Eisenbahnschienen - Ausdehnung
Achim Meyer
>Liebe Experten,
>
>eine Frage, die mich schon seit langem beschäftigt und für die ich
>leider noch keine befriedigende Lösung gefunden habe, ist folgende:
>
>Einsenbahnschienen unterliegen großen Temperaturschwankungen (sagen
>wir von -20°C bis 30°C) Das sind 50 Grad. Der spezifische
>Wäremeausdehnungskoeffizient für Stahl liegt bei 10^(-5)*1/K. Das
>ergibt bei einer angenommenen Länge von 10 km (endlose Verlegung)
>eine Längendifferenz nach der bekannten Formel von
>delta l = 10.000m * 10^(-5)*1/K*50 K = 5 m!!!!
Zwischen jeder Schiene zur naechsten sind Spalte gelassen worden. Diese
werden durch die Ausdehnung breiter oder schmaler. Ich schaetzte die
Breite auf 2-3cm.
>Vielen Dank
>
>Berthold
>
Gruss Finni
Matthias Koch
folgenden Text unter dem Betreff "Eisenbahnschienen - Ausdehnung" zu erzeugen:
BH> Liebe Experten,
BH>
BH> eine Frage, die mich schon seit langem beschäftigt und für die ich leider
BH> noch keine befriedigende Lösung gefunden habe, ist folgende:
BH>
BH> Einsenbahnschienen unterliegen großen Temperaturschwankungen (sagen wir
BH> von -20°C bis 30°C) Das sind 50 Grad. Der spezifische
BH> Wäremeausdehnungskoeffizient für Stahl liegt bei 10^(-5)*1/K. Das ergibt
BH> bei einer angenommenen Länge von 10 km (endlose Verlegung) eine
BH> Längendifferenz nach der bekannten Formel von
BH> delta l = 10.000m * 10^(-5)*1/K*50 K = 5 m!!!!
BH>
BH> Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere verwunderlich, wenn
BH> man an die Kräfte im Bolzensprengapparat denkt.
BH>
BH> Bitte keine Vermutungen, die haben wir schon zur Genüge angestellt.
Die Schienen dehen sich aus und dabei weicht die gesamte
Konstruktion zur Seite aus. Bei einer Länge von 10 km läßt sich
leicht ausrechnen, daß wenige Zentimeter ausreichen, um die 5m
aufzufangen.
MfG,
Matthias
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HA...@black-z.commo.mcnet.de PGP-Key available on request!
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-- MicroDot 1.10
Helmut Goebel
S.HER...@maschsee.han.de schrieb am 04.12.95
unter dem Betreff "Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung":
> Zitate von hein...@viking.ruhr.com (Berthold Heinrich)
>
> > Einsenbahnschienen unterliegen großen
> > Temperaturschwankungen (sagen wir von -20°C bis 30°C) Das
>
> > Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere
>
> Nirgends. So merkwürdig es klingt - die Schienen sind
> heutzutage so fest mit dem Unterbau verbunden, daß sie
> gewaltsam auf ihrer Länge gehalten werden. Die dabei
> auftretenden Kräfte will ich lieber gar nicht wissen.
Quatsch! Die Längendehnung der Eisenbahnschienen wird durch das
Zusammenschweißen der Schienenstücke kompensiert.
Zum Schweißen der Schienen (Abbrennstumpfschweißen) werden die zu
verschweißenden Schienenenden stark erwärmt (dunkelrot glühend) bevor der
Termit-Satz gezündet wird. Durch das abbrennende Termit werden die durch die
Wärme ausgedehnten, voreinander gepreßten Schienenstümpfe flüssig und
verschweißen beim Abkühlen der Schweißstelle.
Durch das Abkühlen der Schiene rund um die Schweißstelle, entsteht in der
gesamten Schiene eine Zugspannung, die die Schiene gerade hält.
> Ein seltener Nebeneffekt dabei ist aber, daß bei sehr
> extremen Temperaturen die Rechnung nicht mehr aufgeht und
> sich die ganze Konstruktion dann doch verabschiedet.
Von Verwerfungen bei geschweißten Schienen habe ich noch nichts gehört. Bei
verschraubten Schienenstücken muß natürlich eine Trennfuge zwischen den
Schienenstücken freigehalten werden. Wenn die nicht vorhanden ist, kann schon
einmal ein ganzes Geleisstück mitsamt Schwellen und Oberbaumaterial vom Boden
abheben...
Tschöö
HAGEHA
--
## E-Mail : hag...@TSH.ruhr.de * ##
## S-Mail : Helmut Goebel, Postfach 1242, D 58012 Hagen ##
## CrossPoint v3.1 R ##
INGO REICHLE
H> Einsenbahnschienen unterliegen großen Temperaturschwankungen (sagen wir
H> von -20°C bis 30°C) Das sind 50 Grad. Der spezifische
Korrektur - -35°C bis +70°C, denn Schienen sind durch ihren Rost dunkel und
absorbieren die Sonnenenergie, ist aber egal...
H> delta l = 10.000m * 10^(-5)*1/K*50 K = 5 m!!!!
H> Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere verwunderlich, wenn
H> man an die Kräfte im Bolzensprengapparat denkt.
Die Schienen werden so verlegt, daß sie sich nur im elastischen Bereich
verformen. Die 5m werden nicht in Längenänderungen umgesetzt, sondern in
Spannungen innerhalb der Schiene.
Also bei hohen Temperaturen haben sie eine Druckspannung aufzunehmen und bei
sehr niedrigen Temperaturen eine Zugspannung.
Wenn diese Spannungen unterhalb der Zerstörung dem Sigma(zulässig) bleiben,
bleiben die Schienen auch heile.
Du kannst sogar diese Spannungen genau berechnen.
INGO_R...@PLAKART.MCNET.DE
--
* Origin : Manchmal sind die Finger schneller, als die Rechtschreibung...
Oder umgekehrt...
