Dehnungsfugen bei Schienenverlegung

[Wilhelm Wiegert]

Hallo zusammen,

ich bin ein neugieriger, aber recht ahnungsloser Laie in Sachen
Eisenbahntechnik.

Mir ist aufgefallen, dass die rhythmischen Rumpelgeräusche bei
Eisenbahnfahrten nicht mehr zu hören sind, habe gesehen, wie Schienen
verschweißt wurden, statt Dehnungsfugen zu lassen, und bei Wikipedia
bestätigt bekommen, dass heute tatsächlich keine Dehnungsfugen mehr
gebraucht werden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Gleisverwerfung

Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.

Einleuchtend war mir nur die Technik der Schienenkompensatoren, wie sie
hier beschrieben wird:
https://traintrackshq.com/de/schienendehnungsfuge/

Kann mir jemand auf die Sprünge helfen?

Danke und viele Grüße
Wilhelm

[Marc Haber]

Post by Wilhelm Wiegert
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.

Metall ist elastisch. Man muss es nur gut genug festhalten.

Grüße
Marc

[Bodo G. Meier]

Post by Marc Haber

Post by Wilhelm Wiegert
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.

Metall ist elastisch. Man muss es nur gut genug festhalten.

Und damit die Dehnungs- und Kontraktionskräfte möglichst im Rahmen
bleiben, werden Schienen nur dann endgültig abgelängt und verschweißt,
wenn die Umgebungstemperatur in einem bestimmten Bereich liegt.
Dieser Bereich ist - soweit mir bekannt - in Nordschweden auf der
Erzbahn ein anderer als in Deutschland.

Gruß,
Bodo

[Wilhelm Wiegert]

Post by Bodo G. Meier
Und damit die Dehnungs- und Kontraktionskräfte möglichst im Rahmen
bleiben, werden Schienen nur dann endgültig abgelängt und verschweißt,
wenn die Umgebungstemperatur in einem bestimmten Bereich liegt.
Dieser Bereich ist - soweit mir bekannt - in Nordschweden auf der
Erzbahn ein anderer als in Deutschland.

Ein SWR-Artikel gibt für Deutschland -20° C bis +60° C an:

https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html

Danke und viele Grüße
Wilhelm

[Bodo G. Meier]

Post by Wilhelm Wiegert

Post by Bodo G. Meier
Und damit die Dehnungs- und Kontraktionskräfte möglichst im Rahmen
bleiben, werden Schienen nur dann endgültig abgelängt und verschweißt,
wenn die Umgebungstemperatur in einem bestimmten Bereich liegt.
Dieser Bereich ist - soweit mir bekannt - in Nordschweden auf der
Erzbahn ein anderer als in Deutschland.

https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html

Falsch! Lies den Artikel nochmal genau durch!

Die sogenannte Neutraltemperatur, bei der z.B. in Deutschland Schienen
verschweißt werden, liegt bei 20 - 26 °C.

https://www.trackopedia.com/lexikon/gleisbau-und-instandhaltung/maschineller-gleisbau/schweisstechnologie/neutralisation

In Schweden sollen Schienen im Allgemeinen nicht bei Lufttemperaturen
unter 0 °C verschweißt werden.

https://trvdokument.trafikverket.se/fileHandler.ashx?typ=showdokument&id=e525c72f-4b93-4d9f-9832-f6568e8e03eb
(der link lädt eine schwedischsprachige PDF-Datei herunter!)

Gruß,
Bodo

[Wilhelm Wiegert]

Am 08.09.2024 um 22:20 schrieb Bodo G. Meier:
[...]

Post by Bodo G. Meier

Post by Wilhelm Wiegert
https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-
verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html

Falsch! Lies den Artikel nochmal genau durch!
Die sogenannte Neutraltemperatur, bei der z.B. in Deutschland Schienen
verschweißt werden, liegt bei 20 - 26 °C.

Ich hatte Deine Aussage falsch verstanden: Du meintest die
Umgebungstemperatur während des Schweißens, ich meinte den
Temperaturbereich, dem die verschweißten Schienen später standhalten
müssen (also wäre die Temperaturspanne größer, könnten sie nicht
verschweißt werden).

Danke für die neuen Links und viele Grüße
Wilhelm

[Ulf_Kutzner]

Post by Wilhelm Wiegert
[...]

Post by Bodo G. Meier

Post by Wilhelm Wiegert
https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-
verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html

Falsch! Lies den Artikel nochmal genau durch!
Die sogenannte Neutraltemperatur, bei der z.B. in Deutschland Schienen
verschweißt werden, liegt bei 20 - 26 °C.

Ich hatte Deine Aussage falsch verstanden: Du meintest die
Umgebungstemperatur während des Schweißens, ich meinte den
Temperaturbereich, dem die verschweißten Schienen später standhalten
müssen (also wäre die Temperaturspanne größer, könnten sie nicht
verschweißt werden).

Auch da ist etwas dran.

In der SU blieben zumindest lange Zeit die Gleise abseits
der Schnellstrecke Moskau- Petersburg unverschweißt.

Möchte sein, daß man es in klimatisch exponierten Gegenden
der Nachfolgestaaten noch immer so hält.

[Wilhelm Wiegert]

Post by Marc Haber

Post by Wilhelm Wiegert
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.

Metall ist elastisch. Man muss es nur gut genug festhalten.

Danke für die Antwort, die ich (bitte nicht böse sein) anfangs
offengestanden nicht ganz geglaubt hatte.

Jetzt ärgere ich mich über mich selbst, weil ich ein Händchen dafür
habe, ungeeignete Suchbegriffe (in diesem Fall "Dehnungsfuge
Eisenbahnschiene") in die Suchmaschinen einzugeben. Unter "Ausdehnung
Eisenbahnschienen" hätte ich ganz schnell das gefunden, was ich gesucht
hatte:
https://www.leifiphysik.de/waermelehre/ausdehnung-bei-erwaermung/ausblick/eisenbahnschienen

Dagegen hatte dieser Artikel meine Verwirrung noch erhöht:

https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html

Unter der Ableitung der Kräfte in den Untergrund hatte ich mir eine
achterbahnähnliche Verformung vorgestellt, die mir absurd vorkam.

Wenn die Schwellen die Längenausdehnung verhindern sollen, muss der
Schotter dazwischen aber sehr stark verdichtet sein.

Nochmals danke und viele Grüße
Wilhelm

[Ulf_Kutzner]

Post by Wilhelm Wiegert

Post by Marc Haber

Post by Wilhelm Wiegert
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.

Metall ist elastisch. Man muss es nur gut genug festhalten.

Danke für die Antwort, die ich (bitte nicht böse sein) anfangs
offengestanden nicht ganz geglaubt hatte.
Jetzt ärgere ich mich über mich selbst, weil ich ein Händchen dafür
habe, ungeeignete Suchbegriffe (in diesem Fall "Dehnungsfuge
Eisenbahnschiene") in die Suchmaschinen einzugeben. Unter "Ausdehnung
Eisenbahnschienen" hätte ich ganz schnell das gefunden, was ich gesucht
https://www.leifiphysik.de/waermelehre/ausdehnung-bei-erwaermung/ausblick/eisenbahnschienen
https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html
Unter der Ableitung der Kräfte in den Untergrund hatte ich mir eine
achterbahnähnliche Verformung vorgestellt, die mir absurd vorkam.
Wenn die Schwellen die Längenausdehnung verhindern sollen, muss der
Schotter dazwischen aber sehr stark verdichtet sein.

Und es gibt gelegentlich hitzebedingte
Gleisverwerfungen. Entweder war der
Oberbau geschwächt, oder die Auslegungstemperatur
wurde überschritten.

[Bodo G. Meier]

Post by Wilhelm Wiegert

Post by Marc Haber

Post by Wilhelm Wiegert
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie
entstehender Druck bei Ausdehnung durch Wärme in den
Untergrund abgeleitet werden kann. Außerdem verstehe ich
nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte vermieden werden.

Metall ist elastisch. Man muss es nur gut genug festhalten.

Danke für die Antwort, die ich (bitte nicht böse sein) anfangs
offengestanden nicht ganz geglaubt hatte.
Jetzt ärgere ich mich über mich selbst, weil ich ein Händchen
dafür habe, ungeeignete Suchbegriffe (in diesem Fall "Dehnungsfuge
Eisenbahnschiene") in die Suchmaschinen einzugeben. Unter
"Ausdehnung Eisenbahnschienen" hätte ich ganz schnell das
gefunden, was ich gesucht hatte: https://www.leifiphysik.de/
waermelehre/ausdehnung-bei-erwaermung/ausblick/eisenbahnschienen
https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-
verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html
Unter der Ableitung der Kräfte in den Untergrund hatte ich mir
eine achterbahnähnliche Verformung vorgestellt, die mir absurd
vorkam.
Wenn die Schwellen die Längenausdehnung verhindern sollen, muss
der Schotter dazwischen aber sehr stark verdichtet sein.

Und es gibt gelegentlich hitzebedingte Gleisverwerfungen. Entweder
war der Oberbau geschwächt, oder die Auslegungstemperatur wurde
überschritten.

Wobei "Hitze" nicht >30 °C bedeuten muss. Es reicht u.U., dass die
Gleise bei -10 °C oder weniger verschweißt wurden und es dann Frühling wird.

Am 31. Mai musste der Verkehr auf der Erzbahn wieder unterbrochen
werden, da es in den Abschnitten, die nach den Entgleisungen im
Winter schnellstmöglich repariert worden waren, bei jetzt höheren
Temperaturen zu mehreren Gleisverwerfungen gekommen war.
Dieser Effekt war allerdings erwartet worden.
In 8 Tagen wurden nun 30.000 m Schienen ausgetauscht und neu
verschweißt. Am Samstag, 8. Juni, konnte der erste Erzzug von
Kiruna nach Narvik die Strecke wieder befahren.
https://jarnvagar.nu/tagen-rullar-ater-pa-malmbanan/

Gruß,
Bodo

[Klaus H.]

Post by Wilhelm Wiegert
Unter "Ausdehnung
Eisenbahnschienen" hätte ich ganz schnell das gefunden, was ich gesucht
https://www.leifiphysik.de/waermelehre/ausdehnung-bei-erwaermung/ausblick/eisenbahnschienen
https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/wohin-dehnen-sich-verschweisste-eisenbahnschienen-bei-hitze-aus-102.html
Unter der Ableitung der Kräfte in den Untergrund hatte ich mir eine
achterbahnähnliche Verformung vorgestellt, die mir absurd vorkam.

Kräfte treten überhaupt nur auf, wenn die Ausdehnung (bei Abkühlung die
Kontraktion) durch Einspannen verhindert wird.

Der sog. thermische Ausdehnungskoeffizient gibt an, wie stark sich das
Material bei Temperaturerhöhung dehnt, wenn es dies frei tun kann.
Verhindert man die Ausdehnung vollständig, entsteht eine Spannung, die
sich errechnen läßt, indem das Ausmaß der Ausdehnung im ungehinderten
Fall durch einen sog. Elastizitätsmodul dividiert wird. Verhindert man
einen Teil der Ausdehnung, entsteht der entsprechende Teil dieser Spannung.

Post by Wilhelm Wiegert
Wenn die Schwellen die Längenausdehnung verhindern sollen, muss der
Schotter dazwischen aber sehr stark verdichtet sein.

Irgendwo gerät das an eine Grenze, wo der Stahl reißt (bei Abkühlung)
oder sich doch bewegt (bei Erhitzung). Der einfachste Weg, Druck
abzubauen, ist eine Verlängerung durch Kurvenbildung. So schön geordnet
wie beim geplanten Bau einer S-Kurve geht das allerdings in der Regel
nicht zu.

[Klaus H.]

Post by Klaus H.
oder sich doch bewegt (bei Erhitzung). Der einfachste Weg, Druck
abzubauen, ist eine Verlängerung durch Kurvenbildung. So schön geordnet

Verlängert sich das dann schön so, daß die Spurweite konstant bleibt
oder wird das problematisch?
Mein erster Gedanke dazu ist, daß die äußere, also etwas längere,
Schiene sich etwas mehr verlängern müßte und daher sie Spur breiter
wird.

Bei der Spurbreite hat die Befestigung der Schienen auf den Schwellen
noch etwas mitzureden. Aber sobald Verwerfungen des Gleiskörpers
entstehen, verbietet schon deren 'Radius' das Drüberfahren.

[Michael Zink]

Post by Klaus H.
oder sich doch bewegt (bei Erhitzung). Der einfachste Weg, Druck
abzubauen, ist eine Verlängerung durch Kurvenbildung. So schön geordnet

Verlängert sich das dann schön so, daß die Spurweite konstant bleibt
oder wird das problematisch?

Mein erster Gedanke dazu ist, daß die äußere, also etwas längere,
Schiene sich etwas mehr verlängern müßte und daher sie Spur breiter
wird.

Auf Wiederlesen

Michael

[Ulf_Kutzner]

Post by Marc Haber

Post by Wilhelm Wiegert
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.

Metall ist elastisch. Man muss es nur gut genug festhalten.

Ggf. reißt es dann bei starker Abkühlung,
noch dazu unter plötzlicher Querlast.

[Alfons]

Post by Wilhelm Wiegert
Hallo zusammen,
ich bin ein neugieriger, aber recht ahnungsloser Laie in Sachen
Eisenbahntechnik.
Mir ist aufgefallen, dass die rhythmischen Rumpelgeräusche bei
Eisenbahnfahrten nicht mehr zu hören sind, habe gesehen, wie Schienen
verschweißt wurden, statt Dehnungsfugen zu lassen, und bei Wikipedia
bestätigt bekommen, dass heute tatsächlich keine Dehnungsfugen mehr
gebraucht werden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Gleisverwerfung
Ich habe in diesem Artikel aber nicht verstanden, wie entstehender Druck
bei Ausdehnung durch Wärme in den Untergrund abgeleitet werden kann.
Außerdem verstehe ich nicht, wie Risse bei Kontraktion durch Kälte
vermieden werden.
Einleuchtend war mir nur die Technik der Schienenkompensatoren, wie sie
https://traintrackshq.com/de/schienendehnungsfuge/
Kann mir jemand auf die Sprünge helfen?
Danke und viele Grüße
Wilhelm

Abgesehen von der Antwort Eisen ist elastisch...

Der Druck bzw. Zug wird über den Unterbau aufgefangen, also
z.B. von den Schwellen.
Es wird nur die Kraft "kompensiert", die zwischen zwei
Schwellenschrauben auftreten.
Schienenbrüche die nicht durch Materialfehler auftreten, entstehen
durch lose Schienenschrauben, Gleisverwerfungen eher durch
schlecht verdichtetes Schotterbett. Bei Holzschwellen zusätzlich
durch nicht mehr scharfkantigen Schotter.
Sind z.B. Schienen lose, kann eine Auswirkung die Störung an einer
Weiche sein, die sich zwar nur um Millimeter verzieht, aber dadurch
nicht mehr in richtiger Endlage kommt.
Schnelle Abhilfe hier dann das durchtrennen der Schiene und sichern
mit einer Lasche und Klemme.
In Bergsenkungsgebieten wird aber noch mit Stoß verlegt.
Isolierstöße für die Gleisbesetztmeldung werden heute
nicht mehr Stumpf, sonder leicht Schräg geschnitten um
einen besseren/ruhigeren Übergang zu bekommen.
--
Mit freundlichen Gruessen, Alfons
_____
\ / | oo| ..:. Kein Backup - keine Mitleid
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[Ulf_Kutzner]

Post by Alfons
In Bergsenkungsgebieten wird aber noch mit Stoß verlegt.
Isolierstöße für die Gleisbesetztmeldung werden heute
nicht mehr Stumpf, sonder leicht Schräg geschnitten um
einen besseren/ruhigeren Übergang zu bekommen.

Erinnert mich an die noch viel spitzer
als in
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geschnittenen Schienenauszüge in Portugal.

Eher schon (nicht dort) so:
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