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THEMA: Trassenspannung abbauen

THEMA: Trassenspannung abbauen
Startbeitrag
micha222 - 09.03.20 09:08
Hi,

ich komme heute mit einem Problem, was ich bisher übersehen habe, was nun aber bei der Ausrichtung meiner Rampe im sichtbaren Bereich aufgefallen ist. Da dieses Problem bei stationären- und Segmentanlagen recht universell sein dürfte, hoffe ich, dass hier nicht nur konkrete Lösungen für mein Problem sich finden, sondern dieser Beitrag vielleicht auch zu einem Wissenspool wird, wie derartigen Problemen begegnet werden kann. D.h. gerne auch Antworten die nur auf dem konkreten Fall nicht funktionieren.

Nun zum Hintergrund:
Ich baue eine Segmentanlage mit einer langgestreckten Rampe von Schattenbahnhof. Die gesamte Trasse ist aus Verzugs- und Geräuschdämmungsgründen aus 18mm Multiplex/Tischlerplatte/Massivholz. Da diese Rampe auch einige Kurven drin hat, baut sich über den Weg eine gewisse Spannung im Trassenbrett auf, da sich das Multiplex nur sehr schwer verwindet. Derartige Verwindungsspannungen bauen sich nur bei langen Stücken über den Weg ab.

Hierzu ein Teilausschnitt mit den meisten Kurven auf kurzer Strecke:

Dieses Bild
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Die von der vorherigen Kurve erzeugte Verwindungsspannung ist rechts unten ohne weiteres Zutun komplett angebaut (die Trasse liegt ohne Befestigung plan auf)

Die Rampe steigt auf, damit ist das Trassenbrett also nicht waagrecht, sondern in einer Steigung. Geht die Trasse nun um die Kurve (und die Trassenbretter sind plan aneinandermontiert), so ändert sich die Steigung innerhalb des Brettes nun in einseitliches Kippen des Trassenbretts. Dieser Effekt steigert sich mit jeder weiteren Kurve. Im Bild habe ich nun an den beiden roten Pfeilen nicht zu verachtende Spannungen in der Trasse, wenn ich dort die Verwindungen wieder abfangen will.

Insbesondere ab dem rechten Pfeil wird das relevant, da kurz danach der sichtbare Bereich anfängt. Wenn hier noch Spannungen vorhanden sind, wird das über die Zeit vermutlich Schäden am Gelände verursachen.

Ich bin nun sicher nicht der erste mit diesem Problem, habe aber zu meiner Überraschung über die Suche nichts gefunden.

Ich würde daher gerne mal sammeln, welche Möglichkeiten es gibt, diese abzubauen.

Ich fange mal mit 2 Varianten an, die mir einfallen:

1. Spannung gar nicht abbauen, sondern immer mal wieder die Trasse fest mit dem Untergrund zu verschrauben, so dass die Spannung im Brett bleibt und sich im Laufe der Jahre dann durch gewünschten Verzug abbauen kann. Als Unterstützung könnte ggf. das entsprechende Trassenstück zuvor 1-2 Tage in Wasser gelegt werden und dann nass eingebaut werden

2. Immer mal wieder zwischendrin ein Stück (30-50cm) aus dünnem Sperrholz einfügen. Dieses kann sich leichter verwinden, bedeutet an der Stelle aber dann natürlich wieder ein Geräuschzunahme

Grüße Micha

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Hallo Micha,

zum Verständnis: hast Du aus einem großen Stück Multiplexplatte ca. 200 cm x 150 cm die gesamte Trasse herausgeschnitten? Und nach dem Herausschneiden hat sich die Platte verzogen? Oder hast Du in den Kurven die Überhöhung in der Platte selbst erzeugt? Oder hast Du mehrere Trassenbretter aneinandergereiht? Dabei gibt esnormalerweise keinen Verzug! Auch wenn Du am Anfang einer Steigung den Beginn eines Trassenbrett fest verschraubst und dann langsam die Steigung beginnt, biegt sich das Trassenbrett  doch normalerweise gleichmäßig und nicht rechts und links unterschiedlich. So verstehe ich nicht, wie es zu einem Verzug kommt, dass einzelne Trassenbretter "windschief" werden.