// THE_DOT V2.22 Regist. //
Gernot Zander
in z-netz.wissenschaft.technik Berthold Heinrich (hein...@viking.ruhr.com) wrote:
> Einsenbahnschienen unterliegen großen Temperaturschwankungen (sagen wir
> Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere verwunderlich, wenn
> man an die Kräfte im Bolzensprengapparat denkt.
Stahl ist kein Guß, wie im Bolzensprenger.
Stahl ist elastisch (und ein bißchen plastisch).
Bei ausreichender Befestigung verschwindet die Ausdehnung in der
Elastizität, sprich die Schiene staucht's etwas.
Bei Holzschwellen wurde noch mit Langloch verschraubt
(ratta ratta ratta...), bei Betonschwellen verschweißt man.
Ab und zu gibt's auch Ausgleichstücke (die so ineinandergeschoben sind),
aber wohl nicht bei IC-Strecken.
mfg.
Gernot
--
<hi...@scorpio.in-berlin.de> (Gernot Zander)
type longboolean=(true,false,maybe,perhaps,maybe_not);
Manfred Matzinger
Hi!
Matthias Koch writes:
> Die Schienen dehen sich aus und dabei weicht die gesamte
> Konstruktion zur Seite aus. Bei einer Länge von 10 km läßt sich
> leicht ausrechnen, daß wenige Zentimeter ausreichen, um die 5m
Wie hast Du denn das ausgerechnet? Falls die Schienen auf eine Seite ausweichen
würden ergäbe sich in der Mitte eine Auslenkung von über 100 m (je nach
angenommener Form)!
Herzliche Grüße
Manfred Matzinger
"There are a lot of lies going around.... and half of them are true."
--
* Manfred Matzinger Brenekgasse 2 Voice+FAX +43/2252/24331 *
* mat...@ping.at A-2500 Baden,AUSTRIA PGP-Key FB13DAFD on Servers *
Manfred Matzinger
Hi!
Grobelnik writes:
> Ich denke, das die Schienen aus einer Legierung mit wesentlich
> niedrigerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl bestehen.
Schienen sind definitiv *nicht* aus Konstantan :-))
Herzliche Grüße
Manfred Matzinger
"Who needs companionship when you can sit alone in your room and drink?"
Joerg Rutzenhoefer
>Liebe Experten,
>
>eine Frage, die mich schon seit langem beschäftigt und für die ich leider
>
>
>man an die Kräfte im Bolzensprengapparat denkt.
>
>
Die Schienen sind heute fest mit den Stahlbetonschwellen verbunden, die
ihrerseits wieder fest im Schotterbett verankert sind. Somit ist eine
Ausdehnung und seitliches Ausweichen nicht mehr möglich. Die Wärmedehnung
wird durch die Elastizität des Stahls kompensiert. Die Schienen stehen
zwar ein bischen unter Spannung, aber die ist im Verhältnis zu dem was man
dem Stahl zumuten könnte eher gering. Die Horrorbilder von nahezu
schlangenförmigen Bahnlinien, die man gelegentlich in Büchern sieht, gehen auf
das Fehlen einer festen Einspannung (s.o.) zurück. Wenn die Schwellen sich im
Schotterbett seitlich bewegen lassen, dann entsteht eine Situation die sich
mit einem sehr langen Stab, der auf Druck belastet wird vergleichen läßt.
Und wie jeder aus Erfahrung weiß, verbiegt sich dieser.
Für diese Konstruktion sind nichteinmal spezielle Stahlsorten nötig. Ganz
normaler Baustahl erfüllt bereits die gegebenen Elastizitätsanforderungen.
Hope it helps
Jörg
Michael Leun
Berthold Heinrich schrieb am Sun, 26 Nov 1995 05:53:00 +0200 in
z-netz.wissenschaft.technik <5ya72...@08.viking.ruhr.com> über
Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
BH> eine Frage, die mich schon seit langem beschäftigt und für die ich
BH> leider noch keine befriedigende Lösung gefunden habe, ist folgende:
BH>
BH> Einsenbahnschienen unterliegen großen Temperaturschwankungen (sagen
BH> wir von -20°C bis 30°C) Das sind 50 Grad. Der spezifische
BH> Wäremeausdehnungskoeffizient für Stahl liegt bei 10^(-5)*1/K. Das
BH> ergibt bei einer angenommenen Länge von 10 km (endlose Verlegung) eine
BH> Längendifferenz nach der bekannten Formel von delta l = 10.000m *
BH> 10^(-5)*1/K*50 K = 5 m!!!!
BH>
BH> Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere verwunderlich,
BH> wenn man an die Kräfte im Bolzensprengapparat denkt.
Durch die feste Verschraubung wird die Längenänderung behindert, es
entsteht Wärmespannung (Mag sein, daß ein kleiner Teil durch Verschiebung
in den Kurven ausgeglichen wird, das ist aber minimal).
Nach Hooke ist die Spannung gleich der Dehnung (kann hier natürlich auch
negativ sein) mal E-Modul. Die Dehnung ist Längenänderung durch
Ursprüngliche Länge, also ergibt sich:
\delta l 5 m N N
\sigma=-----------*E= ----------*210000-----= 105-----
l_0 10000 m mm^2 mm^2
Das ist kein Problem für Schienenstahl.
Bei der Bahn wird aber darauf geachtet, daß die Schienen bei mittlerer
Temperatur verlegt werden. Ist dies nicht möglich werden, wenn es zu kalt
ist, die Schienen mit Brennern (dieselben wie sonst zum Weichen-Auftauen)
vor dem Verschweißen vorgewärmt (hab ich schon live gesehen). Was man
allerdengs macht, wenns zu warm ist, weiß ich nicht (180m lange Schinen
passen so schlecht in den Kühlschrank).
tschuess, Michael
Joerg Rutzenhoefer
>
>
>Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere verwunderlich, wenn
>
Stefan Laesche
Moin!
