<Desc/Clms Page number 1>
TRILLINGSDEMPER VOOR VLAKKE CONSTRUCTIES
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het dempen van trillingen in gebouwen waarbij een trillingsdempend paneel wordt bevestigd op een te dempen constructie van een gebouw, in het bijzonder een vlakke constructie, zoals bijvoorbeeld een vloerplaat, een muur, een plafond, e. d.
Trillingen in gebouwen, meer bepaald in genoemde constructies, komen veelvuldig voor. Ofwel kunnen deze trillingen bestreden worden aan de oorsprong, ofwel kan de overdracht ervan naar het gebouw of naar de constructie in het gebouw verhinderd worden, ofwel kunnen ze gedempt worden ter hoogte van de constructie. Uit praktische of economische overwegingen kunnen, bij bestaande gebouwen, deze trillingen echter niet steeds worden bestreden aan hun oorsprong of kunnen zij veelal niet worden geisoleerd van het gebouw of van een onderdeel ervan.
Volgens de stand van de techniek kan het dempen van trillingen in bestaande constructies gebeuren door het toevoegen van een systeem bestaande uit een veer, een demper en een massa.
Hierbij dient voor een optimale demping de resonantiefrequentie van het toegevoegde systeem overeen te stemmen met de frequentie van de storende trilling. Verder is voor een effectieve demping de verhouding van de massa van het toegevoegde systeem tot de massa van de te dempen constructie, welke typisch 10 % bedraagt, belangrijk. De stijfheid van de veer en de dempende capaciteit spelen eveneens een belangrijke rol.
Deze techniek is economisch en technisch efficiënt, in het bijzonder bij het dempen van specifieke trillingen in de meestal vlakke
<Desc/Clms Page number 2>
constructie, maar heeft als nadeel dat dempers dienen geplaatst te worden met een grote massa en een aanzienlijke omvang.
Volgens de stand van de techniek kan het dempen van trillingen in bestaande vlakke constructies eveneens gebeuren door het plaatsen van een visco-elastische laag met een hoge elasticiteitsmodulus en een hoog dempingsvermogen of van een visco-elastische laag met een lage elasticiteitsmodulus en een hoog dempingsvermogen begrensd door een relatief stijve elastische plaat.
Bij deze techniek dient de dempende laag over een grote oppervlakte tot nagenoeg de volledige oppervlakte van de trillende vlakke constructie aangebracht te worden.
De uitvinding wil aan deze nadelen verhelpen door een trillingsdemper te ontwerpen met een relatief kleine massa en een geringe omvang die specifiek de meest storende trillingen dempt en die verder eenvoudig en snel monteerbaar en regelbaar is. Hierdoor kan, bijvoorbeeld voor het dempen van trillingen in vloerplaten, deze demper worden verborgen achter een, langs de onderzijde erop aansluitend, vals plafond.
Tot dit doel worden de afmetingen van dit paneel zodanig gekozen dat de resonantiefrequentie de frequentie van de te dempen trillingsfrequentie met maximale energie in de constructie benadert. Aldus treedt de trillingsdemper in resonantie wanneer de vlakke constructie trilt.
Doelmatig wordt genoemd paneel met behulp van bevestigingsmiddelen ingeklemd aan twee tegenoverliggende uiteinden ervan.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, worden bevestigingsprofielen tegen de te dempen constructie gemonteerd die samenwerken met genoemde bevestigingsmiddelen, waarbij deze laatste eventueel volgens de lengterichting van de bevestigingsprofielen verplaatst worden teneinde de resonantiefrequentie van genoemd paneel nauwkeurig te regelen in functie van de frequentie van de te dempen trilling in genoemde constructie. In de praktijk komt de te dempen trilling vaak overeen met de eerste buigmode van de vlakke constructie.
<Desc/Clms Page number 3>
Om een optimale demping te verkrijgen wordt de trillingsdemper zodanig aan de vlakke constructie bevestigd dat het zwaartepunt ervan zieh nagenoeg tegenover het punt van de constructie bevindt dat de grootste uitwijking vertoont ingevolge de te dempen trillingen.
