DE102021125882A1

DE102021125882A1 - Lärmschutzeinrichtung mit hochabsorbierenden Schallschutzelementen als Kombination von Absorbern und Betonresonatorkörpern

Info

Publication number: DE102021125882A1
Application number: DE102021125882.0A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Stegmaier; Frank Degner; René Tatarin; Barbara Leydolph; Simone Palzer; Hans-Jürgen Büscher; Wolfgang Büscher
Original assignee: Akustikbuero Kraemer & Stegmaier GmbH; Akustikbuero Kramer & Stegmaier GmbH; Borex & Co Kg GmbH; IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Current assignee: Akustikbuero Kraemer & Stegmaier GmbH; Akustikbuero Kramer & Stegmaier GmbH; Borex & Co Kg GmbH; IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2023-04-06

Abstract

Schallschutzwand (55) in der Ausbildung als wandbildendes, tafelförmiges Fertigteil (1, 55, 56) bestehend aus einem tafelförmigen Wandelement (22, 56), auf dessen Krone ein T-förmiges Kopfelement (1) befestigbar ist, dessen beide T-Schenkel (4, 5) das vertikale Wandelement (22, 56) im horizontalen Abstand (12) überragen und der eine T-Schenkel (4) auf die Schallquelle (40) gerichtet ist, während der andere T-Schenkel (5) auf die schallabgewandte Seite des Kopfelements (1) gerichtet ist, wobei mindestens das Kopfelement (1) aus einem Metall-Beton-Verbundkörper besteht, in dessen Betonkörper (3) mehrere aus Metallkörpern bestehende Absorber (13, 14 , 43, 44) als hochabsorbierende Schallschutzelemente eingebettet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lärmschutzeinrichtung mit hochabsorbierenden Schallschutzelementen als Kombination von Absorbern und Leichtbetonresonatorkörpern, insbesondere für Autobahnen.
Die Erfindung ist auch auf eine neuartige Schallschutzwand als Teil der Lärmschutzeinrichtung gerichtet, die aus einem tafelförmigen Wandelement und aus einem auf die Krone des Wandelements aufsetzbaren Kopfelement besteht. Demnach beansprucht die Erfindung einen ersten unabhängigen Schutz für eine Schallschutzwand als Kombination aus einem Wandelement und einem Kopfelement. Ein zweiter unabhängiger Schutz wird für die Ausbildung des Kopfelements in Alleinstellung und ein dritter unabhängiger Schutz für die Ausbildung des Wandelements in Alleinstellung beansprucht.
Die Reifen-Fahrbahn-Geräusche von Straßenverkehrslärm liegen maßgeblich im Frequenzbereich von 800 bis 1200 Hz. Für eine ausreichende Abschirmung des Straßenverkehrslärms werden aktuell Schallschutzwände von 6 bis zu 12 m Höhe eingesetzt. Ein solcher Stand der Technik ist beispielsweise aus der EP0935026 A1 zu entnehmen.
Hinter der Schallschutzwand bildet sich, ähnlich wie beim Licht, ein Schallschatten aus, der jedoch durch Beugung des Schalls an der Oberkante deutlich reduziert wird. Der Schallschatten wird wesentlich durch die Höhe der Wand und die Gestaltung der Oberkante bestimmt. Untersuchungen konnten zeigen, dass die Schallbeugung durch absorbierende Schallschutzwand-Aufsätze (,Noise Reducer') reduziert werden kann. Dies vergrößert den Schallschatten von Schallschutzwänden bei gleicher Wandhöhe oder ermöglicht geringere Wandhöhen bei gleicher Wirksamkeit.
Bisher werden diese Elemente sehr aufwendig aus mehreren Halbzeugen aus Metall, Kunststoff und mineralischem Dämmstoff hergestellt. Ein solcher Stand der Technik ist beispielsweise aus 7 der EP0361025A1 zu entnehmen, von dem die Erfindung ausgeht. Das dort gezeigte Kopfelement ist T-förmig gestaltet und auf der Krone eines Wandelements montiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Schalldämmmaß einer Lärmschutzeinrichtung nach der EP0361025A1 zu verbessern und einen kostengünstigen Aufbau bei leichter Montage zu ermöglichen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Schallschutzwand nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 vorgeschlagen.
Ein auf eine beliebige Schallschutzwand montierbares Kopfelement ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 2 und schließlich wird ein Wandelement einer Schallschutzwand nach dem unabhängigen Patentanspruch 3 vorgeschlagen, das mit oder ohne Kopfelement eine neuartige Schallschutzwand bildet.
In einem Forschungsvorhaben wurden erfindungsgemäß hochabsorbierende Schallschutzelemente auf der Basis von Leichtbetonresonatorkörpern für den Einsatz an Autobahnen entwickelt.
Bei gleichbleibender Bauhöhe der Lärmschutzwand wird der Schallschatten durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auf der straßenabgewandten Seite vergrößert und damit die abschirmende Wirkung signifikant erhöht. Als ein bevorzugter Lösungsansatz wurde - neben anderen hier dargestellten Lösungsansätzen - in einer ersten Ausführung eine Kombination aus hochabsorbierenden Wandflächen eines Wandelements, bestehend aus mineralischen Baustoffen mit darin integrierten frequenzspezifischen Resonanzabsorbern und einem geometrisch optimierten Kopfteil mit im Betonkörper des Kopfteils und/oder im Wandelement eingebetteten Resonanzabsorbern gewählt.
Helmholtz-Resonatoren (HHRs) werden als Resonanzabsorber im Lärmschutz und der Raumakustik zur Absorption schmalbandiger, tieffrequenter Raummoden eingesetzt. Im Unterschied zu porösen Absorbern, mit denen sie im Rahmen der Erfindung vorzugsweise kombiniert sind, bestehen Resonanzabsorber im Wesentlichen aus einer Masse und einer Feder. Die auftreffende Schallenergie wird in kinetische Energie der schwingenden Masse umgewandelt.
Als Masse werden vorzugsweise die Betonkörper des Kopfelements und/oder des Wandelements verwendet, in denen die HRRs eingebettet sind. Als Feder wirkt das in den röhrenförmigen HRRs eingeschlossene Luftvolumen. Die maximale Absorption tritt bei den Frequenzen auf, bei denen die Masse am stärksten schwingt, also im Frequenzbereich der Eigenresonanz, die meist bei tiefen Frequenzen liegt. Dagegen wird der Schall bei mittleren und hohen Frequenzen nur wenig gedämpft. Durch die Einbettung der röhrenförmigen HRRs in Betonkörper wird die Eigenfrequenz in den hier interessierenden Frequenzbereich von 800 bis 1200 Hz abgesenkt.
Um das Absorptionsvermögen eines Resonanzabsorbers zu beschreiben, reicht die Kenntnis der Resonanzfrequenz allein nicht aus. Das Absorptionsvermögen wird außerdem beeinflusst durch:

1. die äquivalente Schallabsorptionsfläche, die nach dem Gegenstand der Erfindung besonders großflächig ausgebildet ist
2. die Güte, die beschreibt, über welche Bandbreite ein Resonator dem Schallfeld Energie entzieht
3. die Anordnung des Resonators im Raum: durch die Anordnung der HRRs an der Unterseite der T-Schenkel werden gute Schalldämmmaße erreicht und zusätzlich sind die Resonatorkanäle gegen Eindringen von Fremdmaterial und Flüssigkeiten geschützt.
4. Besonders gute Schalldämmmaße ergeben sich dann, wenn mehrere Resonatoren an den geschlossenen Flächen von Kopfelement und/oder Wandelement nebeneinander angeordnet sind.

Im Laufe der Forschungsvorhabens wurden die Absorber auf der Tragschicht des Wandelementes in geeigneter Art und Weise platziert und verschiedene Fertigungsverfahren entwickelt. Für die Herstellung des Akustikbetons und der Resonanzabsorber wurden geeignete Leichtbetonrezepturen entwickelt. Als Leichtzuschläge werden Blähton, Blähschiefer und Recycling-Leichtgranulate aus gemischtem Bauschutt verwendet. Der aus dem Leichtbeton hergestellte Betonkörper hat bevorzugt eine Trockenrohdichte (Raumgewicht) zwischen 800 und 2000 kg/m³.
Unter dem Begriff „Leichtbeton“ werden vornehmlich gefügedichte Leichtbetone (LBG) mit Kornporosität und/oder haufwerksporige Leichtbetone (LBH) mit dichter oder poröser Gesteinskörnung und/oder Porenbeton und/oder Schaumbeton (Porenleichtbeton) und/oder Infraleichtbeton verstanden.
Für die Herstellung der Tragschicht wird als Alternative zum Leichtbeton die Verwendung von Betonkörpern aus einem Beton-Recyclingmaterial vorgeschlagen. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Betonkörper aus einem Recyclingbeton besteht, bei dem die vorhandene Gesteinskörnung durch 100 % Bauwerksbruch Typ 3 nach DIN 4226-101 substituiert ist.
Die hier dargestellten, verschiedenen Materialien für einen Betonkörper sind auf die zwei verschiedenen Komponenten (Wandelement und/oder Kopfelement) der Schallschutzwand in jeder beliebigen Kombination anwendbar.
In einer ersten Ausführung bestehen die zwei Komponenten der Schallschutzwand (Wandelement und/oder Kopfelement) aus einem Leichtbeton. In einer zweiten Ausführung besteht das Kopfelement (mit den eingebetteten HRRs) aus einem Leichtbeton und das Wandelement (mit oder ohne Einbauten von HHRs) aus einem Recyclingbeton oder Normalbeton. In einer dritten Ausgestaltung können die metallischen Komponenten des Kopfelements in einen Betonkörper aus Recyclingbeton oder Normalbeton eingebettet sein und das Wandelement (mit oder ohne Einbauten aus HRRs) aus Leichtbeton bestehen. In einer vierten Ausgestaltung bestehen die zwei Komponenten (Wandelelement mit oder ohne Einbauten von HRRs und das Kopfelement mit Einbauten von HRRs) aus einem Recyclingbeton oder einem Normalbeton.
Die Verwendung von Recyclingbeton wird bevorzugt, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. In anderen Ausführungsformen können herkömmliche Betonmaterialien nach DIN EN 206-1 und/oder DIN 1045-2 (Normalbeton) verwendet werden.
Auch im Hinblick auf die Ausbildung des Wandelements gibt es verschiedene, bevorzugte Ausführungsformen. Eine 1. Ausführungsform bezieht sich darauf, dass der Metallrahmen des Wandelements, in dem die zylinderförmigen Resonatoren angeordnet sind, in eine Leichtbeton-Matrix eingegossen ist.
Eine 2. Ausführungsform bezieht sich darauf, dass statt des Leichtbetons ein Recyclingbeton verwendet wird und eine 3. Ausführungsform bezieht sich darauf, dass eine herkömmliche Betonmischung bevorzugt nach DIN EN 206-1 und/oder DIN 1045-2 anstelle von Recyclingbeton verwendet wird.
Auch ist die Erfindung nicht auf die Integration von zylinderförmigen Resonatoren im Metallständerwerk eines Wandelementes beschränkt. In einfacheren Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass die zylinderförmigen metallischen Resonatoren im Wandelement entfallen und dass das Wandelement auch nicht aus einem in Leichtbeton eingebetteten Metallrahmen besteht, sondern aus einem herkömmlichen, gegossenen Betonmaterial bevorzugt nach DIN EN 206-1 und/oder DIN 1045-2, in dem keine weiteren schalldämmenden Einbauten vorhanden sind.
In diesem Fall liegt dann der Fokus der Erfindung auf das besondere T-förmige Kopfelement, das auf beliebige - auch bereits vorhandene - Schallschutzwände oder Wandelemente montiert werden kann.
Da an der Oberkante von Hindernissen bzw. Lärmschutzwänden Beugungseffekte auftreten, welche die Schallemissionen der Autobahn in die zu schützenden Bereiche lenkt, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung die Verwendung von solchen Helmholtzresonatoren (HHR) vorgeschlagen, deren geometrische Gestaltung an dieser Stelle die Schallbeugung über die Wand reduziert. Dazu wird durch den gezielten Einsatz von HHRs die straßenseitige Schallenergie an dieser Stelle noch vor dem Übertritt über die Beugungskante reduziert.
Da sich die Schallbeugung vor allem bei großer Wellenlänge (tiefe Frequenzen) bemerkbar macht, liegt das Hauptaugenmerk - gegenüber bestehenden Ausführungsformen von Lärmschutzwänden - auf der Verringerung der Schallenergie im zu tiefen Frequenzen hin erweiterten Bereich des in der DIN EN 1793-3 121 standardisierten Verkehrslärmspektrums.
Im Kopfelement werden deshalb in Längsrichtung sich erstreckende Hohlräume (vorzugsweise in Form von Metallrohren) vorgesehen, die über Resonatorkanäle (Schlitzöffnungen -vorzugsweise an der Unterseite des Kopfelements - mit daran anschließenden Schlitzkanälen) an die Umgebung angekoppelt werden. Durch geeignete Abmessungen kann die gewünschte Frequenz eingestellt werden. Die Abstimmung wurde an einem multiphysikalischen Modell rechnerisch optimiert und die Wirksamkeit überprüft
Das entwickelte Kopfelement wird bevorzugt als Fertigteil aus Normal- oder Leichtbeton hergestellt. Seine Wirksamkeit beruht auf einer optimierten Bauteilgeometrie in Verbindung mit resonanten Absorbern (HRRs). Mit einem T-förmigen Querschnittsprofil sowie in das Bauteil integrierten, vorgefertigten Helmholtz-Resonatoren lässt sich eine reduzierte Schallbeugung erzielen. Die resonanten Absorber sind auf die spezifischen Frequenzkomponenten des Straßenlärms abgestimmt. Das entwickelte Fertigteil kann mittels Kopfplatten auf die Tragkonstruktion bestehende Lärmschutzwände aufgesetzt werden.
Es wird dabei bevorzugt, wenn das Kopfelement aus einem Metall-Beton-Verbundkörper besteht, in dessen Betonkörper mehrere aus Metallkörpern bestehende Absorber als hochabsorbierende Schallschutzelemente eingebettet sind. Damit ergibt sich der Vorteil, dass die aus Metallkörpern bestehenden Absorber wegen ihrer Anordnung und Biegesteifigkeit die statischen TragEigenschaften des Metall-Beton-Verbundkörper verbessern, sodass ein kostengünstiges, selbsttragendes und leichtgewichtiges Kopfelement geschaffen werden kann.
Von besonderem Vorteil ist, wenn insgesamt 3 im Abstand voneinander angeordnete horizontale Metallrohre unterschiedlichen Durchmessers im Betonkörper des Kopfelementes eingegossen werden, wobei bevorzugt zwei der Metallrohre als Helmholtz-Resonatoren (HHR) ausgebildet sind. Es wurde dabei festgestellt, dass unterschiedliche Dämpfungseigenschaften dann entstehen, wenn das eine Metallrohr des einen HHR einen vom anderen Metallrohr des anderen HHR unterschiedlichen Durchmesser aufweist.
Damit werden zwei auf verschiedene Frequenzen abgestimmte HHRs vorgesehen, die aufgrund ihrer Röhrenstruktur gleichzeitig die Trageeigenschaften des Betonkörpers des Kopfelements verbessern.
Besonders gute Schalldämmeigenschaften ergeben sich dann, wenn die beiden Metallröhren zur Ausbildung von HHRs segmentiert sind. Sie bilden demnach kurze zueinander axial fluchtende, zylindrische Rohrabschnitte mit kleinerem Kammervolumen.
Es kann dabei zusätzlich vorgesehen sein, dass jeder Rohrabschnitt im Innenraum mit einem zusätzlichen Dämmmaterial ausgekleidet ist. Auch kann es vorgesehen werden, die luftführenden Resonatorkanäle (Schlitzöffnungen und Schlitzkanäle), welche den Schall in den Innenraum des Zylinderkörpers des HHRs leiten, mit einem zusätzlichen Dämmmaterial zu bedämpfen. Ein solches Dämmmaterial kann ein Drahtgitter, ein Vliesstoff oder eine andere geeignete Auskleidung oder Beschichtung zur Bedämpfung der Resonatorkanäle und des Innenraums der HHR sein.
Anstatt der Segmentierung der zylindrischen Metallröhren kann es in einer anderen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Segmentierung entfällt und dass stattdessen durchgehende Linien-Resonatoren aus den Metallröhren gebildet werden, die im Innenraum einen sich über die gesamte Länge des Kopfelements erstreckenden - vorzugsweise bedämpften - Luftraum ausbilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Resonatorkanäle (nämlich die Schlitzöffnungen -vorzugsweise an der Unterseite des Kopfelements - mit daran anschließenden Schlitzkanälen) der parallel zueinander angeordneten HHRs - entweder in der segmentierten oder der durchgehenden Form - nicht in einer (in Längsrichtung gerichteten) Linie zueinander fluchten, sondern abwechselnd zueinander versetzt angeordnet sind.
Dabei wird es bevorzugt, wenn die Resonatorkanäle des einen HHR auf Lücke versetzt zu den Resonatorkanäle des anderen HHR angeordnet sind und ferner, dass die einzelnen Resonatorkanäle jeden HHRs in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und somit in unterschiedlichen Winkelstellungen in den Innenraum des jeweiligen HHR münden.
Durch den gegenseitigen Versatz am Außenumfang einer solchen Metallröhre ergeben sich vergrößerte Schalleintrittsöffnungen im Vergleich zu einer Ausführung, bei der alle Schalleintrittsöffnungen in einer Linie zueinander fluchten.
Die Erfindung ist dabei nicht auf schlitzförmige, einen etwa quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt definierende Resonatorkanäle beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Resonatorkanäle einen runden oder ovalen oder polygonen Querschnitt aufweisen. In diesem Fall gibt es auch keine rechteckigen oder quadratischen Schlitzöffnungen im Betonkörper des Kopfelements, sondern runde oder ovale oder polygone Öffnungen, die mit dem Metallmaterial des Resonatorkanals ausgekleidet sind. Bohrungen.
In allen Fällen ist es von besonderem Vorteil, wenn die Resonatorkanäle am Außenumfang der jeweiligen Metallrohre lamellenartig angeschweißt oder z.B. durch Abbiegung angeformt sind, weil dann vom Außenumfang des jeweiligen Rohres radial nach außen erstrecken metallische Lamellen vorhanden sind, die eine günstige Einbettung des Metallrohres im Betonkörper gewährleisten.
Auf der schallabgewandeten Seite ist es nicht notwendig, einen HHR anzuordnen, sodass die im dortigen T-Schenkel angeordnete Metallröhre lediglich die Trageigenschaften des Betonkörpers des Kopfelementes verbessert, aber keine schalldämpfenden Eigenschaften aufweisen muss. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, dass auch diese Metallröhre als HHR ausgebildet sein kann.
Im Hinblick auf die Einmündung der Resonatorkanäle in die Zylinderkörper wird es bevorzugt, wenn die Resonatorkanäle im Bodenbereich des HHR einmünden.
Damit wird ein Eindringen von Wasser vermieden und ev. entstehendes Kondenswasser kann abfließen.
Der gleiche Vorteil ergibt sich im Hinblick auf das neuartige Wandelement, welches in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls aus einem gitterartigen Metallrahmen besteht, in dessen Gittermaschen die zylinderförmigen metallischen Resonatoren bündig und lastübertragend eingepasst sind und dadurch die Trageigenschaften des Gitterwerkes verbessern. Bei diesem bevorzugten Aufbau ergeben sich bei der Ummantelung und dem Einguss in einen Betonkörper besondere Vorteile, denn der Betonkörper ist dadurch selbsttragend und leichtgewichtig und kann daher leicht transportiert und montiert werden. Dabei wird es bevorzugt, wenn die zylinderförmigen HRRs stehend eingebaut sind. In einer anderen Ausführung kann jedoch auch der liegende Einbau vorgesehen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Anordnung von Metallrohren zur Ausbildung von HHRs im Kopf- und oder Wandelement beschränkt. Statt der Verwendung von Metallrohren können auch Kunststoffrohre verwendet werden, sofern diese den Trageigenschaften von Metallrohren annähernd entsprechen. Es ist deshalb auch möglich, Kunststoffrohre zu verwenden, deren Trageigenschaften durch die Anbringung von Metallstäben, Moniereisen oder anderen Versteifungsmitteln verbessert wird. Dabei können bei der Verwendung von Kunststoffrohren zusätzliche Metallstäbe oder Metallrohre parallel und im Abstand zu den Kunststoffrohren im Betonkörper des Kopfelements zur Verbesserung der Trageigenschaft eingebettet sein. Somit kann ein selbsttragendes Metallständerwerk mit darin integrierten Kunststoffröhren als HRRs geschaffen werden, das von einem Betonmaterial ummantelt ist.
Gleiches gilt auch für die Anordnung der HHRs im Wandelement. Auch diese können aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehen.
Soweit in der Beschreibung und/oder in den Patentansprüchen von „metallischen“ Rohren gesprochen wird, so ist dies nur als bevorzugte Ausführung zu verstehen, wobei das Metallmaterial auch durch ein geeignetes Kunststoffmaterial ersetzbar ist.
Natürlich können anstatt der hier angegebenen Metall- oder Kunststoffmaterialien auch Betonröhren für die Ausbildung der HHRs verwendet werden. Ebenso kann als Material für die HHRs jeder beliebige Werkstoffverbund aus den Materialien Kunststoff, Metall und Beton verwendet werden.
Für alle Ausführungen der vorher beschriebenen Schalldämmmaßnamen gilt, dass die Verwendung von Betonkörpern (entweder im Kopfteil und/oder im Wandelement), welche die witterungsbedingte Außenfläche der Schallschutzwand bilden, zusätzlich den besonderen Vorteil der Schaffung einer schweren Masse bietet, welche in besonderer Weise zur Vernichtung von Schall geeignet ist.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe „wesentlich“ oder „erfindungsgemäß“ oder „erfindungswesentlich“ ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Patentansprüche sein müssen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:

1: schematisiertes akustisches Modell einer Lärmschutzwand nach der Erfindung
2: entfällt
3: die Darstellung frequenzabhängiger Schallabsorptionsgrade für das große Zylinderrohr im Kopfelement bei verschiedenen Frequenzen
4: die Darstellung frequenzabhängiger Schallabsorptionsgrade der kleineren Zylinderröhre
5: schematisiert einen Querschnitt durch ein Kopfelement nach der Erfindung
6: das gleiche Kopfelement wie in 5 mit Darstellung weiterer Einzelheiten
7: das Metallständerwerk der Schallschutzwand mit den metallischen Komponenten des Kopfelementes
8: die Unteransicht der Metallkonstruktion nach 7 an der linken Seite
9: die Draufsicht auf die linke Seite nach 7
10: die Draufsicht auf die rechte Seite der Metallkonstruktion gemäß 7
11: die Seitenansicht der metallischen Komponenten des Kopfelementes
12: die Draufsicht auf die metallischen Komponenten nach 11
13: Schnitt gemäß der Linie A-A in 12
14: Schnitt gemäß der Linie A-A mit Darstellung der Befestigung auf einem metallischen Ständer eines Wandelementes
15: die Darstellung der Befestigung des Kopfelementes über Kopfplatten und Ständerplatten am Ständerwerk des Metallständers
16: die Draufsicht auf die Befestigung zwischen dem Kopfelement und dem Ständerwerk des Ständers

Der einfacheren Darstellung wegen ist in der Mehrzahl der Abbildungen nicht die Betonummantelung der metallischen Teile der Schallschutzwand 55 dargestellt. Lediglich in den 5 und 6 ist der Betonkörper 30 durch dunkle Schraffuren angedeutet, in dem die metallischen Elemente der Schallschutzwand 55 integriert sind.
Hingegen zeigen die 7 bis 16 lediglich das Metallständerwerk der Schallschutzwand 55, das in einem späteren Herstellungsschritt in einen Betonmantel durch ein Gießverfahren integriert wird.
Die Zeichnungen nach 5 und 6 zeigen auch, dass das T-förmige Kopfelement 1 mit seinen T-Schenkeln 2, 3 auch lösbar auf einem beliebigen Wandelement 56 befestigbar ist, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel nach den 5 und 6 die Befestigung auf den Ständern 22 eines Wandelements 56 erfolgt, welches in einem späteren Verfahrensschritt in einem Betonkörper 30 eingebettet wird.
Die 1 zeigt eine vollständige Schallschutzwand nach der Erfindung als akustisches Modell, wo dargestellt ist, dass auf der schallzugewandten Seite, nämlich an der Unterseite des dortigen T-Schenkels 2 zwei im Abstand und parallel zueinander angeordnete zylindrische Rohrelemente 13, 14 angeordnet sind, von denen das eine Rohrelement 13 einen größeren Durchmesser hat als das parallel hierzu angeordnete andere Rohrelement 14.
Es ist auch dargestellt, dass die beiden Rohrelemente 13, 14 segmentiert sind, d.h. aus einer Reihe von fluchtend hintereinander angeordneten und stirnseitig jeweils gegeneinander abgeschotteten Zylinderkammern besteht.
Die Resonatorkanäle - wie anhand der 5 und 6 noch dargestellt werden wird - sind schräg nach unten gegen die bodenseitige Schallquelle 40 gerichtet.
Mit Hilfe der dargestellten Höhenlinien in 1 kann erkannt werden, dass die so hergestellte Schallschutzwand eine bevorzugte Höhe von 4 m bei einer Länge von im Bereich zwischen 4 bis 6 m aufweist.
Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist nur angedeutet, dass die beiden Rohrelemente 13, 14 im Bereich des Kopfelementes 1 in einem Betonkörper 30 integriert sind, wie anhand der 5 und 6 noch näher erläutert werden wird.
Die 1 zeigt jedoch - wegen der einfacheren zeichnerischen Darstellung - nicht die Integration der HHRs im Bereich des Wandelementes 56. Der dort die HHRs ummantelnde Betonkörper 58 ist lediglich in den 5 und 6 angedeutet.
Das Wandelement 56 besteht aus einem rahmen- und gitterförmigen Metallständerwerk, welches aus gitterförmig zusammengesetzten Rahmenteilen 60, 61 besteht, die einen umlaufenden und in sich geschlossenen Metallrahmen 59 bilden.
Die Resonanzabsorber 53 sind im Bereich zwischen den einzelnen Gittermaschen angeordnet, wobei jeder Resonanzabsorber 53 aus einer zylinderförmigen Röhre besteht, in deren Mittenbereich Schlitzöffnungen 57 angeordnet sind, die luftführend mit dem Innenraum der Resonanzkörper 53 verbunden sind und die nach außen offen durch den - hier nicht dargestellten Betonkörper 58 -in Richtung auf die Schallquelle 40 zeigen.
Die einzelnen, im Abstand voneinander angeordneten Zylinderkörper 54, welche die Resonanzabsorber 53 bilden, sind lastübertragend zwischen den horizontalen Rahmenteilen 60 des Metallrahmens 59 eingepasst, so dass sich ein stabiler, verzugsfreier Metallrahmen 59 ergibt, der in einem späteren Verfahrensschritt in einen Betonkörper 58 eingebettet wird.
Weil die tatsächliche Einbettung in den Betonkörper 58 fehlt, ist das Bezugszeichen 58 in 1 in Klammern gesetzt.
Die so hergestellte Schallschutzwand 55 hat optimale Schalldämmeigenschaften, wobei in der allgemeinen Beschreibung darauf hingewiesen wurde, dass es eine Reihe unterschiedlicher Kombinationen gibt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Wandelement 56 ohne die Resonanzabsorber 53 hergestellt und montiert wird und dass lediglich das Kopfelement 1 mit darin eingebauten HHR-Rohrelementen 13, 14 auf beliebig gestaltete Wandelemente 56 aufgesetzt und montiert werden kann.
Ebenso ergibt sich in 1 die Möglichkeit, dass beim Wandelement zwar ein Metallrahmen 59 mit den Rahmenteilen 60, 61 vorhanden sein könnte, aber die zwischen den Rahmenteilen lastübertragend befestigten Resonanzabsorber 53 entfallen.
Es wurde jedoch festgestellt, dass ein nicht zu erwartendes Schalldämmmaß mit dem Aufbau nach 1 erreicht werden kann, weil eine Vielzahl von lufttechnisch voneinander getrennten Resonanzabsorbern 53 matrixartig zwischen den Gittermaschen eines Metallrahmens 59 aufrechtstehend angeordnet sind und unabhängig voneinander arbeiten, weil sie lufttechnisch voneinander getrennt sind.

In der Tabelle 1 sind die bevorzugten geometrischen Abmessungen für die beiden Rohrelemente 13 und 14 angegeben. Die dortige Bezeichnung „Zylinder groß“ bezieht sich auf das im Durchmesser größere Rohrelement 13, während sich die Bezeichnung „Zylinder klein“ auf das Rohrelement 14 im kleineren Durchmesser bezieht. Tabelle 1: die Auslegung der HHRs für eine große und eine kleine Zylinderröhre im Kopfelement

Kopfelement
	Laut Annahme Akustik					laut Plan
	Ø	L	V		Ø außen	d-Wandung	Ø innem		rechn L
	[mm]	(mm)	[l]		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]		empf
Zylinder Groß	250	240	11,78		244,5	2	240,5	259		260
Rinder Klein	110	240	2,28		127	1,6	123,8	189		190

Anz/Segment I-Segment [mm]	max.ges. I HHR [mm]	d-Zwischenblech [mm]	max Anz.	Anz. Halsvarianten	Empf. Anz. HHR
5000	4500	1	17,2	5	17
5000	4800	1	25,1	5	5

So wird ein bevorzugter Durchmesser für das größere Rohrelement von 250 mm und für das kleinere Rohrelement von 110 mm vorgeschlagen.
Nachdem in einer bevorzugten Ausgestaltung die Rohrelemente 13, 14 segmentiert sind und aus einer Reihe von fluchtend ineinander angeordneten und lufttechnisch voneinander getrennten Zylinderräumen besteht, wird für das größere Rohrelement 13 eine Länge des jeweiligen Zylinders von 240 mm und für das kleinere Rohrelement eine gleiche Länge vorgeschlagen.
Daraus ergibt sich ein Luftvolumen pro Zylinder für das größere Rohrelement 13 von 11,78 Liter und für das kleinere Rohrelement von 2,28 Liter.
Dabei wird von einem Außendurchmesser von 244,5/127 mm ausgegangen und von einer Wandungsdicke von 2/1,6 mm.
Der Durchmesser innen beträgt dann jeweils 240,5/123,8 mm und die rechnerische Länge beträgt dann 259/189 mm, was sehr nahe an die empfohlene Länge von 260/190 mm herankommt.
Aus dem unteren Teil der Tabelle 1 sind Berechnungen zu entnehmen, welche Anzahl von einzelnen segmentierten Zylinderräumen gegeben sind, wobei eine empfohlene Anzahl von 17/25 dargestellt ist.
Unter dem Begriff „Anzahl der Halsvarianten“ wird verstanden, dass verschieden geformte Schlitzöffnungen 17 mit Schlitzkanälen 19 im größeren Rohrelement 13 und ebenfalls unterschiedlich geformte Schlitzöffnungen 16 mit Schlitzkanälen 18 vorgesehen sein können.
In der Tabelle 2 werden die bevorzugten geometrischen Abmessungen für die HHRs für das größere Rohrelement 13 angegeben. Es wird dabei von einem Durchmesser von 24,05 cm und einer Zylinderlänge von 26,0 cm ausgegangen. Tabelle 2: die Auslegung der großen Zylinderröhre im Kopfelement im Hinblick auf gewählte Resonanzfrequenzen

Durchmesser Zylinder (Segment) 24,05 cm

Länge Zylinder (Segment) 26,0 cm

Hals Tiefe 7,0 cm

Schlitz Länge [cm] Schlitz Breite [cm] Resonanzfrequenz

10,0 5,0 99,38 Hz

10,0 4,0 91,06 Hz

10,0 3,0 81,44 Hz

10,0 2,0 69,52 Hz

10,0 1,0 52,55 Hz
Bei einer Schlitzlänge der Schlitzöffnung 17 von 10 cm können unterschiedliche Schlitzbreiten im Bereich von 1,0 bis 5,0 cm vorgesehen werden, was zu den in der Tabelle 2 auf der rechten Seite angegebenen Resonanzfrequenzen führt, die demnach optimal gedämpft werden.
Die 3 zeigt den frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrad des größeren Rohrelementes 13, wobei auf der Ordinate der Schallabsorptionsgrad aufgezeichnet ist und auf der Abszisse die Frequenz und dabei die Frequenzkurven für 99,91; 81,70 und 53 Hz aufgezeichnet sind, die zu unterschiedlichen Schallabsorptionsgraden führen. Tabelle 3: Auslegung des kleinen Zylinderrohrs im Kopfelement als HHR in Abhängigkeit von Resonanzfrequenzen

Durchmesser Zylinder (Segment) 12,38 cm

Länge Zylinder (Segment) 19,0 cm

Hals Tiefe 7,0 cm

Schlitz Länge [cm] Schlitz Breite [cm] Resonanzfrequenz

4,0 5,0 143,92 Hz

4,0 4,0 131,71 Hz

4,0 3,0 117,65 Hz

4,0 2,0 100,29 Hz

4,0 1,0 75,68 Hz
In analoger Weise zeigt die Tabelle 3 die bevorzugte geometrische Abmessung des kleineren Rohrelementes 14, bei dem ein bevorzugter Durchmesser von 12,38 cm bei einer Länge von 19,0 cm angenommen wird. Es wird dabei eine Halstiefe (Länge des Resonatorkanals) von 7 cm angenommen.
Bei einer Schlitzlänge der Schlitzöffnung 16 können unterschiedliche Schlitzbreiten im Bereich zwischen 1,0 bis 5,0 cm gewählt werden, was zu denen auf der rechten Seite der Tabelle 3 aufgezeichneten Resonanzfrequenzen führt, für die eine optimale Dämpfung erreichbar ist.
Die 4 zeigt dabei in analoger Weise wie die 3 die frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrade für das kleinere Rohrelement 14 in Abhängigkeit von verschiedenen, eingezeichneten Frequenzkurven.
Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass in den Rohrelementen unterschiedliche Schlitzbreiten im Bereich zwischen 1,0 bis 5,0 cm angeordnet sein können. Es kann auch vorgesehen sein, dass alle segmentierten Zylinder im jeweiligen Rohrelement 13 oder 14 eine gleiche Schlitzbreite aufweisen oder alternierend Schlitzbreiten unterschiedlicher Breite vorhanden sind.
Die 5 und 6 zeigen Einzelheiten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für die Ausbildung eines Kopfelementes 1.
Aus 6 ist zu entnehmen, dass der T-Schenkel 2 des Kopfelementes 1 der schallabgebenden Schallquelle 40 zugewandt ist und praktisch dachförmig ausgebildet ist, wobei an der Unterseite die HHRs angeordnet sind.
Die 5 zeigt, dass eine bevorzugte Länge des T-Profils im Bereich zwischen 100 cm bis 400 cm möglich ist und eine Höhe 5 im Bereich zwischen 10 cm bis 50 cm.
Die beiden T-Schenkel 2, 3 haben bevorzugt eine gleiche Länge 12 im Bereich zwischen 10 cm bis 100 cm, und die Unterseiten 9 sind bevorzugt glatt ausgebildet.
Das T-Profil ist auf einem mittigen Basisschenkel 6 aufgesetzt und werkstoffeinstückig mit diesem aus einem Guss hergestellt. Das Gießmaterial bildet den Betonkörper 30, in dessen Innenraum die drei Rohrelemente 13, 14, 15 angeordnet sind.
Der Übergang von dem jeweiligen horizontalen T-Schenkel 2, 3 zum Basisschenkel ist als abgeschrägte Konuswand 7, 8 ausgebildet, die einen bestimmten Winkel zur Vertikalen bildet. Dies ist günstig für die Schalleinleitung in die HRRs.
Demnach sind auf der rechten Seite in 5 und 6 der Lärmbereich 20 und die von der Schallquelle 40 abgewandte Seite der Abschirmbereich 10 dargestellt.
Der Basisschenkel 6 hat eine bevorzugte Höhe 11 im Bereich zwischen 10 cm bis 100 cm.
Im Mittenbereich des Basisschenkels 6 sind die drei zueinander parallelen Rohrelemente verlegt, wobei das größere Rohrelement 13 in der Mitte verlegt ist und bevorzugt aus einem größeren Metallrohr 13 (siehe Tabelle 1) besteht, während das im Durchmesser kleinere Rohrelement 14 ebenfalls bevorzugt aus einem Metallrohr 24 mit den Abmessungen gemäß Tabelle 1 besteht.
Es ist nicht dargestellt, dass die Rohrelemente 13, 14 entweder durchgehend ausgebildet sind und einen durchgehenden, sich über die gesamte Länge des Kopfelementes 1 erstreckenden Luftraum bilden oder - in einer zweiten Ausführung - gegeneinander lufttechnisch und akustisch abgeschottet und segmentiert sind und eine Anzahl von luftschlüssig voneinander getrennten Zylinderräumen bilden, deren geometrische Abmessungen und akustischen Eigenschaften in den Tabellen 1, 2 und 3 dargestellt sind.
Aus Verstärkungs- und Symmetriegründen ist im Basisschenkel 6 des T-Profils noch das weitere Rohrelement 15 - bevorzugt als Metallrohr 25 - angeordnet und in den Betonkörper 30 eingegossen, weil damit symmetrische Trageigenschaften für den Betonkörper 30 erzielt werden und eine besonders stabile und verzugsfreie Gestaltung des Betonkörpers 30 erreicht werden kann.
Außer stabilisierenden Trageigenschaften hat das Rohrelement 15 keine weitere Funktion.
Es kann daher auch als Massiv-Metallstab ausgebildet sein, der einen kleineren Durchmesser aufweist oder auch entfallen oder auch durch eine Anzahl von Eisenstäben oder einem Gitterwerk aus Moniereisen ersetzt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass er ebenfalls als HHR in der Art wie das Rohrelement 14 ausgebildet ist.
Die beiden akustisch wirksamen Rohrelemente 13, 14 weisen schräg nach unten gerichtete Resonatorkanäle auf, wobei beim Rohrelement 14 der jeweilige Resonatorkanal aus der Schlitzöffnung 16 mit einem sich luftschlüssig daran anschließenden Schlitzkanal 18 besteht, während beim größeren Rohrelement 13 die Schlitzöffnung 17 luftschlüssig über einen Schlitzkanal 19 mit dem Innenraum des Rohrelementes 13 verbunden ist.
Gemäß der Tabelle 1 (unterer Teil) können unterschiedliche Halsvarianten für die Ausgestaltung der beschriebenen Resonatorkanäle 16, 18 bzw. 17, 19 vorgesehen werden.
Ebenso ist in der allgemeinen Beschreibung angegeben, dass sowohl die Innenflächen der Resonatorkanäle 16, 18; 17, 19 zusätzlich bedämpft oder beschichtet sein können, ebenso wie die Innenflächen der Metallrohre 23, 24.
Die 5 und 6 zeigen auch, dass das Kopfelement 1 an der Basis eine metallische Kopfplatte 21 aufweist, die mit Hilfe einer neigungseinstellbaren Befestigung 27 auf eine Ständerplatte 26 eines Wandelementes aufsetzbar und dort befestigbar ist.
Dabei kann ein unterschiedlicher Neigungswinkel 28 eingestellt werden, so dass eine optimale Ausrichtung der HHR im Kopfelement 1 auf die schallabgebende Schallquelle 40 gemäß 6 möglich ist.
Die 6 zeigt auch, dass die Schlitzachsen 33, 34, welche die Resonatorkanäle 16, 18 und 17, 19 einen unterschiedlichen Winkel 35, 36 zu einer Vertikalen 37 einnehmen können und sich im Bereich der Schallquelle 40 schneiden können. Wie eingangs ausgeführt, ist der Innendurchmesser 31 des größeren Rohrelementes 13 größer als der Durchmesser 32 des kleineren Rohrelementes 14.
Die dadurch gebildeten unterschiedlichen Hohlräume 43, 44 sind die Resonanzräume der dadurch gebildeten HRRs (Resonanzabsorber).
Der durch das Rohrelement 15 auf der schallabgewandten Seite gebildete Hohlraum 45 kann bedämpft sein.
Die 6 zeigt auch, dass die Kopfplatte 49 an der Unterseite des Kopfelementes 1 im Neigungswinkel 28 einstellbar ausgebildet ist.
Somit ist aus 6 erkennbar, dass die von der Schallquelle 40 ausgehenden Schallwellen 38 in unterschiedlicher Phase in unterschiedlichen Richtungen auf die unterschiedlich im Neigungswinkel 35, 36 ausgerichteten Resonatorkanäle der HHRs auftreffen.
Die 7 und 8 zeigen ein bereits auf einen metallischen Ständer 22 montiertes, metallisches Kopfelement 1, wobei die Rohrelemente 13, 14, 15 im Zwischenraum zwischen zwei stirnseitig parallel zueinander angeordneten Endplatten 46 festgelegt sind und sich dadurch eine stabile , verzugsfreie Metallkonstruktion 50 ergibt.
Das Ständerprofil 47 des Ständers 22 ist bevorzugt als Doppel-T-Träger ausgebildet, und auch hier zeigt die 8, dass eine winkeleinstellbare Schraubbefestigung 27 zwischen der kopfelementseitigen Kopfplatte 49 und der ständerseitigen Ständerplatte 26 gegeben ist.
Die Schraubbefestigungen 27 sind als lange Schraubbolzen ausgebildet, die durch die gesamte Metallkonstruktion hindurchgehen und an der metallischen Deckplatte des Kopfelementes 1 festgelegt sind.
Die 7 und 8 zeigen, dass die im kleineren Rohrelement 14 angeordneten Schlitzöffnungen 16 einen bestimmten Schlitzabstand 41 zueinander haben und die Schlitzöffnungen 17 im größeren Rohrelement 13 auf Lücke versetzt zu den Schlitzöffnungen 16 im kleineren Rohrelement 14 sind. Der Schlitzabstand der Schlitzöffnungen 17 ist mit 39 bezeichnet. Der Lückenversatz ergibt sich durch das Bezugszeichen 29.
Die gleichen Verhältnisse wie in 7 dargestellt, sind in perspektivischer Unteransicht auch in 8 dargestellt. Für die gleichen Teile gelten die gleichen Bezugszeichen.
In 9 ist eine perspektivische Ansicht der linken Seite des Kopfelementes 1 dargestellt, wo erkennbar ist, dass die Schlitzöffnungen 16, 17 durch Schlitzbleche 42, 52 gebildet sind, die einander in Längsrichtung teilweise überlappen.
Diese Schlitzbleche 42, 52 sind tangential an die Rohrelemente 13, 14 angeschlossen und werden dann vom späteren Betonkörper 30 vollständig ummantelt, so dass nur noch deren vordere Schlitzöffnungen 16, 17 aus dem Betonkörper 30 herausschauen und luftschlüssig mit der Umgebung verbunden sind. Durch die Anordnung solcher Schlitzbleche 42, 52 wird ein ausgezeichneter Verbund im Betonkörper 30 für die Rohrelemente 14, 15 und die gesamte Metallkonstruktion 50 des Kopfelementes 1 erreicht.
Die 10 zeigt in analoger Weise die perspektivische Ansicht auf die rechte Seite des Kopfelementes 1, wo für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt sind.
Die 11 und 12 zeigen jeweils die Seitenansicht und die Draufsicht auf die Anordnung ähnlich den 9 und 10, wobei für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen gelten.
Die 13 zeigt die durchgebolzte Befestigung 27 - vorzugsweise durch Schrauben und Muttern -, während die 14 bis 16 die Schraubbefestigung 27 auf der ständerseitigen Ständerplatte 26 zeigen.
Insgesamt ergibt sich mit dem beschriebenen Aufbau eine Lärmschutzeinrichtung mit hochabsorbierenden Schallschutzelementen, wobei bevorzugt die aus einem Leichtbeton bestehenden Betonkörper 30, 58 als Absorber dienen und die in den Betonkörpern 30, 58 integrierten Rohrelemente 13, 14 als Resonatorkörper (HHR) überlegene Dämpfungseigenschaften entfalten.
Bezugszeichenliste

1: Kopfelement
2: T-Schenkel
3: T-Schenkel
4: Länge (von 3 und 4)
5: Höhe (von 3 und 4)
6: Basisschenkel
7: Konuswand
8: Konuswand
9: Unterseite (von 4)
10: Abschirmbereich
11: Höhe (von 6)
12: Länge (von 3 oder 4)
13: Rohrelement (groß)
14: Rohrelement (klein)
15: Rohrelement (links)
16: Schlitzöffnung (von 14)
17: Schlitzöffnung (von 13)
18: Schlitzkanal (von 14)
19: Schlitzkanal (von 13)
20: Lärmbereich
21: Kopfplatte
22: Ständer
23: Metallrohr (von 13)
24: Metallrohr (von 14)
25: Metallrohr (von 15)
26: Ständerplatte
27: Befestigung
28: Neigungswinkel
29: Versatz (zwischen 16 und 17)
30: Betonkörper
31: Durchmesser (von 13)
32: Durchmesser (von 14 und 15)
33: Schlitzachse (von 13)
34: Schlitzachse (von 14)
35: Winkel (von 33)
36: Winkel (von 34)
37: Vertikale
38: Schallwelle
39: Schlitzabstand (von 17)
40: Schallquelle
41: Schlitzabstand (von 16)
42: Schlitzblech (von 14, 16)
43: Hohlraum (von 13)
44: Hohlraum (von 14)
45: Hohlraum (von 15)
46: Endplatte
47: Ständerprofil
48: Halteplatte (von 13)
49: Kopfplatte
50: Metallkonstruktion
51 52: Schlitzblech (von 13, 17)
53: Resonanzabsorber (in 56)
54: Zylinderkörper (von 53)
55: Schallschutzwand
56: Wandelement
57: Schlitzöffnung
58: Betonkörper (von 53)
59: Metallrahmen (von 56)
60: Rahmenteil (horizontal)
61: Rahmenteil (vertikal)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0935026 A1 [0002]
EP 0361025 A1 [0004, 0005]

Claims

Schallschutzwand (55) in der Ausbildung als wandbildendes, tafelförmiges Fertigteil (1, 55, 56) bestehend aus einem tafelförmigen Wandelement (22, 56), auf dessen Krone ein T-förmiges Kopfelement (1) befestigbar ist, dessen beide T-Schenkel (4, 5) das vertikale Wandelement (22, 56) im horizontalen Abstand (12) überragen und der eine T-Schenkel (4) auf die Schallquelle (40) gerichtet ist, während der andere T-Schenkel (5) auf die schallabgewandte Seite des Kopfelements (1) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Kopfelement (1) aus einem Metall-Beton-Verbundkörper besteht, in dessen Betonkörper (3) mehrere aus Metallkörpern bestehende Absorber (13, 14 , 43, 44) als hochabsorbierende Schallschutzelemente eingebettet sind.
Kopfelement (1) einer Schallschutzwand (55), das auf einem tafelförmigen Wandelement (22, 58) einer Schallschutzwand (55) montierbar ist, dessen beide T-Schenkel (4, 5) das vertikale Wandelement (22, 56) im horizontalen Abstand (12) überragen und der eine T-Schenkel (4) auf die Schallquelle (40) gerichtet ist, während der andere T-Schenkel (5) auf die schallabgewandte Seite des Kopfelements (1) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Kopfelement (1) aus einem Metall-Beton-Verbundkörper besteht, in dessen Betonkörper (3) mehrere aus Metallkörpern bestehende Absorber (13, 14 , 43, 44) als hochabsorbierende Schallschutzelemente eingebettet sind.
Wandelement (22, 56) einer Schallschutzwand (55), bestehend aus einem Betonkörper, dadurch gekennzeichnet, dass im Betonkörper (58) des Wandelements (22, 56) eine Vielzahl von matrixartig verteilt angeordneten Resonanzabsorbern (53, 54) eingebettet sind, deren schallaufnehmende Schlitzöffnungen (57) auf die Schallquelle (40) gerichtet sind.
Kopfelement (1) oder Schallschutzwand (55) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schirmartig ausgebildete T-förmige Kopfelement (1) aus einem im Betonkörper (30) eingegossenen, innenliegenden Metallkörper (13, 14, 15) besteht.
Kopfelement (1) oder Schallschutzwand (55) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper aus mindestens einem mittleren, im Bereich des Basisschenkels (6) angeordneten, zylinderförmigen Rohrelement (13) besteht, das als Resonanzabsorber ausgebildet ist.
Kopfelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand und seitlich zum mittleren Rohrelement (13) ein weiteres, zylinderförmiges Rohrelement (14) im Betonkörper (30) eingebettet ist, das einen kleineren Durchmesser aufweist und ebenfalls als Resonanzabsorber ausgebildet ist.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper des Kopfelements (1) ein weiteres zylindrisches Rohrelement (15) aufweist, welches zur Versteifung im schallabgewandeten T-Schenkel (3) des Kopfelements (1) im Betonkörper (30) eingebettet ist.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Betonkörper (30) vollständig ummantelte Metallkörper aus drei im Abstand voneinander angeordneten und sich über die Längserstreckung des Betonkörpers (30) erstreckenden zylindrischen Rohrelementen (13-15) besteht, welche die statischen Trageigenschaften des Betonkörpers verbessern.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die endseitigen Stirnseiten der zylindrischen Rohrelemente (13-15) an metallischen Endplatten (46, 48) angeschlossen sind, welche lösbar mit jeweils einer Ständerplatte (26) eines metallischen Ständerwerks (47) des Kopfelements (1) verbindbar ist.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zylindrischen Rohrelemente (13, 14) ausgebildeten Absorber (13, 14, 43, 44) als Helmholtz-Resonatoren ausgebildet sind.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die resonanten Absorber (13, 14, 43, 44) auf die spezifischen Frequenzkomponenten des Straßenlärms abgestimmt sind.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es mittels Kopfplatten (49) auf die Tragkonstruktion bestehender Lärmschutzwände aufsetzbar und montierbar ist.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betonkörper (30) aus einem Leichtbeton, bevorzugt mit einer Trockenrohdichte (Raumgewicht) zwischen 800 und 2000 kg/m3 besteht.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Betonkörper (30) aus einem Recyclingbeton besteht, bei dem die Gesteinskörnung durch 100 % Bauwerksbruch Typ 3 nach DIN 4226-101 substituiert ist.
Kopfelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die im Betonkörper (30) eingebetteten Rohrelemente (13, 14) über luftführende Resonatorkanäle (18, 19) an die Umgebung angekoppelt sind.
Kopfelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Resonatorkanal (18, 19) aus im gegenseitigen Abstand zueinander angeordneten Schlitzblechen (42, 52) besteht, die zwischen sich luftführende Schlitzöffnungen (16, 17) ausbilden, und dass die Schlitzbleche (42, 52) etwa tangential am jeweiligen Rohrelement (13, 14) ansetzen, den Betonkörper (30) durchgreifen und mit ihren äußeren Schlitzöffnungen (16, 17) in die Umgebung münden.
Kopfelement einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Hohlräume gebildeten Absorber (13, 14, 43, 44) in Richtung ihrer Längsachse axial fluchtend segmentiert sind und einzelne gegeneinander abgeschlossene Hohlräume bilden.
Kopfelement einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem im Durchmesser größeren Rohrelement (13) ein bevorzugter Durchmesser von 24,05 cm und eine segmentierte axiale Länge von 26 cm vorgesehen sind.
Kopfelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine bevorzugte axiale Schlitzlänge von 10 cm und eine Schlitzbreite im Bereich zwischen 1 bis 5 cm vorgesehen sind.
Kopfelement einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem im Durchmesser kleineren Rohrelement (14) ein bevorzugter Durchmesser von 12,38 cm und eine segmentierte axiale Länge von 19,0 cm vorgesehen sind.
Kopfelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine bevorzugte axiale Schlitzlänge von 4 cm und eine Schlitzbreite im Bereich zwischen 1,0 bis 5,0 cm vorgesehen sind.
Schallschutzwand (55) oder Wandelement (56) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass auch im vertikalen Wandelement (56) mehrere Resonanzabsorber (53) liegend und/oder stehend eingebettet sind.
Schallschutzwand (55) oder Wandelement (56) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzabsorber (53) aus einer Anzahl von matrixartig im Wandelement integrierten und verteilt angeordneten, mit ihren Längsachsen vertikal ausgerichteten Zylinderkörpern (54) besteht.
Schallschutzwand (55) oder Wandelement (56) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinderkörper (54) eine bevorzugte Länge von 95,0 cm bei einem Durchmesser von 9,0 cm aufweist.
Schallschutzwand (55) oder Wandelement (56) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinderkörper (54) eine Schlitzöffnung (57) mit einer bevorzugten Schlitzlänge von 10 cm und einer Schlitzbreite im Bereich zwischen 1,0 bis 4,0 cm aufweist.
Schallschutzwand (55) oder Wandelement (56) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierenden Zylinderkörper (54) im gegenseitigen Abstand aufrecht stehend in einem Metallrahmen (59) zwischen horizontalen Rahmenteilen (6) angeordnet sind, dass der Metallrahmen(59) aus gitterförmig angeordneten horizontalen (60) und vertikalen Rahmenteilen (61) besteht, der in einem Betonkörper (58) eingebettet ist.