Das Ermüdungsverhalten von Lärmschutzwandstehern und deren Befestigung auf Kunstbauten wird experimentell untersucht und bewertet. Die durchgeführten Analysen behandeln neben dem Ermüdungsverhalten des Schweißnahtanschlusses zwischen Lärmschutzwandsteher und Fußplatte auch die zur Befestigung der Steherkonstruktion im Betonbauteil verankerten Gewindebolzen. Als dynamische Einwirkung wird die bei Zugvorbeifahrt sich einstellende impulsförmige Druck‐/Sog‐Belastung betrachtet und die zu erwartende Lebensdauer der Konstruktion rechnerisch prognostiziert. Die experimentellen Untersuchungen werden in der Form von Dauerschwingversuchen mit bis zu 5 Mio. Lastspielen durchgeführt. Die dynamische Belastung wird in realitätsnaher Größe durch einen servohydraulischen Zylinder aufgebracht und die Reaktionen der Lärmschutzwandsteher werden über die gesamte Versuchsdauer messtechnisch dokumentiert. Es wurden unterschiedliche Typen von Lärmschutzwandstehern getestet und die Auswirkungen von Ausführungsmängeln auf die Dauerhaftigkeit experimentell untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Ermüdungsversuche werden umfassend dargelegt und diskutiert.
Im Artikel wird das Schwingungsantwortverhalten von Eisenbahnbrücken infolge Zugüberfahrt unter Berücksichtigung von nichtlinearen Effekten untersucht und bewertet. Die betrachteten Nichtlinearitäten beziehen sich auf die bei realen Eisenbahnbrücken festgestellte Amplitudenabhängigkeit der Eigenfrequenzen. Im ersten Teil werden die bei durchgeführten dynamischen Messungen an realen Eisenbahnbrücken detektierten Nichtlinearitäten dargestellt und diskutiert. Der Fokus liegt dabei auf einfeldrigen Stahlbetonplattentragwerken mit Schotteroberbau. Die Grundlagen des nichtlinearen Duffing‐Schwingers mit unterlinearer Federkennlinie werden dargelegt und die besonderen Effekte von nichtlinearen Schwingungen werden erläutert. Im zweiten Teil werden numerische Simulationen der Zugüberfahrten unter Betrachtung von nichtlinearen Balkenmodellen durchgeführt. Bei den Simulationsberechnungen wird die Amplitudenabhängigkeit der Eigenfrequenzen berücksichtigt und die Tragwerksantworten bei Zugüberfahrt in der Form von Resonanzkurven dargestellt. Zu Vergleichszwecken werden die Berechnungen auch an linearen Balkenmodellen mit konstanten Eigenfrequenzen durchgeführt und die sich ergebenden Abweichungen diskutiert. Der Einfluss der untersuchten Nichtlinearitäten auf das Schwingungsverhalten von Eisenbahnbrücken wird herausgearbeitet und Empfehlungen für die zukünftige Berücksichtigung dieser Effekte bei dynamischen Berechnungen der Zugüberfahrt werden angegeben.
Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastungszustände und zunehmend schlanker Bauweisen an Bedeutung. Eine effektive Maßnahme zur Reduktion von vertikalen Strukturschwingungen ist der Einsatz von klassischen Masse‐Feder‐Dämpfer‐Tilgern, bei der die Schwingungsantworten von angeregten kritischen Eigenfrequenzen der Konstruktion gezielt bedämpft werden. Das Einsatzgebiet dieser Art von Tilgern reicht vom Bauwesen über den Maschinenbau bis hin zur Luft‐ und Raumfahrt.Im Beitrag wird in Ergänzung zum Teil 1 (Laborversuche) der erstmalige praktische Einsatz von Vertikal‐Flüssigkeitstilgern zur Schwingungsdämpfung einer Eisenbahnbrücke aus Stahl vorgestellt. Die Flüssigkeitsmasse wird in einem U‐Rohr geführt, wobei eine Gasfeder zur Frequenzabstimmung dient. Die Energiedissipation erfolgt über Turbulenzeffekte in der Wasser und Luftströmung. Mechanische Bauteile wie Federn und viskose Dämpferelemente sind hier nicht vorhanden. Zu Beginn wird das mechanische Modell des gekoppelten Systems Brücke – Flüssigkeits‐tilger dargelegt, und Bewegungsgleichungen sowie die optimale Abstimmung werden ermittelt. Nach Beschreibung der für den Feldversuch ausgewählten Eisenbahnbrücke wird ein FE‐Modell vorgestellt und die Wirkung des Flüssigkeitstilgers numerisch untersucht. Die praktische Umsetzung der Flüssigkeitstilger wird beschrieben, die nach Installation im Feldversuch erzielte Schwingungsdämpfung wird dargelegt. Es zeigt sich, dass durch Anwendung der Vertikal‐Flüssigkeitstilger im Feldversuch erhebliche Reduktionen der Brückenschwingungen erzielt werden können.
