Funktionsweise

Anix Benkelman-Balken AX06

Der Benkelman-Balken ermöglicht präzise und zerstörungsfreie Messungen der Tragfähigkeit von Fahrbahndecken aus Asphalt- oder Pflasterdeckschichten. Bei Verkehrsflächenbefestigungen aus Beton können Bewegungen der Plattenränder gemessen werden, um Rückschlüsse auf die Querkraftübertragung im Bereich der Fugen ziehen zu können. Er ist eine preisgünstige Alternative zum FWD (Falling Weight Deflectometer) und beschrieben im Arbeitspapier Tragfähigkeit der FGSV. (FGSV-Arbeitspapier Nr. 433: „Tragfähigkeit von Verkehrsflächenbefestigungen“: Teil B 1 Benkelman-Balken: „Gerätebeschreibung, Messdurchführung“, und Teil C 1 Benkelman-Balken: „Auswertung und Bewertung von Einsenkungsmessungen“ (erhältlich beim FGSV-Verlag unter Nr. 433).

Einsatzgebiete

Der Benkelman-Balken wird – in Verbindung mit weiteren Untersuchungen – eingesetzt zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Fahrbahnen bei

  • Ermittlung visuell nicht erkennbarer Schwachstellen
  • Bildung homogener Abschnitte vergleichbarer Tragfähigkeit
  • Erfassung des Tragverhaltens über längere Zeiträume und nach hydrologischen Extremereignissen
  • Feststellung struktureller Schadensursachen und Abschätzung des strukturellen Zustandes
  • Auswahl von geeigneten Maßnahmen im Rahmen der Straßenerhaltung

Messverfahren

Beim Messverfahren Benkelman-Balken wird die Hebung der Fahrbahnoberfläche nach dem Wegrollen einer definierten Last von 5t gemessen. Es handelt sich um ein quasistatisches Verfahren. Die Hebung wird mit einem speziellen Messbalken erfasst, der auf einem Stützgestell im Verhältnis 1:2 drehbar gelagert ist. Für die definierte Last wird ein beladenes Fahrzeug mit zwillingsbereifter Hinterachse und 5t Radlast eingesetzt. Die Messspitze des Benkelman-Balkens am Ende des vorderen Hebelarmes wird genau in die Mitte zwischen die Zwillingsreifen gesetzt und am Ende des hinteren Hebels des Balkens eine Messuhr (oder andere Vorrichtung) zur Erfassung der Bewegung befestigt.
Die Messuhr wird vor Beginn der Messung auf null gestellt. Das Belastungsfahrzeug entfernt sich und an der Messuhr wird die Hebung der Fahrbahnoberfläche abgelesen. Aus Radlast und Hebung kann dann der E-Modul der Schicht(en) bestimmt werden.

Der “Zwei Uhr”-Benkelman-Balken

Der Benkelman-Balken ist in zwei Varianten erhältlich: klassisch mit einer Messuhr, sowie als „Zwei-Uhr“ Variante. Bei der „Zwei-Uhr“ Variante wird zusätzlich ein weiterer Punkt der Verformungsmulde erfasst (in ca. 50 cm Abstand zum ersten Punkt). Das gestattet Rückschlüsse auf den Verformungsmodul des Unterbaus zusätzlich zum Modul der Asphaltschicht. Bei dem von uns produzierten Benkelman-Balken werden statt zweier Mess-„Uhren“ zwei induktive Wegsensoren und die bewährte Anix-Elektronik für die Messung eingesetzt. Das Gehäuse des Messkoffers und die Sensoren sind wassergeschützt. Durch die zusätzlichen außenliegenden Tasten lässt sich der Messkoffer – nach Schließen des durchsichtigen Deckels – auch unter widrigen Umgebungsbedingungen, z.B. bei Regenwetter einsetzen. Er verfügt über einen eingebauten Minidrucker, mit dem kleine Prüfprotokolle bereits auf der Baustelle ausgegeben werden können. Der interne NiMH – Akku ist schnellladefähig (< 2 Std. Ladezeit) und gestattet einen kontinuierlichen Betrieb von bis zu 35 Stunden. Der Messkoffer ist mit einem Oberflächenthermometer ausgestattet, das unter der Frontseite fest montiert ist. Die Messungen können auch auf einer SD-Karte gespeichert werden. Die Daten einer Messerie werden fortlaufend in einer Datei gespeichert, so dass sie später z.B. mit Excel weiterverarbeitet werden können.
Die Auswertung der Messung erfolgt nach “Müller”. Es werden die äquivalenten Verformungsmodule E ä,W (äquivalenter E-Modul des Untergrundes) und E ä,R (äquivalenter E-Modul des Asphalts) berechnet. Aus dem Steifigkeitsverhältnis k (E ä,R / E ä,W ) lassen sich Rückschlüsse auf die Qualität des Untergrundes und der Asphaltschicht ziehen:

  • k<1: Untergrund hochtragfähig u./o. schlechter Asphalt,
  • k=5..10: dicker/stark verhärteter Asphalt

Benkelman-Balken, aufgebaut hinter dem LKW

Messkoffer des Zwei-Uhr Benkelman-Balkens

Oberflächenthermometer integriert an der Unterseite des Messkoffers

Display des 2 Uhr-Benkelman-Balkens während der Messung

Ergebnisanzeige: Verformungsmodule und Temperatur

Ergebnisanzeige, ausführlich

Protokoll einer Messung ausgedruckt mit dem integrierten Minidrucker

Darstellung der Messdaten mehrerer Messungen des Benkelmanbalkens in Excel

Benkelman-Balken für den Transport zerlegt

Tastspitze eingehängt und verschraubt

Video

Anix Benkelman-Balken AX06

Der Anix Benkelman-Balken im Einsatz.

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