Dynamische Simulation von Zugüberfahrten über eine

Technische Universität München
Lehrstuhl für Metallbau
Institut für Baustoffe und Konstruktion
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl. Wirt. Ing. (NDS) Martin Mensinger
Thema für eine Master’s Thesis:
Dynamische Simulation von Zugüberfahrten über
eine Stabbogenbrücke zur Beurteilung der
Resonanzgefahr
Eisenbahnbrücken aus Stahl unterliegen stark dynamischen Beanspruchungen, weshalb
Aspekte der Ermüdungssicherheit häufig eine maßgebende Rolle für die Berechnung der
Tragfähigkeit spielen. Ist ein Resonanzrisiko nicht auszuschließen, wird in der Normung
eine dynamische Simulation von Zugüberfahrten gefordert.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, anhand eines angepassten Brückenmodells die
Durchführbarkeit solcher Simulationen bei vertretbarem Aufwand zu demonstrieren und
kritische Geschwindigkeitsbereiche einzelner Betriebszüge für das Beispielbauwerk
herauszuarbeiten. Des Weiteren sollen Aussagen zur Modellsensitivität getroffen
werden. Hierfür wird eine volldynamische Simulation mit verschiedenen Varianten
teildynamischer Simulationen verglichen. Die Ergebnisse sollen anschließend
(insbesondere für bezüglich Resonanz kritische Bereiche) denen aus Rechenverfahren
in der Normung gegenübergestellt werden.
Die Berechnungen und Simulationen erfolgen anhand einer existieren Beispielbrücke.
Alle erforderlichen Daten zur Brücke (Statik, Pläne, …) liegen vor.
MA-Thema
TUM Lehrstuhl für Metallbau
Arbeitsplan:
(1) Erstellung eines vereinfachten FE-Stabwerkmodells der Beispielbrücke mit
Sofistik.
Für den Versteifungsträger ist auf vereinfachtes Ersatzmodell zurückzugreifen.
Der Bogen ist als Stab mit veränderlicher Steifigkeit zu modellieren. Die
Anschlüsse der Hänger dürfen mithilfe bereits entwickelter parametrisierter
Anschlusstypen modelliert werden.
(2) Modellierung ausgewählter Betriebszüge aus EC1-2.
Es darf auf verschiedene bereits entwickelte Zugmodelle (teilweise als
Einzelachsen, teilweise komplette Feder-Masse-Systeme) zurückgegriffen
werden, die entsprechend anzupassen und zu erweitern sind. Für den Kontakt
zwischen Brücke und Zug eignen sich in Sofistik „moving springs“.
(3) Simulierung von Zugüberfahrten mit Variationen.
(Teilweise optional:) verschiedene Geschwindigkeiten, ggf. Berücksichtigung des
Schotterbetts als Dämpfung, Variation zwischen verschiedenen Graden der
dynamischen Berechnung, z.B. Brücke dynamisch – Zug nur als Achslasten mit
Kopplung der Achsen als Option, Brücke dynamisch – Zug als gekoppelte
Waggons als eigene Masse-Feder-Systeme (Modelle dazu existieren bereits!!),
etc.…
(4) Auswertung mit Bewertung des Resonanzrisikos.
Vergleich der verschiedenen Berechnungsvarianten und Empfehlung hinsichtlich
Aufwand-Nutzen-Verhältnis, Gegenüberstellung mit normativen Berechnungen
(weitgehend
bereits
vorliegend),
besondere
Betrachtung
der
Geschwindigkeitsbereiche, für die laut Normung eine dynamische Berechnung
gefordert wird.
Bei Interesse und für weitere Informationen wenden Sie sich an:
Marjolaine Pfaffinger (Zi. N1038, [email protected])
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