Im vorliegenden Aufsatz wird in Ergänzung zum Teil 1 – Ermüdungsverhalten – das Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen, die bei der Befestigung von Lärmschutzwandstehern auf Kunstbauten ausgeführt werden, experimentell untersucht und bewertet. In einem indikativen Vorversuch wurden insgesamt vier Messserien durchgeführt, bei denen die Verbindung mit einem vorab definierten Anziehdrehmoment jeweils dreimal hintereinander mutterseitig angezogen und wieder gelöst wurde. Als Schmiermittel wurde die Feststoffschmierpaste Molykote 1000 angewendet. Die in den Vorversuchen verwendeten Gewindebolzen und Muttern sind aus nichtrostendem Stahl A4‐80 hergestellt und weisen den Durchmesser M20 auf. Die Vorversuche dienen zur Untersuchung des Einflusses von unterschiedlichen Typen von Scheiben auf die sich ergebende Größe der Vorspannkraft im Gewindebolzen. Da geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl derzeit normativ nicht geregelt sind, wurden am Institut für Metall‐ und Leichtbau der Universität Duisburg‐Essen ergänzende experimentelle Untersuchungen im Sinne einer Verfahrensprüfung an einem kalibrierten Anziehprüfstand durchgeführt. Auf Grundlage dieser an Gewindebolzen M16 und M20 aus nichtrostendem austenitischem Stahl A4‐80 in Kombination mit Keilsicherungsscheiben durchgeführten Anziehversuche wurde eine Verfahrensanweisung für das mutterseitige Vorspannen abgeleitet.
<p>In 2019, the German Federal Railway Authority commissioned the consortium TU Darmstadt, KU Leuven, AIT-Austrian Institute of Technology and REVOTEC to develop a new dynamic load model for high-speed railway bridges. It aims to cover the envelopes of the dynamic train signatures and acceleration responses for all currently operating trains and the current HSLM (high-speed load model), given in the Eurocode. In addition, the development of the new load model should also include possible configurations of fast freight trains and future train configurations. An overview of the planned content of the research project and selected results of the current work will be presented.</p>
1Einführung und Motivation Nach [3] The results gained in this manner will never depict the reality because of the not considered heavily non-linear behavior of concrete. A way to improve the results is the application of monitoring sensors, which are able to image the changes in the inner part of the concrete matrix independently from applied loads. In this article a monitoring concept will be proposed which can achieve these objectives. The laboratory tests are already described in [2] and now a deeper assessment of the measured results will be made. At the end of this article dynamic tests with prestressed railway sleepers and mounted monitoring system are presented. The measurement data of the sensors will be correlated with results of a numerical nonlinear simulation of the sleeper.
Das Sicherheitsniveau des Ermüdungsnachweises nachModel Code 2010 [1] ist wie folgt charakterisiert. Die maximale Spannung, die im Ermüdungsbereich einer Struktur aufgebracht werden kann, ist f cd,fat = der Bemessungswert der Druckfestigkeit unter Ermüdungsbeanspruchung der verwendeten Betonsorte, welche wie folgt definiert ist:(1) mit: β c,sus (vormals α) = 0,85
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