberwachung, führt die BASt zur Qualitätssicherung von FWD Messsystemen regelmäßig Vergleichsuntersuchungen durch. An den Vergleichsuntersuchungen können FWD Betreiber aus Deutschland und Europa teilnehmen.

Technische Daten

  • Höhe des Kraftstoßes: variabel, bis 150 kN (15 t)
  • Stoßdauer: 25 bis 30 ms
  • Messpunktabstand: frei wählbar, meist 25 und 100 m
  • Messgeschwindigkeit: stationär, circa eine Minute je Messpunkt

Weitere Informationen

Fachbetreuung: Dr. Dirk Jansen