DE2126496C3 - Mehrteilige Baukonstruktion mit hoher innerer Vibrationsdämpfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Baukonstruktion mit hoher innerer Vibrationsdämpfung, bestehend ius mindestens zwei Konstruktionsteilen, die mindestens eine dünne Innenschicht aus viskoelastischem Material zwischen sich aufnehmen.

Ein Problem, dem im modernen Hausbau mehr und mehr Beachtung geschenkt wird, ist die unerwünschte Schallübertragung in homogenen Betonbalken und Betonwänden (einschließlich der Fahrstuhl-Schächte, Treppenhäuser usw.). Die Übertragung von Luftschall durch Baukonstruktionen aus Beton und Leichtbeton stellt ebenfalls ein großes Problem dar. Eine homogene Betondecke verstärkt die auf sie übertragenen Vibrationen um etwa den Faktor 100 infolge von Resonanzerscheinungen (Biegeschwingungen), während die Ausbreitungsdämpfung sehr gering ist (für Biegeschwingungen <0,l dB pro Meter bei 100 Hz).

Aus dem Flugzeugbau und der Satellitentechnik ist es bekannt, viskoelastische Materialien mit hohen Energieabsorptionseigenschaften zu verwenden, um die SchaUübertragung in dünnen Blechen zu dämpfen. Eine Schicht aus viskoelastischem Material wird dazu zwischen die beiden Bleche eingefügt. Das auf diese Weise erzeugte schichtartige Produkt wird als Sandwich-Blech bezeichnet

Aus dem Kraftfahrzeugbau sind z. B. für die Karosserie solche dämpfenden Wände bekannt, bei denen zwischen zwei Platten zur Schalldämpfung und zur Verbin_v ^diuigder bddejirfilatten eine dünne Schicht aus einem ^cfebfen&n,Tnicht~härtenden Material angeordnet ist. Auch Wände aus drei Metallschichten mit zwei dazwisehen angeordneten schalldämpfenden Schichten wurden schon verwendet (s. BE-PS 4 99 277).

Die Dicke der viskoelastischen Schicht, welche bei einem Sandwich-Blech verwendet wird, ist etwa 03 bis 1 mm, d. h. im wesentlichen gleich der Dicke der BIeehe, zwischen die sie eingefügt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Anwendung der hohen Energieabsorptionseigenschaften (Dämpfungsfähigkeit) gewisser viskoelastischer Materialien, Betonteile zu konstruieren, deren innere Dämpfung den Faktor 20 übersteigt. Eine hochgradige Reduktion des Verstärkungsfaktors durch die Erhöhung der inneren Verluste in der Betondecke und durch eine starke Vergrößerung der Impedanz und der damit verbundenen Ausbreitungsdämpfung ist daher eine fundamentale Voraussetzung zur Lösung der oben dargestellten Probleme.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Konstruktionsteile aus Beton oder Leichtbeton bestehen, und die Dicke der Innenschicht aus viskoelastischem Material 0,5 bis 1,0 mm beträgt und somit wesentlich geringer ist als die Gesamtdicke der Baukonstruktion.

An sich sollte man annehmen, daß die viskoelastische Schicht für eine gute Dämpfung relativ dick sein müßte. Dämpfunpsversuche mit Betonkonstruktionen haben jedoch überraschenderweise ergeben, daß eine viskoelastische Schicht von der gleichen Dicke wie in den Sandwich-Platten einen vollkommen ausreichenden Dämpfungsfaktor (Erhöhung mit einem Faktor 20-30) für das Betonteil ergeben. Dieses Betonteil kann beispielsweise ein Betonbalken, eine Betondecke, eine Betonwand oder eine Betonsäule sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Innenschicht Teil einer nach Art einer Sandwich-Platte hergestellten dünnen Verbundplatte, die als Einheit zwischen die Konstruktionsteile einfügbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Baukonstruktion sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, und zwar zeigen

Fig. la bis If Schnitte durch verschiedene Balkenoder Deckenkonstruktionen,

Fig. Ig einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fi g. If, F i g. 2a bis 2e Schnitte durch verschiedene Säulen,
F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Wand,
F i g. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Baukonstruktion.

F i g. la zeigt das Prinzip der Anordnung der viskoelastischen Innenschicht 1 zwischen zwei Baukonstruktionsteilen 2 und 3.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Baukonstruktion ist die Innenschicht 1 aus viskoelastischem Material in der

neutralen Zone oder unmittelbar in der Nähe der neutralen Zone angeordnet Die neutrale Zone ist durch die Biegeschwingungen in der Baukonstruktion definiert. Bei der im wesentlichen horizontalen Baukonstruktion gemäß F i g. 1 kann die viskcplastische Innenschicht 1 die Form einer Folie oder eines Filmes haben oder auf den unteren Konstruktionsteil 3 aufgesprüht sein (danach wird dann der obere Konstruktionsteil 2 auf die Innenschicht aufgesetzt). Es ist aber auch möglich, daß die viskoelastische Innenschicht bereits dann auf die Konstruktionsteile 2 oder 3 aufgebracht wird, wenn diese gegossen sind oder gegossen werden.

Zur Vermeidung von Verschiebungen der Konstruktionsteile gegeneinander sind geeignete Maßnahmen getroffen, die diese Verschiebung begrenzen. In F i g. Ib sind entlang der Teilungslinie als Bolzen ausgebildete Elemente 4 vorgesehen, welche beide Konstruktionsteile 2 und 3 durchdringen. In F i g. Ic sind die beiden Konstruktionsteile 2 und 3 so geformt, daß eine relative Verschiebung entlang der Teilungslinie nur in begrenztem Maße möglich ist. In den F i g. Id und e ist die Verschiebung durch Elemente 5 bzw. 6 begrenzt, welche beim Gießen der Konstruktionsteile in das untere Konstruktionsteil eingegossen worden sind. Auf das untere Konstruktionsteil ist das obere Konstruk- 2; tionsteil aufgegossen worden, nachdem die viskoelastische Innenschicht eingefügt worden ist. Die Elemente 5 bzw. 6 erstrecken sich dadurch sowohl in das untere Konstruktionsteil als auch in das obere Konstruktionsteil. In den Fi g. If und g hat die Trennungslinie eine Mäanderform, wodurch ebenfalls die relative Verschiebung der Konstruktionsteile gegeneinander begrenzt

In den F i g. 2a bis e sind Beispiele gezeigt, wie die viskoelastische Innenschicht t in unterschiedlicher Weise in Säulen angeordnet werden kann. In F i g. 3 ist die Anordnung einer viskoelastischen Innenschicht 1 in einer Wandkonstruktion dargestellt. Bei vertikalen Baukonstruktionen, wie sie in den F i g. 2 und 3 dargestellt sind, kann die Schicht beispielsweise durch Aufsprühen, durch Anhängen einer Folie aus viskoelastischem Material an die Grenzflächen usw. zwischen die entsprechenden Konstruktionsteile eingefügt werden.

In F i g. 4 ist an den Stoßflächen der Konstruktionsteile 2 und 3 jeweils eine steife Schicht 7 vorgesehen. Zwischen die beiden steifen Schichten 7 ist dann beim Zusammenfügen die viskoelastische Innenschicit 1 eingefügt worden. Die sieifen Schichten 7 weisen Poren zum Ausdrücken der Luft zu den angrenzenden Konstruktionsteilen 2 und 3 auf.

Geeignete viskoelastische Materialien sind beispielsweise Plastikmaterialien, vorzugsweise thermoplastische Materialien.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mehrteilige Baukonstruktion mit hoher innerer Vibrationsdämpfung, bestehend aus mindestens .zwei Konstruktionsteilen, die mindestens eine dünne Innenschicht aus viskoelastischem Material zwischen sich aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktionsteile (2, 3) aus Beton oder Leichtbeton bestehen, und die Dicke der Innenschicht (1) aus viskoelastischem Material 0,5 bis l^-njm Igtrtgt^md Somit wese^ifteh^gsrin;. gerist alsaieGesamulicicederBaukonstruktion": * ^

2. Baukonstruktion nach Anspruch 1 in Form von Bauteilen, die Biegebelastungen ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (1) zumindest über einen wesentlichen Teil ihrer Querausdehnung in der neutralen Zone oder in unmittelbarer Nähe der neutralen Zone dieser Bauteile verläuft.

3. Baukonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, bei der zwischen den Konstruktionsteilen Haltemittel angeordnet sind, die eine Verschiebung der Konstruktionsteile gegeneinander begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel aus Elementen (4,5,6) bestehen, die sich in beide Konstruktionsteile (2,3) hineinerstrecken.

4. Baukonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (1) durch Aufsprühen oder auf ähnliche Art in flüssigern Zustand auf einen der Konstruktionsteile (2 oder 3) aufgebracht ist.

5. Baukonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als viskoelastisches Material für die Innenschicht (1) plastisches Material, vorzugsweise thermoplastischer Kunststoff, vorgesehen ist.

6. Baukonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Innenschicht (1) und die Konstruktionsteile (2, 3) jeweils eine steife, luftdurchlässige Poren aufweisende Schicht (7) eingefügt ist.

7. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (1) Teil einer nach Art einer Sandwich-Platte hergestellten dünnen Verbundplatte ist, die als Einheit zwischen die Konstruktionsteile (2,3) einfügbar ist.