Anl=E4=DFlich einer Zeitungsnotiz, da=DF sich bei der gegenw=E4rtigen Hitze irgendwo die Gleise der Bahn verzogen haben, bitte ich um eine Erkl=E4rung:
Wohin dehnen sich Eisenbahnschienen bei Hitze eigentlich aus, wenn sie nahtlos geschwei=DFt sind? Mu=DF es da nicht zwangsl=E4ufig zu Verwerfungen kommen? Gl=FCcklicherweise passiert das aber h=F6chst selten.
Danke f=FCr eine Antwort Bernd
Wenn man die durch hinreichend festen Unterbau am ausdehnen hindert, dehnt sich da nix. Problematisch wirds, wenn der Unterbau eben nicht fest genug ist und an einer Stelle nachgibt... da gibts eben dann diese extremen Verwerfungen.
Martin
Es wird dann die thermische Ausdehnung in Längsrichtung der Schiene mit einer entgegengesetzt gleichgroßen elastischen Dehnung kompensiert.
Die Spannungen kann man sich dann direkt mit Hilfe des Hookeschen Gesetzes ausrechnen.
Michael Dahms
Der "Spannungstheorie" stimme ich zu, dem Unterbau nicht! Hier wirken "atomare" Kräfte, die hält kein Unterbau!
Es gibt Verwerfungen, bei extremen Temperaturen. Hab schon mal ein Bild gesehen. Allerdings nicht in Deutschland.
Matthias
Moin,
Matthias D. schrub:
Wenn Stahlseile auf Zugfestigkeit geprüft werden, werden auch ihre 'atomaren Kräfte' zerrissen - und das von zwei Befestigungspunkten aus, die auch nur auf Betonfundamenten ruhen.
Die Rechnung ist im ersten Anlauf ganz einfach: Wärmedehnung bringt Längenänderung. Längenänderung kann man via E-Modul in Spannung umrechnen. Ist die Spannung zu groß? Nein.
Etwas komplizierter ist die Frage nach dem Knicken. Die Schiene könnte ausweichen indem sie sich wellenförmig zwischen den Schwellen hin- und herbiegt. Aber: Die Schiene hat auch eine Biegesteifigkeit.
Oder die Schiene könnte alle Schwellen in einer Kurve aus dieser Kurve herausdrücken. Und? Merkt das jemand? Aber man kann nachrechnen, ich versuch's mal:
Stahl: E=210kN/mm^2, Wärmedehnung 1.2e-5/K
Schiene 30K wärmer als im Einbauzustand: Dehnung um 0.00036 Dehnung behindert: daraus resultiert Druckspannung von ...*210kN/mm^2 = 75N/mm^2
Die Schiene habe geschätzt 50cm^2 also 5000mm^2 -> Druckkraft = 378000N (=Ft)
Die Schiene sei um eine Kurve gelegt, Radius 1000m. Schwellenabstand sei 1m. Mit welcher Kraft werden die Schwellen seitlich aus der Kurve gedrückt?
Hmm.... (ja, ich rechne live!)
Der Winkel von einer Schwelle zur nächsten ist 1/1000 rad (=alpha). Radialkraft an der Schwelle müsste sein: 2*sin(alpha)*Ft = 756N
Cool. Die Schwelle muss also fest genug gegen seitliches Verschieben geschert sein, wie sie sein muss, damit ein handelsüblicher Mensch (ohne technische Hilfsmittel auf geradem Boden) sie nicht wegziehen kann. Ich glaube so fest liegen die schon noch.
Wenn sie jedoch nicht so fest liegen oder der Kurvenradius geringer ist (nicht in Deutschland), dann kann das schon noch schief gehen.
CU Rollo
So fest kann man Schienen aber gar nicht verlegen. Das Problem ist beim konventionellen Gleisbau einfach dadurch gelöst, dass die Schienen schwimmend im Kiesbett verlegt werden. Je nach Jahreszeit und Temperatur haben die Kurven andere Radien. Funktionieren würde das ganze aber nicht mehr zuverlässig, wenn keine Züge darauf fahren würden. Jeder Zug schiebt eine Bugwelle vor sich her und "glättet" die Schienen dadurch bzw. versetzt sie leicht, so dass die Spannung sich verteilt und verringert.
Probleme gibt es bei Brücken. Hier sind aufwendige Konstruktionen nötig, da Dehnfugen wie im Straßenbau nicht akzeptabel sind. Manche Brücken haben über 1m Länge auszugleichen. Das ganze ist etwas schwierig zu beschreiben: Die Schiene ist quasi der Länge nach an einer senkrechten Ebene die einen kleinen Winkel zur Schiene aufweist (oder die Schiene einfach halbiert) zerschnitten und das Ende ist jeweils nach unten gebogen. Der Zug fährt also auf der halben Schiene "bergab" bis die andere Hälfte auftaucht und er dann auf dieser Weiterfährt. So geht's kontinuierlich ohne Rumpler.
Wie das ganze bei festen (Beton)fahrbahnen aussieht, habe ich leider vergessen.
Es gibt nette Fotos von zerstörten Schienenwegen bei einem Waldbrand.
Bei Pipelines wird das übrigens durch Dehnungs-U-Schleifen gelöst.