Voor een verdere optimale demping wordt de resonantiefrequentie van de trillingsdemper geregeld door de afstand tussen de draagprofielen te wijzigen door deze nagenoeg parallel ten opzichte van elkaar en genoemde constructie te verplaatsten. Bij voorkeur gebeurt dit symmetrisch ten opzichte van het punt van de constructie met de grootste uitwijking. Dit punt bevindt zieh meestal in het midden van het paneel.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een trillingsdemper voor het dempen van trillingen in constructies, zoals vloerplaten, in gebouwen, met een trillingsdempend paneel dat voorzien is van bevestigingsmiddelen om genoemd paneel op een bepaalde afstand van het oppervlak van de te dempen constructie te monteren. Deze trillingsdemper heeft als kenmerk dat genoemde bevestigingsmiddelen toelaten om genoemd paneel aan tegenover elkaar gelegen uiteinden ervan in te klemmen, waarbij dit paneel gedeeltelijk wordt samengedrukt.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de trillingsdemper, volgens de uitvinding, bevatten genoemde bevestigingsmiddelen, zieh aan weerszijden van het paneel tegenover elkaar uitstrekkende relatief stijve, draagprofielen die met elkaar verbonden zijn, zodanig dat genoemd paneel tussen deze draagprofielen ingeklemd is en enigszins wordt samengedrukt.
Op een voordelige wijze is tussen genoemde, zieh tegenover elkaar aan weerszijden van het paneel uitstrekkende, draagprofielen minstens een, bij voorkeur samendrukbare, afstandhouder voorzien zodanig dat een uniforme samendrukking van het paneel tussen de draagprofielen wordt verkregen.
Door een dergelijke montage kan het dempend paneel trillen in dezelfde richting als de te dempen trilling van de vlakke constructie.
<Desc/Clms Page number 4>
Genoemd paneel wordt bij voorkeur gevormd door een sandwichpaneel dat een visco-elastische kern vertoont en dat langs weerzijden wordt begrensd door een elastische laag, zoals bijvoorbeeld een metaalplaat.
Verder zijn minstens twee nagenoeg parallelle bevestigingsprofielen voorzien welke vast gemonteerd zijn op het oppervlak van genoemde constructie, waarbij de bevestigingsmiddelen zich nagenoeg dwars op deze bevestigingsprofielen uitstrekken en verplaatsbaar zijn ten opzichte van de langsrichting van deze laatste.
De resonantiefrequentie van de trillingsdemper is afhankelijk van, enerzijds, de ontwerpparameters van het sandwichpaneel, zijnde de dikte en de materiaalparameters, zoals soortelijk gewicht, stijfheid, elasticiteit e. d., van de visco-elastische laag en, de diktes van de bovenste en onderste elastische laag, de breedte en lengte van het paneel en, anderzijds, de wijze van bevestiging van het dempend sandwichpaneel aan de vlakke constructie, meer bepaald de afstand tussen de draagprofielen die het paneel vastklemmen, en de afstand tussen de bevestigingen van deze draagprofielen aan de bevestigingsprofielen.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een schematisch onderaanzicht van een gedeelte van een vloerplaat voorzien van de trillingsdemper volgens een interessante uitvoeringsvorm van de uitvinding.
Figuur 2 is een schematische dwarsdoorsnede volgens lijn II-II van figuur 1 op een grotere schaal.
Figuur 3 is een schematisch zijaanzicht volgens de lijn 111-111 uit figuur 1 van een deel van de trillingsdemper en de vloerplaat op een grotere schaal.
<Desc/Clms Page number 5>
Figuur 4 is een schematisch perspectiefaanzicht van een trillingsdemper, volgens de uitvinding, gemonteerd op de onderzijde van een vloerplaat.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.
De uitvinding heeft betrekking op een trillingsdemper voor het dempen van trillingen in vlakke constructies van gebouwen. Een dergelijke vlakke constructie wordt bijvoorbeeld gevormd door een vloerplaat 1 die de scheiding vormt tussen twee boven elkaar gelegen verdiepingen van een gebouw. Aldus vormt de bovenzijde van de vloerplaat 1 de vloer van een ruimte in het gebouw, terwijl de onderzijde van deze vloerplaat 1 het plafond van de eronder gelegen ruimte vormt.
Volgens de uitvoeringsvorm van de trillingsdemper, volgens de uitvinding, zoals voorgesteld in figuur 1, bevat deze een rechthoekig sandwichpaneel 2 en bevestigingsmiddelen om dit paneel 2 aan de onderzijde van de vloerplaat 1 te monteren en dit nagenoeg parallel aan deze laatste.
Hierbij raakt het paneel 2 de vloerplaat l niet en bevindt het zieh op een afstand van deze laatste die, bij voorkeur, kleiner is dan 200 mm.
Het sandwichpaneel 2 vertoont twee elastische lagen 10 met daartussen een dempende visco-elastische laag 11. De elastische lagen 10 bestaan uit een buigstijf materiaal, zoals bijvoorbeeld staal, en hebben een dikte die bij voorkeur ligt tussen 1 en 3 mm. De visco-elastische laag 11 bestaat bij voorkeur uit een kurkrubber en vertoont een dikte tussen, bij voorkeur, 2, 5 mm en 10 mm en heeft, volgens een interessante uitvoeringsvorm van de trillingsdemper, volgens de uitvinding, een dikte van nagenoeg 5 mm. Onder kurkrubber wordt een materiaal verstaan dat korrels uit kurk in een matrix van rubber of poyurethaan bevat.
De afmetingen van het sandwichpaneel 2, en van de verschillende lagen die het bevat, worden, op een voordelige wijze, zodanig gekozen dat de resonantiefrequentie ervan nagenoeg overeenstemt met de resonantie frequentie van de vloerplaat 1.
<Desc/Clms Page number 6>
Het sandwichpaneel 2 is aan de twee tegenoverliggende uiteinden 12 en 13 ervan ingeklemd tussen telkens twee relatief stijve draagprofielen 7 en 7'. In de in de figuren voorgestelde uitvoeringsvorm van de trillingsdemper, volgens de uitvinding, worden deze draagprofielen 7 en 7' gevormd door buisprofielen met een rechthoekige doorsnede.
De draagprofielen 7 en 7'strekken zich over de volledige breedte van het sandwichpaneel 2 uit tot over de zijrand ervan en zijn aan elk van hun uiteinden met elkaar verbonden via een bout 5. Door deze bouten 5 aan te spannen wordt het sandwichpaneel 2 tussen de draagprofielen 7 en 7'geklemd en wordt dit enigszins samengedrukt zodanig dat een zekere voorspanning ontstaat in het paneel 2.
Teneinde een gelijkmatige samendrukking en voorspanning over de volledige breedte van het sandwichpaneel 2 te verzekeren, is tussen de draagprofielen 7 en 7'aan weerszijden van het sandwichpaneel 2 een afstandshouder 9 voorzien, zoals voorgesteld in de figuren 2 en 3. Deze afstandhouders 9 zijn bij voorkeur uitgevoerd in een samendrukbaar materiaal met een zodanige stijfheid dat bij het inklemmen van het sandwichpaneel 2 door het aanspannen van de bouten 5 een constante druk wordt uitgeoefend door de draagprofielen 7 en 7'over de volledige breedte van het sandwichpaneel 2.
Via de bouten 5 zijn de draagprofielen 7 en 7'gemonteerd op bevestigingsprofielen 4 die vast zijn met de onderzijde van de vloerplaat 2.
Zoals schematisch voorgesteld in figuur 2 strekken twee bevestigingsprofielen 4 zich nagenoeg evenwijdig over de onderzijde van de vloerplaat 1 uit.
Deze bevestigingsprofielen 4 vertonen een U-vormige dwarsdoorsnede met haaks naar binnen gekeerde randen 4'. Hierbij bevindt de boutkop 5'van de bouten 5 zich in de holle ruimte 6 van het overeenkomstige bevestigingsprofiel 4. De steel 5" van de bout 5 strekt zieh aldus uit tussen de randen 4'van het profiel 4 doorheen de draagprofielen 7 en 7'en de overeenkomstige afstandhouder 9. Teneinde de bout 5 te kunnen aanspannen met behulp van een moer 8 heeft de boutkop 5'een voldoende grote diameter zodanig dat deze steunt tegen de randen 4'van het bevestigingsprofiel 4.
<Desc/Clms Page number 7>
Bij voorkeur wordt voor de bouten 5 een zogenaamde hamervormige bout aangewend.
Om een regeling van de afstand tussen de draagprofielen 7 en 7'aan de respectievelijke uiteinden 12 en 13 van het sandwichpaneel 2 toe te laten, strekken de profielen 4 zieh nagenoeg dwars op de lengterichting van dit laatste, en bijgevolg dwars op de draagprofielen 7 en 7', uit.
Aldus kan, door het verplaatsten van de bouten 5 volgens de lengterichting van de bevestigingsprofielen 4, de afstand tussen de draagprofielen 7 en 7'geregeld worden.
De uitvoeringsvorm van de trillingsdemper, volgens de uitvinding, zoals voorgesteld in figuur 1, vertoont twee evenwijdige bevestigingsprofielen 4 met een lengte die minstens gelijk is aan de afstand tussen de draagprofielen 7 en 7'die aan de uiteinden 12 en 13 van het sandwichpaneel 2 voorzien zijn.
De uitvoeringsvonn van de trillingsdemper, volgens de uitvinding, welke werd weergegeven in figuur 4, is verschillend van de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van de trillingsdemper doordat aan elk uiteinde van genoemde draagprofielen 7 en 7'een afzonderlijk bevestigingsprofiel 4 voorzien is.
Verder vertonen de draagprofielen 7 en 7'bij voorkeur een stijfheid die minstens van dezelfde grootteorde is als deze van de vloerplaat 1.
Bij een hoge stijfheid van de draagprofielen 7en 7'kan het gemiddelde gedrag van het sandwichpaneel 2 benaderd worden door dat van een balk die aan de twee uiteinden vast is bevestigd.
Op deze manier wordt er daarenboven voor gezorgd dat een optimale overdracht van de te dempen trilling van de vloerplaat 1 via de bevestigingsprofielen 4 naar het dempend sandwichpaneel 2 verkregen wordt.
In de werkwijze volgens de uitvinding wordt, in een eerste stap, de resonantiefrequentie van het sandwichpaneel 2, en dus van de trillingsdemper, zodanig gekozen dat deze bij benadering overeenstemt met de resonantiefrequentie van de vloerplaat 1. In een tweede stap van de werkwijze, wordt, bij de montage van het sandwichpaneel 2, de resonantiefrequentie van de
EMI7.1
- ----- -
<Desc/Clms Page number 8>
trillingsdemper nauwkeurig geregeld zodanig dat deze nagenoeg overeenstemt met de resonantiefrequentie van de vloerplaat 1. Het regelend van de resonantiefrequentie van de trillingsdemper kan onder meer gebeuren door blokjes, zoals bijvoorbeeld permanente magneten, met een gekalibreerde massa aan het sandwichpaneel te bevestigen.
Aldus worden voorafgaandelijk aan genoemde eerste stap de eigenfrequenties, de demping, de trillingsmodes en de afmetingen van de vlakke constructie, in het bijzonder van de vloerplaat 1, opgemeten. Op basis van de verkregen meetresultaten wordt, bijvoorbeeld met behulp van een op zieh bekende en gevalideerde rekenmethode, een mathematische simulatie van de vlakke constructie en de trillingsdemper uitgevoerd. Aan de hand van deze simulatie worden de afmetingen van het sandwichpaneel 2 bepaald waarbij de resonantiefrequentie van deze laatste de resonantiefrequentie van de vlakke constructie benadert zodat er aldus voor een optimale demping van de trillingen in de vlakke constructie kan worden gezorgd.
In de tweede stap, van de werkwijze volgens de uitvinding, wordt het sandwichpaneel 2 aan de vlakke constructie, meer bepaald aan de vloerplaat 1, bevestigd teneinde de trillingsdemper, volgens de uitvinding, zoals hoger beschreven, te verkrijgen. Hierbij worden de bevestigingsprofielen 4 tegen de vloerplaat l bevestigd en worden de draagprofielen 7 en 7', die het sandwichpaneel 2 dienen vast te klemmen, verplaatst volgens de lengterichting van deze profielen 4, teneinde de resonantiefrequentie van het sandwichpaneel 2 te regelen. Aldus wordt de afstand tussen de draagprofielen 7 en 7'aan de respectievelijke uiteinden 12 en 13 van het sandwichpaneel zodanig geregeld dat een maximale demping van de trilling van de vloerplaat 1 verkregen wordt.
Hierbij wordt, op een voordelige wijze, ervoor gezorgd dat de draagprofielen 7 en 7'symmetrisch ten opzichte van het punt van de vloerplaat 1, dat de grootste uitwijking bij het trillen vertoont, worden verplaatst. Het centrum van het sandwichpaneel 2 bevindt zieh bij voorkeur op een zo kort mogelijke afstand van dit punt met de grootste uitwijking van de vloerplaat 2.
De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot de hierboven beschreven werkwijze en in bijgaande figuren voorgestelde trillingsdemper. Zo
<Desc/Clms Page number 9>
kan bijvoorbeeld het sandwichpaneel vervangen worden door een paneel uit om het even welk relatief stijf trillingsdempend materiaal. Ook kan het sandwichpaneel bijvoorbeeld uit meer dan drie opeenvolgende lagen bestaan.
In bepaalde gevallen is het mogelijk om de draagprofielen 7 en 7'rechtstreeks op de onderzijde van de vloerplaat 1 te bevestigen.
Wanneer het niet gewenst is om de trillingsdemper aan de onderzijde van de vloerplaat 1 te bevestigen, kan deze eveneens aan de bovenzijde ervan gemonteerd worden.