> > Wo werden diese 5 m aufgefangen? Dies ist inbesondere verwunderlich,
> > wenn man an die Kräfte im Bolzensprengapparat denkt.
>
> Ganz einfach zwischen jeder Schiene ist ein Spalt da die Schienen nicht
> allzu lang sind (schätze so 20-30m) kommt auf auf einer Strecke von 10 Km
> schon eine Menge Luft dabei raus.
Nicht mehr heute! Stell Dir das Geräusch vor, daß ein ICE machen würde,
der alle 20m über eine Ausdehnungsfuge fährt! Die gibt es heute zum großen
Teil nicht mehr (auf jeden Fall nicht mehr auf den Schnellstrecken!)
>
> > Bitte keine Vermutungen, die haben wir schon zur Genüge angestellt.
>
> Fahre doch einfach mal im Winter und im Sommer die gleiche Strecke dann
> wirst du merken daß im Sommer das Gerummel im Fahrwerk bei weitem nicht
> mehr so groß ist wie im Winter, da sich Spalten verengt haben.
Wohl auch schon lange nicht mehr mit der Bahn gefahren !?!
mfg/2
Stefan
Stefan Laesche
> > heutzutage so fest mit dem Unterbau verbunden, daß sie
> > gewaltsam auf ihrer Länge gehalten werden. Die dabei
> > auftretenden Kräfte will ich lieber gar nicht wissen.
>
> Quatsch! Die Längendehnung der Eisenbahnschienen wird durch das
> Zusammenschweißen der Schienenstücke kompensiert.
Wie soll das denn gehen?
> Zum Schweißen der Schienen (Abbrennstumpfschweißen) werden die zu
> verschweißenden Schienenenden stark erwärmt (dunkelrot glühend) bevor der
> Termit-Satz gezündet wird. Durch das abbrennende Termit werden die durch die
> Wärme ausgedehnten, voreinander gepreßten Schienenstümpfe flüssig und
> verschweißen beim Abkühlen der Schweißstelle.
Nicht richtig! Man verwendet eine Mischung aus AL und Rost. Das zündet
man an und das entstehende Eisen verbindet die Fuge.
> Durch das Abkühlen der Schiene rund um die Schweißstelle, entsteht in
der
> gesamten Schiene eine Zugspannung, die die Schiene gerade hält.
Das wage ich stark zu bezweifeln! Dazu müßtest Du ja die gesammte Schine
erhitzen und bei dieser Temperatur mit dem Unterbau verschrauben! Da
klappt nicht!
> > Ein seltener Nebeneffekt dabei ist aber, daß bei sehr
> > extremen Temperaturen die Rechnung nicht mehr aufgeht und
> > sich die ganze Konstruktion dann doch verabschiedet.
>
> Von Verwerfungen bei geschweißten Schienen habe ich noch nichts gehört. Bei
> verschraubten Schienenstücken muß natürlich eine Trennfuge zwischen den
> Schienenstücken freigehalten werden. Wenn die nicht vorhanden ist, kann
> schon einmal ein ganzes Geleisstück mitsamt Schwellen und Oberbaumaterial
> vom Boden abheben...
Und genau davon sprechen wir! Es gibt keine Ausdehnungsfugen zwischen 2
einzelnen Gleisstücken! Die sind einige km auseinander!
mfg/2
Stefan
Wolfgang Houben
Ulrich Marreck Gen...@doomsday.shnet.org meinte am 06.12.95
unter der Rubrik /Z-NETZ/WISSENSCHAFT/TECHNIK
zum Thema _Eisenbahnschienen - Ausdehnung_
Hallo _Ulrich_ und alle anderen die es interessiert,
G> Ganz einfach zwischen jeder Schiene ist ein Spalt da die Schienen
G> nicht allzu lang sind (schätze so 20-30m) kommt auf auf einer
G> Strecke von 10 Km schon eine Menge Luft dabei raus.
Wann hast Du Dir zuletzt Schienen angesehen?
Mit freundlichen Grüßen CASTOR.
CAS...@NEWSWIRE.gun.de Leiden ist kein Verdienst; das Lamm, das
sich fressen läßt, stärkt die Ordnung
der Wölfe. (Stefan Heym)
Manfred Matzinger
Hi!
Joerg Rutzenhoefer <writes:
> dem Stahl zumuten könnte eher gering. Die Horrorbilder von nahezu
> schlangenförmigen Bahnlinien, die man gelegentlich in Büchern sieht, gehen auf
> das Fehlen einer festen Einspannung (s.o.) zurück. Wenn die Schwellen sich im
Viele dieser netten Bilder gibt`s oft auch wegen Naturkatastrophen! Durch die
feste Einspannung machen die Schienen ja auch jede Erdverschiebung mit >:-/
Herzliche Grüße
Manfred Matzinger
"Two is not 3 -- not even for large values of 2."
Thomas Goetzenich
FI...@ACCESS.owl.de meinte am 03.12.95
zum Thema "Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung" und ich antworte auch noch.
> Zwischen jeder Schiene zur naechsten sind Spalte gelassen worden. Diese
> werden durch die Ausdehnung breiter oder schmaler. Ich schaetzte die
> Breite auf 2-3cm.
Das war mal so, aber das wäre heute zu unkomfortabel und bei den heu-
tigen Geschwindigkeiten auch zu gefährlich. Früher waren die Schienen
an den Stößen nicht geschweißt, sondern an der Seite "auf Lücke"
verschraubt.
Gruß, Thomas
--------------------------------------------------------------------------
Thomas Goetzenich Düsseldorf E-Mail: goe...@hhks.gun.de
--------------------------------------------------------------------------
Heinrich-Hertz-Kollegschule Düsseldorf (HHKS-Mailbox) 0211/8928763
Für die einen ist es Schule
für die anderen der verrückteste Spielplatz der Welt.
INGO REICHLE
F> Zwischen jeder Schiene zur naechsten sind Spalte gelassen worden. Diese
F> werden durch die Ausdehnung breiter oder schmaler. Ich schaetzte die
F> Breite auf 2-3cm.