Stefan Lörchner schrieb:
Na also, sag ich doch !
Am Tue, 20 Jun 2006 22:20:42 -0700 schrieb Stefan Lörchner:
Ich denke mal, wenn diese Erklärung richtig wäre, würde sie auch im Fiedler stehen. Tut sie aber nicht, statt dessen ist dort die Rede davon, dass im durchgehend geschweißten Gleis temperaturabhängig Zug- und Druckspannungen von 1600-1900 kN auftreten können. Und warum haben Gleise auf Fester Fahrbahn, wo die Radien fix sind, nicht alle paar hundert Meter Gleisauszüge oder Stöße?
mawa
"Matthias Warkus" schrieb
Die Dimension einer Spannung ist nicht kN. Also welche Spannung steht nun im Fiedler?
Mit Gruß Ernst Sauer
Am Wed, 21 Jun 2006 15:07:51 +0200 schrieb Ernst Sauer:
Sorry, ich habe "Spannung" geschrieben wo im Fiedler "Kraft" steht.
mawa
"kN" ist keine Dimension, sondern eine Einheit.
Michael Dahms
In Wikipedia steht z.B.
"Auch die Maßeinheit einer physikalischen Größe wird als ihre Dimension bezeichnet."
Will darüber aber keine Grundsatzdiskussion auslösen..
Mit Gruß Ernst Sauer
erstaunlicher bloedsinn, dessen forcierter vortrag sich eigentlich nur durch die absenderadresse erklaeren laesst.
in Deutschland (und auf allen durchgehend geschweissten hauptstrecken mindestens in Mitteleuropa) werden die schienen selbstverstaendlich nicht in einem _Kiesbett_ verlegt, weil sie dort tatsaechlich schwimmen wuerden.
man verwendet schotter aus gebrochenem hartstein, mit scharfen kanten, und reinigt bzw. ersetzt diese bettung regelmaessig, wenn die verzahnung der schotterbettung nicht mehr gegeben ist. nach dem verlegen der schwellen und schienen wird der schotter maschinell geruettelt ("Stopfen"), um eine definierte bettung zu ergeben.
in kurven, in denen die normalen reibungskraefte durch den schotter nicht ausreichen, werden die schienen durch senkrechte fixierungen im boden festgelegt, damit der bogenhalbmesser auch bei temperaturaenderung konstant bleibt.
da man nicht beliebige kraefte ueber das schotterbett und die schwellen uebertragen kann, werden durchgehend geschweisste gleise nur bei angepasster temperatur geschweisst, entweder durch abwarten bis zum erreichen einer passenden aussentemperatur, oder durch vorwaermen der schienen auf hinreichender laenge. gekuehlt wird mangels verfuegbarkeit einfacher kuehlgeraete nicht, man wartet ggf. die nachtkaelte ab.
HUMBUG!
der zug faehrt auf 'Schienenauszügen' (google) selbstverstaendlich weder bergauf, noch bergab, da schienenauszuge hoeheninvariant sind und die beiden aneinander gleitenden schienenteile bur in der ebene des gleises verschieblich sind.
dass schienenauszuege ueberhaupt notwendig sind, ergibt sich aus den auf ausgesetzten bauwerken wie bruecken deutlich groesseren temperaturgradienten. auf der strecke liegt ja ein temperaturgleichgewicht mit dem unterbau vor.
genau wie beim schottergleis, man spart sich halt das nachstopfen und bettungsreinigen.
nach deiner aberwitzigen theorie sollte sich da kein problem ergeben, die langsdehnung waere ja zur naechsten kurve geschwommen.
Ja schon, aber wie ich geschrieben habe, hätten da während der Aufwärmphase dauernd Züge drüberfahren müssen.
Im übrigen ist das keine Theorie von mir sondern stammt aus einer Univorlesung über Gleisbau. Wenn es nicht so wäre, müsste meine Erinnerung schon ganz massiv verdreht sein. Ein Schwachpunkt ist mir allerdings während des Schreibens aufgefallen, denn wenn man das weiterspinnt, dann müssten die Züge ja abwechselnd in beide Richtungen fahren, da der Schienenstrang ja ansonsten in eine Richtung wandern würde. Ich muss mal bei dem Dozenten nachfragen...
Au weia!
Michael Dahms
..., die nicht mehr den Stand der Technik widergibt.
Michael Dahms
Deutsch Sprach schwer Sprach.
Wir werden uns damit abfinden müssen, dass so Manches nicht 100% wissenschaftlich korrekt ausgedrückt wird. Wenn es nun mal zum Sprachgebrauch gehört, ist im Zweifelsfalle eben nachzufragen statt zu lästern. Wenn dir die korrekte Ausdrucksweise so wichtig ist, dann korrigiere einfach den Wikipedia-Artikel und füge "fälschlicherweise" ein. Dann erkläre aber bitte auch, wieso das "fälschlicherweise" der Fall ist.
Servus Christoph Müller
Wir sind hier in einer .sci.-NG. Da sollte es klar sein, daß Lexikon-Definitionen nicht unbedingt relevant sind.
Natur- und ingenieurwissenschaftlich sind Dimensionen (Länge, Zeit, usw.) etwas anderes als die sie quantifizienden Einheiten (m, sec, usw.).
Michael Dahms
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