DE2023165A1

DE2023165A1 - Daempfungssystem

Info

Publication number: DE2023165A1
Application number: DE19702023165
Authority: DE
Inventors: Conlisk Peter James; Kenneth Lenzen; Bowling George Willard
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3691712A; GB1295986A; FR2047647A5

Description

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γΐ/fcr 19588 ' \l Mal 1970 t

Anwaltaakten Hr. 19 588

Monsanto Company
St. Louis /Missouri / USA

Dämpfungasysten

Die Erfindung bezieht sich auf die Dämpfung von Schwingungen in Gebäuden.

Gebäude und ihre verschiedenen Bestandteile sind verschiedenen Kräften unterworfen, welche Schwingungen darin hervorzurufen vermögen. Einige dieser Kräfte, beisplels-

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C —

weiee Wind, Erdstoß· und Erdbeben, sind natürlichen Ursprünge und rufen zumeist Schwingungen des ganzen Gebäudes hervor.

Andere derartige Schwingungen in Gebäuden erzeugende Kräfte werden von innen her wirksam wie zum Beispiel bei schnellem oder stoliweise erfolgendem Wechsel der Belastung von Decken und Fußböden. Fußböden und Decken von relativ großer Spannweite waren häufig Resonanzschwingungen als Ergebnis von unterschiedlicher bzw· ungleichförmiger Belastung ausgesetzt. Derartige Schwingungen rufen bei sich in solchen Gebäuden aufhaltenden Personen unangenehme Gefühle hervor. Mit dem Aufkommen von Balken und Trägern mit kleineren Quersohnitteflachen, beispielsweise den erst relativ kürzlich entwickelten leichten Stahlgitterträgern mit offenen Stegen, hat das Auftreten solcher Schwingungen zugenommen und damit die Bauindustrie vor beträchtliche Probleme gestellt. Bei einigen Gebäuden, in denen relativ große Spannweiten freier Fußbodenfläelien durch Balken mit kleiner Querschnittefläche oder durch Gitterträger mit offenen Stegen getragen sind, waren durch die Fortbewegung einer oder mehrerer Personen über diesen Fußboden hervorgerufene Schwingungen so stark, daß bei anderen eich auf solchen Fußböden aufhaltenden Personen, äußeret unangenehme Gefühle hervorgerufen wurden·

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Zur Bewältigung der durch diese Belastungeschwingungen hervorgerufenen Probleme wurden bereits verschiedene Methoden vorgeschlagen. Eine vorgeschlagene Methode sah eine Vergrößerung der Querschnitteflächen der tragenden Balken und somit eine Steigerung der Steife des gesamten Aufbaue vor. Eine weitere Methode schlug eine Vergrößerung der Dicke des auf den Balken angeordneten Fußboden-oder Deckenmaterials, beispielsweise Stampfbeton, vor. Dies erfordert jedoch auch eine entsprechende Verstärkung der tragenden Balken. Keine dieser Mathoden ist sonderlich zweckmäßig, da keine im Hinblick auf Material oder Baukosten wirtschaftlich 1st. AIa weiterer Ausweg wurde eine Vermehrung der senkrechten Stützteile solcher Fußböden und Decken, beispielsweise durch zusätzliche Säulen oder Zwischenwände, zur Verkürzung der freien Spannweiten vorgeschlagen. Dies ist jedoch ebenfalls eine unwirtschaftliche Lösung und ist auch nicht anwendbar, wenn welträumige offene Flächen benötigt werden. Weiterhin wurde vorgeschlagen, eine oder mehrere Flächen der gesamten Balken mit einer Schicht aus einem zäh-elastischen Material zu beschichten und diese zur Erzeugung einer Scherbeanspruchung des zäh-elastischen Materials zusätzlich mit relativ steifen Materialien zu überdecken« Dieser Torschlag wurde jedoch wegen der hohen Kosten und des Unwirtschaftlichen Gebrauchs von Baumaterial und Arbeitskräften nicht ausgeführt.

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Sie Erfindung schafft ein System oder Verfahren zur Dämpfung dieser störenden Schwingungen unter derartiger Verwendung zäh-elastischer Materialien, wodurch die Verwendung von tragenden Teilen mit größeren Querschnitteflächen oder von dickeren Fußböden oder Becken erübrigt ist. Ebensowenig erfordert das erfindungegemäße Verfahren den Auftrag zäh-elastischer Stoffe und versteifender Materialien auf die gesamten Balken oder Träger, und zwar weder an der Baustelle noch bei deren Herstellung. Sas erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht Einsparungen an der Größe und dem Gewicht der verwendeten Baustoffe und erzielt gleichzeitig eine wirksame Dämpfung dynamischer Schwingungen durch ein einfaches, wirtschaftliches und neuartiges System.

Dementsprechend schafft die Erfindung ein Schwingungs-Dämpfungssystem, mittels dessen dynamische Schwingungen von Fußböden und Decken in Gebäuden auf annehmbare Größen reduzierbar sind. Das erfindungsgemäße Dämpfungssystem lit einfach und wirtschaftlich im Baugewerbe verwendbar. Bin System der genannten Art verwendet gemäß der Erfindung wirksame Dämpfungselemente, die eich wirtschaftlich herstellen lassen und zur Verwendung mit Balken verschiedener Hpnnnweiteii und Größen geeignet »Ind. Weitere Merkmale der liri'indunr <·17ϊ«Ιη-« nicli aue "der weiteren Beschrei-

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen in Bauwerken verwendet zäh-elastische Verbindungsteile zwischen den Enden von Balken und einem festen tragenden Teil, zumeist einem festen Bauteil eines Gebäudes.