Dann geh mal zur nächsten Eisenbahnstrecke und zeig mir den Spalt!
Grins!!!!
Schienen werden durch eine Sinter/Gußtechnik miteinander verschweißt, also kein
Spalt.
Helmut Goebel
mat...@ping.at schrieb am 07.12.95 unter dem Betreff: "Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung" im
Brett /Z-NETZ/WISSENSCHAFT/TECHNIK:
> > Durch das Abkühlen der Schiene rund um die Schweißstelle, entsteht in der
> > gesamten Schiene eine Zugspannung, die die Schiene gerade hält.
>
> Die Länge der erhitzten Schienenstelle reicht aber nicht aus, um die Schienen
> ausreichend zu spannen!
Deswegen wird die Schiene ja auch in einem großen Bereich um die
Schweißstelle herum erhitzt.
Tschöö
HAGEHA
--
## E-Mail : hag...@TSH.ruhr.de * ##
## S-Mail : Helmut Goebel, Postfach 1242, D 58012 Hagen ##
## CrossPoint v3.1 R ##
Thomas Loew
zum Thema "Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung":
Ich moechte da noch etwas anmerken.
F>Hallo Berthold,
F>
F>Zwischen jeder Schiene zur naechsten sind Spalte gelassen worden. Diese
F>werden durch die Ausdehnung breiter oder schmaler. Ich schaetzte die
F>Breite auf 2-3cm.
HoHoHo...... guter Gag.
You save my Day Today. Lasz Dir den bei einer Ilustrierten abdrucken. Die
Praemie bekommst Du sicher!!
Heutzutage gibt es nur noch komplette Schienenstraenge. Die "Spalten"
zwischen den Schienen werden naemlich durch das Aluminothermische
Verfahren zu "einem" Stueck vergossen.
Wers nicht glaubt, am Gleis enlangschauen. Stoszstellen sind immer
erkennbar, da sie nach dem Vergieszen noch geschliffen werden muessen.
Spalten zwischen den Schienen gibt es schon sehr sehr lange nicht mehr!!!!
mfg Thomas
Regen im Mai, April vorbei
Lars Dannenberg
> > Ich denke, das die Schienen aus einer Legierung mit wesentlich
> > niedrigerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl bestehen.
>
> Schienen sind definitiv *nicht* aus Konstantan :-))
Sprechen wir vom selben Konstantan, der CuNi44-Legierung? :-)
Das \alpha, was bei Konstantan ungefähr = 0 ist, ist nicht der
Längenausdehnungskoeffizient, sondern der Temperaturbeiwert bzgl.
des elektrischen Widerstands.
mfG, Lars
email:dann...@nwfs1.rz.fh-hannover.de
--
A truly wise man never plays leapfrog with an unicorn.
Sven Herzfeld
Hallo alle, hallo Stefan!
> Nicht mehr heute! Stell Dir das Geräusch vor, daß ein
> ICE machen würde, der alle 20m über eine Ausdehnungsfuge
> fährt! Die gibt es heute zum großen Teil nicht mehr (auf
Das Geräusch möchte ich nicht hören und die Radsätze nicht
sehen.
> jeden Fall nicht mehr auf den Schnellstrecken!)
Nicht mal bei der Stadtbahn.
Mit rudersportlichem Gruß
Sven (Heinz-Willi)
Stefan Laesche
> > ICE machen würde, der alle 20m über eine Ausdehnungsfuge
> > fährt! Die gibt es heute zum großen Teil nicht mehr (auf
>
> Das Geräusch möchte ich nicht hören und die Radsätze nicht
> sehen.
Naja, die Frequenz könnte ich ja mal ausrechnen:
250km/h = 69.4 m/s
-> f = 3.47 Hz.
Das würde wohl kein Mensch und kein Rad auf die Dauer mitmachen!
mfg/2
Stefan
Burkhard Bickmann
----------------
Datum..........: Do 07.12.1995
Uhrzeit........: 23:12:00
Absender.......: CAS...@newswire.gun.de (Wolfgang Houben)
Betreff........: Re^1:Eisenbahnschienen - Ausdehnung
WH> Korschenbroich Donnerstag, 07.12.95 um 23:11
WH>
WH> Ulrich Marreck Gen...@doomsday.shnet.org meinte am 06.12.95
WH> unter der Rubrik /Z-NETZ/WISSENSCHAFT/TECHNIK
WH> zum Thema _Eisenbahnschienen - Ausdehnung_
WH>
WH> Hallo _Ulrich_ und alle anderen die es interessiert,
WH>
WH> G> Ganz einfach zwischen jeder Schiene ist ein Spalt da die Schienen
WH> G> nicht allzu lang sind (schätze so 20-30m) kommt auf auf einer
WH> G> Strecke von 10 Km schon eine Menge Luft dabei raus.
WH>
WH> Wann hast Du Dir zuletzt Schienen angesehen?
WH>
Ich könnte mir vorstellen, daß die Schienen etwa so verbunden sind:
<----------------------------------------------------+ +---------->
! !
! !
! !
+---------------------------------------+ !
! +---------------------------------------+
! !
! !
! !
<------------+ +-------------------------------------------------->
(von oben gesehen)
Hierdurch wäre das Rumpeln beim Befahren ja ausgemerzt und die
Dehnung möglich.
M.f.G
Burkhard
! ___ ___ <=====================> ___
! | \ | | | \ | < A4000/030/6MB/1GBHD > / / _______
! |__/ | | |__/ | < US Robotics Courier > / /_/ ____/
! | \ | | | \ | < BU...@PICCA.gun.de > \___ __/
! |__/ |__| |__/ | < Burkhard Bickmann > ==== \_/ ======
! <=====================> LOGOUT FASCISM!
PGP-Fingerprint: ED D9 3D BA DE 8F 21 92 8B 41 2A 97 23 EA 0F 3C
"Wenn hinter Robben Robben robben, robben Robben robben nach."
