P 941 – Dynamische Auslegung von Eisenbahnbrücken in Stahl- und Stahlverbundbauweise mit kleinen und mittleren Spannweiten für den Hochgeschwindigkeitsverkehr

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P941

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Beschreibung

P 941 – Dynamische Auslegung von Eisenbahnbrücken in Stahl- und Stahlverbundbauweise mit kleinen und mittleren Spannweiten für den Hochgeschwindigkeitsverkehr

Die Weiterentwicklung des europäischen Eisenbahnnetzes ist unter anderem durch den vermehrten Einsatz von Hochgeschwindigkeitszügen und eine signifikante Anhebung der Betriebsgeschwindigkeiten gekennzeichnet. Mit dieser Entwicklung einhergehend werden künftig immer mehr Bahnstrecken benötigt, die für den Hochgeschwindigkeitsverkehr gebaut und ausgebaut werden oder umzurüsten sind. Brückenbauwerke in Stahl und Stahlverbundbauweise stellen dabei wirtschaftliche und technologisch hochwertige Lösungen dar.
Neben den seit mehr als 100 Jahren im Schienennetz der Deutschen Bahn eingesetzten WIB-Brücken (Walzträger in Beton) wird außerdem die Verwendung modernerer  Verbundquerschnittstypen mit hohem Vorfertigungsgrad angestrebt. Dabei sind Verbundfertigteilträger (VFT) für die DB von besonderem Interesse. Weiterhin erweisen sich die in den letzten Jahren entwickelten Trogbrücken in Stahlbauweise mit dicken Fahrbahnblechen (d ≥ 100 mm) u.a. aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und günstigen Schallemissionseigenschaften als vorteilhaft.
Bei der Bemessung von Eisenbahnbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr ist vom verantwortlichen Ingenieur ein dynamischer Nachweis zu erbringen, mit dem gezeigt wird, dass das Brückentragwerk auch unter Ansatz realistischer dynamischer Zuglasten die Anforderungen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit erfüllt. Für Geschwindigkeiten v > 200 km/h ist dieser Nachweis derzeit allerdings nur mit großem Arbeits- und Rechenaufwand und nur unter Einsatz spezieller Software möglich, deren Nutzung ein hohes Maß an Sachkenntnis auf dem Gebiet der Brückenmodellierung voraussetzt.
Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Bereitstellung einer Methode zur vereinfachten dynamischen Bemessung von Eisenbahnbrücken in Stahl- und Stahlverbundbauweise bei hohen Geschwindigkeiten sowie die Erarbeitung eines Leitfadens zur wirklichkeitsnahennumerischen Modellierung. Gegenstand der Untersuchungen sind neben den Trogbrücken in Stahlbauweise sowohl klassische WIB-Querschnitte als auch moderne VFT-Träger. Im Rahmen des Projektes sind Messungen an bestehenden Eisenbahnbrücken durchgeführt worden, um das dynamische Verhalten der verschiedenen Querschnittsformen und Brückensysteme beurteilen zu können. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für weiterführende numerische Simulationsrechnungen zur detaillierten Tragwerksanalyse.
Durch die  Forschungsziele ergibt sich nicht nur für Ingenieurbüros, sondern auch für die technischen Abteilungen stahlverarbeitender Betriebe und im Brückenbau tätiger Baufirmen eine deutliche Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. Darüber hinaus kann das Forschungsprojekt einen signifikanten Beitrag zum verstärkten Einsatz von Stahl- und Stahlverbundtragwerken im Eisenbahnbrückenbau leisten.
Das Forschungsvorhaben wurde am Institut für Stahlbau der RWTH Aachen und am Institut für Strukturmechanik der Bauhaus-Universität Weimar mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.

Autoren:
M. Feldmann, B. Hoffmeister, H. Bigelow, C. Könke, V. Zabel, S. Höll, I. Reichert

Veröffentlichung:
2016