Sonderdruck ausEIDER
EISENBAHN
INGENIEURINTERNATIONALE FACHZEITSCHRIFT
FÜR SCHIENENVERKEHR & TECHNIKHeft 11 · November 2012
DVV Media Group GmbH · Hamburg

Mirko Dold, Stefan Potocan

Langzeitverhalten vonUnterschottermatten
aus Sylomer

HERAUSGEBER
VERBAND DEUTSCHER
EISENBAHN-INGENIEURE E.V.

Langzeitverhalten vonUnterschottermatten aus Sylomer
Messung der Steifigkeit einer 21 Jahre alten Unterschottermatte des Typs Sylomer D 220
aus dem Betriebsgleis der DB AG (Bartelsgrabenbrücke, Strecke Hannover – Würzburg)
ergibt somit eine Schwellbelastung von17,5 · 10E6 Lastwechseln und entspricht
damit dem siebenfachen des Wertes, dernach DB TL 918071, Ausgabe Dezember
1988 [1] als Voraussetzung für die Zulassung zum Einbau in Betriebsgleisen derDeutschen Bahn zu erfüllen war. An dem
ausgebauten Muster wurden die statischeund dynamische Steiigkeit gemessen und
mit den Werten bei Auslieferung der Matteverglichen. Diese Kenngrößen werden zur
Beurteilung des Dauerstandverhaltens undder Leistungsfähigkeit der USM herangezogen.

Einbau 1987

Abb. 1: Bartelsgrabenbrücke

Mirko Dold
Stefan Potocan
Die Bartelsgrabentalbrücke ist eine 1160 m
lange zweigleisige Eisenbahnüberführung
der Schnellfahrstrecke Hannover – Würzburg. Sie liegt bei Streckenkilometer 312
auf dem Gebiet der Gemeinden Zellingen
und Leinach, nordwestlich von Würzburg.
Baubeginn der Spannbeton-Hohlkastenbrücke war im Jahr 1984, die Fertigstellung erfolgte 1986. Die längste Stützweite
zwischen den Pfeilern beträgt 58 m, diemaximale Höhe der Fahrbahn liegt 55 müber dem Geländeniveau. Die Trasse beschreibt einen Radius von 10 000 m undgeht dann in eine Gerade über, die Gradiente fällt in südlicher Richtung durchgehend um 12,5 ‰. Südlich der Bartelsgrabentalbrücke verläuft die Trasse nachkurzer Führung auf einem Damm weiterauf der Leinachtalbrücke (Abb. 1).
Im Zuge des Einbaus der Unterschottermatten (USM) des Typs Sylomer* D 220
von Getzner wurde eine Untersuchung /Forschungsauftrag des Bundesbahnzentralamtes (BZA) in Minden durchgeführt.
* Sylomer ist ein eingetragenes Warenzeichnen.

2EI-Eisenbahningenieur | November 2012

Foto: Wikipedia/Fotograf: Störix, 01.07.2006

Ziel des Vorhabens war die Untersuchung
der Schieneneinsenkungen unter Zugüberfahrt bei verschiedener Elastizität desUntergrundes. Ermittelt wurden die Einsenkungen bei:
• Schotteroberbau direkt auf der Brücke,• Schotteroberbau auf der Brücke mit
USM und• Schotteroberbau auf Planum.
Die Untersuchungen und Messungen am
Gleis wurden durch die TU München,Prüfamt für Bau von Landverkehrswegen
durchgeführt.

Ausgangssituation
Im Rahmen von Schottererneuerungsarbeiten an der Strecke Würzburg – Hannover auf der Bartelsgrabenbrücke wurde vonder DB AG ein Probestück einer USM desTyps D 220 ausgebaut. Der Einbau dieser
USM erfolgte im Jahr 1987. Sie lag insgesamt 21 Jahre im Gleis und hat dabei eine
Betriebsbelastung von ca. 384 · 10E6 Lasttonnen erfahren. Diese Tonnage entspricht
einem Vielfachen der Belastung, wie sie zurPrüfung der Dauerstandfestigkeit gemäß
DB TL 918071 [1] gefordert wurde (zumZeitpunkt der Auslieferung der USM waren 2,5 · 10E6 Lastwechsel gefordert). Eine
Umrechnung bezogen auf 22 t Achslast

Die USM wurden in Rollen angeliefert undauf dem gesäuberten Untergrund ausgelegt. Nach dem Auslegen wurden die Matten halbseitig zurückgeschlagen. Auf derBrücke wurden die Matten mittels eines
Zwei-Komponenten-PU-Klebers, gemäß
Einbauanweisung für USM der DB AG,
punktförmig verklebt. In einem zweiten
Arbeitsschritt erfolgte die Verklebung deranderen Hälfte. Diese Verklebung sorgt
dafür, dass sich die Matten beim späteren
Einschottern nicht verschieben. Grundsätzlich ist eine Verklebung mit dem Untergrund für die Wirksamkeit in schalltechnischer Hinsicht nicht erforderlich(Abb. 2).

Einsatzbereiche von USM
USM werden zur Körperschallisolierung
an Eisenbahnstrecken in dicht besiedelten Gebieten mit Gleisen im Nahbereich
von Gebäuden eingebaut. Weitere Anwendungen sind der Schutz schwingungsempindlicher Bauwerke und Gebäude, wiez. B. Konzertsäle, Museen, Krankenhäuser,
historische Bauwerke oder schwingungsempindliche Labor-Prüf- oder Messeinrichtungen sowie Minderung der Sekundärluftschallabstrahlung von Brücken.
USM stellen eine wirtschaftliche und bewährte Variante dar, um die Elastizität desSchotteroberbaus zu erhöhen. Dadurchwerden die Gleislagequalität und derFahrkomfort langfristig verbessert. Durch
verlängerte Stopintervalle und höhere
Verfügbarkeit des Gleises werden die Lebenszykluskosten (Life Cycle Costs) positiv beeinlusst.

USM sind generell zweischichtig aufgebaut. Die Lastverteilerschicht ist auf derdem Schotter zugewandten Seite angebracht und schützt die darunter liegendenSchichten vor scharfkantigen Schottersteinen. Sie sorgt für eine gleichmäßige
Lastverteilung. Die Einbettung von Schottersteinen bewirkt eine Vergrößerung derLastabtragungsläche und verhindert dievorzeitige Schotterzerstörung und sichert
zusätzlich die Gleislage. Die Federschicht
besteht aus mikrozellularen PolyurethanWerkstoffen. Durch diese Struktur sinddie USM volumenkompressibel und es
bedarf keinerlei Proilierung oder Hohlräume, um die gewünschte Elastizität zuerreichen. Die Dichte des mikrozellularen
Materials wird so gewählt, dass sich die gewünschte statische und dynamische Steiigkeit ergibt.

Abb. 2: Einbau der USM D 220 auf der Bartelsgrabenbrücke 1987

Visuelle Prüfung der USM
Die visuelle Prüfung der USM ergibt einige plastische Abdrücke von einzelnen
Schottersteinen in der Lastverteilerschicht
der USM des Typs D 220. Durch die Lastausbreitung im Schotter treten diese
Abdrücke typischerweise direkt im Lasteinwirkungsbereich der Schwelle auf undentsprechen damit dem zu erwarteten Bild.
Dieses konnte auch nach dem damaligenDauerstandversuch beobachtet werden.
Die Abdrücke weisen darauf hin, dass die
Schottersteine optimal in die Lastverteilerschicht eingebettet wurden und damit Lastspitzen an der Kontaktläche von Schotter
zu Beton dauerhaft vermieden werden
konnten. Dies führte zu einer geringeren
Belastung des Oberbaues und resultierte
letzten Endes in geringeren Unterhaltskosten durch stabilere Gleislage und längere
Stopintervalle. Beschädigungen oder Perforationen der Lastverteilerschicht konnten nicht festgestellt werden (Abb. 3). Dieslässt darauf schließen, dass die USM den
hohen mechanischen Belastungen standhält und auch für weitere Jahrzehnte ihre
Funktion in vollem Umfang erfüllt.

Prüfablauf und Ergebnisse
Statische Steiigkeit
Die statische Steiigkeit der ausgebauten
USM wurde analog DB TL 918071 ermittelt. Die Prüfung erfolgte an Proben mit
der Abmessung 500 x 500 mm. Die Auswertung der Sekantensteiigkeit erfolgte
zwischen den Lastpunkten 0,02 und0,1 N/mm². Dabei wurde ein statischer
Bettungsmodul von 0,0529 N/mm³ ermittelt, was innerhalb der damaligen Vorgabe
von 0,06 (±0,01) N/mm³ liegt. Verglichen
mit dem bei der TU München [2] gemessenen Wert bei Auslieferung der USM(0,0571 N/ mm³), ergibt sich nach einer
Liegedauer von 21 Jahren eine Veränderung von 7,9 % (Abb. 4).

Abb. 3: Ausgebaute USM mit Abdrücken der Schotterkörner

Dynamische Steiigkeit
Die dynamische Steiigkeit wurde an Mustern der Abmessungen 200 x 200 mm
analog der Ermittlung der dynamischen
Eigenschaften gemäß Bericht Müller BBM
12506/1 [3] vom Januar 1986 bei den Vorlasten von 0,03 N/mm² und 0,1 N/ mm²
bei einer Prüffrequenz von 40 Hz ermittelt. Die gemessenen Werte der ausgebauten USM liegen bei 0,092 N/mm³(Vorlast 0,03 N/mm²) und 0,090 N/mm³(Vorlast 0,1 N/mm²). Die Abweichungenliegen damit bei 11,2 % bzw. 9,6 % verglichen mit den Messwerten der Prüfung
von 1986 (Tab. 1).

senden Frost-Tauwechseln unter Betrieb
ausgesetzt. Der Einluss von Wasser hat
sich insgesamt nicht negativ auf die Eigenschaften der USM ausgewirkt. Durch dieUntersuchungen wurde gewissermaßen

Zusammenfassung
Die untersuchte Probe zeigt nach 21 Jahren im Gleis und 384 Mio. Lasttonnen
Betriebsbelastung keine relevanten Eigenschaftsänderungen (unter 15 %). Die
USM lag dabei während der 21 Jahre auf
einer Brücke und war daher sämtlichen
Witterungseinlüssen, verbunden mit tau-Abb. 4: Messung der statischen Steiigkeit derProbe USM D 220 (vor Einbau und nach Ausbau)
EI-Eisenbahningenieur | November 2012

3

FAHRWEG

Vorlast 0,03 N/mm³dyn. Bettungsmodul
cdyn bei Raumtemperatur [N/mm³]
USM D 220
vor dem Einbau

0,083

USM D 220
21 Jahre nachEinbau und384 Mio.
Lasttonnen

0,092Änderung[%]

Vorlast 0,1 N/mm³
dyn. Bettungsmodul
cdyn bei Raumtemperatur [N/mm³]

LiteraturÄnderung[%]

Ergebnis

0,082
11,2

Bildquelle: Titelbild „Leinachtalbrücke“: Sebastian Terloth
9,6i.O.

Summary

0,090

Tab. 1: Vergleich der dynamischen Kennwerte zum Zeitpunkt des Einbaus und nach Ausbau der USM

in einem praxisnahen Langzeitversuch
gezeigt, dass die USM aus Sylomer eine
dauerhafte Wirksamkeit aufweisen undkeine nennenswerten Alterungs- oder Ermüdungserscheinungen auftreten.
Die gemessenen Werte liegen immer noch
innerhalb der Toleranzen (± 15 %), die
zum Zeitpunkt der Lieferung Gültigkeit
hatten und auch heute noch Gültigkeit
haben. Selbst unter genauester Betrachtung sind keine Beschädigungen, wie z. B.
Risse oder Perforationen der Matte, zu erkennen. Dieses Ergebnis zeigt, dass USM
aus Sylomer unter Witterungseinlüssen
sehr geringe Änderungen der Eigenschaften aufweisen. Es wird erwartet, dass die[1] DB TL 918071 – Ausgabe 1978
[2] Müller BBM Bericht 12506/ 1[3] TU München Bericht GÜ 49/ 89

Wirksamkeit der USM für mindestens weitere 30 Jahre in vollem Umfang erhalten
bleibt.
Dipl.-Ing. Mirko Dold
Produktmanagement
Bereich Bahn
Getzner Werkstoffe GmbH, A-Bürs
mirko.dold@getzner.com
Dipl.-Ing. Stefan Potocan, MSc
Produktmanagement
Bereich Bahn
Getzner Werkstoffe GmbH, A-Bürs
stefan.potocan@getzner.com

Long-term behaviour of sub-ballast matsmade of Sylomer
After 21 years in the track, and 384 million tonnes of operational load, the sample
examined showed no signs of signiicant
changes of properties (less than 15 %).
The sub-ballast mat spent its 21 years on
a bridge and was therefore exposed to allkinds of weather conditions, in conjunction
with thousands of freeze-thaw cycles. Overall, water had no negative impact on theproperties of the sub-ballast mat. As a kindof real-life long-term test, the investigations
showed that the sub-ballast mats made ofSylomer demonstrate lasting effectivenessand show no signiicant signs of ageing orfatigue. The expectation is that the sub-ballast mats will retain their full effectivenessfor at least another 30 years.

Elastic solutions
for track superstructure
Getzner‘s range of elastic components for track
superstructures consists of the following:– rail pads
– baseplate pads
– elastic insert pads
for sleeper boots– sleeper pads

Getzner Werkstoffe GmbH
Herrenau 56706 Bürs
Austria
Tel +43-5552-201-0
Fax +43-5552-201-1999
info.buers@getzner.com– ballast mats– bearings for ”mass-spring“ system– embedded rail
– continuous rail bearing– rail groove ﬁllers

www.getzner.com