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T. Stefan:
"Tragschichtverdichtung mittels Plattenverdichtern und Analyse von deren Bewegungsverhalten";
Supervisor: D. Adam, J. Pistrol; Institut für Geotechnik, 2020; final examination: 2020-04-23.

The plate compactor is part of the subgrade rehabilitation machine AHM 800-R (AHM). In the course of track maintenance and reconstruction work, the plate compactor is used for the compaction of the unbound subballast. The presented diploma thesis deals with the further development of subballast compaction by means of plate compactors. In particular, the description of the motion behavior during subballast compaction is discussed.
For this purpose, a mechanical model describing the interaction of the compactor with the soil is introduced. Three operating phases, loading, unloading and lifting, characterize the interaction between the plate compactor and the soil. Using a semi-analytical calculation, the simulation results show the induced motion behavior in vertical direction. The influence of the individual model parameters on the motion behavior is analyzed by means of parameter studies. The results of experimental investigations are used for a verification of the model results. By equipping the plate compactor with accelerometers, the accelerations during compaction can be measured. In the evaluation, displacements are determined from the accelerations, whereby the motion sequences can be identified and interpreted.
The simulation results of the mechanical model show a regular sequence of the operating phases loading, unloading and lifting. The simulated motion behavior depends on various input parameters, whereby the subgrade stiffness has a significant influence. An increase of the subgrade stiffness is accompanied by a transition from a periodic motion behavior to an irregular motion sequence of the plate compactor. An additionally applied mass causes greater contact forces between the plate compactor and the soil. The evaluation of the field tests shows regular motion patterns but also chaotic conditions during the compaction of the subballast. The simulation results of the mechanical model are in good agreement with the actual motion behavior, especially in the operating modes partial uplift and double jump.

Der Plattenverdichter ist ein Teil der gleisgebundenen Unterbausanierungsmaschine AHM 800-R (AHM). Im Zuge von Gleisinstandhaltungs- und Gleissanierungsarbeiten hat der Plattenverdichter die Aufgabe die von der AHM neue hergestellte ungebundene Tragschicht zu verdichten. Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung der Tragschichtverdichtung mittels Plattenverdichtern. Insbesondere wird auf die Beschreibung des Bewegungsverhaltens von Plattenverdichtern während der Tragschichtverdichtung eingegangen.
Zu diesem Zweck wird ein mechanisches Modell, welches die Interaktion des Verdichtungsgerätes mit dem Boden beschreibt, herangezogen. Drei Betriebsphasen Belastung, Entlastung und Abheben, prägen die Interaktion zwischen Plattenverdichter und Boden. Unter Verwendung einer semi-analytischen Berechnung zeigen die Simulationsergebnisse das hervorgerufene Bewegungsverhalten in vertikaler Richtung. Der Einfluss der einzelnen Modellparameter auf das Bewegungsverhalten wird durch Parametervariationen analysiert. Für die Verifikation der Modellergebnisse werden die Erkenntnisse der experimentellen Untersuchungen herangezogen. Durch Ausstattung des Plattenverdichters mit Beschleunigungssensoren können die während der Verdichtung auftretenden Beschleunigungen gemessen werden. In der Auswertung werden aus den Beschleunigungen Ver- schiebungen ermittelt, wodurch die Bewegungsabläufe dargestellt und interpretiert werden können.
Die Simulationsergebnisse des mechanischen Modells zeigen eine regelmäßige Abfolge der Betriebsphasen Belastung, Entlastung und Abheben. Das simulierte Bewegungsverhalten ist von verschiedenen Eingangsparametern abhängig, wobei die Untergrundsteifigkeit einen wesentlichen Einfluss besitzt. Mit der Erhöhung der Untergrundsteifigkeit geht ein Übergang von einem periodischen Bewegungsverhalten zu einer unregelmäßigen Bewegungsabfolge des Plattenverdichters einher. Eine zusätzlich aufgebrachte Zusatzmasse verursacht größere Bodenkontaktkräfte beim Auftreffen des Plattenverdichters auf den zu verdichtenden Boden. Die Auswertung der Feldversuche zeigt regelmäßige Bewegungsmuster aber durchaus auch chaotische Zustände während der Tragschichtverdichtung. Die Simulationsergebnisse des mechanischen Modells stimmen mit dem tatsächlich auftretenden Bewegungsverhalten besonders im Betriebszustand Abheben und im Betriebszustand Springen gut überein.

Bodendynamik, Bahnbau, Verdichtung, Rüttelplatte, Plattenverdichter

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_289414.pdf