Nachgiebigkeit des Schottergleis-Oberbaus

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerd Gudehus
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 1996 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5268174

Im dritten und letzten Zweijahresabschnitt sollen sich die Untersuchungen auf elastische und anelastische Nachgiebigkeit des Schottergleis-Oberbaus unter Zugüberfahrten konzentrieren. Die Tragschichten unter dem Schotter werden vereinfachend als linear-elastischer Halbraum mit entsprechender Federung und Abstrahldämpfung angesetzt, eine Vermischung des Schotters mit seiner Basis (Filterversagen) wird ausgeschlossen. Ziel ist ein mechanisches Modell zur ausreichenden Erfassung des Schotterzustandes, seiner elastischen Federwirkung und seiner anelastischen Sackung unter dem Gleisrost infolge von Zugüberfahrten. Der Schotterzustand soll durch die Höhe (Gleislage), Porenzahl (Dichte), einen mittleren Momentandruck (Eigengewicht und Auflast) und die Kornrundheit (durch Abrasion veränderlich) mit Fluktuationen in Längsrichtung beschrieben werden. Das Schotterverhalten wird durch Stoffgesetze für Umlagerungen (hypoplastisch), Kraftfluktuationen (intergranulare Dehnung), polare Größen (Drehbehinderung im Nahbereich der Schwelle) und Abrasion beschrieben. Ein kreisrund umlaufender Gleisrost auf Schotter unter wandernder Einzelmasse wird theoretisch und experimentell untersucht. In der Theorie wird der Schotter durch ein oder zwei homogen gedachte Elemente unter jeder Schwelle ersetzt, die seitlich durch Federn gestützt sind. Für oberbautypische Beanspruchungen werden Ersatzformeln für die Bettungssteifigkeit und die anelastische Nachgiebigkeit angestrebt, letztere innerhalb von Zyklenpaketen ohne kumulative Zustandsänderungen. Zur Einhaltung der Ähnlichkeitsgesetze werden die Modellversuche mit nachgiebigeren und brüchigeren Körnern durchgeführt, außerdem sind Abrasionsversuche vorgesehen. Durch Vergleich der theoretischen und experimentellen eigenen Untersuchungen sowie durch Heranziehen von Veröffentlichungen, Beobachtungen der DB und Erkenntnissen anderer Teilprojekte des DFG-Schwerpunkts soll unser Modell ertüchtigt werden. Besonderes Augenmerk gilt der Ausbildung von Gleisbettwellen (Selbstorganisation) und der Beruhigung (Shakedown) des Sackungsverlaufs.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1015: Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Gerhard Huber