Durch Änderung der Belastung entstehende Schwingungen wir-

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ken sich als Biegungen des tragenden Balkens aus und stel- ' len sich als Änderungen der Iiängsabmessungen der von der neutralen Ebene des Balkens entfernten Teile dar. Das Zähelastische Verbindungsglied ist ah einer von der neutralen Ebene des Balkens, wenn dieser einen Teil eines Fußbodens oder einer Decke bildet, entfernten Stelle am Ende des Balkens befestigt, so daß derartige Änderungen auf das Glied übertragen und durch dieses gedämpft werden, wobei die mechanische Energie durch die in der zäh-elastischen Verbindung auftretenden Spannungen in Wärme umgesetzt wird. Die in dem erfindungsgemäßen System verwendete zäh-elastische Verbindung ist ein Dämpfungselement Bit An dia Balken bzw. an dem festen Teil befestigbaren tragenden Teilen und einem zwischen diesen angeordneten und stoffachlüseig mit diesen verbundenen aäh-elaetiechem Material. Die als Ergebnis der dynamischen Belastung durch di· Biegung des Balkens in dem zäh-elastischen Material hervorgerufenen Spannungen bewirken eine Dämpfung der Schwingungen.

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Weitere Merkmale der Erfindimg ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von luaführungabeispielen anhand der Zeichnung. In dieser ist*

Pig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Darstellung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungssystem in der Anwendung mit einer ersten Bauweise,

Pig. 2 eine ^x'ig. 1 entsprechende Darstellung des erfindungsgemäöen Systems in der Anwendung bei einer anderen Bauweise,

Pig. 3 eine gleichartige Ansicht des Systeme bei Anwendung mit einer andersartigen Bauweise,

Pig. A eine teilweise weggebrochene Schaittansicht einer Aueführungeform eines in dem erfindungsgemäßen Dämfungssystem verwendeten Dämpfungselsments,

Pig. 5 eine Sennittansicht einer geänderten Ausführung

eines in dem erfindungsgemäSesi System -verwendeten Dämpfungselements,

Pig. 6 eine teilweise im Schnitt gezeigte Schrägansicht

einer weiteren AusfUhrungsform eines in dem Sys com verwendeten Dämpfungselements,

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Fig. 7 «in· Schrägansicht noch tiner weiteren Ausführungsfor» eines in dem System verwendbaren Dämpfungeelemente und

Fig. 8 eine Darstellung in Sohrägansicht einer weiteren

Ausführungsform des erfindungsgemäQen Schwingungsdämpfungeeyeteme.

Das erfindungsgemäSe Schwingungedämpfungeeyetem für Gebäude verwendet ein «äh-elastieches Yerbindungeglied zwischen dem Ende eines ein waagerechte* Bauteil, beispielsweise einen Fußboden oder tine Decke tragenden Balkens und einem festen Bauteil. Bas zäh-elastische Verbindungsglied ist in beeug auf die neutrale Ebene des Balkens so angeordnet, daß das Durchbiegen des Balkens unter dynamischer Belastung Kräfte erzeugt, deren Komponenten senkrecht zu dem festen Bauteil wirksam werden. Das zäh-elastische Verbindungsglied oder Dämpfungaelement zwischen dem Balken und dem festen Bauteil umfaßt das eigentliche Dämpfungselement mit an dem Balken bzw· an dem festen Bauteil befestigten tragenden feilen und dem zwischen diesen angeordneten und stoffechlüeaig damit verbundenen zäh-elastischen Material. Zur wirkGarnen Dämpfung von Schwingungen sollte das zäh-elastische Material einen niedrigeren Elastizitätsmodul haben als die tragenden Teile und einen entsprechend höheren Verlustfaktor al B diese«

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Zur Verbindung eines Balkens mit einem-festen Bauteil Bind die Verbindungsteile an den Bndstücken des Balkens angeordnet.Dabei ist ea nicht erforderlich, daß die äußersten Enden des Balkens dergestalt mit dem festen Bauteil verbunden sind, wenngleich diese Anordnung vielfach vorgezogen wird, sondern nur, daß die Bndstücken des Balken® derart verbunden sind» Dementsprechend kann die Verbindung durch Befestigung des zäh-elastischen Gliedes bsw» Dämpfungselemente an einem Punkt innerhalb der letzten 60 bis 90 cm Balkens oder, allgemeiner ausgedrückt innerhalb der letzten 15ji des so zu verbindenden Balkens hergestellt werden. Dementsprechend kann das zäh-elastische Verbindungsglied oder Dämpfungselement an einer der Auflagestelle des Balkens auf dem festen Bauteil unmittelbar benachbarten Stelle am Ende des Balkens oder, entsprechend den Abmessungen des festen Bauteils, mit dem der Balken zu verbinden ist, in einiger Entfernung vom Auflagepunkt nach der Mitte des Balkens hin befestigt werden.

Das feste Bauteil, mit dem der Balken verbunden wird, kann jedes beliebige feste, tragende Bauteil des tragenden, starren Aufbaus eines Gebäudes sein. Gewöhnlich ist es das gleiche tragende Bauteil, welches auch den zu dämpfenden Balken trägt. Die Art des festen trafenden Bauteils ändert eich je nach /r1 des betreffenden Bauwerks. So kann 68 als

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eine Wand aus Mauerwerk, -Beton oder armiertem Beton, eine senkrechte Säule aus Stahl, armiertem Beton oder anderem Baumaterial als tragendes Element oder als ein waagerecht angeordneter Träger, auf dem die Fußböden und Decken tragenden Balken liegen, ausgebildet sein.

Mittels des erfindungsgemaßen Verfahrens lassen sich alle Arten von als Teile eines Fußbodens oder einer Decke verwendbaren Balken wirksam dämpfen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße System zur Verwendung mit den gebräuchlichsten Stahlträgern wie Gitterträgern mit offenen Stegen und I-'i'rägern. Der Begriff I-Träger umfaßt hier Stahlträger verschiedener Querschnittsformen die in entsprechender Weise in Bauwerken verwendet werden, wie Trägerprofile mit breiten Gurten, American Standard Profile, U-Profile und andere wie Spundwandprofile und zusammengesetzte Profile.

Zur Erzielung einer wirksamen Schwingungsdämpfung ist das Dämpfungselement bzw* das zäh-elastische Glied gegenüber der neutralen Ebene des zu dämpfenden Balkens reraetat angeordnet. Da Schwingungen in Fußböden oder Decken tragenden Balken als Durchbiegung dieser Balken auftreten, bewirken sie Veränderungen der Abmessungen aller Teil» des Balkens mit Ausnahme der in der neutralen Ebene liegtnden.

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Diese Veränderungen nehmen mit der Entfernung von der neutralen Ebene zu. Daher 1st das erfindungsgemäße Dämpfungβ element am wirkungsvollsten, wenn es möglichst weit von der neutralen Ebene dee zu dämpfenden Balkens angeordnet ist. Das bedeutet in der Praxis gewöhnlich eine Entfernung von der neutralen Ebene des zu dämpfenden Balkens zwischen einem viertel bis zur dreifachen Tiefe desselben* In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, das Verbindungsoder Dämpfungselement in Verlängerung des am weitesten von der neutralen Ebene des Balkens liegenden Gurtes anzuordnen. Im Falle eines üblicherweise mit seinem unteren Gutt. aufliegenden I-Trägers bedeutet das, daß das zäh-elastische Dämpfungselement am oberen Gurt desselben anzuordnen ist. Im Falle eines Stahlgitterträgers Bit offenem Steg erfolgt die Anordnung am zweckmäßigsten in Verlängerung des unteren Gurtes des Trägers. Wenngleich das Verbindungsglied oder DämpfungBelement oberhalb oder unterhalb der neutralen Ebene des Trägers oder Balken· angeordnet sein kann, ist es bei einem einen Fußboden oder eine Decke tragenden Gitterträger mit offenem Steg normalerweise unterhalb der neutralen Ebene anzuordnen, im die Oberfläche des Fußboden! bzw· der Deka nicht zu unterbrechen«

Die Anordnung des säh-elastisohen Verbindungsgliedes bzw. Dämpfung·elemente erfolgt weiterhin derart, daß die als

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Schwingungen erzeugten und durch das Dämpfungselement gedämpften Bewegungen eine große senkrecht zu dem festen tragenden Bauteil verlaufende Komponente haben. Wenngleich dies nicht voraussetzt, daß das Dämpfungselement oder Verbindungsglied parallel zur Längsausdehnung des Trägers und senkrecht zu dem tragenden Bauteil angeordnet ist, ist eine solche Anordnung des Dämpfungeelements offensichtlich die zweckmäßigste. Solange eine wesentliche Komponente der durch die Schwingungen erzeugten Kräfte senkrecht zu dem festen tragenden Bauteil verläuft, kann das Dämpfungselement im Winkel zu diesem und zur neutralen Ebene des Trägers angeordnet sein. Wenn dabei die Resultierende der auf das viskoelastische Verbindungsglied oder Dämpfungeelement einwirkenden Kräfte überwiegend senkrecht zu dem festen Bauteil verläuft und das Dämpfungeelement genügende Steifheit besitzt um der Ablenkung zu widerstehen, ergibt sich eine wirksame Dämpfung. Im Allgemeinen sollte die Steifheit in senkrechter Richtung zu dem festen Bauteil wenigstens 6 200 kp/otn skin, obgleich eine höhere Biegefestigkeit erwünscht und in dem System wirksam anwendbar ist.