Axel Gerber
Hallo Matthias,
Es geht um das Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung vom 04.12.95
Dazu möchte ich gerne folgendes anmerken:
H> Die Schienen dehen sich aus und dabei weicht die gesamte
H> Konstruktion zur Seite aus. Bei einer Länge von 10 km läßt sich
H> leicht ausrechnen, daß wenige Zentimeter ausreichen, um die 5m
H> aufzufangen.
Nicht auszudenken, was passieren würde, wenn sich die wenige Zentimeter
breiten Schienen zur Seite um wenige Zentimeter verschieben würden.
Ich nenne die Folge Entgleisung (oder festklemmen, jenachdem).
Schluß für heut'...
Auf Wiederlesen
Axel G. :-) Weitere E-Mail Adressen per 'EB' >>PGP 2.6.2i<<
Axel Gerber
Hallo Michael,
Es geht um das Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung vom 05.12.95
Dazu möchte ich gerne folgendes anmerken:
ml> \delta l 5 m N N
ml> \sigma=-----------*E= ----------*210000-----= 105-----
ml> l_0 10000 m mm^2 mm^2
ml>
ml>
ml> Das ist kein Problem für Schienenstahl.
Re 355 N/mm^2
nü(vorh)=------ = -----------
\sigma 105 N/mm^2
=3,4
=====
Bisschen wenig, bei der Gefährdungsstufe, -oder?
Axel Gerber
Hallo INGO,
Es geht um das Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung vom 04.12.95
Dazu möchte ich gerne folgendes anmerken:
IR> Die Schienen werden so verlegt, daß sie sich nur im elastischen Bereich
IR> verformen. Die 5m werden nicht in Längenänderungen umgesetzt, sondern in
IR> Spannungen innerhalb der Schiene.
IR> Also bei hohen Temperaturen haben sie eine Druckspannung aufzunehmen und
IR> bei sehr niedrigen Temperaturen eine Zugspannung.
IR> Wenn diese Spannungen unterhalb der Zerstörung dem Sigma(zulässig)
IR> bleiben, bleiben die Schienen auch heile.
IR> Du kannst sogar diese Spannungen genau berechnen.
Wobei zu erwähnen bleibt, daß Sigma(zul)=Re(Rp0,2)/nü (nü=Sicherheit, bei
dem Gefährdungsgrad vermutl. >4 ) ist
Sigma(zul)=(355N/mm^2)/5 (1.0570 St-52.3 angenommen)
=71N/mm^2
---------
Somit (wenn DeltaL aus der Ur-mail stimmt!):
Sigma(vorh.)=epsilon*E=(deltaL/L0)*210.000N/mm^2=<Sigma(zul.)
= 5.000mm/10.000.000mm*210.000N/mm^2
= 0,005*210.000N/mm^2
= 105N/mm^2 > sigma(zul.)
=========================
d.h. mit ST-52.3 und einer Sicherheit
"nü" = 5 funktioniert das nicht mit der
Wärmeausdehnung _innerhalb_ des Materials.
Wie gesagt, ST-52 war eine Annahme, man
müßte mal im Stahlschlüssel nachsehen,
welcher Stahl 'Gleisgeeignet'(oder ein
Eisdenbahner verrät mal die Werkstoffnumer)
und man bräuchte mal aus den Gültigen
Vorschriften die tats. notw. Sicherheit.
Sorry ;) ich wollte es mal wieder herauskramen...
Erstaunlicherweise spricht niemand von der Gefahr der Knickung, die bei
dem zu erwartenden *kl. omega* (Knickzahl). Verläßt man sich so sehr auf
die Schwellenbefestigung?
Ralf Brachtendorf
Am 10.12.95 schrieb (Sven Herzfeld) im /z-netz/wissenschaft/technik zum Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
> Zitate von Ha...@black-z.commo.mcnet.de (Matthias Koch)
>
> Hallo alle, hallo Matthias!
SH>>>
SH>>> Habe ich bislang nur auf einer Eisenbruecke gesehen.
SH>>> Vielleicht waere da die Belastung fuer die Konstruktion
SH>>> zu gross?
> > Die Ausdehnung ist dort groesser. Waehrend auf festem
> > Untergrund die Schienen ein wenig zu Seite ausweichen
> > koennen, wenn sich sich ausdehnen, ist das auf einer
>
> Das seitliche Ausweichen sind nicht mal Millimeter und
> bringt fuer die Laenge ueberhaupt nichts.
Aber aber. Auf geraden Strecken findet kein seitliches Ausweichen statt.
In aelteren Physikbuechern gibt es eindrucksvolle Bilder von einer
Eisenbahnstrecke auf der Sich die Schienen in Schlangenlinien ausgedehnt
haben. sah ganz lustig aus, die Schinen waren aber falsch verlegt. Das
letzte mal dass dieses in der BRD passiert ist, ist glaube ich etwa 10
Jahre her. Ist auf einer Nebenstrecke passiert und ging durch die Presse.
In Kurven erzeugt eine Laengendehnung um einen Millimeter eine
Vergroesserung des Radius um 0,159 mm bei einem Vollkreis. Bei einem Halb-
oder Virtelkreis entsprechend das zwei oder vierfache.
U = 2*PI*r
U+dU = 2*PI*(r+dr)
(U+dU)/(2*PI)-r=dr mit r=U/(2*PI)
dU/(2*PI)=dr
Die Veraenderung des Radius ist also im Gegensatz zur Laengenaenderung
relativ gering.
>
> > Bruecke nicht moeglich. Ausserdem dehnt sie ja auch die
> > gesamte Bruecke (der Schienenunterbau) mit aus. Daher
> > die Dehnungsluecke.
>
> Wieso - wenn die Bruecke sich wie die Schienen ausdehen
> wuerde, dann waere doch alles in Ordnung.
Wenn Du nur die Bruecke betrachtest hast Du recht. Aber Du vergisst, dass
jede unterdrueckte Ausdehnung Kraefte verursacht. (Bsp. Eis in Felsspalte.
Ist aber ein eigenes Problem, da sich Wasser bei Abkuehlung unterhalb von
+4 Grad Celsius wieder Ausdehnt. Liegt an der molekularen Struktur von
Eis. Der Effekt ist aber der selbe.) Sind aber die Ausdehnungen der
Schienen an den beiden Seiten der Bruecke unterschiedlich muessen die
Brueckenlager neben der Traglast durch das Eigengewicht und die
ueberfahrenden Zuege und den Windlasten auch noch die Querkraefte durch
diesen Laengsdehnungsunterschied aufnehmen. Das waere aber ein bischen
unguenstig. Ist also nicht ganz so trivial, eine Bruecke von Querkraeften
zu entlasten.
>
> Mit rudersportlichem Gruss
> Sven (Heinz-Willi)
Mit technischen Gruessen
Ralf
-- -----------------------------------------------------------
___ ___ ra...@brachtendorf.ping.de
|_) |_) R.Brach...@ping.de
|\alf _|_)rachtendorf PGP: Public-key auf Anfrage
Manfred Matzinger
Hi!
Burkhard Bickmann writes:
> Ich könnte mir vorstellen, daß die Schienen etwa so verbunden sind:
>
> <----------------------------------------------------+ +---------->
> ! !
> ! !
> ! !
> +---------------------------------------+ !
> ! +---------------------------------------+
> ! !
> ! !
> ! !
> <------------+ +-------------------------------------------------->
> Hierdurch wäre das Rumpeln beim Befahren ja ausgemerzt und die
> Dehnung möglich.
Es rumpelt dennoch, da die Räder *nicht* zylindrisch sind, sondern sich von
innen nach außen konisch verjüngen!
Herzliche Grüße
Manfred Matzinger
"We had it tough ... I had to get up at 9 o'clock at night, half an
hour before I went to bed, eat a lump of dry poison, work 29 hours down
mill, and when we came home our Dad would kill us, and dance about on
our grave singing Haleleuia ..." Monty Python
Stefan Läsche
>
>
> <----------------------------------------------------+ +---------->
> ! !
> ! !
> ! !
> +---------------------------------------+ !
> ! +---------------------------------------+
> ! !
> ! !
> ! !
> <------------+ +-------------------------------------------------->
>
>
> Hierdurch wäre das Rumpeln beim Befahren ja ausgemerzt und die
> Dehnung möglich.
Dadurch wirst Du das Runpeln nicht unterdrücken. Die Räder der Bahn sind
leicht konisch geformt, so daß sie hauptsächlich auf der Innenseite der
Schine aufliegen.
mfg/2
Stefan
Guido Otterbein
Du schriebst am 12.12.95 zum Thema: "Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung" :
SL>> Ich könnte mir vorstellen, daß die Schienen etwa so verbunden sind:
SL>>
SL>>
SL>> <----------------------------------------------------+ +---------->
SL>> ! !
SL>> ! !
SL>> ! !
SL>> +---------------------------------------+ !
SL>> ! +---------------------------------------+
SL>> ! !
SL>> ! !
SL>> ! !
SL>> <------------+ +-------------------------------------------------->
SL>>
SL>> (von oben gesehen)
SL>>
SL>> Hierdurch wäre das Rumpeln beim Befahren ja ausgemerzt und die
SL>> Dehnung möglich.
SL>
SL> Dadurch wirst Du das Runpeln nicht unterdrücken. Die Räder der Bahn sind
SL>leicht konisch geformt, so daß sie hauptsächlich auf der Innenseite der
SL>Schine aufliegen.
Selbst wenn es funktionieren würde, wären die Fertigungskosten einer solchen
Schinenbauart um ein Vielfaches höher als bisher!
so long.. _Guido_
## ...auch bekannt unter (Schweine)-OTTI@FUNTASY Line: 02151 / 403163 ##
Sven Herzfeld
Hallo alle, hallo Willi!
> > > Ab und zu gibt's auch Ausgleichstücke (die so
> > > ineinandergeschoben sind), aber wohl nicht bei
> > > IC-Strecken.
> >
> > Habe ich bislang nur auf einer Eisenbrücke gesehen.
> > Vielleicht wäre da die Belastung für die Konstruktion
> > zu groß?
>
> Nein, bei einer Brücke dehnen sich nicht nur die Schinen
> aus, das macht auch die ganze Brücke. Außerdem kann man
Stimmt. Ich habe da an die Schienen vor der Brücke gedacht,
aber die stecken ja wieder in ihrem festen Unterbau.
> so die auf einer Brücke vermehrt auftretenden Vibrationen
> gut rausfiltern.
Hm. In einer U-Bahn-Station haben sie in den 70ern aus
irgendeinem Grund Betonschwellen in Beton eigegossen, so daß
die ganze Konstruktion absolut steif ist. Da ist die
Temperatur zwar ziemlich konstant, aber was das soll weiß
ich trotzdem nicht. Macht vor allem einen Wahnsinnslärm.
Michael Leun
Axel Gerber schrieb am Sun, 10 Dec 1995 02:00:00 +0200 in
z-netz.wissenschaft.technik <5z$X$poFV$B...@a.gerber.soap.Rhein-Main.de> über
Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
AG> ml> \delta l 5 m N N
AG> ml> \sigma=-----------*E= ----------*210000-----= 105----- l_0
AG> ml> 10000 m mm^2 mm^2
AG> ml>
AG> ml>
AG> ml> Das ist kein Problem für Schienenstahl.
AG>
AG> Re 355 N/mm^2 nü(vorh)=------ = ----------- \sigma 105 N/mm^2
AG>
AG> =3,4 =====
AG>
AG> Bisschen wenig, bei der Gefährdungsstufe, -oder?
