Ballastless Tracks

Angesichts der zunehmenden Verkehrsdichte und -lasten auf Schienenwegen einschl. Tunnelbauwerken sowie des Ausbaus der Hochgeschwindigkeitsnetze weltweit kommt die Betonbauweise der Festen Fahrbahn zunehmend zum Einsatz.
Nach ersten Erprobungen in den 1970er-Jahren und mehr als vier Jahrzehnten Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf dem Gebiet der Festen Fahrbahn wurde ein Entwicklungsstand erreicht, der die Anwendbarkeit der Festen Fahrbahn als Alternative zum Schotteroberbau bestätigt. Dieses Buch spiegelt den aktuellen Stand der Technik der Festen Fahrbahn wider und beschreibt die grundlegende Bemessung der Tragplattenkonstruktion.
Es werden wichtige konstruktive Hinweise für die Feste Fahrbahn auf dem Erdbauwerk und im Bereich von Tunneln gegeben. Es folgt eine Beschreibung der technischen Historie zur Entwicklung der Festen Fahrbahn auf Brücken und den daraus resultierenden Erkenntnissen für die Brückenkonstruktion. Der aktuelle Stand der Festen Fahrbahn im Weichenbereich, wichtige Hinweise zu konstruktiven Details der Entwässerung, den Übergängen und der Befahrbarkeit mit Straßenfahrzeugen und Erfahrungen zur Instandhaltung runden das Thema ab.

Seit 1906 begleitet der Verlag Ernst & Sohn mit dem Beton-Kalender die Entwicklung des Stahlbeton- und Spannbetonbaus. Dieses Buch sollte das Fortschreiten des Eisenbetonbaus jährlich begleiten, und zwar so lange, bis die "stürmische Entwicklung", so der erste Herausgeber Fritz von Emperger (1862-1942), der Bauweise ein Ende gefunden hätte.
Ausgewählte Kapitel des Beton-Kalender werden in der neuen englischsprachigen Reihe BetonKalender Series dem internationalen Markt zur Verfügung gestellt.

Auteur

Die Autoren sind aktiv in Planung, Testbetrieb, Betrieb und Inspektion von Bahnstrecken sowie an F&E-Projekte beteiligt.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Freudenstein studierte Bauingenieurwesen an der TU München. Nach einer mehrjährigen Tätigkeit bei der Heilit + Woerner Bau AG wurde er 1997 wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl für Bau von Landverkehrswegen der TU München. Im Jahr 2002 wechselte er zur Pfleiderer Infrastrukturtechnik GmbH in Neumarkt/Opf., der späteren RAILONE GmbH, wo er die Abteilung Technik und Entwicklung leitete und für das Geschäftsfeld Spannbetonschwelle sowie diverse Feste-Fahrbahn-Projekte auf nationaler und internationaler Ebene technisch verantwortlich war. Seit 2008 ist Prof. Freudenstein Ordinarius am Lehrstuhl für Verkehrswegebau an der TU München und Direktor des gleichnamigen Prüfamtes in Pasing. Die Schwerpunkte seiner Forschungstätigkeit liegen auf der konstruktiven Gestaltung von Straßen- und Eisenbahnoberbausystemen sowie Flugbetriebsflächen. Er arbeitet in zahlreichen nationalen und europäischen Normenausschüssen und Sachverständigenausschüssen mit.

Dr.-Ing. Konstantin Geisler studierte Bauingenieurwesen an der TU München (2010). Er promovierte dort im Jahr 2016 und ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl und Prüfamt für Verkehrswegebau.

Dipl.-Ing. Tristan Mölter studierte Bauingenieurwesen an der TU München. Seit 2000 ist er Arbeitsgebietsleiter Lärmschutz, Brückenausrüstung, Hilfsbrücken im Technik- und Anlagenmanagement Brückenbau (I.NPF 21 (T)) bei der DB Netz AG der Deutschen Bahn in München, Germany. Er ist Vorsitzender des Fachausschusses Konstruktiver Ingenieurbau (FA KIB) des VDEI und arbeitet in zahlreichen weiteren technischen Ausschüssen mit.

Dipl.-Ing. Michael Mißler studierte Bauingenieurwesen an der TU Darmstadt. Als Team- und Projektleiter ist er seit 1999 fachlich verantwortlich für die Themen Feste Fahrbahn und Gleislagestabilität in der Abteilung Technologiemanagement Fahrwegtechnik bei der DB Netz AG der Deutschen Bahn in Frankfurt/Main. Von Seiten der DB Netz AG hat Hr. Mißler die Weiterentwicklung der Festen Fahrbahn maßgeblich vorangetrieben. Im Rahmen seiner zentralen technischen Verantwortung arbeitet er seit dem in zahlreichen deutschen und europäischen Expertenausschüssen.

Dipl.-Ing. Christian Stolz studierte Bauingenieurwesen an der TH Köln. Seit 2010 ist er Projektreferent Oberbautechnik Feste Fahrbahn in der Abteilung Technologiemanagement Fahrwegtechnik bei der DB Netz AG der Deutschen Bahn in Frankfurt/Main. Er arbeitet in zahlreichen technischen Ausschüssen, darunter im DIN Normenausschuss 087-00-01 AA "Infrastruktur", DIN Unterausschuss "Feste Fahrbahn", CEN TC 256/SC 1/WG 46 "Ballastless Track".

Résumé
Due to increasing traffic flows the extension of transport infrastructure with rail roads and high speed lines is an ongoing process worldwide. Ballastless track systems with concrete slabs are used more and more.
Following the first trials in the 1970s and more than four decades of R&D work on ballastless track, the level of development is such that it can be confirmed that ballastless track is suitable for use as an alternative to ballasted track. This book makes a contribution to the state of the art of ballastless track by describing the basics for designing the ballastless track. Important advice is provided regarding the construction of ballastless track on earthworks and in tunnels. There is also a description of the technical history of the development of ballastless track on bridges and the ensuing findings for bridge design. The state of the art of ballastless track for switches, important information on details concerning drainage, transitions, accessibility for road vehicles and experience gleaned from maintenance round off the work.

Selected chapters from the German concrete yearbook are now being published in the new English "Beton-Kalender Series" for the benefit of an international audience.
Since it was founded in 1906, the Ernst & Sohn "Beton-Kalender" has been supporting developments in reinforced and prestressed concrete. The aim was to publish a yearbook to reflect progress in "ferro-concrete" structures until - as the book's first editor, Fritz von Emperger (1862-1942), expressed it - the "tempestuous development" in this form of construction came to an end. However, the "Beton-Kalender" quickly became the chosen work of reference for civil and structural engineers, and apart from the years 1945-1950 has been published annually ever since.

Contenu

Editorial IX

About the authors XI

1 Introduction and state of the art 1

1.1 Introductory words and definition 1

1.2 Comparison between ballasted track and ballastless track 1

1.3 Basic ballastless track types in Germany the state of the art 3

1.3.1 Developments in Germany 4

1.3.2 Sleeper framework on continuously reinforced slab 5

1.3.3 Continuously reinforced slab with discrete rail seats 7

1.3.4 Precast concrete slabs 7

1.3.5 Special systems for tunnels and bridges 9

1.3.6 Further developments 9

1.3.7 Conclusion 11

1.4 Ballastless track systems and developments in other

countries (examples) 11

References 15

2 Design 17

2.1 Basic principles 17

2.1.1 Regulations 17

2.1.2 Basic loading assumptions 18

2.2 Material parameters assumptions 19

2.2.1 Subsoil 19

2.2.2 Unbound base layer 20

2.2.3 Base layer with hydraulic binder 21

2.2.4 Slab 23

2.3 Calculations 24

2.3.1 General 24

2.3.2 Calculating the individual rail seat loads 24

2.3.3 Calculating bending stresses in a system with continuously supported track panel 28

2.3.4 System with individual rail seats 28

2.3.5 Example calculation 32

2.4 Further considerations 35

2.4.1 Intermediate layers 35

2.4.2 Temperature effects 35

2.4.3 Finite element method (FEM) 36

References 37

3 Developing a ballastless track 39

3.1 General 39

3.2 Laboratory tests 40

3.2.1 Rail fastening test 40

3.2.2 Testing elastic components 41

3.2.3 Tests on tension clamps 42

3.3 Lateral forces analysis 42

References 43

4 Ballastless track on bridges 45

4.1 Introduction and history 45

4.1.1 Requirements for b…