Gruß Ulf  
Hallo,

So wie von Micha geschildert handelt es sich nicht um Verzug durch Arbeiten des Holzes, sondern die Spannung entsteht zwangsläufig wenn Kurven in einer Steigung liegen. Der Querschnitt der Trasse muss sich dann etwas verdrehen ("verwinden"), auch ganz ohne Überhöhung o.Ä.
Bei dünneren Trassenstärken, z.B. in einer Wendel, normalerweise kein Problem, hier durch die Dicke von 18 mm offenbar schon.

LG Didi
Hallo Micha,
auch ich habe noch eine Frage. Zum besseren Verständnis erst einmal die Info, was mir passiert war. Auch ich hatte eine lange Rampe mit 2,5% Steigung mit einer 2-gleisigen Strecke und einer Kurve am Ende der Rampe gebaut. Durch die Raumtemperatur und die Luftfeuchtigkeit hat sich das Trassenbrett meiner Rampe gestreckt. Dass ging so weit, das die Schienenprofile in der Kurve anfingen, sich aus den "Kleineisen" zu lösen. Zum Glück habe ich das bemerkt, bevor größerer Schaden entstanden war. Ich habe dann in alle 4 Schienenprofile einen Dehnungsfuge mit der "Proxon" geschnitten. Danach hatte ich keine Probleme mehr.
Könnte es sein, dass dein Problem eine änhliche Ursache haben?

Viele Grüße

Etsche
Moin,

ich habe das Problem auch wie Didi verstanden.
Mein Lösungsansatz wäre in den Bögen deutlich kürzere Trassenbretter zu verbauen.

Der Königsweg dürfte sein die Trassenbretter waagrecht zu verbauen und dann die Oberfläche in die erforderliche Form zu bringen... nur dürfte das die Grenzen des für Heimwerker machbaren überschreiten...

Gruß
Roger


Hallo Micha!

Ich würde für eine solche Steigung mit 4mm-Sperrholz arbeiten. Das läßt sich viel leichter formen.

Ansonsten könntest Du versuchen, das Trassenbrett mit Wasserdampf zu "behandeln". Ich weiß, daß man diese Technik im Orgelbau anwendet, wo ja häufig aus künstlerischen Gründen Rundungen erzeugt werden müssen.

Herzliche Grüße
Elmar
Hallo,

ich kann es nicht praktisch demonstrieren, aber ich denke dass kürzere Trassenbretter auch nichts bewirken:
Ob sich ein z.B. 30 cm langes Brett nun um 1 Grad verdrehen muss oder ein 60 cm langes dann um 2 Grad - die resultierende Spannung bleibt dieselbe. Es kann dann allerdings sein dass die Spannungen dazu führen dass an den Stößen trotz Befestigung ein kleiner Winkelversatz, d.h. Stufen auftreten.

Dünnere Plattenstärken würden die Spannungen jedoch reduzieren.

LG Didi
Hi,

ja, es ist genau wie Didi geschrieben hat. Das Holz selbst verzieht und verwindet sich nicht (freiwillig). Sperrholz macht das, allerdings auch an nicht gewünschten Stellen. Die Trasse besteht aus mehrere Trassenstücke, welche jeweils fest miteinander verbunden sind (gedübelt bzw. an den Segmentgrenzen verschraubt).

Auf einem geraden Stück ist es auch genau wie Ulf es beschreibt. Das Trassenbett biegt sich langsam in die Steigung.

Nach einer Kurve ist die Steigung dann allerdings nicht mehr in Streckenrichtigung, sondern quer dazu. Dünne Trassen gleichen das aus, indem sie sich "automatisch" verwinden. Bei Multiplex dieser Stärke ist hierzu aber ein Kraftaufwand notwendig, der sich nicht mehr durch das Gewicht ergibt. Damit verwindet sich das Holz eben nicht, was das seitliche Kippen bedingt.