Die Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Darstellungen der Zeichnung in Verbindung mit den vorstehenden und folgenden Erläuterungen besser verständlich. Fig. 1 zeigt

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ein bevorzugtes Aueführungebeispiel der Erfindung; bei dem ein Gitterträger mit offenem Steg 1 als Auflage für' eine gegossene Betonplatte 2 dient. Der Fußboden ist auf einer Wand 3 aus Hauerwerk gelagert, auf der auch der obere Gurt 4- dee Trägers ruht. Das zäh-elastische Verbindungsglied oder Dämpfungselement 5 ist in Fig. 1 in Verlängerung des unteren Gurts des Gitterträgere angeordnet. DaB Dämpfungselement 5 besteht aus einem tragenden Teil 7f welches mittels einer Montageplatte 8 an der Wand 3 befestigt ist. Am anderen Ende des Teile 7 ist unter Zwischenfügung einer Gewinde-Verlängerung 10 ein Zylinder angeordnet. Zur Einstellung auf die statische Belastung nach dem Einbau und dem Guß der Platte 2 dient eine Spannmutter 13· Das andere tragende Teil des Dämpfungeelements ist ein in Verlängerung des unteren Gurte 6 des Trägers angeordnetes und in den Zylinder 9 hinelnragendee stabförmiges Kolbenteil 11. Zwischen den beiden konzentrischen und zylindrischen tragenden Teilen ist das zähelastische Material in Form eines stoffschlüssig mit beiden Trageteilen 9 und 11 verbundenen Zylinders 13 eingefügt. Diese« eäh-elastische Material 12 bewirkt die Dämpfung der durch Veränderungen der Belastung des durch die Platte 2 gebildeten Fufibodens im Gitterträger 1 hervorgerufenen Schwingungen. Offensichtlich wirken die als Ergebnis veränderlicher dynamischer Belastung im unteren Gurt 6

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des Trägers 1 auftretenden Kräfte senkrecht zur tragenden Wand 3 und in der Ebene des zäh-elastischen Dämpfungsgliedes 5. Bin gleicher Aufbau würde gewählt, wenn anstelle der tragenden Wand 3 ein hoher und mit breiten Gurten ausgebildeter I-Träger in dem Gebäude verwendet wäre, dessen unterer Gurt unterhalb der Mittellinie des Dämpfungsgliedes 5 läge, d.h. der Verlängerung des unteren Gurts 6 des Gitterträgers 1, (Fig.l).

Eine abweichende Anordnung eines ähnlichen zäh-elastischen Dämpfungsgliedes zur Verbindung eines solchen Gitterträgers mit einem tragenden I-Träger von geringerer Tiefe, als der Gitterträger aufweist, ist in Pig. 2 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist das Dämpfungselement 5 an einem am unteren Gurt des I-Trägers 3 befestigten und sich abwärts erstreckenden versteiften Winkel 14 befestigt. Das In S¹Ig. 4· im einzelnen dargestellte Dämpfungsglied 5 dieser Ausführungsform besteht aus einem tragenden Teil oder Schaft 7» dessen Ende 10 in einen in einem Zylinder angeordneten Kolben geschraubt und mittel« einer Kontermutter 13 verstellbar darin gesichert ist. Der Zylinder ist über eine Verlängerungslasch· 16 am unteren Gurt 6 des Trägers 1 befestigt. Bei dieser Anordnung werden die Schwingungskräfte des unteren Gurtes 6 in.einem Winkel zum tragenden Teil 3 übertragen, wobei jedoch eine beträchtliche Komponente senkrecht dazu verläuft, während

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das Dämpfungsglied 5 parallel mit dem Träger und in Verlängerung des unteren Gurtea 6 desselben angeordnet ist.

Pur andere Bauweisen können andere Befestigungsarten zur Anwendung kommen· Fig· 3 zeigt eine Anwendung des erfindungsgemäüen Verfahrens zur Verbindung des oberen Gurtes eines I-Trägers 21 mit einer senkrechten Säule 23· Bei
dieser Ausführung umfassen die Befestigungseinrichtungen eine am oberen Gurt 22 des I-Trägers 21 starr befestigte Platte 24 und eine Winkelstütze 25 zur Befestigung an der senkrechten Säule 23« Zwischen der Platte 24 und der Winkelstütze 25 ist mit diesen beiden Teilen stoffschlüssig verbundenes zäh-elastisches Material 26 eingefügt. Bei dieser in Fig. 3 dargestellten Abwandlung der Dämpfungseinrichtung ist diese um mehr als die Hälfte der Tiefe des Trägers von dessen neutraler Ebene entfernt angeordnet, je
nach der Dicke und Ausführung der dadurch getragenen Fußboden- oder Deckenplatte.

Sin« geänderte Ausführungeform eines in der in Flg. 1
dargestellten Weiae verwendbaren Dämpfungsgliedes 1st in Fig. 4 dargestellte Darin besteht das Dämpfungselement 5 aus einer aus zwei Hälfte 9* und 9" zusammengesetzten
zylindrischen Hülse. Die Hälften 9^f und 9" sind mit Stegen 15* und 15" versehen, zwischen denen «ine flache Lasche 16,

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angeordnet ist, deren Verlängerung an dem Träger befestigbar ist. Sie Stege 15* und Ib" und die Lasche 16 sind untereinander durch Schweißen, Nieten oder, entsprechend der Darstellung, durch Schrauben 17 verbunden. Innerhalb der Hälften der Hülse ist eine Schicht 12 eines zäh-elastischen Materials angeordnet und mit den Hälften 9' und 9" und einem an dem Schaft 7 befestigten Kolben 18 stoffschlüssig verbunden. Der Schaft 7 ist ah der Montageplatte 8 befestigt und zur Erzielung der Verstellbarkeit in den Kolben t 18 eingeschraubt und mittels der Kontermutter 13 darin gesichert. Sie Bit der Lasche 16 zusammengebauten Hälften 9¹ und 9" den zylindrischen Hülse sind über die Verlängerung der Lasche 16 am unteren Gurt eines Gitterträgers oder eines anderen Trägers durch Verschweißen, Vernieten, Verechrauben oder in anderer geeigneter Weise befestigbar.

Zur Verwendung mit des erflndungsgemäßen System sind weitere abgeänderte Ausführungsforaen zäh-elastischer Dämpfungsglieder verwendbar. Ein derartiges Glied ist in Pig. 5 gezeigt. Darin ist der Zylinder 9 des Dämpfungselements oder -glledes 5 auf einem am Ende 10 ein Gewinde aufweißenden Stab 7 verstellbar angeordnet und durch eine Kontermutter 13 gesichert/Wie in Pig. I stellt auch hier der zylindrische Stab 11 das andere tragende

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Teil dar, zwischen welchem und dem Zylinder 9 das stoffschlüssig damit verbundene zäh-elastische Material 12 in' Form eines Zylinders eingefügt ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Dämpfungsgliedes, bei dem das der Befestigung an einem festen Bauteil dienende tragende Teil einen Halter 31 mit einem Kasten an einer Seite aufweist. Das andere tragende Seil ist eine zwischen den Wandungen des Kastens 32 angeordnete Platte Zwischen den beiden gegenüberliegenden Wandungen des Kastens 32 und den entsprechenden Flächen der Platte 33 sind Schichten 34 und 35 eines zäh-elastischen Materials eingefügt und stoffschlüssig damit verbunden. Diese Ausführung eines Dämpfungsgliedes ist vorzugsweise mit Versteifungen versehen, die ein Durchbiegen in einer zu den Wandungen dee Kastens 32 und der Platte 33 parallelen Ebene verhindern. Diese Versteifungen bestehen beispielsweise in seitlichen Wandungen des Kastens 32 auf beiden Seiten oder anderen geeigneten Einrichtungen zur Verhinderung dee Durchbiegens.

Eine weitere geänderte Aueführungeform eines Dämpfungsgliedes, welches zur Umgehung eines im Wege stehenden Bauteile geeignet ist, zeigt Fig. 7. Bei dieser Ausführungeforn des Dämpfungsgliedes werden die Schwingungskräfte durch in dem zäh-elastischen Material aufnehmbare Tex -

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sionekräfte gedämpft. Das in ?ig. 7 dargestellte Dämpfungsglied besteht aus einem Joch 37 und einer in stumpfem Winkel dazu verlaufenden Platte 38 von beispielsweise elliptischer lOrm. Das Joch 37 ist as unteren Gurt eines Grit t erträger a J oder an einer an einem festen tragenden Bauteil befestigten Hontageplatte 36 oder anderen derartigen Einrichtungen befestigbar und die Platte 38 jeweils am. anderen dieser Teile. Sin Ende der Platte 38 ragt zwischen die Enden des Joche 37 und ist mit diesen durch zwei stoff- * schlüssig mit den beiden Oberflächen der Platte 38 und den Innenflächen des Jochs 37 verbundene Schichten 39 und 40 eines zäh-elastischen Materials verbunden· Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind die Schichten des zäh-elastischen Materials Scheiben. Vorzugsweise sind zur endgültigen Längenverstellung nicht dargestellte Verstelleinrichtungen vorgesehen. Diese Ausführung eines Dämpfungsgliedes ist so angeordnet, daß sein Mittelpunkt nicht in Verlängerung des unteren Grurts des Trägers J, an dem es befestigt ist, liegt· Sine beträchtliche Komponente der Schwingungskräfte derartiger Gitterträger verläuft parallel zur neutralen Ebene desselben und senkrecht iu dem festen Bauteil, an dem das Dämpfungsglied befestigt ist. Diese.Kräfte werden durch die durch Bewegung im Gitterträger im zäh-elastischen Material 39 und 40 hervorgerufene !Torsion gedämpft.

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Bel Anwendung der erfindungsgemäßen Methode der Schwingungsdämpfung 1st davon auszugehen, daß die Anzahl Träger, die zur Erzielung einer wirksamen Dämpfung schwingungsgedämpft werden Bussen, je nach Art des Bauwerks und den freien Spannwelten Innerhalb welter Gremzen veränderlich 1st. Gewöhnlich reicht es aus, wenn nur von der Mitte ausgehend zwei Drittel der eine gegebene Fläche überspannenden Träger oder weniger mit Dämpfungseinriohtungen versehen werden. Bine häufig angewendete Ausführung sieht die Befestigung von Dämpfungseinriohtungen wechselweise an jeweils einem Ende nebeneinanderliegender Träger vor. Dadurch wurde eine wirksame und befriedigende Dämpfung erzielt. Eine weitere Ausführung ist in Pig. 8 dargestellt. Darin ist das Dämpfungsglied 41 durch Verwendung einer Überbrückung 46 zwischen den Enden benachbarter Träger 44, 45 parallel zu deren unteren Gurten 42, 43 jedoch zwischen diesen angeordnet. Bei dieser Ausführung werden die in beiden Trägern auftretenden Schwingungen wirksam durch das zäh-elastische Dämpfungsglied 41 gedämpft.

falls Träger mit relativ langer Spannweite abzudampfen sind, 1st die Verwendung stark vergröSorter säh-elastischer Dämpfungsglitder nicht unbedingt erforderlieh. In einigen fällen ist ep jedoch zweckmäflig, mehrere derartige Dämpfungsglieder an ein oder bald· Indem «Ines abzudämpfenden

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Trägers langer Spannweite anzuordnen. Dabei brauchen die Dämpfungsglieder an einem Ende nicht in gleicher Ebene zu liegen oder am gleichen Punkt am Träger befestigt zu sein. Die Verwendung mehrerer solcher Verbindungs- oder Dämpfungsglieder an einem Ende eines einseinen Trägers ist zweckmäßig durchführbar und im Bereich der Erfindung einbegriffen.

Angesichts der Anpassungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchen nur wenige verschiedene Größen von zäh-elastischen Verbindungs- oder Dämpfungsgliedern hergestellt zu werden, die dann zur Verwendung mit Trägern verschiedenster Groben und Spannweiten in verschiedenen Kombinationen zur wirksamen Dämpfung in solchen verschiedenen Trägern auftretender Schwingungen geeignet sind.

Das in den verschiedenen Dämpfungsgliedern oder -elementen nach der Erfindung verwendete säh-elastische Material kann sehr verschieden und mit verschiedenen Eigenschaften ausgestattet sein. Selbstverständlich aufi solches zähelastisches Material einen niedrigeren Elastizitätsmodul haben als die tragenden Teile, an denen es angebracht ist. Zweckmäßig liegt der Elastizitätsmodul des «ah-elastischen Materials mindestens eine Zehnerpotenz unterhalb des Elastizitätsmoduls irgend eines tragendes Teils· Allgemein sollte der Schubmodul des zäh-elastischen Materials

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wenigstens 3,5 kp/cm betragen. Br liegt vorzugsweise zwiechen 3»5 und 70 kp/cm . Wenn jedoch das feste Bauteil, das die Kräfte aufnimmt, stark genug ist, kann das Material auoh einen höheren Schubmodul haben. Die vorstehend angeführten bevorzugten Grenzen sind für übliche Bauweisen mit Einschluß von Wänden aus Mauerwerk geeignet. Am besten geeignet ist ein zäh-elastisches Material, dessen Schubmodul zwischen 7 und 21 kp/cm liegt.

Weiterhin muß das zäh-elastische Material einen Dämpfungsoder Verlust-Paktor haben, der höher ist als der der tragenden Teile, mit denen es stoffschlüssig verbunden ist. Zweckmäßig liegt der Verlustfaktor des zäh-elastischen Materials eine Zehnerpotenz höher als der Irgend eines tragenden Teils. Der Verlustfaktor gibt den durch Spannung im zäh-elastischen Material vernichteten Anteil der zugeführten Energie an. Der Verlustfaktor bei Schubbeanspruchung sollte für wirksamste Schwingungsdämpfung wenigstens 0,5 betragen. Vorzugsweise liegt er bei 0,6 oder darüber.

Der erwünschte Elastizitätsmodul und der entsprechende Verlustfaktor geeigneter zäh-elastischer Stoffe sollte allgemein bei Temperaturen vorhanden sein, bei denen das erfindungsgemäße Dämpfung«system üblicherweise verwendet wird. Die vorstehend angeführten Bereiche für den Schubmodul und den Verlustfaktor bei Scherbeanspruchung sind

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auf Raumtemperatur bezogen. Sämtliche Einzelteile des erfindungsgemäßen Systems sind gewöhnlich in den Außenwänden und Dachkonstruktionen von Gebäuden untergebracht. Allgemein sind solche Gebäude, bei denen eine Dämpfung der Belastungsschwingungen erwünscht erscheint, zum Aufent-, halt von Menschen bestimmt und daher im kalt#n Klima beheizt. Daher erstreckt sich der beim Gebrauch der im erfindungsgemäßen System verwendeten zäh-elastischen Stoffe übliche Temperaturbereich von etwa O⁰G bis 30⁰O. Vorzugsweise ist der vorstehend angeführte Schubmodul und Verlustfaktor über diesen ganzen Temperaturbereich vorhanden. Noch günstiger ist es, wenn diese Paktoren bzw. Eigenschaften über einen Bereich von -1O⁰O - +5O⁰O vorhanden sind. Dadurch ist das Material bei bestimmten Bauweisen in extremem Klima verwendbar.

Geeignete, die angegebenen Eigenschaften aufweisende zähelastische Stoffe können aua zahlreichen derartigen Stoffen ausgewählt werden. So eignen sich beispielsweise Vinylchlorid- und -fluorid-Polymere und -Copolymere wie Copolymere von Vinylchlorid/Vinylaoetat und Vinylchlorid/ Äthylen, die in verschiedenem Ausmaß plastifiziert sind. Ebenso eignen sich solche Polymere wie Polysulfidgummi, Polyurethangummi., Bu ty !gummi oder Butadienpolymere und -copolymere, Weiterhin eignen olch Neopren, Polyto trafluor-

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äthylsn, Polytrifluorqhloräthyl@n_p und Polyvinylether wie Polyvinyl-Isobutyläther und Poly¥inyl- test.Butyläther. Da sich Füllstoffe enthaltende Polymere allgemein als zur Dämpfung von Schwingungen geeigneter erwiesen haben als Polymere ohne Füllstoffe sind erster® vorzuziehen. Besonders geeignet sind Polymere, deren Füllstoffe wie z.B. nioht-amorpher Graphit^ölimmer, Asbest, Talkum und flockige Metalle Plättehenform aufweisen.

Zur wirksamen Dämpfung von Schwingungen muß das verwendete zäh-elastische Material fest und stoffschlüssig mit den tragenden Teilen des Verbindung®- oder Dämpfungsgliedes verbunden sein. Bine solche Verbindung ist gewöhnlich mittels Klebstoffen erzielbar. Für diesen Zweck eignen sich zahlreiche im Handel erhältliche Stoffe wie thermoplastische oder duroplastische Kunstharzkleber. Zur Erzielung bester Ergebnisse sollte die Festigkeit oder Steife des Klebers nach der Verfestigung gleich der des damit befestigten zäh-elastischen Materials oder größer als diese sein. Daher wird ein starrer, duroplastischer Kleber wie etwa ein Epoxy-, Furan-, Silikon-, Phenol-, Melamin-, Harnstoff- oder Polyesterkleber bevorzugt. Anorganische Kleber wie Litharge- oder Magnesiumoxyohloridkleber sind gleichfalls verwendbar« Am besten eignet sich zum Kleben dee zäh-elastischen Materials ein lÖBungsmittelfreier Bpoxy-Kleber, von dem veraohiodene Sorten im Handel erhältlich sind.

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Die Größenordnung der Schicht aus zäh-elastischem Material in den zäh-elaetisohen Verhindungs- oder Dämpfungsgliedern des erfindungsgemäßen Systems ist zur Anpassung an Jede Art normalerweise auftretender Däafung von Schwingungen an Gebäuden weltgehend veränderbar. Sie Dicke dieser Schicht sollte gerade ausreichen, um die erwünschte Spannung in dem Dämpfungselement aufzunehmen. Dazu erwies sich eine Dicke von etwa 1,3 mm bis 13 mm als genügend, wobei die Schicht erforderlichenfalls auch dicker sein kann. Die Flächenausdehnung der Schicht aus sähelaetischest Material kann jede gewünschte Größe haben. Im Interesse der Wirtschaftlichkeit des Materialverbrauchs wird die Plächenausdehnung der säh-elastischen Schicht

ρ vorzugsweise zwischen etwa 6,5 und etwa 3250 cm gehalten.

Innerhalb dieses Bereiche lassen sich zahlreiche verschiedene Größen, Formen und Stärken von Dämpfungsgliedern oder -elementen ausführen, um diese jeder gewünschten Schwingungsintensität an Gebäuden jeder Größe anzupassen. Allgemein ist es zweckmäßig, nur soviel «äh-elastisches Material su verwenden, wie sur Dämpfung der erwarteten Schwingungen notwendig ist. Soerwies sich ein Dämpfungsglied oder -element «it säh-elastischta Material in einer Schicht von 2,54 mm Dicke und einer Ausdehnung über 195 em als ausreichend zur Dämpfung von Schwingungen eines Gitterträgers aus Stahl alt einer Spannweite von 6 β, wenn je-

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weile ein solches Dämpfungsglied an beiden Enden des Trägers angeordnet ist und die Träger im Abstand von 60 cm zwischen Mittellinien angeordnet sind.

Vorstehend ist ein Schwingungsdämpfungssystem beschrieben, bei dessen Anwendung Schwingungen in Gebäuden auf ein durch Personen in dem Gebäude nicht mehr spürbares Maß verringerbar" sind. Dieses neuartige System ist äußerst anpassungsfähig und sparsam im Verbrauch von Material, da verschiedene Anordnungen innerhalb des Systems möglich sind, bei denen relativ wenige Standardgrößen von Dämpfungsgliedern oder -elementen benötigt werden. So ist das System wie vorstehend beschrieben, mit Trägern in verschiedenen Anordnungen verwendbar, wie zum Beispiel an beiden Enden eines einzelnen Trägers,wechselweise an den Enden nebeneinanderliegender Träger, zwischen den Enden miteinander durch Überbrückung verbundener Träger oder nur an solchen Trägern, die das Mittelteil eines großflächigen Fußbodens bzw. einer solchen Decke tragen. Außerdem ist das erfindungegemäße System mit den verschiedensten Arten von Bauwerken verwendbar, beispielsweise mit- solchen Wände aus Mauerwerk oder Beton aufweisenden oder Gebäuden mit Stahloder Stahlbeton-Skeletten« Da© erfindungsgemäß© System ist zur Verwendung an Gebäuden mit Trägern jeder üblichen Spannweite geeignet. Daher ist das erfindungsgemäße Dämpfungseystem für die verschiedensten derzeit gebräuchlichen

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Bauweisen geeignet. Weiterhin ist das Dämpfungsglied bzw. sind die Dämpfungselemente des erfindungsgemäßen Dämpfungseystems in relativ wenigen Standardgrößen für die Verwendung mit allen handelsüblichen Arten und Spannweiten von Trägern herstellbar. Das erfindungsgemäße System läßt sich äußerst wirtschaftlich während der Errichtung eines Bauwerks mit einbauen oder mit einem Minimum baulicher Veränderungen in bestehende- Gebäude einfügen. Somit"besitzt das erfindungsgemäße Dämpfungssystem viele Vorteile wie z.B. seine Anpassungsfähigkeit an die verschiedensten gebräuchlichen Bauarten und die damit erzielbare wirksame Dämpfung von Schwingungen in Fußböden und Decken in neuartiger Weise.

Selbstverständlich sind Änderungen und Abwandlungen der Ausführung möglich, ohne den in den folgenden Ansprüchen umrissenen Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche ι - 26 -

Claims

Patentansprüche: _;

\.)Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen in Gebäuden, dadurch gekennzeichnet₉ daß wenigstens ein Endstück eines einen Teil eines Fußbodens oder einer Decke bildenden Trägers mittels von des? neutralen Ebene des Trägers entfernt angeordneten Dämpfungselernents derart mit einem festen tragenden Teil verbunden tfird, daß eine wesentliche Komponente der durch die Schwingungen erzeugten Bewegungen über das Dämpfungselement senkrecht auf das feste tragende Teil wirkt, wobei das Dämpfungselement ein an dem Träger befestigbares und ein an dem festen tragenden Teil befestigbares tragendes Teil und zwischen den tragenden Teilen eingefügtes und stoffschlüssig mit diesen verbundenes zähelastisches Material aufweist und das zähelastische Material einen niedrigeren Elastizitätsmodul und einen höheren Verlustfaktor aufweist als die tragenden Teile.

2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Funkt innerhalb der äußersten 15 % der Länge des Trägers mit dem festen, tragenden Teil verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Gitterträger mit offenem Steg ist.

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Dämpfungselement wenigstens um ein Viertel der Höhe

^entfernt des Trägers von dessen neutraler Ebene angeordnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement wenigstens um ein Viertel der Höhe des Trägers von dessen neutraler Ebene entfernt und im wesentlichen parallel zu diesem angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement in Verlängerung des unteren Gurts des Gitterträgers mit offenem Steg angeordnet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement im wesentlichen parallel zu dem unteren Gurt des Gitterträgers mit offenem Steg und senkrecht zu einem die Enden mehrerer solcher Gitterträger verbindenden überbrückungsteil angeordnet ist.

8. Verfahren*nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile des Dämpfungselements einen Zylinder und einen Kolben aufweisen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile des Dämpfungselements zwei Platten aufweisen.

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10. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile eine Platte und ein einen Winkel damit bildendes Joch aufweisen, zwischen denen das zähelastische Material einer Torsion unterworfen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der tragenden Teile des Dämpfungselements Einrichtungen zur Längenverstellung aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß das zähelastische Material einen Schubmodul von wenigstens 3,5 kp/cm hat.

13* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastIbehe Material einen Schubmodul von zwischen 3_t5 und 70 kp/cm hat.

lh. Verfahren nach Anspruch I₈ dadurch gekennzeichnet₉ daß das sähelastische Material einen Schubmodul zwischen 7 und 21 kp/cm hat.

15. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastische Material b@i Beanspruchung auf Schub einen Verlustfaktor von wenigstens 0,3 hat.' .

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■16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastIsehe Material bei Beanspruchung auf Schub einen Verlustfaktor von 0,6 oder darüber hat.

17. Schwingungsdärapfungselement für Fußboden- und Deckenkonstruktionen, gekennzeichnet durch an der Fußboden- bzw. Deckenkonstruktion und einem festen tragenden Bauteil befestigbaren tragenden Teilen und einem zwischen diesen tragenden Teilen eingefügten und stoffschlüssig damit verbundenen zähelastischen Material mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul und einem höheren Verlustfaktor als die tragenden Teile.

18. Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastische Material einen Schubmodul von

wenigstens 3>5 kp/cm hat.

19· Dämpfungselement nach Anspruch 17* dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastische Material einen Schubmodul zwischen

3,5 und 70 kp/cm hat.

2o. Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastische Material einen Schubmodul zwischen 7 und 21 kp/cm hat.

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21. Dämpfungselement nach Anspruch 17« dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastische Material bei Beanspruchung auf Schub einen Verlustfaktor von wenigstens o,3 hat.

22. Dämpfungselement nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß das zähelastische Material bei Beanspruchung auf Schub einen Verlustfaktor von o,6 oder darüber hat.

23« Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der tragenden Teile Einrichtungen zur Längenverstellung aufweist«

21. Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile einen Zylinder und einen Kolben aufweisen.

25. Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch-xgekennzeiehnet, daß die tragenden Teile Flatten aufweisen.

26. Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile eine Platte und ein Joch aufweisen.

27. Dämpfungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile eine Platte und ein einen Winkel mit dieser bildendes Joch aufweisen, die das zähelastische Material auf Torsion beanspruchen.

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BAD ORiGiNAL

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28. Dämpfungselement nach Anspruch 17_s dadurch gekennzeichnet, daß eines der tragenden Teile zwei mit Stegen versehene Halbzylinder (9¹» 9") aufweist, zwischen deren Stegen ein mit einer Verlängerungslasche versehenes Halteteil befestigt ist, und daß das andere Halteteil einen Kolben aufweist.

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