TY - THES A1 - Bronsert, Jeffrey T1 - Numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung an Eisenbahnfahrwegen und ihre Anwendung im Brückenübergangsbereich N2 - Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung von Eisenbahnfahrwegen, die auch für Fahrwege mit einer Diskontinuität einsetzbar ist. Der Fokus wurde hier auf Fahrwege mit einem Brückenbauwerk gelegt, weil es an den Übergängen zu einer erhöhten Beanspruchung kommt. Daher wurde für den Fahrweg mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) ein dreidimensionales Modell mit einer Lösung im Zeitbereich entwickelt, das die wesentlichen Elemente des Schienenverkehrs, das Fahrzeug, den Fahrwegoberbau und den Untergrund, enthält. Aufgrund der unendlichen Ausdehnung des Untergrundes wurde für den Rand des endlichen FE-Gebiets, die sogenannte Scaled Boundary Finite Element Methode (SBFEM) verwendet, welche ein semi-analytisches Verfahren ist und die Abstrahlungsbedingung erfüllt. Da dieses Verfahren sowohl zeitlich als auch räumlich global ist, kann es mitunter für lange Simulationszeiten sehr aufwendig sein. Deshalb wurde es mittels der Methode der reduzierten Basisfunktionen und einer Linearisierung der Beschleunigungs-Einflussmatrix modifiziert, wodurch das Berechnungsverfahren effizienter gestaltet werden konnte. Anhand von zwei analytischen Lösungen aus der Bodendynamik konnte das modifizierte Verfahren der SBFEM validiert werden. Für ein Gleis auf homogenem Untergrund wurden mit Hilfe des gekoppelten FE-SBFE-Modells verschiedene Ergebnisse am Oberbau, im Boden und für die Ausbreitung von Erschütterungen berechnet, die sehr gut mit Ergebnissen aus der Literatur übereinstimmen. Zudem konnte das numerische Modell mit einer Schwingungsmessung an einer Schwelle eines realen Fahrwegs validiert werden. Unter Anwendung des gekoppelten FE-SBFE-Modells wurde ein Fahrweg mit Brückenbauwerk untersucht, wobei eine Beurteilung und Optimierung des Übergangsbereichs unter Verkehrslast hinsichtlich des Langzeitverhaltens im Vordergrund stand. Anhand von einfachen Bewertungskriterien, die als Indikatoren für das Langzeitverhalten dienen können, wurden verschiedene konstruktive Optimierungsmaßnahmen für den Brückenübergangsbereich diskutiert, wie zum Beispiel die Gestaltung eines Hinterfüllungsbereiches oder der Einsatz elastischer Elemente (Zwischenlagen, Besohlungen, Unterschottermatten) im Fahrweg. Das entwickelte numerische Modell für die Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung lässt sich ohne großen Aufwand auf weitere Problemstellungen von Übergangsbereichen erweitern, um spezifische konstruktive Optimierungsmaßnahmen zu untersuchen. T3 - BAM Dissertationsreihe - 157 KW - Brückenübergangsbereich KW - Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung KW - Gekoppeltes FE-SBFE-Modell PY - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-395784 SN - 978-3-9818270-6-4 SN - 1613-4249 VL - 157 SP - 1 EP - 140 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-39578 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kullolli, Borana A1 - Stutz, H. A1 - Bronsert, Jeffrey A1 - Dutto, Paola A1 - Baeßler, Matthias ED - Onate, E. ED - Owen, D. R. J. ED - Peric, D. ED - Chiumenti, M. T1 - A contact problem aplication for the local behaviour of soil pile interaction N2 - The purpose of the work presented in this paper is to analyze locally (at the element level) the contact behavior of a soil-pile contact problem. Therefore, a 2D shear test is modeled using the Finite Element Method. The formulation of a 4 nodded zero-thickness interface element of Beer is chosen with a linear interpolation function. Four constitutive contact models adapted for contact problems have been implemented. The Mohr-Coulomb and Clough and Duncan models were chosen initially, due to the ease of implementation and few number of parameters needed. After, more complicated models in the framework of elasto-plasticity such as: Lashkari and Mortara were implemented for the first time into the finite element code of the shear test problem. They include other phenomena such as: relative density of soil, the stress level and sand dilatancy. From the results the relation between shear displacement and shear stress has been deduced. Finally, a discussion of the advantages and the drawbacks during computation of each model is given at the end. T2 - Conference CY - Barcelona, Spain DA - 05.09.2017 KW - Soil-pile interaction KW - Numerical modelling PY - 2017 SN - 978-84-946909-6-9 SP - 490 EP - 501 PB - CIMNE CY - Barcelona,Spain AN - OPUS4-42960 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -