G Berechnung von Schienenspannungen: Unterschied zwischen den Versionen
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In der RiLi 804.4110 Abschn. 7 (Auflagerkonstruktionen und Lager), Absatz 11 wird geregelt, was bei Baubehelfen zu planen ist. Ab 30m Gesamtlänge wird eine UiG erforderlich und es sind die Schienenspannungen... nachzuweisen. | |||
s.a. Pfeifer R.H.; Mölter T.M. "Handbuch Eisenbahnbrücken" S. 324 ff. | |||
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Schienenspannungen, Schienen | Schienenspannungen, Schienen |
Version vom 11. August 2019, 16:02 Uhr
Allgemeines
Bei der nichtlinearen Berechnung der Schienenspannungen handelt es sich um eine eisenbahnspezifische Aufgabenstellung. Bezeichnenderweise ist eine Berechnung per Hand nicht möglich.
Eingangsgrößen
Gleis
- Anzahl der Gleise
- mögliche Fahrtrichtungen auf den Gleisen
- Gleisachse (ggf. Bogenatmung)
- Gleisoberbau (Schotter, Schienen, Schwellen, Schienenbefestigung mit reduzierten Durchschubwiderstand, ggf. Schienenbefestigungen mit freiem Durchschub)
Belastung
- Lastmodelle (vertikal und horizontal) bzw. Streckenklasse·
- Klassifizierungsfaktor (nur für belastete Gleise)
- Zuglänge
- Temperatur (nur Überbau, nicht die Schienen)
- ggf. Kriechen und Schwinden
Bei der Belastung gibt es immer wieder unterschiedliche Auffassungen, ob aus dem LM 71 nur die Streckenlast oder auch die "Loklast" zu berücksichgen ist. Dann muss man aber auch über die Widerstandsgesetze (gelten für 80kN/m) nachdenken. Auch die Frage, ob nur auf dem Überbau oder auf der gesamten Länge Bremskräfte wirken, beantwortet die Norm nicht. Der Reduktionsfaktor ξ ist nicht zu berücksichtigen; er sollte eines der Ergebnisse sein.
Überbau
- statisches System
- Stützweite bzw. Ausgleichslänge
- Material
- Steifigkeit
Unterbauten
- Steifigkeit K
- Bodengutachten (ggf. dynamische Steifigkeit des Baugrunds)
Geometrie
- Konstruktionshöhe
- Höhe des Oberbaus
Literatur
Zum Thema "Berechnung von Schienenspannungen" liegt nachstehende Literatur vor:
- Handbuch Eisenbahnbrücken, Abschn. 4.2 und 10.4
- Handbuch Entwerfen von Eisenbahnbrücken, Abschn. 10.4
- Menge, Petrascheck; Interaktion Gleis - Tragwerk - Entwurfskriterium der Steyrtalbrücke, Bauingenieur , April 2013, (Q1)
- ThyssenKrupp GfT Gleistechnik, Oberbauhandbuch
s. Repositorium: Schienenspannungsberechnung
klassisches Schienenprofil
Die in der Norm (Handbuch EC 1, Abschn. 6.5.4.5.1) angegeben zulässigen Spannungen gelten nur für das Profil UIC 60!
Ziele der Berechnung
- Ermittlung der zusätzlichen (charakteristischen) Schienenspannungen
- Nachweis der Verformungen
- ggf. Nachweis der Abhebekräfte
- Berechnung der Lasteinleitung in die Unterbauten
Modellbildung
Bei der Modellierung ist zu beachten:
- die Federsteifigkeit K sollte variiert werden
- es sind zwei Jahreszeiten zu betrachten, was auch unterschiedliche Verschiebewiderstandsgesetze zur Folge hat
- die unterschiedlichen Laststellungen erfordern ebenfalls unterschiedliche Verschiebewiderstandsgesetze
- für die durchgehenden Schienen genügt es, Fachwerkstäbe zu modellieren
- der Brückenüberbau ist ein Biegeträger
- besonders wichtig ist die korrekte Erfassung der vertikalen Abstände (Drehachse der Lager – Schwerachse Überbau – Schwerachse Schienenprofil)
- die Federrichtung kann man recht gut über das lokale Koordinatensystem und den Federtyp steuern
Sinnvollerweise beträgt der Abstand zwischen den einzelnen Laststellungen ein ganzzahliges Vielfaches der Elementteilung. Gleiches gilt für die zu betrachtende Zuglänge. Für die Elementteilung sollte ein Meter (nicht der tatsächliche Schwellenabstand) angesetzt werden. Querschnittswerte der einzelnen Schienenprofile findet man im Oberbauhandbuch der Firma GfT Gleistechnik. Die DIN EN 1991-2 zeigt im Bild 6.19 ein mögliches Modell.
Gelegentlich werden die Dammbereiche im Modell lediglich über eine "Anschlussfeder" simuliert; dass ist aber in unserem Zeitalter nicht mehr notwendig.
Normen
Die RiL 804.3401 Abschn. 8 Bild 4 gibt Werte für die nichtlinearen Arbeitslinien vor. Diese können auch für Behelfsbrücken angesetzt werden. Hier muss zwischen Längsverschiebewiderstand und Durchschubwiderstand unterschieden werden.
- DIN EN 1991-2 Abschn. 6.5.4 (Achtung! die Abschn. 6.5.4.5 und 6.5.4.6 sind durch die RiL 804.3401 aufgehoben); auch der Anhang G des EC 1 sollte nicht angewandt werden.
- Richtlinie 804.3401
- Richtlinie 804.4110 Abschn. 6
Behelfsbrücken
In der RiLi 804.4110 Abschn. 7 (Auflagerkonstruktionen und Lager), Absatz 11 wird geregelt, was bei Baubehelfen zu planen ist. Ab 30m Gesamtlänge wird eine UiG erforderlich und es sind die Schienenspannungen... nachzuweisen. s.a. Pfeifer R.H.; Mölter T.M. "Handbuch Eisenbahnbrücken" S. 324 ff.
Schlagwörter
Schienenspannungen, Schienen