Was ist ein Fallgewichtsdeflektometer (FWD)?
Ein Fallgewichtsdeflektometer (Falling Weight Deflectometer, FWD) ist ein Prüfgerät, das ein Gewicht auf eine Befestigung fallen lässt und misst, wie weit sich die Oberfläche durchbiegt.
Funktionsweise
Das Gewicht fällt auf einen Satz Gummifedern. So entsteht eine Impulslast auf der Befestigung. Die Größe der Last hängt von der Masse des Gewichts und der Fallhöhe ab. Ingenieure verändern beide, damit die Last einer Radlast am Hauptfahrwerk eines Flugzeugs ähnelt.
Durchbiegungssensoren erfassen die Bewegung der Oberfläche unter der Lastplatte und in einem Abstand davon. Auf Flugplatzbefestigungen liegen die üblichen Abstände zwischen 12 Zoll (30 cm) und 72 Zoll (180 cm). Der Sensor unter der Platte zeigt die Steifigkeit des gesamten Befestigungsaufbaus. Der äußerste Sensor zeigt die Steifigkeit des Untergrunds.
FWD und HWD
Die Last des FWD ist für dicke Flugplatzbefestigungen oft nicht ausreichend. Das Heavy Weight Deflectometer (HWD) arbeitet nach demselben Prinzip mit einer Last von knapp 70 kips. Die FAA sagt, dass ein HWD bei der Bewertung von Flugplatzbefestigungen üblicherweise eingesetzt wird. Ein Light Weight Deflectometer (LWD) ist eine tragbare Version. Seine Lastzelle beschränkt es auf ungebundene Materialien wie Tragschichten und Untergrund.
Wofür Flugplatzingenieure es verwenden
Die FAA nennt diese Verwendungen der FWD- und HWD-Daten:
- Die Tragfähigkeit einer bestehenden Befestigung bewerten und ihre Restnutzungsdauer berechnen.
- Die Lastübertragungseffizienz von Rissen und Fugen berechnen.
- Hohlräume an Ecken und Fugen von Betonbefestigungen finden.
- Die Materialeigenschaften der Schichten und des Untergrunds für die Bemessung von Verstärkungsschichten ermitteln.
Die Rückrechnung wandelt die gemessenen Durchbiegungen in Schichteigenschaften um, etwa den Elastizitätsmodul. Die FAA-Software BAKFAA führt dies durch. Die Ergebnisse hängen vom Strukturmodell und von der Software ab, deshalb sind sie Schätzwerte.
Die Daten helfen auch bei der Berechnung der Befestigungsklassifizierung (PCR). Annex 14 verlangt, dass die Tragfähigkeit einer Befestigung bestimmt wird. Bei Luftfahrzeugen mit mehr als 5 700 kg Vorfeldmasse wird die Tragfähigkeit nach der ACR-PCR-Methode gemeldet. Annex 14 nennt kein Prüfgerät.
Was es nicht zeigt
Ein FWD zeigt nicht den Oberflächenzustand einer Befestigung. Eine Erhebung des Belagszustandsindex (Pavement Condition Index, PCI) nach ASTM D5340 bewertet den sichtbaren Zustand. Die Schichtdicke ermitteln Bohrkerne oder Georadar. Die FAA weist darauf hin, dass eine Befestigung einen niedrigen PCI und dennoch genug Tragfähigkeit für den Verkehr haben kann. FWD-Daten und PCI-Daten beantworten deshalb verschiedene Fragen.
Normen
ASTM D4694 ist das Prüfverfahren für Durchbiegungen mit einem Impulslastgerät nach dem Fallgewichtsprinzip. ASTM D4695 ist eine Anleitung für allgemeine Durchbiegungsmessungen an Befestigungen. ASTM D5858 ist eine Anleitung zur Berechnung äquivalenter elastischer Moduln in situ mit der Theorie geschichteter elastischer Systeme.
Häufig gestellte Fragen
- Worin unterscheidet sich ein FWD von einem HWD?
- Das Heavy Weight Deflectometer (HWD) arbeitet wie das FWD, bringt aber eine größere Last auf, knapp 70 kips (etwa 310 kN). Die FAA sagt, dass die Last des FWD für dicke Flugplatzbefestigungen oft zu gering ist. Flugplatzingenieure verwenden deshalb üblicherweise das HWD.
- Beschädigt eine FWD-Prüfung die Befestigung?
- Nein. Das FWD ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren. Es entfernt oder zerstört kein Befestigungsmaterial und prüft die Befestigung in ihrem eingebauten Zustand. Die FAA nennt außerdem die geringe Beeinträchtigung des Verkehrs als Vorteil.
- Ersetzt ein FWD eine PCI-Erhebung?
- Nein. Das FWD zeigt den strukturellen Zustand der Befestigung. Die PCI-Erhebung zeigt ihren Oberflächenzustand. Eine Befestigung kann einen niedrigen PCI und dennoch genug Tragfähigkeit für den Verkehr haben, deshalb verwenden Ingenieure beide Arten von Daten.
Referenzen
- faa-ac-150-5320-6g
- AC 150/5320-6G, Airport Pavement Design and Evaluation FAA
- faa-ac-150-5335-5d
- AC 150/5335-5D, Standardized Method of Reporting Airport Pavement Strength, PCR FAA
- icao-annex-14-vol-i
- Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation, Aerodromes, Volume I, 9th edition ICAO
- astm-d4694
- ASTM D4694, Standard Test Method for Deflections with a Falling-Weight-Type Impulse Load Device ASTM International
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