TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Die Bedeutung von Eisenbahn-Achsüberfahrten für die Bodenerschütterungen und Brückenschwingungen - Auswertung von Messungen verschiedener Länder T2 - Tagungsband "Dynamik Tage Wien 2016" N2 - Messungen bei Fern- und Hochgeschwindigkeitsbahnen aus verschiedenen Ländern (Portugal, Spanien, Belgien, Großbritannien, Deutschland, Schweiz, China, Japan u.a.) sollen die besondere Wichtigkeit eines mittelfrequenten Erschütterungsanteils zeigen. Relativ einheitlich werden dabei drei zusammenhängende Terzen mit angehobenen Amplituden beobachtet. Dieser Erschütterungsanteil dominiert mit zunehmender Entfernung vom Gleis das Frequenzspektrum der Erschütterungen. Die hochfrequenteren Anteile nehmen aufgrund der Materialdämpfung des Bodens stärker ab, die tieffrequenteren Anteile aus der sogenannten Quasistatik, der Vorbeifahrt der statischen Achslasten, verschwinden innerhalb der ersten zehn Meter vom Gleis fast vollständig. Die Frequenzcharakteristik des mittelfrequenten Erschütterungsanteils wird durch die Achsfolge des Zuges bestimmt. Im Terzmaßstab ist die Achsfolge im Drehgestell maßgeblich für die Ausprägung von zwei Amplitudenminima, die den Frequenzbereich eingrenzen. Diese Achsfolgespektren sind auch bei Brückenschwingungen von Bedeutung. Sie können die schwächere oder stärkere Anregung einzelner Brückeneigenschwingungen regeln. Die Ursachen der Boden- oder Brückenschwingungen sind mit den Achsfolgespektren noch nicht geklärt. Bei der Brücke und beim Boden können kurzwelligere Gleislagefehler (auch Radunrundheiten 1. Ordnung) Fahrzeugbeschleunigungen und damit dynamische Kräfte auf das Gleis erzeugen. Bei der Brücke ist die diskontinuierliche Auf- und Abfahrt der Achsen ebenfalls eine relevante Anregung, während die Kraftimpulse auf das Gleis, die durch die Achsüberfahrten entstehen, für die Wellenausbreitung im Boden von Bedeutung sind. Heterogene Böden oder Gleise ergeben einen Zerstreuanteil der Achsüberfahrtimpulse. Fallbeispiele mit verschiedenen Böden und verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten werden ausgewertet, um die Ursachen und Gesetzmäßigkeiten des mittelfrequenten Erschütterungsanteils zu erkennen. T2 - Dynamik Tage Wien 2016 CY - Vienna, Austria DA - 06.10.2016 KW - Bodeneigenschaften KW - Bahnerschütterungen KW - Frequenzbereiche KW - Erschütterungsursachen PY - 2016 AN - OPUS4-37945 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir T1 - Vibration measurements for the control of damaged and repaired railway tracks T2 - Proceedings of the 7th International Symposium on Environmental Vibration and Transportation Geodynmaics N2 - The damage detection and repair control have become important tasks for ballast and slab tracks. Measurements which compare the damaged and the repaired status of the same track section at different times, or which compare a damaged and an intact track section at the same time, have been successfully performed at some sites in Germany with slab tracks and ballast tracks and compared with the theoretical behaviour of intact and damaged tracks. The loss of contact between the sleeper and the plate, between the plate and the base layer, and some problems with soft or weakened soil have been analysed. The observed results, changes in the time histories of displacements and velocities due to train passages and in the transfer functions (compliances) due to hammer impacts, are encouraging that these measurements can be used to detect track damage. In addition, calculations with the combined finite-element boundary-element method have been used to confirm the conclusions about intact or damaged railway tracks. T2 - 7th International Symposium on Environmental Vibration and Transportation Geodynmaics CY - Hangzhou, China DA - 28.10.2016 KW - Railway track KW - Slab track KW - Ballast track KW - Track-soil interaction KW - Field tests KW - Track damage monitoring KW - Finite element method KW - Boundary element method PY - 2016 SP - 3 EP - 19 AN - OPUS4-38261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Das Schwingungsverhalten von über- und nebeneinander liegenden Decken - gemeinsame Schwingungsformen und Ausbreitung von Erschütterungen T2 - 5. VDI-Fachtagung - Baudynamik 2015 N2 - Deckenschwingungen stellen in der Regel das größte Problem bei Erschütterungsgutachten dar. In diesem Übersichtsbeitrag werden folgende Aspekte der Deckenschwingungen mit einfachen bis komplexen Rechenmodellen dargestellt. Die Resonanzanregung der Decken hängt von der Phasenlage der Auflagerschwingungen ab. Der Wellenlauf der anregenden Freifeldbodenschwingungen kann die Resonanzstärke deutlich verringern. - Der Wellenlauf kann bei Pfahl- oder Plattengründungen zu Abminderungen der Freifeldamplituden führen (kinematische Bauwerk-Boden-Wechselwirkung). - Die Steifigkeit des Untergrundes hat einen starken Einfluss auf die Resonanzstärke. Dies hat einerseits mit der Abstrahlungsdämpfung zu tun, andererseits auch mit einer Schwingungstilgung. Die Tilgung kann in einem vereinfachten Wand-Decken-Modell mit einer einheitlichen Deckeneigenfrequenz oder realistischer mit einem Eigenfrequenzband berechnet werden. In einem schmalen Frequenzband vor der Deckeneigenfrequenz können weitere (Wand-) Eigenfrequenzen und nach der Deckeneigenfrequenz eine Frequenzlücke auftreten. Normalerweise nehmen die Deckenamplituden mit der Höhe im Gebäude zu. In der Frequenzlücke hingegen nehmen die Amplituden mit der Höhe ab. - Benachbarte Deckenfelder können gemeinsame Deckeneigenfrequenzen besitzen, vor allem wenn sie die gleichen Abmessungen haben. Man bekommt dann ein Band von Deckeneigenfrequenzen. - Bei einer Schwingungsanregung im Gebäude auf einer Decke schwingen auch die benachbarten Deckenfelder mit. Im Frequenzbereich lassen sich Übertragungsfunktionen darstellen, im Zeitbereich können Amplituden-Abstandsgesetze betrachtet werden. - Bei großen Stützenbauwerken treten häufig Kopplungen der Decken verschiedener Stockwerke auf. - Mit den verschiedenen Methoden lassen sich typische Gesetzmäßigkeiten für die Amplituden und Frequenzen der Deckenschwingungen ableiten. T2 - 5. VDI-Fachtagung - Baudynamik 2015 CY - Kassel, Germany DA - 22.04.2015 PY - 2015 SN - 978-3-18-092244-7 N1 - Serientitel: VDI-Berichte – Series title: VDI-Berichte IS - 2244 SP - 407 EP - 420 PB - VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-33681 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz ED - Papadrakakis, M. ED - Papadopoulos, V. ED - Plevris, V. T1 - Fast computation of train-induced vibrations in homogeneous and layered soils T2 - COMPDYN 2015 - 5th International conference on computational methods in structural dynamics and earthquake engineering (Proceedings) N2 - The computation of the wave propagation in homogeneous and layered soils can be performed by a numerical integration in wavenumber domain. The numerical difficulties of an infinite integral and an integrand with poles can be solved. But if this computation must be repeated for many distances, many frequencies, many loads, or many soil models, it becomes a time consuming task which is not acceptable for a user-friendly prediction tool for railway induced ground vibration. Therefore, an approximate method for the computation of the wave field has been developed. The computation consists of several steps. At first, an approximate dispersion profile is calculated according to rules which have been derived from exact solutions. Secondly, the dispersion is used to achieve the amplitude for a certain frequency and a certain distance by calculating the approximate solution of a corresponding homogeneous half-space. Thirdly, three layer corrections are added which include lowfrequency near-field effects, high-frequency far-field effects, and a resonance amplification around the layer frequency. This procedure yields the wave field due to a point load. For a train load, many of these point-load responses have to be summed up, and a frequencydependant reduction factor has to be multiplied to incorporate the effect of the load distribution along and across the track. - The prediction method is applied to real sites, and the appropriate soil models are identified by approximating the measured transfer functions (frequency-dependant amplitudes) which is presented as an alternative to the approximation of the dispersion (frequency-dependant wave velocities). These examples demonstrate the general behavior of layered soils: the low amplitudes of the stiff half-space at low frequencies, the high amplitudes of the softer layer at high frequencies, the strong increase of amplitudes and a possible resonance amplification at mid frequencies. The material damping of the layer yields a strong attenuation of the amplitudes with the distance for high frequencies. The response depends strongly on the resonance or layer frequency which is shown for different layer depths and velocities always in good agreement with measurements. The layer frequency can be of immense influence if train-speed effects are analysed in a layered soil. The good agreement with many measurements in this contribution as well as in the references validates the prediction of ground vibration based on the theory of a layered half-space. T2 - COMPDYN 2015 - 5th International conference on computational methods in structural dynamics and earthquake engineering CY - Crete Island, Greece DA - 25.05.2015 PY - 2015 DO - https://doi.org/10.7712/120115.3381.959 SP - 66 EP - 82 AN - OPUS4-33683 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Said, Samir A1 - Auersch, Lutz T1 - Prediction of explosion-induced ground and building vibrations - measured wave velocities, transfer functions and attenuation T2 - Proceedings of the 25th International Congress on Sound and Vibration, Sound of Peace Bell, 2018 N2 - Explosion-induced ground vibrations have been measured at several places. Results about the wave propagation are shown in this contribution. The particle velocities of the soil have been measured at up to 1000 m distance from the explosion and are presented as time records (seismograms) and one-third octave band spectra (transfer functions). The results are compared with the results of hammer impacts. The seismograms clearly show different wave types, compressional waves of the air, the water and the soil, and the Rayleigh wave. The hammer impacts yield good results up to 100 m and incorporate higher frequencies at about 50 Hz, whereas the explosion results in a ground vibration with frequencies around 10 Hz and a longer range of influence. Explosion and hammer excitations are evaluated for the wave velocities of the soil by using the wavenumber and the spatial auto-correlation method. The attenuation of the ground vibration amplitudes A with distance r can well be presented by a power law A ~ r -q. This type of amplitude-distance law and the corresponding power q > 1 are substantiated in the contribution. The influence of the charge weight W is evaluated as an additional power law A ~ W -p for each measuring site. The power is found quite similarly around q  0.6 as all sites have a medium soft soil such as sand and clay. The obtained amplitude-charge-distance law can be used to predict the explosion-induced ground and building vibrations at other sites. T2 - International Congress on Sound and Vibration (ICSV25) CY - Hiroshima, Japan DA - 08.07.2018 KW - Prediction of explosion induced ground and building vibration KW - Explosion-induced ground vibrations KW - Hammer impact KW - Soil properties KW - Amplitude-distance laws KW - Amplitude-charge weight laws PY - 2018 SN - 978-83-7880-552-6 SN - 2329-3675 SP - 1 EP - 8 PB - Silesian University of Technology Press CY - Gliwice, Poland AN - OPUS4-45506 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir T1 - Strukturschwingungen und Schwingungsminderung - Bauwerksmodelle, Messungen vor Ort und auf dem Versuchsgelände der BAM T1 - Structural Vibrations and Vibration Reduction Building Models, On-site Measurements and Test Site of the BAM T2 - Baudynamik 2018, VDI-Berichte 2321 N2 - Die Grundidee einer Schwingungsminderung ist es eine tiefe Eigenfrequenz der Struktur zu erreichen, so dass höhere Frequenzen abgemindert werden. Das gilt für die Minderung an der Quelle, zum Beispiel einem Eisenbahngleis, und für die Minderung am Empfänger, dem Gebäude. Die Eigenfrequenz ermittelt man aus dem Verhältnis der Auflagersteifigkeit und der Masse. Wie ist die Masse bei einem Gebäude zu wählen? Und wie ist die Untergrundsteifigkeit zu berücksichtigen? Als Referenzsituation ohne Minderungsmaßnahme? Der Beitrag bringt Rechenergebnisse zu abgefederten Gebäuden mit einfachen und komplexen (FE-) Modellen, Mess- und Rechenergebnisse zur Schwingungsübertragung von unabgefederten Gebäuden. Es wird der Einfluss der Abstimmfrequenz, der Bodensteifigkeit und der „starren“ Gebäudemasse untersucht. Die komplexen Gebäudemodelle erlauben, neben der Berechnung einer elastischen Gebäudelagerung, auch die Variation von Gebäudeparametern zur Reduktion der Deckenschwingungen. Den Ergebnissen bei der Erschütterungs-übertragung in Gebäude werden zwei ähnliche Beispiele zur elastischen Maschinenlagerung und zur elastischen Gleislagerung gegenübergestellt. T2 - 6. VDI Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 17.04.2018 KW - Rechenmodelle KW - Elastische Gebäudelagerung PY - 2018 SN - 978-3-18-092321-5 SN - 0083-5560 VL - 2321 SP - 421 EP - 434 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45471 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 T2 - Proc. of ISMA/USD 2020 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) CY - Online meeting DA - 07.09.2020 KW - Ground vibration KW - Railway KW - Irregular soil KW - Irregular ballast KW - Axle impulses PY - 2020 SP - 2611 EP - 2625 PB - KULeuven CY - Leuven AN - OPUS4-51210 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir A1 - Rohrmann, R. T1 - Natural frequencies and modes of poles, beams, floors, road and rail bridges T2 - Proc. of ISMA/USD 2020 N2 - In the last three decades, the vibrations of many floors and bridges have been measured. The contribution shows some evaluation methods, experimental results and some modelling and theoretical results. Simple evaluation methods have been developed for single and coupled floors. Two coupled beams have been measured in good agreement with the theory. A more complex coupling model has been found for a large wooden floor in a castle consisting of six floor bays which correlates well with the measurements. Damaged and intact poles have been tested by their natural frequencies and damping values, and a fair correlation between the degree of damage and the shift of the frequency. Road bridges have been analysed in detail and some examples are presented. Railway bridges and trains are studied for resonant excitation. The risk of resonance can be estimated in frequency domain by using axle-sequence spectra of the train and the natural frequencies of the bridge. A measurement example shows the amplification, but even stronger the cancellation of the subsequent axle responses. Several high-speed trains and freight trains have been analysed for their potential resonance amplification. T2 - International Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA/USD 2020) CY - Online meeting DA - 07.09.2020 KW - Modalanalyse KW - Bauwerke KW - Bauteile KW - Brücken KW - Achsfolgespektren PY - 2020 SP - 1573 EP - 1585 PB - KULeuven CY - Leuven AN - OPUS4-51211 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Realistic axle-load spectra for the prediction of ground vibrations form rail traffic T2 - ICSV22 - 22nd International congress on sound and vibration (Proceedings) N2 - Train passages induce static and dynamic forces on the track, the train-induced vibrations propagate through the soil and excite neighbouring buildings. The problem of train vibrations is divided into the parts emission, which is the excitation by railway traffic (the present contribution), transmission, which is the wave propagation through the soil, and immission, which is the transfer into a building, - The calculation of the axle loads are based on the vehicle-track-soil interaction. This interaction uses the dynamic stiffness of the vehicle (the inertia of the wheelset) and the dynamic stiffness of the track-soil System. Based on various time consuming finite-element boundary-element calculations, an approximate track-soil model has been established. The vehicle-track-soil analysis yields several transfer functions between the various geometric or stiffness irregularities and the axle loads of the train. Geometric irregularities of the vehicle (the wheels) and the track (rail surface and track alignment) are the simplest components. Geometric irregularities of the subsoil (trackbed irregularities) have to be transferred to effective irregularities at rail level. The bending stiffness of the track is filtering out the short-wavelength contribution. Stiffness irregularities occur due to random variations in the bailast or the subsoil, which must also be transferred to effective track irregularities, and due to the discrete rail support on sleepers. The axle loads due to the effective track errors from stiffness variations have their specific vehicle-track transfer function. - All necessary formula for the prediction of axle-load spectra will be presented. The prediction method is compared with axle-box measurements at a Standard ballasted track. Moreover, ground Vibration measurements at numerous sites are exploited for the axle-load spectra and the Validation of the prediction method. T2 - ICSV22 - 22nd International congress on sound and vibration CY - Florence, Italy DA - 12.07.2015 PY - 2015 SN - 978-88-88942-48-3 SN - 2329-3675 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-33781 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz A1 - Said, Samir T1 - Dynamik von Stahlbetonbrücken - Messprojekte aus dem Eisenbahn und Straßenverkehr T2 - 8. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen N2 - An drei Straßenbrücken unterschiedlicher Länge und Bauart wurden vor Inbetriebnahme ambiente Schwingungsmessungen mit bis zu 350 Messpunkten durchgeführt, um auch höhere Eigenformen detaillierter zu ermitteln. An einer Eisenbahnbrücke der Strecke Hannover-Würzburg wurden bei Testzugfahrten mit definierten Geschwindigkeiten verschiedene Resonanzanregungen beobachtet. Dies wird mit dem Achsfolgespektrum des ganzen Zuges erklärt, wobei eher spezifische Frequenzauslöschungen als Resonanzanregungen maßgeblich sind. T2 - 8. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen CY - Dresden, Germany DA - 24.09.2015 PY - 2015 SN - 1613-6934 N1 - Serientitel: Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden – Series title: Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden IS - 40 SP - 17 EP - 29 CY - Dresden AN - OPUS4-34951 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -