Unsere Referenzen

Baudynamik

In diesem Projekt werden für Lärmschutzwände (LSW) an Eisenbahnstrecken aerodynamische Belastungsansätze ermittelt und als Grundlage für Betriebsfestigkeitsuntersuchungen von bestehenden LSW zur Verfügung gestellt. Neben einer Grundlagenstudie zu den aerodynamischen Belastungen, die bei Zugvorbeifahrt in der Form einer Sinusfunktion auftreten, werden auch umfangreiche dynamische Messungen der Einwirkungen und Reaktionen an repräsentativen Eisenbahnstrecken in Deutschland durchgeführt. Für die Messungen werden Absolutdruck-, Beschleunigungs- und Dehnungssensoren eingesetzt. Zusätzlich wird auch ein von REVOTEC entwickeltes „mobiles Zugidentifikationssystem“ installiert und damit können die Anzahl der Zugfahrten pro Tag/Monat/Jahr, die Zugstypen sowie deren aktuelle Zuggeschwindigkeit ermittelt werden. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von realitätsangepassten aerodynamischen Belastungsansätzen, die unter anderem auch für Restlebensdauerberechnungen von Lärmschutzwänden im Bestand herangezogen werden können. 

In diesem vom Eisenbahn Bundesamt (EBA) beauftragten Projekt wurden gemeinsam mit einem international besetzten Konsortium (TU Darmstadt, KU Leuven, Austrian Institute of Technology und REVOTEC) neue Lastmodelle für die dynamische Berechnung der Zugüberfahrten bei Eisenbahnbrücken entwickelt. Grund für dieses mit 1 Mio. Euro dotierten Entwicklungsprojekts war die Kenntnis, dass die aktuellen im Eurocode EN 1991-2 definierten High-Speed-Load-Models (HSLM-A und HSLM-B) die im europäischen Streckennetz tatsächlich verkehrenden Betriebszüge (Personen und Güterzüge) in Bezug auf das Schwingungsantwortverhalten der Brücken bei Zugüberfahrt in keiner Weise mehr abdecken. In den letzten 10 Jahren wurde nämlich sehr häufig festgestellt, dass neue Betriebszüge wie der Railjet in Österreich oder der ICE 4 in Deutschland, eine Beschleunigungs- und Schnittgrößenantwort verursachen, die durch die genormten HSLM Züge nicht abgedeckt wird. Im Projekt wurden daher vollkommen neue Personen- und Güterzuglastmodelle für die dynamische Berechnung von Eisenbahnbrücken entwickelt.

In diesem vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) geförderten Forschungsprojekt wird das Ziel verfolgt, für Eisenbahnbrücken aus Stahl ein realitätsangepasstes Ermüdungslastmodell zu entwickeln. Das Projekt ist mit 1,5 Mio. Euro dotiert und REVOTEC forscht gemeinsam mit den Projektpartnern TU Darmstadt, DB Campus 4.0 und dem Austrian Institute of Technologie an der Entwicklung des neuen Ermüdungslastmodells für Eisenbahnbrücken. Das Akronym DEEB-INFRA steht für Datenbasiertes Extrapolationsmodell zur Ermittlung von realen Betriebslastenzügen für (Rest-)lebensdauerAnalysen von EisenbahnINFRAstrukturanlagen und dieser Langtitel trifft sehr genau das Ziel des Forschungsprojekts. Neben der theoretischen Entwicklungsarbeit werden auch die Messdaten von Achslastmessstellen in Österreich & Deutschland zur Ermittlung der tatsächlich auftretenden Zugzahlen und insbesondere der tatsächlichen Achslasten analysiert. Von der DB werden zusätzlich auch historische Betriebsdaten, die für die Entwicklung des Ermüdungslastmodells wichtig sind, im Projekt zur Verfügung gestellt.

Die REVOTEC führt seit ihrer Gründung im Jahr 2014 dynamische Berechnungen und Messungen von Zugüberfahrten bei Eisenbahnbrücken durch. Für die dynamischen Berechnungen werden räumliche FE-Modelle der zu untersuchenden Eisenbahnbrücke (Neubau oder Bestand) erstellt, und die gemäß dem ÖBB Regelwerk RW 08.01.04 zu untersuchenden Züge werden im betrachteten Geschwindigkeitsbereich als fahrende Belastung angesetzt. Die Beurteilung der Berechnungsergebnisse erfolgt ebenfalls gemäß RW 08.01.04.

Im Fall einer Überschreitung von definierten Grenzwerten, z.B. der vertikalen Tragwerksbeschleunigung, führt die REVOTEC auch laufend dynamische Messungen zur Ermittlung der tatsächlich vorhandenen Systemeigenschaften (Eigenfrequenzen, zugehörige Schwingungsformen und Lehrsche Dämpfungsmaße) gemäß dem ÖBB Regelwerk RW 08.01.05 durch. Dabei können neben der Impulsanregung mit Fallgewicht und/oder Zugüberfahrt selbst, auch die hochpräzise krafterregte Schwingungsanregungsmethode mittels elektrodynamischen Shakern durchgeführt werden.

Monitoring

Im Fokus des Infrastrukturmonitorings für dieses Projekt stehen zwei Straßenbrücken in Hamburg. Die Bearbeitung und Umsetzung erfolgt in einer ARGE mit dem Büro ISEAtec aus Friedrichshafen. Das Projekt ist sehr forschungsnahe, da seitens des Auftraggebers (Helmut Schmidt Universität) die am Markt vorhandenen und applizierten Sensorsysteme über 2 Jahre evaluiert werden. Die ARGE ist für die vollständige Planung, Bestellung, logistische Umsetzung, Installation, Inbetriebnahme, den Betrieb bis zum Datenmanagement betraut. Gemessene werden physikalische Größen, wie Beschleunigungen, Neigungen, Bauwerksdehnungen, Lagerwege, Koppelfugenöffnungen, Bauteiltemperaturen, Wetterdaten und Achslasten.

Bei den beiden Brücken handelt es sich um eine vorgespannte Rahmenbrücke mit ca. 50 m Spannweite mit 149 Messpunkten und einer Plattenbalkenbrücke über 7 Felder bestehend aus 2 Teilbauwerken mit jeweils einer Gesamtlänge von 245 m und 275 Messpunkten. Die kontinuierliche und automatisierte Datenbereitstellung an den Auftraggeber erfolgt mindestens über einen Zeitraum von 2 Jahren.

Am westlichen Portal des zweigleisigen Unterwaldtunnels werden an 48 Messpunkten Rissbreiten überwacht, um festzustellen, ob sich Hangbewegungen in diesem Tunnelabschnitt bereits konsolidiert haben. Weiters werden an 5 Messquerschnitten mittels Laserdistanzsensoren die Tunnelgeometrie überwacht sowie die Temperaturen der Tunnelschale. Dieses Monitoring dient einerseits zur Betriebssicherheit, um Änderung an der Tunnelschale frühzeitig zu erkennen und andererseits, um die geologischen Mechanismen im Zusammenwirken mit weiteren Messverfahren zu determinieren.

Das Monitoringsystem übermittelt automatisiert die Daten aller Messpunkte an das REVOTEC Webportal zur Auswertung und Visualisierung der Daten. Der Kunde kann jederzeit in Echtzeit auf die Daten zugreifen bzw. Korrelationen mit anderen Datensätzen vornehmen. Der Ausfall von Sensoren oder das Überschreiten on Warn- oder Alarmkriterien wird ebenfalls durch das Webportal überwacht.

Im Rahmen des COMET-Projektes „Rail4Futere“, im Auftrag des Institutes für Stahlbau der TU-Graz, wird eine Betriebsmonitoring an der Mürzbrücke bei Kapfenberg durchgeführt. Am zweifeldrigen Stahltragwerk mit offener Fahrbahn werden an 46 Messpunkten Stahldehnungen bei Zugüberfahrt, die Lagerbewegungen in Folge Temperatur sowie die Luft und Bauteiltemperaturen gemessen. Weiters werden mittels Sensoren an der Schiene und der REVOTEC Software TrainClass die Verkehrslasten in Form von Fahrzeugtyp und Achslasten aufgezeichnet.

Über einen Zeitraum von mindestens 2 Monaten werden alle Zugüberfahrten automatisiert aufgezeichnet und nach Fahrzeugtyp (Cityjet, Railjet, Eurocity, Güterzüge, etc.) klassiert. So werden im Postprocessing über den Messzeitraum die Betriebslasten lückenlos erfasst und für jede Dehnungsmesspunkt werden die Schwingspiele mittels der Rainflow-Analyse ausgewertet. Die Daten werden im Forschungsprojekt zur Modellvalidierung verwendet sowie zum Vergleich von tatsächlichen Betriebslasten mit normativen Ermüdungslasten.

Am fünffeldrigen Verbundtragwerk über die Drau bei Stein in Kärnten wird ein statisches Monitoring an zwei Flusspfeilern durchgeführt. Im Zuge von geodätischen Vermessungen wurde festgestellt, dass an 2 Pfeilerköpfen unregelmäßige Lageänderungen auftreten. Um aufschlussreichere Daten vom Verhalten der Pfeiler zu erhalten, wurde durch die REVOTEC zt gmbh ein Monitoring zur Lagebestimmung der Pfeiler umgesetzt. Mittels Laserdistanzsensoren wird die Lage in Längsrichtung kontinuierlich überwacht, die seitlichen Bewegungen werden mit Hilfe von Neigungssensoren überwacht.

Die Daten werden kontinuierlich an das REVOTEC Webportal übertragen und es konnten im bisherigen Messzeitraum deutliche Bewegungen im Sinne einer Jahresganglinie (aus den Temperaturdehnungen des Tragwerkes) festgestellt werden. Seitens des Auftraggebers wurde mittlerweile ein Pfeiler mittels Abspannungen zum Widerlager gesichert, hier wurden zusätzlich Kraftsensoren an den Abspannseilen installiert und in das Monitoringsystem integriert. Durch das Lagemonitoring wurde auch das Spannen der Abspannseile exakt gesteuert und überprüft.

Messtechnik

Im Zuge der Erneuerung und Erweiterung des Kraftwerkes Rodund I wurde die Verteilrohrleitung (VRL) zum Krafthaus erneuert. Die VRL erstreckt sich vom Fuß des Druckstollens über eine Länge von ca. 80 m und ändert den Innendurchmesser von 4000 mm auf 1200 mm, wobei die Querschnittsänderungen bei jedem Abzweiger erfolgen. Für die VRL wurde zur Qualitätssicherung eine Druckprobe durchgeführt und im Bereich Stich 3 und 5 Dehnungsmessungen an der Innen- und Außenseite durchgeführt. Für die Innenseite wurden eigene druckdichte Kabeldurchführungen und Installationstechniken verwendet.

Die Druckprobe konnte erfolgreich durchgeführt werden mit statischen Druckstufen zwischen 10 und 60 bar, ohne dass ein Druckabfall bzw. lokaler Dehnungsabfall festgestellt werden konnte. Nach der Druckprobe verblieb die gesamte Messtechnik beim Kunden, da die Installation für den permanenten Betrieb ausgelegt wurde. Hintergrund ist das weitere Betreiben der Messpunkte (außer jene im Inneren) im Regelbetrieb, um das Mitwirken des Betonstützkörpers auf die Rohrkräfte zu evaluieren.

Für die neue Planung der Kranbahnträger im Hochofenbetrieb LD3 wurden an einem der zu tauschenden Stahlträgern an 40 Messpunkten die Betriebskollektive aufgezeichnet. Ein Träger ist als Einfeldträger mit 25 m Stützweite zwischen den Hallenstützen konstruiert und misst eine Höhe von ca. 3000 mm. Die Gesamtlänge der Halle beträgt 600 m und die Krananlage in der Halle dient zum Transport der „Pfannen“ (ca. 600t) für den flüssigen Stahl zur Weiterverarbeitung. Die Herausforderung für das Messsystem bestand daran, dieses besonders robust und hitzebeständig auszuführen, da kurszeitige Strahlungstemperaturen, beim nahen Anfahren der Pfannen an die Messpunkte, bis zu 100 °C möglich waren. Daher mussten die Verkabelung und die Sensoren auf diese Temperaturen ausgelegt werden.

Die Messungen konnten erfolgreich durchgeführt werden, um beim Überfahren des Trägers der beiden Kräne mit den gefüllten Pfannen die Dehnungsänderungen im Betrieb aufzuzeichnen. Mittels der aufgezeichneten Daten kann der Auftraggeber die jährlichen Lastspiele aus den Logdaten der Kräne für die Ermüdungsberechnung heranziehen.

Im Zuge des Neubaus der Koralmbahn sind im Bereich der Tunnelbauwerke zur Reduktion der Erschütterungsimmissionen durch den Zugverkehr in Siedlungbereichen Masse-Feder-System als Teil des Oberbaues erforderlich. Diese MFS werden im Zuge der Detailplanung für den Oberbau entsprechende der Voruntersuchungen ausgelegt und durch die elastische Lagerung, der Betonmasse sowie der Fahrzeugeigenschaften auf 15 – 20 Hz abgestimmt. Um das geforderte Dämmmaß nach der Ausführung zu überprüfen, wurden Abnahmemessungen durchgeführt. Die REVOTC zt gmbh besitzt elektrodynamische Shaker, um krafterregte Schwingungsmessungen durchzuführen. Diese Shaker werden von zwei Personen am MFS platziert und es werden Frequenzsweeps durchgeführt, um die Antworten des MFS mittels Beschleunigungssensoren aufgezeichnet.

Das Ergebnis sind charakteristische Frequenz-Amplituden Gänge und es werden die Resonanzfrequenz und die Lehr’sche Dämpfung des MFS bestimmt. Für die MFS im zweiröhrigen Granitztaltunnel wurden baulich sehr gute Ergebnisse erzielt mit Abweichungen der geplanten Abstimmfrequenz (ohne Zugmasse) von weniger als 5 %. Dadurch kann das geforderte Dämmmaß sehr gut eingehalten werden.

Erschütterungsschutz

In diesem Projekt wurden zum Schutz des Menschen in Gebäuden die zufolge des Eisenbahnverkehrs auftretenden Erschütterungen und der sekundäre Luftschall ermittelt und gemäß der ÖNORM S 9012 beurteilt. Für die Ermittlung der Immissionsgrößen wurden Erschütterungsmessungen am Entstehungsort (Emission), am Übertragungsort (Transmission) und am Einwirkungsort des Gebäudes (Immission) durchgeführt. Die Prognoseberechnung wurde mit Anwendung von Übertragungsfrequenzspektren durchgeführt.

Es wurde in diesem Projekt somit beurteilt, ob es nach Projektumsetzung in der Betriebsphase der Traisentalbahn zu einer Erschütterungs- und /oder Sekundärschallbelästigung von Menschen in zur Bahntrasse anliegenden Gebäuden, insbesondere in deren Wohnungen, kommen kann.

In diesem Projekt wurde für eine Straßenbahnlinie ein Masse-Feder-System zur Reduktion des Erschütterungseintrages in den Untergrund durchgeführt. Das Masse-Feder-System besteht aus einer Stahlbeton-Gleistragplatte, die flächenhaft elastisch gelagert wurde. Die Flächenlagerung wurde mit einem Sylomerwerkstoff ausgeführt, dessen Steifigkeit in Bezug auf die Ziel-Abstimmfrequenz und Begrenzung der Einsenkung zufolge des Schienenfahrzeuges optimal abgestimmt wurde. Mit Ausführung des Masse-Feder-Systems wird bereits direkt am Fahrweg, d.h. an der Erschütterungsquelle, eine signifikante Reduktion der bahninduzierten Erschütterungsimmissionen erzeugt und somit ein wirksamer Schutz von Bewohnern der anliegenden Gebäude vor Erschütterungen und sekundären Luftschall erreicht.

In diesem Projekt wurden für ein neues Forschungslabor der TU Wien in der Stadionallee in 1020 Wien, die zur Erzielung einer weitestgehenden „Vibrationsfreiheit“ notwendigen entkoppelten Gerätefundamente für Rasterelektronenmikroskope geplant und deren bauliche Umsetzung messtechnisch begleitet. Die Gerätefundamente bestehen aus einem „schweren“ starren Betonblock mit einem Eigengewicht von bis zu 60 Tonnen und einer Lagerung auf aktiven Luftfedern. Durch die aktive Luftfederlagerung werden Abstimmfrequenzen der Gerätefundamente von < 1,2 Hz erreicht und die Anforderungen für den störungsfreien Betrieb der Rasterelektronenmikroskope (VC-Curves) eingehalten. Grundlage für die Planung der Gerätefundamente und deren Luftfederlagerung waren Vibrationsmessungen der Immissionen am Baufeld. Die Vibrationsmessungen wurden in weiterer Folge baubegleitend durchgeführt und die Einhaltung der VC-Curves bestätigt.

In diesem Projekt wurden die zufolge Betrieb eines impulserzeugenden Gerätes sich ergebenden Schwingungen einer Geschossdecke messtechnisch ermittelt und in Bezug auf mögliche Ermüdungsschädigungen der Baukonstruktion beurteilt. Aus den bei Betrieb des Gerätes gemessenen Deckenschwinggeschwindigkeiten wurden die dynamischen Verformungen abgeleitet und daraus die Schädigung des Bewehrungsstahles rechnerisch ermittelt. Zur Reduktion des impulsförmigen Eintrages der Schwingungsenergie in die Geschossdecke wurde eine elastische Gerätelagerung durch einen flächenhaft ausgeführten Sylomerwerkstoff geplant und baulich umgesetzt. Nach Umsetzung der elastischen Gerätelagerung wurde eine nochmalige Messung der Schwingungen der Geschossdecke durchgeführt und damit konnte die Reduktion und positive Wirkung der elastischen Lagerung bestätigt werden.