Physikalisch-numerische Modellierung der funktionalisierten Straße unter Reifenlast

Im Teilprojekt A01 entsteht ein realitätsnahes Reifen-Fahrbahn-Interaktionsmodell als multiphysikalisches Finite-Elemente-(FE)-Diskretisierung für den Kurzzeitbereich. Das physikalisch motivierte Modell  ermöglicht Untersuchungen zum Strukturverhalten der „Straße der Zukunft“ und ist ein wesentlicher Baustein des im SFB/TRR 339 angestrebten Digitalen Zwillings Straße. Wichtige Teilziele sind die Entwicklung einer transienten Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) Formulierung der Fahrbahn zur Erfassung dynamischer Radlasten (TP A02, A03, B02) sowie die Berücksichtigung des gesamten Fahrbahnaufbaus  von der sensitiven Deckschicht (TP A03) über die mineralisch imprägnierte, carbonfaserbewehrte (MCF) Geopolymerbetonschicht (TP A05) bzw. Schichten aus Hochleistungsasphalten (TP A06) bis zum Untergrund (TP A07) durch die Entwicklung bzw. Anpassung kontinuumsmechanischer Materialformulierungen und deren Implementierung in die ALE-Formulierung der Fahrbahn.

Das physikalische Modell ermöglicht Untersuchungen, wie sich dynamische im Vergleich zu stationären Radlasten auf das Strukturverhalten der Fahrbahnen und deren Schädigung auswirken. Zudem wird der Einfluss verschiedener Materialien und unterschiedlicher Aufbauten auf das Strukturverhalten und die Dauerhaftigkeit der Fahrbahnen unter verkehrs- und klimabedingten Belastungen erforscht. Das detaillierte, physikalische Fahrbahnmodell ist die Basis der parallel durchzuführenden Langzeit-Berechnungen (TP B04) und die Modellreduktion (TP B05). Das Interaktionsmodell ist gleichzeitig ein wichtiger Baustein für das Twinning (TP B06) und das Summenmodel zur Konsistenzsicherung (TP B07). Das TP A01 ist in sechs Arbeitspakete unterteilt und wird parallel durch zwei Doktoranden bearbeitet.