Wechselwirkung zwischen der Straßenkonstruktion und dem Baugrund

Das mechanische Verhalten der Straßenbefestigungen unter der Verkehrsbelastung ist von den Eigenschaften des Untergrunds abhängig. Diese Eigenschaften und damit die Antwort des Bodens sind allerdings ebenso von der Belastung selbst abhängig. Aufgrund dieser Wechselwirkung lassen sich das mechanische Verhalten der Straßenbefestigungen und das des Bodens nicht voneinander entkoppeln und klassischer Weise in Einwirkungen und Widerstände unterscheiden. Da das Bodenverhalten stark nichtlinear und inelastisch ist, können sich die Verformungen des Untergrunds über längere Zeiträume zu nicht vernachlässigbaren Beträgen aufsummieren. Diese Akkumulation hängt dabei von der zyklischen Änderung der Zustandsgrößen ab. Zu diesen gehören u.a. die effektiven Spannungen, welche sich nicht nur infolge der Verkehrsbelastung, sondern auch durch Schwankungen der Porenwasserdrücke verändern. Die Bodenstruktur, die Porenzahl, der Sättigungsgrad und die Temperatur sind weitere Einflussgrößen, welche das Untergrundverhalten beeinflussen. Die Steifigkeit und die Festigkeit des Bodens sind demzufolge keine Stoffparameter, sondern zustandsabhängige Größen, die nur mit Hilfe von fortgeschrittenen Stoffmodellen realistisch erfasst werden können. Allerdings ist der Einfluss des relativ niedrigen Spannungsniveaus, das unter der Straßenbefestigung herrscht, auf das Bodenverhalten bisher kaum erforscht. Das Teilprojekt A07 wird die zustandsabhängige Steifigkeit des Untergrunds und die dort entstehenden Akkumulationsprozesse der irreversiblen Verformungen aus der Verkehrsbelastung sowie den klimatischen Einflüssen untersuchen. Das Ziel ist eine permanente Evaluation der Bodeneigenschaften, insbesondere der zustands- und richtungsabhängigen Steifigkeit. Diese wird mit Hilfe eines geeigneten konstitutiven Modells und den gemessenen Zustandsvariablen des Untergrunds bestimmt und dem Strukturmodell der Straße zugeführt.