TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - A mid-frequency component of train-induced ground vibration due to scattered axle impulses and the irregularities of the soil and ballast N2 - The passage of the train is dominated by the impulses of the static axle loads. The response of the regular homogeneous and irregular soils has been calculated by the finite-element method in frequency domain. The superposition of the impulse responses yields the quasi-static component of the ground vibration which is restricted to very low frequencies and to the close near-field of the track. In case of an irregular soil or ballast of which the stiffness varies randomly in space, a mid-frequency ground vibration component is generated by the scattering of the axle impulses. Measurements will be shown which prove the existence of the mid-frequency ground vibration component and the unique explanation by the scattered axle impulses: many international measurements with a raised mid-frequency component, axle-box measurements with a too low mid-frequency dynamic load, amplitude-speed dependencies which are incompatible with irregularity-induced dynamic loads, and ground vibration reductions due to stiff track elements. T2 - International Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA/USD 2020) CY - Online meeting DA - 07.09.2020 KW - Ground vibration KW - Railway KW - Irregular soil KW - Irregular ballast KW - Axle impulses PY - 2020 AN - OPUS4-51212 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Song, Jiaojiao T1 - Analysis of intact and damaged (floating) slab tracks by finite-element boundary-element models and by measurements N2 - The damage detection and repair control have become important tasks for slab tracks. Different intact and damaged slab tracks have been investigated theoretically and experimentally for train passages and hammer impacts. The following damages have been considered: The loss of contact between the sleeper and the track slab, between the track slab and the base slab, and between the base slab and the base layer. At first, a slab track with a gap between the track slab and the base layer has been calculated by the combined finite-element boundary-element method which correctly incorporates the behaviour of the infinite soil. The basic results are the track displacements of the rail, the track slab, and the base layer along the track which are caused by a single axle load. These solutions are properly superposed for to get the complete train load. The influence of track and soil parameters and of the track damage has been analysed. For the intact track, the compliance of the soil is dominant whereas the track bending stiffness becomes more important for the damaged track. By comparing the calculated results with the measurements, the length of the gap could be quantified. A slab track with a loose sleeper (without contact to the supporting track slab) was analysed by the transfer function between the displacements and the hammer force (receptance functions) where a resonance appeared in case of the damage. Differences between the different track elements confirmed the detection of the damage. A floating slab track with a thin rubber layer has been investigated for a possible gap between the base slab and the base layer. The behaviour of the intact track has been calculated by a wavenumber-domain method, and the same behaviour has been found in the measurements at several track sections, indicating that there is no damage. Finally, a floating slab track with steel springs and viscous fluid dampers has been measured in the Tongji laboratory. The modes of the floating track slab and the transfer function with corresponding resonances have been calculated and successfully compared with results from wheelset drop tests. T2 - 3rd International Conference of Rail Transportation CY - Shanghai, China DA - 07.08.2024 KW - Slab tracks KW - Damage KW - Vibration measurements KW - Finite-element boundary-element method PY - 2024 AN - OPUS4-61227 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Aspekte der Erschütterungsprognose bei Bahnlinien: Quasi-Statik und Achsfolge, unregelmäßiger Schotter und Boden, Wellenausbreitung bei Tunneln und Besonderheiten bei Bürogebäuden N2 - Erschütterungen, die durch Eisenbahnverkehr erzeugt werden, breiten sich durch den Erdboden aus und regen benachbarte Gebäude zu Schwingungen an. Es wurde ein Prognoseverfahren für Bahnerschütterungen ent-wickelt, das mit einfachen Modellen schnell Ergebnisse liefert. Dies sind physikalische Modelle, zum Beispiel 1-dimensionale Modelle mit Übertragungsmatrizen für die Fahrzeug-Fahrweg-Boden-Wechselwirkung und für die Gebäude-Boden Wechselwirkung. Damit werden die komplexen Verhältnisse bei der Emission (dem Zusammen¬wirken von Fahrzeug und Fahrweg), bei der Transmission durch den homogenen oder geschichteten Boden und bei der Immission in Gebäuden näherungsweise erfasst. In (Auersch, 2020) wird gezeigt, dass diese einfachen Prognosemodelle die Ergebnisse von detaillierten Modellen wie der Finite-Element-Randelement-Methode für das Gleis, die Wellenzahlintegrale für den Boden und 3-dimensionale Finite-Element-Modelle für das Gebäude gut wiedergeben können. Dies entspricht auch der Absicht, die Prognosemodelle aus den Ergebnissen der Detailmodelle abzuleiten. Die drei Prognoseteile werden getrennt berechnet, aber es werden physikalisch sinn¬volle Schnittstellen verwendet. Für die Emission und Transmission sind es die auf den Untergrund wirkenden Erregerkräfte von Fahrzeug und Fahrweg, für die Transmission und Immission sind es die Freifeldamplituden des Bodens. T2 - 17. D-A-CH Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Online meeting DA - 16.09.2021 KW - Erschütterungen KW - Emission KW - Transmission KW - Immission PY - 2021 SP - 17 EP - 18 PB - ETH Zürich CY - Zürich AN - OPUS4-53313 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Aspekte der Erschütterungsprognose bei Bahnlinien: Quasi-Statik und Achsfolge, unregelmäßiger Schotter und Boden, Wellenausbreitung bei Tunneln und Besonderheiten bei Bürogebäuden N2 - Erschütterungen, die durch Eisenbahnverkehr erzeugt werden, breiten sich durch den Erdboden aus und regen benachbarte Gebäude zu Schwingungen an. Es wurde ein Prognoseverfahren für Bahnerschütterungen ent-wickelt, das mit einfachen Modellen schnell Ergebnisse liefert. Dies sind physikalische Modelle, zum Beispiel 1-dimensionale Modelle mit Übertragungsmatrizen für die Fahrzeug-Fahrweg-Boden-Wechselwirkung und für die Gebäude-Boden Wechselwirkung. Damit werden die komplexen Verhältnisse bei der Emission (dem Zusammen¬wirken von Fahrzeug und Fahrweg), bei der Transmission durch den homogenen oder geschichteten Boden und bei der Immission in Gebäuden näherungsweise erfasst. In (Auersch, 2020) wird gezeigt, dass diese einfachen Prognosemodelle die Ergebnisse von detaillierten Modellen wie der Finite-Element-Randelement-Methode für das Gleis, die Wellenzahlintegrale für den Boden und 3-dimensionale Finite-Element-Modelle für das Gebäude gut wiedergeben können. Dies entspricht auch der Absicht, die Prognosemodelle aus den Ergebnissen der Detailmodelle abzuleiten. Die drei Prognoseteile werden getrennt berechnet, aber es werden physikalisch sinn¬volle Schnittstellen verwendet. Für die Emission und Transmission sind es die auf den Untergrund wirkenden Erregerkräfte von Fahrzeug und Fahrweg, für die Transmission und Immission sind es die Freifeldamplituden des Bodens. T2 - 17. D-A-CH-Tagung Erdbebeningenieurwesen und Baudynamik CY - Online meeting DA - 16.09.2021 KW - Erschütterungen KW - Emission KW - Transmission KW - Immission PY - 2021 AN - OPUS4-53314 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Challenges of vibration prediction – realistic irregularities, the scattering of axle pulses, and the tunnel-surface reduction N2 - A prediction software has been developed by BAM. The following topics have still be solved. A realistic irregularity spectrum can be derived from axle-box measurements. It agrees wel with the spectrum used for the high-speed 2 project in the United Kingdom. In addition, the scattering of axle pulses should be included. This mid-frequency component can also be found in the HS2 procedure. Finally, the reduction in case of a tunnel line compared to a surface line should be included. Some measurement results of BAM, HS2 and other institutes show a certain mid-frequency reduction. This is due to the load distribution of the tunnel which yields softer axle pulses and the scattered axle impulses are reduced. T2 - ISO/TC 108/SC 2/WG 8 Working group Ground-borne noise and vibration from rail systems CY - London, UK DA - 21.11.2022 KW - Ground vibration KW - Railway trafiic KW - Prediction KW - Irregularities KW - Axle pulses KW - Tunnel line KW - Surface line PY - 2022 AN - OPUS4-56738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Characteristic Frequencies of Train-Induced Bridge, Track, Ground and Building Vibrations – Excitation and Mitigation N2 - The characteristic frequencies of train-induced vibrations are discussed in theory and experiment following the propagation of vibrations from the