An dem einen Pfeil habe ich das mal testweise mit einer Schraubzwinge erzwungen. Das dürften locker so um die 100N (10kg) sein, die das Brett nach unten ziehen um die Verwindung herzustellen.

Hierzu ein Bild

Die Zwinge zieht an dem blauen Kreis nach unten, so dass die kurze schwarze Linie waagrecht wird.
Da die gesamte Trasse in sich gerade bleiben will, wird damit alles über der langen schwarzen Linie nach oben gehoben und alles darunter nach unten gedrückt. Der obere Kurventeil drückt durch das Gewicht ein bisschen nach unten, was hier einen gewissen Ausgleich schafft, aber eben nicht alles. Damit schwebt die gesamte Trasse bis etwa zur Mitte der 180° Kurve ganz rechts so 1cm in der Luft. Das Gewicht würde das mit der Zeit nach unten drücken, weil sich das Holz dann doch irgendwann verzieht.

Grüße Micha

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Na ja Didi (#6),

die Auflagen musst du dann schon anpassen, sonst passiert genau das, was du bemängelst.
Aber klar, es wird so oder so auch nur eine Annäherung...

Gruß
Roger
Hi Didi,
hi Elmar,

ich sehe es auch so, dass die Länge des Bretts keine relevante Rolle spielt. Lediglich ab einer gewissen Gesamtlänge der Trasse ohne Kurve behebt sich das Problem, weil sich die Trasse dann durch das Gewicht genügend selbst verwindet.

Von der Wasserdampfmethode habe ich auch gehört - daher hatte ich das "ins Wasser legen" als Extremfall oben genannt.

4mm Sperrholz, zumindest in Zwischenstücken, was sich dann verwindet, würde das Problem sicher lösen. In meinen Vorversuchen habe ich festgestellt habe, dass dünnes Sperrholz (trotz zweilagiger Resorb-Dämmung) allerdings wesentlich mehr Geräuschentwicklung bedingt, als das eben schwere und massive Multiplex. Da ich im Nicht-sichtbaren Bereich die Züge am liebsten gar nicht hören möchte, wäre das für diesen Bereich daher eher eine Notlösung.

Grüße Micha
Hallo Micha,
so dickes Holz ist für deinen Zweck ganz einfach ungeeignet. Das wird wohl immer eine Problemstelle bleiben.

Wenn du solche "Formen" bauen willst, musst du dünneres Material wählen, das lässt sich leichter in Form bringen. Um auf die gewünschte Stärke zu kommen, verklebst du dann mehrere Lagen. Optimalerweise baust du dir dafür erstmal eine Form, wie eine Art Lehre. Die sollte knapp unter der Oberfläche Löcher haben, damit kannst du alles verzwingen, bis der Kleber fest ist. In diesem Video kannst du sowas ab ca. Minute 6 sehen:
https://www.youtube.com/watch?v=_n7MbEaJDQU

Die Variante mit den Schlitzen wie im Video wird vermutlich nicht funktionieren. Damit kannst du zwar das Holz biegen, aber immernoch schlecht verwinden. Bei den geraden Stellen, wo sich die Trasse nicht verwinden muss, kannst du natürlich das Multiplex nehmen.

Der Vorteil, wenn du das aus dünnen Schichten aufbaust, ist, dass die Verwindung quasi bereits in die Struktur eingebaut wird. Die Schichten stabilisieren sich dann gegenseitig und halten sehr gut. In dieser Art werden auch Formteile aus Sperrholz, wie z.B. Stühle hergestellt. Dort werden natürlich keine Zwingen verwendet, sondern die Teile per Vakuum miteinander verpresst.

Viele Grüße
Carsten
Hi Micha,

dann bleibt dir ja nur der oben schon angesprochene Königsweg!
Erzeugen musst du dazu eine Oberfläche wie sie ein Spiralschneider (z.B. Rettichschneider) hinterlässt.
Behelfen könnte man sich mit 2 (berechneten) Schablonen, die man beidseitig des Trassenbretts aufstellt. Dann Material abtragen, bis ein Lineal über den Radienmittelpunkt auf den beiden Schablonen aufliegt.
Viel Spaß bei der Maloche!

Gruß
Roger

ja, eine Helix fräsen ist ganz einfach - die entsprechende Maschine vorausgesetzt...
Hi Roger,

übertreiben wollen wirs auch nicht - ansonsten wäre schnitzen noch eine Möglichkeit - oder besser noch aus Marmor meißeln - da wäre vermutlich dann die perfekte Geräuschdämmung, da genug Gewicht

Carsten hat da schon Recht - ich vermute mal, dass wird die einzige Methode "ohne Zwang" sein - die Kurve vor den Weichen und die nach den Weichen sollten hierfür vermutlich ausreichen. Ich hoffe nur, dass durch die mehrfach-Verleimung dann auch die Dämmung wieder ausreichend wird.

Hat jemand die Wasser-(dampf)-Methode schonmal mit Multiplex ausprobiert - immerhin soll dies ja eben diesen Verzug verhindern?

Grüße Micha
Hallo,

Du schreibst, dass Du mit 4mm Sperrholz dazwischen das ausprobiert hast. Nur eine einzelne 4mm-Lage? Dann sind natürlich die Resonanzen da.
Aber wie wäre es, wenn Du mit z.B.3 Sperrholz-Lagen mit je 6mm Stärke die Trasse aufbaust? Dauert wahrscheinlich etwas länger, da aber die drei Lagen (am besten gegeneinander versetzt) fest verklebt sind, sollte das eine entsprechende Lärmdämmung bringen. Durch die Verklebung der geringfügig nicht mehr deckungsgleichen Trassen wird die Spannung zum Teil herausgenommen, die Trasse bleibt dadurch in ihrer dreidimensionalen Form. Je mehr dünnere Schichten Du verwendest, desto besser funktioniert das (also z.B. dann in 6 Lagen zu je 3mm, als Extrembeispiel).

Viele Grüße
Michael
Hallo Micha!

Die Sache mit dem Hören hat zwei Seiten: Ich bin immer froh, wenn ich die Züge in einem relativ langen Tunnel fahren höre. Dann weiß ich wenigstens, daß sie nicht liegengeblieben sind.

Herzliche Grüße
Elmar
Beim Anlagenbau darf nicht die Trasse das tragende Element sein, sondern der Unterbau.
Dieser soll die Trasse in ihre Form bringen und halten.
Im o.g. Fall muß der Unterbau eben so stark sein, dass er die Kräfte zur gewünschten Lage der Trasse dauerhaft aufnehmen kann.
Im Klartext heisst das, die Trasse wird auf den Unterbau geschraubt und hält damit ihre Form.
Variante 1 ist richtig.
Allerdings gehört zu 18mm Trassenbrett dann eben auch eine solider Unterbau und kein 8mm Pappelsperrholz.(Nur als Beispiel genannt)

Variante 2 wird Murks, da sich unterschiedliche Materialien bzw. Stärken auch unterschiedlich verhalten.

Jürgen H.

Hi,

so ich versuch mal der Reihe nach zu antworten:

@MHAG:
ja ich hatte das mit nur einer Lage ausprobiert. Ich werde das mal wie Du auch schreibst mit mehreren Lagen an der einen Stelle ausprobieren.

@Elmar:
mit dem Tunnel geb ich Dir auch Recht und hab diesen Aspekt an sich auch gerne. Wenn allerdings visuell der Zug nach "Norden" fährt akustisch aber im Süden landet ist das der Illusion etwas abträglich

@Jürgen:
Der Unterbau ist tragfähig genug (da kann vermutlich zur Not ein PKW drauf parken . Die Trasse selbst habe ich bisher aber nicht verschraubt, sondern die liegt inklusive auch dem Schattenbahnhof etc. nur lose auf mit Filz als Trennelement. Damit habe ich praktisch keinerlei Schallübertragung auf den Unterbau. Daher habe ich da bisher auch nicht verschraubt, könnte das aber auch einfach machen. Ich werd mal mit der "eingezwingten" Variante einen Lautstärketest machen, ob das hier überhaupt zu einem Problem führen würde.

Grüße und danke
Micha
Lieber Micha,
nachdem ich die vielen guten Kommentare gelesen und damit auch das Problem verstanden habe, würde ich die Trasse komplett aus einem Stück aussägen und dann mit Holzstücken o.ä. spannungsfrei so unterfüttern, dass die gewünschten Steigungen entstehen. Damit entstehen auch keine Kräfte auf den Unterbau! Wegen der an die Steigungen anschliessenden Kurven wird die Oberfläche der Trasse natürlich an vielen Stellen nicht immer waagerecht sein, wenn du quer zum Schotterbett die Wasserwaage anlegst. In dieser Stellung würde ich die Trasse ( oder auch kleinere Trassenbretter ) fest mit der Grundplatte verbinden, womit auch immer. So hast du eine stabile Unterlage. An diesen "unwaagerechten" Stellen würde ich dann mit dünnen Furnierstreifen die Waagerechte einstellen und auch, wenn gewünscht, die Kurvenerhöhungen. Und wenn alles gut gelungen ist, einschottern, auch wenn das Schotterbett an einigen Stellen dicker wird, das kannst du mit der angrenzenden Landschaftsgestaltung bestimmt  ausgleichen.

Gruß Ulf
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

... würde ich die Trasse komplett aus einem Stück aussägen und dann mit Holzstücken o.ä. spannungsfrei so unterfüttern ...


Hallo Ulf,

wie genau meinst du das, insbesondere das mit "spannunsfrei"?
Oder meinst du mit "die Waagerechte einstellen" dass die Furnierstreifen o.Ä. nur auf der Oberseite angebracht werden sodass die Gleise (in Querrichtung) wieder waagrecht liegen, und das Trassenbrett eben so schief liegen kann wie es auf Grund seiner Steifigkeit möchte und somit nicht unter Spannung steht?

LG Didi
Hallo Micha,

die Geschichte mit der Schichtverleimung ist meiner Meinung etwas widersprüchlich dargestellt worden...

Richtig ist natürlich, dass du mit der schichtweisen Verleimung unter Verwendung von Schraubzwingen das Holz verformen kannst. Das bedeutet aber nicht, dass dann keine Spannungen mehr im Holz vorhanden sind! Die Spannungen werden lediglich auf den Leim übertragen. Wenn der gut hält, ist alles in Ordnung, wenn aber zum Beispiel wasserlöslicher Leim feucht wird, wird sich das Holz wieder (zumindest teilweise) in seine ursprüngliche Form zurückbiegen. Also unbedingt wasserfesten Leim (kein Holzleim, der ist nicht wasserfest und zusätzlich elastisch!) verwenden und das ganze nicht im feuchten Keller lagern. Zusätzliche Verschraubungen im Schichtholz können zur Formsicherung dienen.

Furniere (wie Stuhllehne und hintere Stuhlbeine in einem Stück, #10) werden entsprechend der gewünschten Form gesägt und dann längst zur Sitzrichtung verleimt. Dabei wird das Holz nicht verformt, und es treten deshalb auch keine Spannungen auf. Die Verleimung verhindert gegenüber dem Vollholz nur, dass sich das Holz verzieht (wellt).

Und nun die schlechte Nachricht: Auch das Bedampfen von Holz ändert nichts daran, dass das Holz wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren will. Auch hier gilt: Wenn das Holz feucht gelagert wird, ist deine Moba hin.

Bedampfen wird übrigens beim Fassbau verwendet. Die Formerhaltung erfolgt dann durch die Metallbänder, die über das Fass getrieben werden.

Viele Grüße

Yves
Hallo Didi,
genauso meinte ich das!

Ulf
Würde eine schwingungsgedämpfte Verschraubung beim Sperrholz helfen die Vibrationsgeräusche zu reduzieren?

Dafür könntest du mit Silikonschläuchen und -unterlagsscheiben arbeiten. Die Unterlagsscheiben überall dort wo die Schraube (Mutter, Unterlagsscheiben aus Metall) auf Holz trifft. Der Schlauch isoliert die Schraube seitlich gegen das Holz (im zu gross gebohrten Loch).

Vielleicht helfen schon die Kunststoffschrauben aus dem Flugzeugmodellbau...

Gruss Alexander
Hallo Yves,
ich glaube, wir reden von verschiedenen Sachen. Ich meinte Stühle aus Sperrholz, wie das hier:
https://www.cultfurniture.de/images/craft-stuhl...242-42676_medium.jpg

Dabei werden Furnierplatten mit Leim bestrichen und übereinander über eine Form gestapelt. Zum Schluss wird ein Gummituch drüber gespannt und die Luft abgesaugt. Der Luftdruck presst dann alles zusammen und nach dem Aushärten des Leims muss man nur noch die Kanten beschneiden etc.

Natürlich hast du dann noch Spannungen im Holz, aber je dünner das Material ist, desto geringer sind die. Jede Schicht zählt hier für sich. Deswegen denke ich, dass das für diesen Fall hier die einfachste Lösung des Problems wäre.

Viele Grüße
Carsten
Hallo Carsten,

ok, dieses Holz ist sogar längs und quer (Lehne und Sitzfläche für sich) gebogen, das ist schon extrem aufwändig und braucht mehrere Arbeitsgänge und Formen. Ich weiß nicht, ob Micha sich das wirklich antun möchte...

Die praktikabelste Lösung dürfte sein, die vorhandene Multiplexplatten-Trasse an den kritischen Stellen durchzusägen und dann erneut zu verbinden. Akustisch ist das relativ unproblematisch, weil sich die Größe des Resonanzkörpers nicht verändert. Das entspricht weitgehend Michas zweiter Idee, aber dann bitte mit einem dauerelastischen Kleber verbinden. Das verhindert Schallübertragungen und löst das Problem mit den unterschiedlichen Materialeigenschaften.

Die erste Idee geht auch, aber dann mit gedämmter Verschraubung.

Gar nicht gut ist die Idee, Multiplex vorher zu wässern. Das Holz an sich quillt auf und wird wellig, dass bekommt man dann nur mit Abschleifen wieder glatt. Darüber hinaus ist Multiplex entweder wasserfest verleimt, dann bringt das Einweichen bestenfalls keinen Erfolg. Oder die Platte ist nicht wasserfest verleimt, dann löst sich die Verleimung und die Platte ist hin.

Viele Grüße

Yves
Hallo Yves,
das war doch nur ein Beispiel, was ich meinte. Da wird nix gesägt, dass es spannungsfrei ist.

Viele Grüße
Carsten
Hi,

fürs erste (weils am einfachsten war), habe ich jetzt mal
- am blauen Punkt fest mit dem Unterbau verschraubt (nach einem Tag festgewzingt, hat sich die Spannung auch schon etwas verteilt)
- am oberen Punkt der 210°-Kurve verschraubt (da ist nur noch ein bisschen Spannung)
- am linken Pfeil eine Ecke aus fest verschraubtem Kantholz unterbaut und an der die obere Trasse festgeschraubt - damit ist da im weiteren Verlauf keine Verwindungsspannung mehr vorhanden (direkt darunter ist eine lose Trasse, daher geht das nicht direkt)
- die Steigung zwischen dem blauen Punkt und dem linken Pfeil in der hellblauen Kurve entfernt (und die restliche Trasse um die paar Millimeter abgesenkt) - das sind aktuell 8mm Sperholz

ich werd das mal beobachten. Wenn hier nochmal Probleme auftreten, werde ich bei der letztgenannte Kurve ersetzen durch einen 3mm-Sperrholz-Stapel. Wenn ich die direkt im eingebauten Zustand verleime, sollte sich hier auch keine große Spannung aufbauen, sondern durch die mehreren Schichten verteilen.

Bis hierher mal vielen Dank für diesen wertvollen Input!

Grüße Micha


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