Eisenbahnschienen, Brücken, Windenergieanlagen - sie alle sind unterschiedlichen, wechselnden Belastungen ausgesetzt, doch die Folge sind stets die gleichen: Das Material ermüdet und im schlimmsten Fall geht es sogar zu Bruch. Verlässliche Untersuchungen, wie stark und wie lange ein Bauteil beansprucht werden kann, bis es zur Ermüdung kommt, scheiterten bislang, da es keine Geräte gibt, die groß genug sind, Originalteile zu untersuchen. Dies soll sich jetzt ändern. Ein neu konstruiertes Großgerät an der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie der Leibniz Universität Hannover soll nun erstmals reale Objekte wie beispielsweise Schienen oder Teile von Windenergieanlagen testen. Als erstes untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx im Auftrag der Deutschen Bahn 120 Eisenbahnschienen. Finanziert wurde das 1,2 Millionen Euro teure Gerät gemeinsam von der Leibniz Universität und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Das wissenschaftliche Großgerät ist mit einer Fläche von 17 mal 15 Metern in einer eigens errichteten Halle gebaut worden. Ein Großteil der Anlage befindet sich drei Meter tief unter der Erdoberfläche. Die stabile Unterkonstruktion besteht aus Stahlbeton und ist über eine Treppe erreichbar. Die Objekte, die die Forscher untersuchen wollen, werden mittels 100 Kilogramm schwerer, längs gespannter Federn vorgespannt und mit Hilfe spezieller Erreger dauerhaft – das heißt, mitunter mehrere Wochen - zum Schwingen gebracht. Zunächst sind 20 Federn eingebaut worden. Langfristig soll die Anlage mit insgesamt 320 Federn ausgestattet werden, so dass mehrere Untersuchungen mit sehr großen Kräften gleichzeitig möglich sein werden.

Das Prinzip für die neue Konstruktion hat Professor Marx vom Institut für Massivbau aus dem Maschinenbau übernommen. Hier wird schon seit langem mit ähnlichen Anlagen gearbeitet. Die Dimension ist allerdings eine andere. Sogenannte Resonanzprüfmaschinen sind mit einer Fläche von ein bis zwei Quadratmetern deutlich kleiner.

Bei der Prüfung von größeren Bauteilen aus Metall und Beton haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bislang im Maßstab deutliche verkleinerte Teile mittels hydraulischer Verfahren untersucht. Die Messergebnisse wurden im Anschluss auf die Größe der Originalteile umgerechnet; durch den Umrechnungsprozess waren die Ergebnisse nicht zu hundert Prozent genau. Ein hydraulisches Prüfgerät in vergleichbarer Größe würde Unsummen an Energie und Geld verbrauchen: Allein an Energiekosten würde eine Untersuchung eines kleinen Probekörpers mit 10 Millionen Lastwechseln 10.000 Euro verschlingen. Im Vergleich dazu arbeitet das Großgerät deutlich energieeffizienter und damit kostengünstiger. Die Energiekosten betragen im Schnitt 100 Euro für eine solche Untersuchung. „Mit dem Gerät können wir erstmalig auch sehr große Konstruktionen mit großen Kräften und Verformungen im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen testen“, sagt Professor Marx.

Das erste Projekt startet in Kürze. Dann untersuchen die Forscherinnen und Forscher im Auftrag der Deutschen Bahn 120 Eisenbahnschienen. Die Schienen sollen auf einem Teilabschnitt der neuen Hochleistungstrasse VDE8 von Nürnberg bis Leipzig bzw. Halle/Saale zum Einsatz kommen, wo Züge mit bis zu 250 Stundenkilometern unterwegs sind. Die neu erarbeiteten Informationen sollen dann auch in Bemessungen beim Brückenbau einfließen.

Meldung vom 14.03.2014