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Die Erfindung betrifft einen Schienenoberbau bei Stadt- und U-Bahnen mit unterhalb der die Schienen tragenden in einem Schotterbett gelagerten Schwellen angeordneten U-förmigen Betontrögen mit unter diesen befindlichen schalldämmenden Elementen.
Bei der durch den Strassen- oder Schienen verkehr in naheliegenden Gebäuden hervorgerufenen Schallimmission kann zwischen einer Weiterleitung des Schalls über das Medium Luft in Form von Luftschall oder über feste Stoffe in Form von Körperschall unterschieden werden. Während die erstgenannte Übertragungsform bei ebenerdigen Verkehrswegen überwiegt, werden die in Gebäuden nahe einer unterirdischen Bahn auftretenden Geräusche durch Körperschall hervorgerufen. Bei der aus Körperschall resultierenden Schallimmission überwiegen die tiefen Frequenzen von 40 bis 80 Hz.
Merkmal des durch unterirdische Schienenbahnen in angrenzenden Gebäuden aktivierten Luftschalls ist ein dumpfes Rollgeräusch.
Allgemein kann auf Grund von bereits durchgeführten Messungen gesagt werden, dass selbst bei geschliffenen Schienen und einer Schotterbettstärke von 30 cm sowie einer Dicke der Tunnelwandung von etwa 60 cm der Körperschall-Spitzenpegel zwischen 40 bis 80 Hz in der Grössenordnung von 50 dBv und der Summenpegel nicht unter 60 bis 65 dB liegt. Bei ungünstigen Randbedingungen erhält man um bis zu 25 dB grössere Pegelwerte. Dies hat zur Folge, dass in Gebäuden in unmittelbarer Nähe von Tunnelbauwerken der über Körperschall erzeugte Luftschallpegel einen Spitzenwert von 40 bis 60 dB (A) erreicht.
Mit zunehmendem Abstand der Gebäude von dem Tunnelbauwerk wird der Körperschallpegel im Boden abgebaut. Günstigenfalls wird hiedurch der Körperschall im kritischen Frequenzbereich von 40 bis 80 Hz pro 1 m Abstand um etwa 1 bis 2 dB reduziert. Bei einem hoch liegenden Grundwasserspiegel, bei Vorhandensein von Abwasserkanälen, Wasserleitungen, Gasleitungen, Heizleitungen sowie bei im Zusammenhang mit der Baumassnahme eingebrachten Erdankern und durchgeführten Bodeninjektionen liegen die Verhältnisse ungünstiger. Dies kann in bis zu 20 bis 30 m entfernt liegenden Gebäuden noch zu einer ausgeprägten Schallimmission führen, verbunden mit einer Luftschallabstrahlung in den Räumen.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik lässt sich in Gebäuden nahe einem von Schienenfahrzeugen befahrenen Tunnel ein ausreichender Schutz vor Geräusch- oder auch Erschütterungsimmissionen oberbauseitig entweder durch Zwischenschaltung von geeigneten elastischen Matten unter dem Schotter oder durch superelastische Schienenbefestigung erreichen. Auf Grund der vorgenommenen Messungen kann bei Verwendung von Unterschottenmatten eine Reduzierung des Körperschallpegels in dem Frequenzbereich grösser als 30 bis 40 Hz erreicht werden. Damit wird in vielen Fällen der Körperschallpegel so weit gesenkt, dass in nahe gelegenen Gebäuden keine störende Luftschallimmission auftritt. Voraussetzung ist die Verwendung von geeigneten Matten. Eine Wertung des Dämpfungsver- haltens kann über einen Anschwingversuch erfolgen.
Aus der DE-AS 1243225 sind miteinander verbundene Dämpfungsleisten zur Schwingungsdämpfung, die in Ausnehmungen zwischen zwei Betontrögen an deren Längsseiten angeordnet sind, bekannt. Es finden bei dieser Art der Dämpfung weiters noch Fasermatten aus Glas- bzw. Steinwolle, die in den Hohlraum zwischen den beiden Trögen verlegt werden, Verwendung.
Weiters wird in der DE-AS 1243225 ein Stahlbetontrog beschrieben, der in Abständen von etwa 70 cm punktförmig auf Grummiplatten aufliegt. Diese Art der Lagerung ruft mit der Zeit durch eben diese punktförmige, d. h. kleinflächige Auflage, grosse Schäden an den Auflagerstellen hervor.
Die Lagerungen des Betontroges drücken sich durch sein grosses Gewicht in die Gummiplatten ein und werden dann durch die Vibrationen der darüber fahrenden Züge und deren nicht geringes Gewicht in den eingepressten Mulden nach unten und zu den Seiten hin bewegt. Ausserdem ist die
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cher Puffer am Betontrog, fraglich.
Die DE-AS 2817278 offenbart eine Dämpfung der Vibrationen durch Elemente in Form von Hohlkegeln oder Leisten. Diese sind in eigens dafür geformte Ausnehmungen zwischen der Grundplatte und der Schienentragplatte angeordnet.
Eine andere bekannte Massnahme besteht in einer superelastischen Schienenbefestigung. Neben der hiemit erzielbaren Senkung der Körperschallimmission bedarf die Auswirkung der unter dem Rad sich einstellenden Verdrehung der Schiene auf den Schienen- und Radverschleiss sowie die bei
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wobei v = Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit in m/s v, = 5. 10-8 m/s = Bezugsgrösse
Zwischen dem über die Schwinggeschwindigkeit definierten Körperschall und dem über Luftdruckschwankungen messbaren Luftschall besteht eine Korrelation. So hängt bei einer über Körperschall zu Biegeschwingungen angeregten Wand oder Decke der hiedurch aktivierte Luftschall von der Grösse des Körperschallpegels ab.
Vielfach liegt der in einem Raum hervorgerufene Luftschall (dB) in der gleichen Grössenordnung wie der Körperschallpegel (dBV).
Beim Luftschall ist gemäss Fig. l zu unterscheiden zwischen dem unbewerteten und dem bewerteten Schallpegel. Mit dem bewerteten Schallpegel wird der subjektiven Empfindung des menschlichen Gehörs entsprochen. Die auf das menschliche Gehör abgestimmten Bewertungskurven sind international genormt. Zur Bewertung der vom Strassen- und Eisenbahnverkehr herrührenden Geräusche wird die
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A-Bewertung (untere voll ausgezogene Kurve) verwendet. Bei 50 Hz liegt bei Anwendung der A-Be- wertung die Abweichung gegenüber dem unbewerteten Pegel in der Grössenordnung von 30 dB ; d. h. ein Geräusch mit einer Frequenz von 50 Hz und einem unbewerteten Pegel von 50 dB entspricht bei Zugrundelegung der A-Kurve demnach 20 dB (A).
Zur Quantifizierung des von einer Schienenbahn in einem Tunnel hervorgerufenen Körperschalls wird von dem an der Tunnelwand aktivierten Körperschallpegel ausgegangen. Es wird dabei die senkrecht zur Tunnelwand vorhandene Schwingung gemessen und ausgewertet. Das Ergebnis der während der letzten 10 Jahre von verschiedenen Stellen bei U- und S-Bahnen im Bereich von Tunneln durchgeführten Messungen zeigt gemäss Fig. 2, dass der über die Frequenz aufgetragene Körperschall- pegel zwischen 40 und 80 Hz einen Scheitelwert aufweist. Bemerkenswert ist die grosse Streubreite, die in der Grössenordnung von 20 bis 25 dB liegt, zurückzuführen auf die bei den Messungen vorhandenen Oberbauformen, den Zustand der Schienenfahrfläche, die Schienenfahrzeuge, die Tunnelform und die Dicke der Tunnelwandung.
Auf Grund der Messungen erfährt der Körperschallpegel bei Schienen mit Riffeln und Wellen im kritischen Frequenzbereich von 40 bis 80 Hz eine Zunahme um bis zu 10 dB . Hingewiesen sei weiter darauf, dass der an der Tunnelwand gemessene Körperschallpegel mit zunehmender Dicke der Tunnelwandung abnimmt.
Die Fig. 3 zeigt die Verhältnisse für das erfindungsgemässe Masse-Feder-System (rechts oben schematisch dargestellt) auf, wenn der Oberbau so ausgestaltet ist, dass seine Eigenfrequenz 8 bis 14 Hz beträgt.
Bei der Ortbetonausführung gemäss Fig. 4 wird nach dem Verlegen der durchgehenden elastischen Matten --4-- sowie der dazwischenliegenden nicht tragenden Füllelemente --3-- und nach dem Überkleben der Stossfugen die Tragplatte --5-- unter Verwendung von Pumpbeton hergestellt. Der Querfugenabstand von Platte zu Platte beträgt 10 m. Durch nicht dargestellte Dübel wird eine ausreichende Querkraftübertragung gewährleistet und damit einer Stufenbildung vorgebeugt. Im Bereich von Gleisverziehungen und im Weichenbereich werden auf den elastischen Matten-4-Fili- granplatten verlegt. Nach der erfolgten Abdichtung der Fugen wird die Platte betoniert und anschliessend der Schotteroberbau-6-eingebracht.
Die Berechnung der Beanspruchung des als Masse-Feder-System ausgebildeten Oberbaues erfolgt unter Berücksichtigung der lastverteilenden Wirkung der Schienen. Zur Abdeckung der dynamischen Radlastschwankungen sowie der Auswirkung von Flachstellen wird auf Grund von Messungen ein Zuschlag von 60% in Ansatz gebracht.
Durchgeführte Messungen zeigen gemäss Fig. 5, dass mit den erfindungsgemässen Masse-Feder- - Systemen der Körperschall-Spitzenpegel an der Tunnelwand in dem massgebenden Frequenzbereich von 40 bis 80 Hz kleiner als 25 bis 35 dB ist. Der Körperschall-Summenpegel, bezogen auf eine Frequenz von 20 bis 200 Hz, ist kleiner als 35 bis 45 dB . Die bei den verschiedenen Oberbauformen um etwa 10 dB unterschiedlichen Pegel dürften in erster Linie auf die unterschiedliche Ausbildung des Tunnels sowie die unterschiedliche Dicke der Tunnelwandung zurückzuführen sein.
Ein Vergleich mit dem Regeloberbau mit 30 cm Schotterbettstärke zeigt, dass mit den als Masse- - Feder-System ausgebildeten Oberbauformen bereits ab etwa 20 Hz eine Abnahme des Körperschallpegels eintritt. Bei 40 Hz liegt die Senkung des Körperschallpegels bei einer pessimistischen Beur-
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120 Hz wächst die Pegeldifferenz weiter an. Mit den erfindungsgemässen als Masse-Feder-System ausgebildeten Oberbauformen wird demnach auch bei einer direkten Verbindung zwischen einem Gebäude und dem Tunnel ein ausreichender Schutz gegenüber einer störenden Luftschall- und Erschütterungsimmission erreicht. Der in den Räumen durch den Bahnbetrieb hervorgerufene Luftschall- - Spitzenpegel ist damit kleiner als 35 bis 40 dB (A), der Mittelungspegel kleiner als 30 bis 35 dB (A).
Die Mehrkosten des als Masse-Feder-System ausgebildeten Oberbaues im Vergleich zum Regeloberbau mit Schotterbett liegen je nach Querschnitt und Kosten für die Profilvergrösserung des Tunnels in der Grössenordnung von etwa 7000 bis 10000 S pro 1 m Gleis, entsprechend 100 bis 200%.
Dem steht infolge der hiemit möglichen gestreckten Linienführung unabhängig vom Strassenverlauf eine Verkürzung der Streckenlänge gegenüber. Durch die hiemit erzielbare Ersparnis an Tunnelbaukosten werden die Mehrkosten für den als Masse-Feder-System ausgebildeten Oberbau teilweise oder ganz ausgeglichen. Gleichzeitig lassen sich damit die bei einer Anpassung der Linienführung an
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den vorgegebenen Strassenverlauf vielfach erforderlichen engen Gleishalbmesser von 300 bis 500 m und der hiedurch verursachte erhöhte Schienen- und Radsatzverschleiss vermeiden.