Keine Ahnung, welche Sicherheitszahlen bei der Bahn gefordert werden, keine
Ahnung welche Spannungen für Schienenstahl zulässig sind. Ich hoffe aber
mal, daß ich mit den Werten für St50 bzw. St70 nicht ganz verkehrt liege.
Übliche Sicherheit im Maschinenbau bei ruhender Belastung (ich denke, wir
können hier quasistatische Belastung annehmen): 1,3...2,5.
Damit zulässige Zugspannung für:
St 50: 140...210 N/mm^2 St 70: 210...310 N/mm^2
(Werte aus Europa Tabellenbuch Metall)
Ich sehe eigentlich nicht ein, warum eine wesentlich höhere Sicherheit
erforderlich sein sollte, am allgemeinen Maschinenbau hängen auch oft genug
Menschenleben.
Demnach liegen wir voll im grünen Bereich (ich hatte mir da bei meiner
Message gar keine weiteren Gedanken drum gemacht sondern rein gefühlsmäßig
in 105 N/mm^2 kein Problem gesehen).
Übrigens ist die ganze Diskussion insofern müßig, daß es nunmal Tatsache
ist, daß die Längenänderung der Schinenen verhindert wird und somit
Spannungen entstehen. Würden die nach unseren Annahmen zu groß wären ganz
offensichtlich die Annahmen verkehrt.
tschuess, Michael
Ralf Brachtendorf
Am 13.12.95 schrieb Sven Herzfeld im /z-netz/wissenschaft/technik zum Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
>
> Hm. In einer U-Bahn-Station haben sie in den 70ern aus
> irgendeinem Grund Betonschwellen in Beton eigegossen, so
> dass die ganze Konstruktion absolut steif ist. Da ist die
> Temperatur zwar ziemlich konstant, aber was das soll weiss
> ich trotzdem nicht. Macht vor allem einen Wahnsinnslaerm.
Ist aber eine ganze menge billiger, als wenn mann da noch kilotonnenweise
Schotter reinschmeissen wuerde, die Dinger sind wartungsfrei und die
noetige Schachthoehe ist geringer. Zum Teil werden wegen der Laermdaemmung
wieder duenne Kiesaufschuettungen vorgenommen.
Gruss
Ralf
-- -----------------------------------------------------------
___ ___ ra...@brachtendorf.ping.de
|_) |_) R.Brach...@ping.de
|\alf _|_)rachtendorf hot...@ping.de
PGP: Public-key auf Anfrage
A: Weihnachten steht vor der Tuer
B: Soll reinkommen, sich in den Sessel setzen, ne Flasche
Bier aufmachen und die Schnauze halten.
Sprach Casper zu Melchior und Balthasar: (bisher unveroeffentlicht)
"He, was haltet ihr davon: Wir beschraenken uns auf Gold, Weihrauch und
Myrrhe und hauen das Dosenbier einfach selber weg?" (Ulli Stein)
Henning Schanz
Hi!
SH> Hm ... wie werden die Schienen denn dann transportiert?
SH> Biegen die sich auf den Transportwagen in jeder Kurve mit?
Ja.
Viele Grüße
Henning Schanz
Axel Jabs
unter dem Betreff "Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung":
> Hallo Axel!
Hallo!
> Übrigens ist die ganze Diskussion insofern müßig, daß es nunmal Tatsache
> ist, daß die Längenänderung der Schinenen verhindert wird und somit
> Spannungen entstehen. Würden die nach unseren Annahmen zu groß wären ganz
> offensichtlich die Annahmen verkehrt.
Nicht ganz müßig, wenn ich mich recht erinnere, dann hat es in der ersten
oder zweiten Kälteperiode in diesem Winter einen Schienenbruch in der
Nähe von Hamburg gegeben. die Zugspannungen waren wohl doch etwas
größer als berechnet, bzw. der dynamisch Prozeß des Abkühlens war etwas
komplizierter als angenommen.
Und tschüß, Axel!
---
//
MicroDot 1.11Beta13 \X/
Sven Herzfeld
Hallo alle, hallo Ralf!
> > Hm. In einer U-Bahn-Station haben sie in den 70ern aus
> > irgendeinem Grund Betonschwellen in Beton eigegossen,
> > so dass die ganze Konstruktion absolut steif ist. Da
> > ist die Temperatur zwar ziemlich konstant, aber was das
> > soll weiss ich trotzdem nicht. Macht vor allem einen
> > Wahnsinnslaerm.
> Ist aber eine ganze menge billiger, als wenn mann da noch
> kilotonnenweise Schotter reinschmeissen wuerde, die
> Dinger sind wartungsfrei und die noetige Schachthoehe ist
> geringer. Zum Teil werden wegen der Laermdaemmung wieder
> duenne Kiesaufschuettungen vorgenommen.
Das ist unsere einzige derartige Station. Alle anderen
Gleise sind geschottert, auch in solchen mit Höhenproblemen.
Das wundert mich eigentlich am meisten.
Gernot Zander
in z-netz.wissenschaft.technik Axel Jabs (SUEDS...@BLUEBIRD.hms.mcnet.de) wrote:
> Nicht ganz müßig, wenn ich mich recht erinnere, dann hat es in der ersten
> oder zweiten Kälteperiode in diesem Winter einen Schienenbruch in der
> Nähe von Hamburg gegeben. die Zugspannungen waren wohl doch etwas
Ja, das passiert jeden Winter irgendwo, Berliner S-Bahn war auch
betroffen vor 3 Wochen, und bei der Strab gibt's sogar welche,
die jedes Jahr an der gleichen Stelle...:-)
Nur ist ein Schienenbruch ja auch nicht _das_ Problem...
mfg.
Gernot
--
<hi...@scorpio.in-berlin.de> (Gernot Zander)
Erziehung ist lediglich die organisierte Verteidigung der Erwachsenen gegen
die Jugendlichen.
Sven Johannes
SH> Hallo alle, hallo Gernot!
Hallo auch alle...
SH> Eisenschwellen wurden übrigens nur in den 30er Jahren
SH> gebaut, d. h. wenn sie noch irgendwo liegen haben sie rund
SH> 60 Jahre auf dem Buckel.
Meeep, Einspruch!
Bei uns "vor der Haustuer" haben sie erst vor Kurzem (ahem, 5Jahre her)
Eisenschwellen verlegt. Die Strecke wird hauptsaechlich von Schwerlast-
waggons befahren (Castor). Kann das der Grund sein?
Bis denne...
T...@people-s.people.de (Der kurze 2400er freundliche Footer)
Ralf Brachtendorf
Am 19.12.95 schrieb Sven Johannes im /z-netz/wissenschaft/technik zum Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
> Meeep, Einspruch!
> Bei uns "vor der Haustuer" haben sie erst vor Kurzem
> (ahem, 5Jahre her) Eisenschwellen verlegt. Die Strecke
> wird hauptsaechlich von Schwerlast- waggons befahren
> (Castor). Kann das der Grund sein?
Ja, die kann man nicht so schnell durchsaegen ;-) (Weiss nicht, wieso)
Mittlerweile werden auch neuere Stahlschwellen eingesetzt. Vor etwa 7
Jahren wurden die ersten auf der Bundesbahnstrecke zwischen Koeln und
Duesseldorf (rechtsrheinisch) getestet. Sie werden als Y-Schwellen
bezeichnet und haben bei gleicher Belastbarkeit ein geringeres Gewicht und
Volumen als Holzschwellen.
Y-Schwellen daher, weil sie Pinzetten aehneln (die dann an ihren Spitzen
zusammengefasst einen Zickzackverbund ergeben).
Gruss
ralf
Ralf Brachtendorf
Am 17.12.95 schrieb Sven Herzfeld im /z-netz/wissenschaft/technik zum Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
> Hallo alle, hallo Ralf!
>
>
> Das ist unsere einzige derartige Station. Alle anderen
> Gleise sind geschottert, auch in solchen mit
> Hoehenproblemen. Das wundert mich eigentlich am meisten.
>
> Mit rudersportlichem Gruss
> Sven (Heinz-Willi)
In Koeln gibt es eine ganze Reihe von Stationen, die ohne Schotter
ausgestattet sind. In Dortmund, wo die U-Bahn wohl juengeren Datums ist,
sind die Stationen auch wieder mit Schotter ausgelegt. Der Laermschutz hat
da wohl gesiegt.
Gruss
Ralf
Ralf Brachtendorf
Am 17.12.95 schrieb Axel Jabs im /z-netz/wissenschaft/technik zum Thema Re: Eisenbahnschienen - Ausdehnung:
> "Michael schrieb am 14.12.1995 um 17:39:52 Uhr folgenden
> Text unter dem Betreff "Re: Eisenbahnschienen -
> > Ausdehnung": Hallo Axel!
>
> Hallo!
>
> > Uebrigens ist die ganze Diskussion insofern muessig, dass
>
> Nicht ganz muessig, wenn ich mich recht erinnere, dann hat
> es in der ersten oder zweiten Kaelteperiode in diesem
> Winter einen Schienenbruch in der Naehe von Hamburg
> gegeben. die Zugspannungen waren wohl doch etwas groesser
> als berechnet, bzw. der dynamisch Prozess des Abkuehlens
> war etwas komplizierter als angenommen.
Aber auch nicht besorgniserregend. Durch die heutige Verlegetechnik der
Schienen sind Brueche durch Kaelte zwar nicht unmoeglich, aber deren
Folgen bleiben so gut wie wirkungslos, stellen also keine Gefahr fuer den
ueblichen Zugverkehr dar. Schienenbrueche passieren allerdings oefters,
als man in der Zeitung liest.
Michael Leun
Axel Jabs schrieb am Sun, 17 Dec 1995 14:04:20 +0200 in
z-netz.wissenschaft.technik
<w1BVUMD...@schwede1.bluebird.hms.mcnet.de> über Re: Eisenbahnschienen
- Ausdehnung:
AJ> > Übrigens ist die ganze Diskussion insofern müßig, daß es nunmal
AJ> > Tatsache ist, daß die Längenänderung der Schinenen verhindert wird
AJ> > und somit Spannungen entstehen. Würden die nach unseren Annahmen zu
AJ> > groß wären ganz offensichtlich die Annahmen verkehrt.
AJ>
AJ> Nicht ganz müßig, wenn ich mich recht erinnere, dann hat es in der
AJ> ersten oder zweiten Kälteperiode in diesem Winter einen Schienenbruch
AJ> in der Nähe von Hamburg gegeben. die Zugspannungen waren wohl doch
AJ> etwas größer als berechnet, bzw. der dynamisch Prozeß des Abkühlens
AJ> war etwas komplizierter als angenommen.
In der Hinsicht, wie die Wärmedehnung kompensiert wird ist die Diskussion
schon überflüssig, natürlich nicht in der Hinsicht, daß die Probleme die
daran hängen nicht ganz einfach sind, aber das habe ich ja auch nicht
geschrieben.
Ich könnte mir schon vorstellen, daß da noch einiges in Richtung
Materialermüdung, Bruchmechanik dranhängt.
tschuess, Michael
Sven Herzfeld
Hallo alle, hallo Sven!
SH>> Eisenschwellen wurden übrigens nur in den 30er Jahren
SH>> gebaut, d. h. wenn sie noch irgendwo liegen haben sie
SH>> rund 60 Jahre auf dem Buckel.
> Meeep, Einspruch!
> Bei uns "vor der Haustuer" haben sie erst vor Kurzem
> (ahem, 5Jahre her) Eisenschwellen verlegt. Die Strecke
> wird hauptsaechlich von Schwerlast- waggons befahren
> (Castor). Kann das der Grund sein?
Sehe ich eigentlich nicht so. Sonst reichen ja auch
Betonschwellen aus. Kann ich nicht beantworten.