source to the receiver: 1. Out-of-roundness frequencies of the wheels, 2. sleeper-passage frequency, 3. the vehicle-track eigenfrequency, 4. band frequency of the impulses of the passing static axle loads, 5. car-length frequency and multiples, 6. axle-distance frequencies with two characteristic zeros, 7. bridge eigenfrequencies, 8. the cut-on frequency due to the layering, and 9. the cut-off frequency due to the material damping of the soil, 10. the building-soil eigenfrequency, 11. as a rigid building or flexible wall/column mode, 12. floor eigenfrequencies, 13. acoustic room resonances, 14. the „resonance“ frequency or cut-off frequency of a base isolation. Coincidences of some of these characteristic frequencies or frequency ranges can be typically problematic and mitigation measures at the track or at the building can be necessary. The bridge response to the passing static loads is deter¬mined by the axle-sequence spectrum, the eigenfrequency (transfer function) of the bridge, and the modal force or mode shape spectrum. The ground vibration has typically high frequencies for a stiff soil and low frequencies for a soft soil. The high amplitudes between the zeros of the axle-sequence spectrum are often measured in the ground vibrations, and they can be mitigated by soft support elements or a higher bending stiffness of the track. T2 - EVACES 2025 CY - Porto, Portugal DA - 02.07.2025 KW - Train-induced vibration KW - Axle-sequence spectrum KW - Vehicle-track eigenfrequency KW - Axle impulses PY - 2025 AN - OPUS4-63654 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Damage detection by flexibility functions and quasi-static moving load tests N2 - The contribution shows measurement examples of cars, floors, foundations, railway tracks, a footbridge, and a railbridge. Vibrations may include modes and waves. Namely in soil-structure interaction, modes are damped, shifted and prevented so that alternatives for the modal analysis are necessary: The approximation of the whole spectrum (flexibility function) and of the whole train passage (moving-load response). T2 - Symposium Emerging Trends in Bridge Damage Detection, Localization and Quantification CY - Luxembourg, Luxembourg DA - 05.05.2023 KW - Flexibility KW - Movin load test KW - Frequency response function KW - Cars KW - Floors KW - Foundations KW - Railway tracks KW - Footbridge KW - Railbridge KW - Damage detection PY - 2023 AN - OPUS4-57951 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Das Prognosetool der BAM zur Emission, Transmission und Immission von Bahnerschütterungen N2 - Die gesamte Prognose wurde rechnerisch erfasst. Die Rechenverfahren sind einfach und schnell. Die Emission und die Immission verwendet Übertragungsmatrizen. Die Transmissionsrechnung beruht auf der Dispersion der Rayleighwelle. Die Verknüpfung erfolgt über die Anregungskraft auf den Boden und über die Freifeldamplitude am Gebäude. Es sind viele Eingabemöglichkeiten für Messdaten vorgesehen. Messungen können von einem Ort auf einen anderen Ort übertragen werden. T2 - 98. Sitzung des Normausschusses "Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen" CY - Online meeting DA - 07.05.2020 KW - Bahnerschütterungen KW - Prognose KW - Übertragungsmatrizen KW - Rayleighwellendispersion PY - 2020 AN - OPUS4-50748 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Die Amplitudenabnahme im Boden bei Punkt- und Zuglast N2 - Die Linienlastgesetzmäßigkeit gilt nicht für Zuganregung. Die Punktlastgesetzmäßigkeit wird bei kurzen Zügen in größeren Entfernungen erreicht. Bei langen Zügen reduziert sich die Abnahme um r-0,3 für die theoretische exponentielle Dämpfungsabnahme, um r-0,5 für die vereinfachte potentielle Dämpfungsabnahme. Die gemessenen Abnahmereduktionen liegen in diesem Bereich. T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Cologne/Germany und Online meeting DA - 28.10.2021 KW - Amplituden-Abstands-Gesetze KW - Geometrie KW - Dämpfung PY - 2021 AN - OPUS4-53704 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Die Berechnung der Einfügedämmung bei Schienenfahrwegen – die Impedanzmethode mit einem Freiheitsgrad N2 - Mit dieser Methode kann man die Einfügedämmung eines Schienenstützpunkts/einer Schwelle korrekt berechnen. Sie gilt in ihrer ursprünglichen Form für eine Unterschottermatte in einem Tunnel T2 - Norm-Arbeitsausschuss Schwingungsminderung in der Umgebung von Verkehrswegen CY - Online meeting DA - 20.1.2022 KW - Impedanzmethode KW - Elastische Elemente KW - Schienenfahrweg PY - 2022 AN - OPUS4-54243 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -