Simulation punktueller Instabilitäten infolge plastischer Verformungen im Unterbau/Untergrund unter dynamischer Belastung durch Eisenbahnverkehr (EPIB 1.2)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Moormann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321258667

Ziel des beantragten Projektes ist es, bei Bahnkörpern in konventioneller Schotterbauweise punktuelle Instabilitäten, die aus Unstetigkeiten im Gleis und der hierdurch bedingten vorhandenen höheren Lastanregungen (gekennzeichnet durch Kraftamplituden und Frequenzen) sowie der hierdurch induzierten Zunahme von plastischen Verformungen bei bindigen Böden im Unterbau/Untergrund hervorgerufen werden, möglichst frühzeitig und zuverlässig zu erkennen. Soweit es gelingt, hinsichtlich Frequenz und Amplitude typische dynamische Zusatzanregungen bezüglich der Rad-Schiene-Kräfte als Indikatoren für das Vorhandensein lokaler Instabilitäten und das Risiko der Ausbildung von ´Schlammstellen´ zu identifizieren, könnten dann für die Praxis in einfacher Weise aus kontinuierlichen Aufzeichnungen der Achslagerbeschleunigungen, auch bei Regelzügen, entsprechende Erkenntnisse gewonnen und in das Fahrwegunterhaltungsmanagement integriert werden. Zum Erreichen dieser Gesamtzielstellung des Gemeinschaftsantrags sollen im hier beantragten Teilprojekt EPIB 1.2 die Auswirkungen von lokalen Instabilitäten bzw. Schwächezonen im Schotterbett (Oberbau) und im Unterbau bzw. Untergrund auf die Bettung des Gleiskörpers über Simulationsberechnungen unter Verwendung eines kalibrierten dynamischen Kontinuumsmodells für Oberbau (Schotterbett), Unterbau und Untergrund untersucht werden. Aus den im Teilprojekt EPIB 2 unter Ansatz der im Teilprojekt EPIB 1.2 ermittelten Bettung der Schwellen durchgeführten Simulationen zur Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung kann dann mit den dynamischen Anteilen der Rad-Schiene-Kräfte, die in der späteren praktischen Anwendung über Achslagerbeschleunigungen ermittelt werden können, auf die aktuelle Ausprägung lokaler Instabilitäten geschlossen werden, so dass zielgerichtet entsprechende Maßnahmen getroffen werden können. Im Rahmen des hier beantragten Arbeitspaketes EPIB 1.2 sollen durch die numerische Simulation des Systemverhaltens von dynamisch angeregtem Oberbau, Unterbau und Untergrund mit einem dynamischen geotechnischen Kontinuumsmodell die für das Vorhandensein lokaler Instabilitäten typischen Systemantworten ermittelt werden und so die Bewertungsgrundlage für das übergeordnete Ziel eines Früherkennungsindikators für solche Instabilitäten geschaffen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen