Einfluss der Modellierung und des Lastmodells auf die ermittelte Restnutzungsdauer von Lärmschutzwänden an Hochgeschwindigkeitseisenbahnstrecken

Für die dynamische Berechnung von Lärmschutzwänden (LSW) an Hochgeschwindigkeitsstrecken der Bahn spielt aufgrund der aerodynamischen Belastung aus den vorbeifahrenden Zügen die Ermüdung der Stahlpfosten eine wesentliche Rolle. Während bei der Dimensionierung des Gesamtsystems das quasistatische Normlastmodell einen einfachen und zukunftssicheren Ansatz bietet, ist es für die Nachrechnung von Bestandslärmschutzwänden oft sehr konservativ und führt zu Nachweisproblemen die einen Neubau der Lärmschutzwände erfordern würden.
Im Rahmen des mFUND-Projekts LSW-DOR wurden zehn Lärmschutzwände entlang von Hochgeschwindigkeitsstrecken der DB InfraGo AG messtechnisch untersucht, um die streckenspezifische Nachrechnung bestehender LSW realitätsnah zu ermöglichen. Das Ziel ist die Restnutzungsdauer dieser Konstruktionen anhand von Messungen und Heranziehung von vorhandenen Daten des Eisenbahnbetreibers neu zu bewerten, wobei die Einwirkungsseite der Vergangenheit berücksichtigt wird.
Ein Schwerpunkt der Untersuchungen ist die Bewertung von unterschiedlichen Berechnungsansätzen bei der Nachrechnung. Dieser Beitrag untersucht, wie verschiedene Modellierungsansätze für das Gesamtsystem Lärmschutzwand die Berechnungsergebnisse beeinflussen, und vergleicht vereinfachte quasistatische Berechnungen mit komplexeren dynamischen Finite-Elemente-Simulationen (FE-Simulationen). Dabei wird für die quasistatische Berechnung das Normlastmodell verwendet, während die dynamischen Berechnungen Stabmodelle sowie kombinierte Stab- und Schalenmodelle betrachten. Der Vergleich erfolgt anhand der berechneten Reaktionen der LSW, wie z. B. der Spannungsschwingbreite und der daraus abgeleiteten Schädigung.
Eine Validierung der Berechnungsergebnisse erfolgt anhand der dynamischen Reaktionen der LSW durch den Abgleich mit den im Projekt durchgeführten in-situ Messungen. Die statistischen Auswertungen und die Gegenüberstellungen der Ergebnisse sollen Unterschiede in der berechneten Restnutzungsdauer und Potenzial für Optimierungen aufzeigen. Insbesondere wird untersucht, inwieweit unterschiedliche Modellierungsansätze und die Einbeziehung von Zeitverlaufsberechnungen die Schädigungsanalyse von LSW für verschiedene Züge verbessern können. Die Untersuchung liefert somit wichtige Grundlagen zur Weiterentwicklung von Nachrechnungsansätzen und Verbesserung der Restnutzungsdauerbewertung von bestehenden LSW an Hochgeschwindigkeitsstrecken.