DE10125741A1 - Schwingungsgedämpftes Trägersystem sowie Verfahren zur Schwingungsdämpfung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägersystem mit mindestens einem Träger (1) und zumindest einer Stütze (2), wobei der Träger (1) an der Stütze (2) befestigt ist und relativ zu der Stütze (2) begrenzt bewegbar ist sowie ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung von Trägersystemen mit mindestens einem Träger und mindestens einer Stütze, die begrenzt relativ zueinander beweglich sind. Um ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung bzw. ein entsprechend schwingungsgedämpftes Trägersystem zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig zu verwirklichen ist und gegenüber den bekannten Trägersystemen bessere Dämpfungseigenschaften hat, wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Relativbewegung gedämpft wird. Hinsichtlich des Trägersystems wird vorgeschlagen, daß zwischen Träger (1) und Stütze (2) oder zwischen Träger (1) und einem mit der Stütze starr verbundenen Teil (4) eine Einrichtung zur Dämpfung der Relativbewegung vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung von Trägersyste­ men mit mindestens einem Träger und mindestens einer Stütze, die begrenzt relativ zueinander beweglich sind, sowie ein schwingungsgedämpftes Trägersystem.

Solche Trägersysteme sind im Hochbau seit langem bekannt. Oftmals sind diese als Verbund­ trägersysteme ausgebildet, wobei ein Verbundträger im wesentlichen aus einem ersten, auf Zug belastbaren Element sowie einem mit dem ersten Element fest verbundenen zweiten, auf Druck belastbaren Element besteht. Solch ein Verbundträger ist zum Beispiel in der DE-22 06 140 beschrieben.

Brücken und zum Beispiel auch die Decken von großen Hallen werden häufig mit derartigen Verbundträgern gespannt, wobei die auf Zug belastete Komponente im allgemeinen ein Stahl­ träger mit Doppel-T-Profil ist, der im Bereich seiner beiden Enden auf entsprechenden Auflager­ flächen bzw. Stützen zumeist gelenkig aufliegt bzw. aufgehängt ist. Derartige Stahlträger halten sehr hohen Zugkräften stand. Sie sind auch bereits, bezogen auf den Materialeinsatz, relativ biegesteif, wobei im Falle einer gleichmäßigen, über die Länge zwischen den Auflagerpunkten verteilten Belastung eine Durchbiegung auftritt und wobei das Biegemoment von den Enden her zur Mitte hin kontinuierlich zunimmt und im wesentlichen die Form einer Parabel mit einem Scheitelpunkt in der Mitte des Trägers bildet. Nach üblichen Konventionen wird ein derartiges Biegemoment als positives Biegemoment bezeichnet und berücksichtigt.

Im allgemeinen läßt sich die Biegesteifigkeit des Stahlträgers im Verbund mit einem auf Druck belastbaren bzw. druckfesten Element noch beträchtlich erhöhen. Dieser Verbund wird mit einer Betonschicht bzw. Betonplatte hergestellt, die auf der Oberseite bzw. dem Obergurt oder Ober­ flansch des Stahlträgers aufliegt und die an mehreren Stellen fest mit dem Stahlträger verbun­ den ist. Im allgemeinen werden für diese Verbindungen sogenannte Kopfbolzendübel verwen­ det, d. h. mit Kopf versehen Stahlstifte, die an den Oberflansch angeschweißt werden und von diesem nach oben vorstehen. Nach der Verschalung für eine Deckenplatte, in welche der Stahl­ träger integriert ist, wird dann der Beton gegossen und umfließt die Kopfbolzen, so daß eine feste Verbindung zwischen der Betonplatte und dem darunterliegenden Stahlträger hergestellt wird.

Daß die Biegesteifigkeit eines solchen Verbundträgers gegenüber dem für sich allein betrachte­ ten Stahlträger erheblich verbessert wird, ergibt sich aus der folgenden Betrachtung. Wird der Stahlträger an beiden Enden aufgelegt und über seine Länge hinweg gleichmäßig belastet, so ergibt sich eine Durchbiegung mit einem in der Mitte maximalen Biegemoment. Bei Kräfte­ gleichgewicht bedeutet dies, daß der Obergurt bzw. der obere Flansch des Stahlträgers dabei gestaucht wird, während der Untergurt bzw. der untere Flansch eine Dehnung erfährt. Die Stauchungen und Dehnungen sind jeweils im mittleren Bereich des Trägers maximal, weil hier das größte Biegemoment auftritt. Bei symmetrischer Ausbildung des Doppel-T-Trägers verläuft innerhalb des Stahlträgers eine neutrale Linie, entlang welcher das Material weder eine Stau­ chung noch eine Dehnung erfährt. Wird lediglich ein Träger betrachtet, dann verläuft diese Linie genau entlang der Mitte des den Obergurt und den Untergurt des Trägers verbindenden Ste­ ges. Im Falle des Verbundträgers hat die mit dem Obergurt eines Doppel-T-Trägers fest ver­ gossene und ohnehin harte Betonplatte in dem bei der Durchbiegung Druckkräfte aufnehmen­ den Bereich einen wesentlich größeren Querschnitt als der Obergurt des Stahlträgers und setzt daher den auftretenden Druckkräften einen wesentlich größeren Widerstand entgegen als der Obergurt des Stahlträgers allein. Die mit dem Obergurt fest verbundene Betonplatte läßt also nur eine geringe Stauchung des Obergurtes zu, so daß sich die neutrale Linie in der Richtung des Obergurtes verschiebt und für die Aufnahme der Zugkräfte ein größerer Querschnitteil des Stahlträgers zur Verfügung steht, wobei durch die Verschiebung der neutralen Linie auch bei gegebener Dehnung des Untergurtes der Widerstand gegen eine Durchbiegung erhöht wird. Mit anderen Worten wird die Durchbiegung bei gegebener Belastung erheblich verringert, so daß das System insgesamt biegesteifer wird.

Ein solcher Träger oder auch Verbundträger, der an seinen beiden Enden auf entsprechenden Auflagerflächen aufliegt, stellt dennoch ein schwingungsfähiges Gebilde dar, da bei Belastung immer noch eine, wenn auch geringe elastische Verformung bzw. Durchbiegung auftritt. Dabei nimmt die Resonanzfrequenz eines solchen schwingungsfähigen Gebildes mit der Vergröße­ rung des Abstandes der Auflagepunkte immer weiter ab und gerät damit in einen Frequenzbe­ reich, innerhalb dessen auch typische Belastungen durch Menschen, Fahrzeuge und sonstige Maschinen auftreten. Daher sollten Hallen, die von Fahrzeugen, z. B. Gabelstaplern, befahren werden oder in denen sich größere Menschenmengen aufhalten und bewegen, möglichst keine tragenden Elemente haben, deren Resonanzfrequenz im Bereich zwischen etwa 1 und etwa 3 Hz liegt.

In letzter Zeit werden Träger und Deckenkonstruktionen im Hochbau in zunehmendem Maße schlanker, d. h. mit größeren Stützweiten und/oder kleineren Konstruktionshöhen und mit gerin­ gerem Eigengewicht ausgeführt. Dies hat aufgrund der damit verbundenen Verringerung der Eigenfrequenz zur Folge, daß durch sich auf diesen Konstruktionen bewegende Menschen Schwingungen induziert werden, die sich in dem Resonanzbereich dieser Trägerkonstruktion befinden können und sich somit störend auf das Wohlbefinden der Nutzer und im Extremfall auf die Stabilität der Konstruktion auswirken. Daher werden, wenn die geometrischen Vorgaben der planenden Architekten derartige Konstruktionen erfordern, konstruktive Maßnahmen ergriffen, um die auftretenden Schwingungen zu dämpfen.

So ist es beispielsweise bekannt, Schwingungsdämpfer vorzusehen, die zusätzliche Einzel­ massen aufweisen und mittels stark dämpfender Federn mit dem Biegeträger verbunden sind. Des weiteren ist aus der DE 44 25 310 bekannt, Bauteile, die ohnehin im Biegeträger vorhan­ den sind, wie z. B. aussteifende Gurtplatten, als Tilgermassen zu verwenden. Dabei soll der Begriff "Tilgermasse" zum Ausdruck bringen, daß durch diese Masse Schwingungen aufgefan­ gen bzw. "getilgt" werden.

So werden beispielsweise Relativbewegungen zwischen einzelnen Schichten des Biegeträgers, die aus Schubverformungen der einzelnen Schichten resultieren, wie z. B. der Bewegung der Betonplatte gegenüber dem Stahlträger, genutzt, um Energie zu dissipieren. Dazu werden zwi­ schen die Schichten dämpfende Zwischenlagen eingebracht. Die Relativbewegungen in hori­ zontaler Richtung zwischen den Schichten sind jedoch sehr gering, so daß die Energieentnah­ me in vielen Anwendungsfällen zu gering ist, um eine ausreichende Dämpfung zu erzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schwingungs­ dämpfung bzw. ein entsprechend schwingungsgedämpftes Trägersystem zur Verfügung zu stel­ len, das kostengünstig zu verwirklichen ist und gegenüber den bekannten Trägersystemen bes­ sere Dämpfungseigenschaften hat.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Trägersystem mit mindestens einem Träger und mindestens einer Stütze, bei denen Träger und Stütze be­ grenzt relativ zueinander beweglich sind, die Relativbewegung gedämpft wird. Es wurde näm­ lich erkannt, daß die Relativbewegung zwischen Träger und Stütze im allgemeinen um minde­ stens eine Größenordnung größer ist als die Relativbewegung innerhalb der Schichten des Bie­ geträgers. In der Regel werden die Träger wegen der einfachen Verbindungstechnik gelenkig an die Stützen angeschlossen, und zwar vorzugsweise im Bereich des Oberflansches des Dop­ pel-T-Trägers, wo die neutrale Linie verläuft. Die feste Verbindung zwischen Stütze und Träger bildet einen Drehpunkt, um den sich der Träger bzw. das betreffende Ende des Trägers be­ grenzt drehen kann. Dies führt dazu, daß sich zur Trägerunterseite ein relativ großer Hebelarm ergibt, so daß bei einer Durchbiegung und damit verbundener Drehung des Trägerendes um den Drehpunkt eine erhebliche relative Verschiebung an der Trägerunterseite gegenüber der Stütze auftritt. Durch die Dämpfung wird einerseits Energie aus dem schwingungsfähigen Ge­ bilde genommen, so daß die Schwingung schneller abklingt. Zum anderen kommt es zu einer Verschiebung der Eigenfrequenz des Trägersystems zu höheren Frequenzen hin, so daß die bei normaler Beanspruchung des Trägersystems entstehenden Anregungsfrequenzen eine ge­ ringere Auswirkung auf das Trägersystem haben.

Die Dämpfung erfolgt vorzugsweise dadurch, daß zwischen dem Träger und der Stütze oder einem mit der Stütze verbundenen Teil ein Dämpfungselement angeordnet wird. Kommt es nun zu einer Relativbewegung zwischen Träger und Stütze oder zwischen Träger und dem mit der Stütze verbundenen Element, so absorbiert das Dämpfungselement Energie, die dadurch dem schwingenden System nicht mehr zur Verfügung steht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Dämpfung im we­ sentlichen an dem Ort erfolgt, an dem die Relativbewegung zwischen Träger und Stütze am größten ist. Dies ist winkelrecht zur Stütze an den Trägerenden an der Trägerunterseite der Fall und parallel zur Stütze im Bereich der Trägermitte. Besonders bevorzugt wird daher ein mit der Stütze verbundenes Teil, wie z. B. eine auf einem unterhalb des Trägers angeordneten mit der Stütze verbundenen weiteren Träger befestigte nichttragende Wand, im Bereich der Trägermitte angeordnet, und zwischen dem Träger und dem mit der Stütze verbundenen Teil ein Dämp­ fungselement angeordnet.

Hinsichtlich des Trägersystems wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Dämpfung der Relativbewegung zwischen Träger und Stütze oder zwischen Träger und einem mit der Stütze starr verbundenen Teil vorgesehen ist. Das mit der Stütze ver­ bundene Teil kann beispielsweise eine nichttragende Wand sein. Im allgemeinen weisen Trä­ gersysteme zwischen zwei Stützen mehrere zueinander parallel verlaufende Träger auf. Zur Dämpfung der Schwingung eines oberen Trägers kann daher ein Dämpfungseinrichtung zwi­ schen dem oberen Träger und einer auf dem benachbarten unteren Träger angeordneten nicht­ tragende Wand angeordnet sein. Das die nichttragende Wand nicht direkt mit der Stütze, son­ dern lediglich über einen weiteren mit der Stütze verschraubten Träger verbunden ist, spielt keine Rolle. Wesentlich ist lediglich, daß das mit der Stütze verbundene Teil nicht an dem Trä­ ger befestigt ist, dessen Schwingung gedämpft werden soll, da etwaige Belastungen eines obe­ ren Trägers nicht gleichzeitig auch an einem unteren Träger auftreten, so daß die auf einem unteren Träger aufstehende Trennwand bezüglich etwaiger Bewegungen des oberen Trägers als mit der Stütze starr verbunden betrachtet werden kann.

Die Einrichtung zur Dämpfung der Relativbewegung kann auf verschiedene Art und Weise aus­ gebildet sein. So ist es beispielsweise möglich, zwischen Träger und Stütze eine relativ starre Feder anzuordnen, die zwar eine Relativbewegung zwischen Träger und Stütze erlaubt, diese jedoch stark dämpft.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Dämpfungseinrich­ tung durch zwei miteinander in Reibeingriff stehenden Teile gebildet wird, wobei ein Teil fest mit der Stütze und das andere Teil fest mit dem Träger verbunden ist. Der Reibeingriff kann sowohl direkt zwischen den Oberflächen der Elemente vorhanden sein als auch indirekt, beispielsweise durch irgendeine geeignete Zwischenschicht, die zwischen den Teilen angeordnet ist. Dies hat zur Folge, daß bei Biegeschwingungen des Trägers mit geringer Amplitude die beiden Teile aneinander haften. Dies bewirkt wiederum, daß das ursprünglich gelenkige System nun zum eingespannten System wird, so daß die Eigenfrequenz erhöht wird, wodurch die Schwingungen weniger verstärkt werden und damit weniger spürbar sind. Wird die Amplitude der Biegeschwin­ gung des Trägers erhöht, ergeben sich zwischen den beiden Teilen größere Scherkräfte, so daß die Haftreibung überwunden wird und die Platten sich gegeneinander verschieben können.

Durch die Reibung wird dem System jedoch Energie entzogen, so daß die Schwingung sehr schnell gedämpft wird.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Trägersystems sieht vor, daß die Dämp­ fungsstärke der Dämpfungseinrichtung einstellbar ist.

In einer weiteren besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist zumindest ein Dämpfungsele­ ment zwischen relativ zueinander beweglichen Abschnitten des Trägers und der Stütze ange­ ordnet, wobei das Dämpfungsmaterial vorzugsweise energieabsorbierend ist. Das Dämpfungs­ glied ist mit Vorteil silikonhaltig oder ein Elastomer. Das silikonhaltige Material hat die Eigen­ schaft, daß durch viskoelastische Formänderungen besonders viel Energie dissipiert wird.

Elastomere haben insbesondere bei Scherbeanspruchung gute Dämpfungseigenschaften.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere Dämpfungsglieder aus unterschiedlichen Mate­ rialien vorzusehen oder das Dämpfungsglied aus einer Materialmischung bestehend aus meh­ reren Materialien herzustellen.

Das Dämpfungsglied kann derart angeordnet sein, daß das Dämpfungsglied bei einer Relativ­ bewegung zwischen Träger und Stütze auf Druck bzw. Zug beansprucht wird.

Alternativ dazu kann, insbesondere wenn ein Elastomermaterial verwendet wird, das Dämp­ fungsglied derart angeordnet sein, daß das Dämpfungsglied bei einer Relativbewegung zwi­ schen Träger und Stütze auf Scherung beansprucht wird.

Besonders bevorzugt ist eine Anordnung des Dämpfungsgliedes, bei der das Dämpfungsglied bei einer Relativbewegung zwischen Träger und Stütze sowohl auf Druck als auch auf Sche­ rung beansprucht wird. Dabei führt die Druckkomponente dazu, daß die Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Gebildes erhöht wird, was wiederum zu einer günstigen Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Trägers führt.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Trä­ ger ein Doppel-T-Träger ist, der an zumindest einem Ende in der Nähe des Oberflansches bzw. Obergurtes mit der Stütze verbunden ist, und die Dämpfungseinrichtung in der Nähe des Unter­ flansches bzw. Untergurtes angeordnet ist. Aufgrund des großen Abstandes zwischen der Be­ festigung zwischen Stütze und Träger und der Anordnung der Dämpfungseinrichtung wird si­ chergestellt, daß an dem Ort, an dem die Dämpfungseinrichtung angeordnet ist, die Relativbe­ wegung zwischen Stütze und Träger groß ist, wodurch eine effiziente Dämpfung erzielt wird.

Es versteht sich, daß die Einrichtung zur Dämpfung der Relativbewegung zwischen Träger und Stütze nicht unbedingt an den Enden der Träger angeordnet sein muß. So ist beispielsweise in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der Träger, beispielsweise etwa auf halber Länge mit einer nichttragenden Trennwand verbunden ist. Diese Wand steht bei­ spielsweise auf der unterhalb des Trägers angeordneten Decke und ist an der Oberseite an den Träger beweglich angeschlossen. Kommt es zu Schwingungen zwischen dem Träger einerseits und der darunter angeordneten Decke bzw. der darunter angeordneten Wand andererseits, so können im Fugenbereich, d. h. im Bereich zwischen dem oberen Ende der Trennwand und der Unterseite des Trägers, Schwingungsdämpfer angeordnet werden. Die Schwingungsdämpfer werden an den Ständern der Wände und dem darüberliegenden Träger oder der Decke befe­ stigt und befinden sich zwischen den Beplankungen. Bei Sandwichelementen können die Schwingungsdämpfer an den Wänden befestigt werden.

Die vertikalen Relativbewegungen zwischen der Oberseite der Wand bzw. der Stütze und der darüber befindlichen Deckenkonstruktion bzw. des Trägers entsprechen etwa den Schwin­ gungsamplituden des Trägers und sind etwa zwei Größenordnungen größer als die horizonta­ len Relativbewegungen innerhalb des Trägers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der vorlie­ genden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Gebäudes mit einem Trägersystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des betrachteten Schwingungssystems,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Biegeverhältnisse am Träger,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems,

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems und

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Gebäude gezeigt, das in moderner Skelettbauweise hergestellt ist. In vertikaler Richtung sind Stützen 2 aufgestellt. Zwischen den Stützen 2 sind in horizontaler Richtung Stahlträger 1 angeordnet, auf deren Oberseite im Verbund mit den Stahlträgern, eine Betondecke 3 verläuft. Dargestellt ist des weiteren, daß zwischen zwei tragenden Stützen 2 auch eine nichttragende Trennwand 4 vorgesehen sein kann.

Die Stahlträger mit der Betondecke stellen dabei schwingungsfähige Gebilde dar, die in Fig. 2 schematisch dargestellt sind. Vereinfacht betrachtet besteht das schwingungsfähige Gebilde lediglich aus einem Stahlträger 1, der auf zwei Punkten aufliegt bzw. an diesen aufgehängt ist.

In Fig. 3 wird das Biegeverhalten bzw. die Verformung des Trägers dargestellt. Der geradlinig verlaufende nichtverformte Träger ist in gestrichelten Linien dargestellt. In durchgezogenen Li­ nien ist hingegen der Zustand gezeigt, in dem der Träger nach unten durchgebogen ist. Die Schwingungsamplitude, d. h. die maximale Auslenkung des Trägers beträgt f. Da der Träger an seinen beiden Enden jeweils nur an einem Punkt 21 in der Nähe des Oberflansches aufgehängt ist, führt die Durchbiegung des Trägers dazu, daß der Träger an seinen Enden um die Dreh­ punkte 21 in der Nähe des Oberflansches gedreht wird, was an den Trägerenden im Bereich des Unterflansches zu einer Maximalauslenkung in der Größenordnung von 0,1 × f führt. Durch die Schubverformung zwischen Beton und Stahl kommt es in horizontaler Richtung ebenfalls zu einer Relativbewegung v zwischen Beton und Stahl, die in etwa 0,01 × f beträgt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Bewegung des Trägers relativ zu der Stütze zu dämpfen. In Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform, die dieses Prinzip verwirklicht, gezeigt. In dem gezeigten Trägersystem ist zur Verbindung des Trägers 1 und der Stütze 2 eine Stirnplatte 12 an den Stirnenden des Stahlträgers 1 vorgesehen, die sich bis in die Betonplatte 3 erstreckt. Deutlich zu erkennen ist, daß der Stahlträger 1 in der Nähe seines oberen Flansches 10 an der Stütze 2 angeschraubt ist. Zwischen dem Stahlträger 1 und der Stütze 2 ist ein Distanzfutter 9 vorgesehen, wodurch es dem Stahlträger 1 ermöglicht wird, sich relativ zu der Stütze 2 um die Verbindungsstelle 21 zwischen Stahlträger und Stütze begrenzt zu drehen.

Um die gegebenenfalls entstehenden Schwingungen zu dämpfen, ist erfindungsgemäß an der Unterseite des Stahlträgers 1 in der Nähe des unteren Flansches 11 an den Enden des Stahl­ trägers eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Diese Dämpfungseinrichtung besteht aus einer Metallplatte 7, die an der Stütze 2 angebracht ist, sowie einer Metallplatte 8, die an dem Stahl­ träger 1 angebracht ist, wobei die Platten 7, 8, gegebenenfalls über eine Zwischenschicht, in Reibeingriff stehen. Die Metallplatte 8 ist mit der Befestigungsschraube 6 an dem Unterflansch 11 befestigt. Mit Hilfe der Feder 5 werden die beiden Metallplatten 7 und 8 aneinandergedrückt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Feder 5 zwischen der oberen Fläche des Untergurts 11 und einer Schraube eingespannt. Die Schraube greift durch den Unterflansch 11, die Metall­ platte 8, die mit dem Unterflansch 11 verbunden ist, und durch die Metallplatte 7, die mit der Stütze 2 verbunden ist, in eine Mutter ein. Die Federkraft, mit der die Feder 5 die beiden Metall­ platten 7, 8 aneinander preßt, kann mit Hilfe der Mutter eingestellt werden.

Treten nun Biegeschwingungen des Trägers 1 mit geringer Amplitude auf, so haften die beiden Metallplatten 7 und 8 aneinander. Dies hat zur Folge, daß der Stahlträger 1 nun nicht frei zwi­ schen den Einpunktaufhängungen 21 schwingen kann, sondern das ursprünglich gelenkige System nun völlig eingespannt ist, so daß die Eigenfrequenz deutlich erhöht wird und die Schwingungen des Stahlträgers für die Benutzer des Gebäudes weniger spürbar sind. Über­ schreitet die Amplitude der Biegeschwingungen einen bestimmten Wert, so ergeben sich zwi­ schen den Metallplatten 7 und 8 des Stahlträgers 1 bzw. der Stütze 2 größere Scherkräfte, so daß die Haftung der Metallplatte 8 an der Metallplatte 7 überwunden wird und die Platten sich gegeneinander verschieben können. Dies wird dadurch möglich, daß die Bohrung durch die Metallplatte 7, die mit dem Stützträger verbunden ist und durch welche die die Feder 5 span­ nende Schraube greift, als Langlochbohrung ausgeführt ist. Durch den Reibeingriff wird dem schwingungsfähigen System jedoch Energie entzogen, die als Wärmeenergie am Stahlträger auftritt. Das schwingungsfähige System wird somit stark gedämpft.

Eine zweite Ausführungsform ist in Fig. 5 gezeigt. Auch hier ist der Stahlträger 1 mittels einer Stirnplatte 12 an der Stütze 2 befestigt. Das Distanzfutter 9 sorgt für einen kleinen Abstand zwi­ schen Stahlträger 1 und Stütze 2, so daß auch hier der Stahlträger 1 gegenüber der Stütze 2 begrenzt bewegbar ist. An der Oberseite des unteren Flansches 11 sind beidseitig des Steges Dämpfungselemente 14 vorgesehen. Zusätzlich ist an der Stütze 2 eine Haltekonstruktion 13 vorgesehen, die derart angeordnet ist, daß das Dämpfungselement zwischen der Oberseite des unteren Flansches 11 und der Haltekonstruktion 13 eingeklemmt ist. Das Dämpfungselement 14 kann beispielsweise silikonhaltig oder ein Elastomermaterial sein. Es ist vorgesehen, daß das Dämpfungsmaterial Energie absorbiert, so daß die Schwingung des Stahlträgers gedämpft wird. Durch die Drehbewegung des Stahlträgers 1 um die feste Verbindung zwischen Stahlträ­ ger 1 und Stütze 2 innerhalb der Betondecke 3 kommt es zu einer Scherbeanspruchung des Dämpfungselementes 14. Elastomere Materialien besitzen bei Scherbeanspruchung gute Dämpfungseigenschaften, so daß die in Fig. 5 gezeigte Anordnung bei der Verwendung eines Elastomermaterials besonders bevorzugt ist.

In Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems gezeigt. Dargestellt ist ein Längsschnitt durch die Dämpfungseinrichtung. Zu sehen ist die obere Fläche des unteren Flansches 11 sowie der Steg 22 des Stahlträgers 1. An dem Steg 22 des Stahlträ­ gers 1 ist ein V-förmiger Anschlag 15 angebracht. An der Stütze 2 ist eine hierzu in etwa paral­ lel verlaufende ebenfalls V-förmige Haltekonstruktion 16 angebracht. Zwischen der V-förmigen Haltekonstruktion 15 des Stahlträgers 1 und der entsprechenden Konstruktion 16 der Stütze 2 sind zwei Dämpfungselemente 14 angebracht. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß das Dämpfungselement sowohl auf Druck als auch auf Scherung beansprucht wird. Durch die Scherbeanspruchung werden die guten Dämpfungseigenschaften bei Scherbeanspruchung ausgenutzt. Durch die Druckbeanspruchung kommt es zu einer zusätzlichen Versteifung des schwingungsfähigen Systems, was wiederum zu einer Erhöhung der Eigenfrequenz des Trä­ gersystems führt.

In Fig. 7 ist schließlich eine vierte Ausführungsform gezeigt, wobei hier das Dämpfungselement 14 zwischen einer an einer nichttragenden Trennwand 4 angebrachten Haltekonstruktion 20 und einer Haltekonstruktion 19, die an der Unterseite des Stahlträgers 1 angebracht ist, ange­ ordnet ist. Das Dämpfungselement ist hier in einem mittleren Bereich des Stahlträgers ange­ bracht, wo die Schwingungsamplitude groß ist.

Man sieht, daß die nichttragende Wand 4 an dem Punkt 17 mit der unter dem Stahlträger 1 an­ geordneten Decke verbunden ist. An der Oberseite der nichttragenden Wand 4 ist deutlich eine Distanz 18 zu erkennen. Der Stahlträger 1 berührt daher im unbelasteten Zustand die nichttra­ gende Wand 4 nicht. Wird nun der Stahlträger 1 in Schwingung versetzt, so bewegen sich die beiden Haltekonstruktionen 19, 20 relativ zueinander, wobei das zwischen den beiden Halte­ konstruktionen 19 und 20 angeordnete Dämpfungselement 14 Energie absorbiert. Diese Aus­ führungsform hat gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsformen den Vorteil, daß im mittleren Bereich des Trägers die Schwingungsamplitude deutlich größer ist, als im Bereich der Stirnseiten des Trägers 1, so daß dem System mehr Energie entzogen werden kann.

Die Kopplung der Verbundträger durch nichttragende Wände kann auch über Reibungsplatten ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 erfolgen, so daß bei kleinen Auslenkungen bzw. Kräften die Kopplung starr und bei größeren Auslenkungen die Schwingung gedämpft ist.

Unter Umständen ist aber auch eine starre Verbindung zweier oder auch mehrerer Decken über Trennwände von Vorteil, weil dann wegen des aus mehreren Decken betreffenden Gesamtsy­ stems die Eigenfrequenzen und Massendämpfungen erhöht werden.

In Hochhäusern können zweckmäßigerweise mehrere starr gekoppelte Decken bzw. Verbund­ träger mit Etagen abwechseln, in denen die Kopplung nur über Dämpfungselemente erfolgt.

Claims (19)

1. Trägersystem mit mindestens einem Träger (1) und zumindest einer Stütze (2), wobei der Träger (1) an der Stütze (2) befestigt ist und relativ zu der Stütze (2) begrenzt be­ wegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Träger (1) und Stütze (2) oder zwi­ schen Träger (1) und einem mit der Stütze starr verbundenen Teil (4) eine Einrichtung zur Dämpfung der Relativbewegung vorgesehen ist.

2. Trägersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrich­ tung durch zwei miteinander in Reibeingriff stehenden Teile (7, 8) gebildet wird, wobei ein Teil (7) fest mit der Stütze (2) oder mit einem mit der Stütze (2) verbundenen Teil (4) und das andere Teil (8) fest mit dem Träger (1) verbunden ist.

3. Trägersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs­ stärke der Dämpfungseinrichtung einstellbar ist.

4. Trägersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Element (5), vorzugsweise eine Feder (5), dafür vorgesehen ist, die beiden Teile (7, 8) gegeneinander zudrücken.

5. Trägersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest ein energieabsorbierendes Dämpfungselement (14) zwischen relativ zueinander beweglichen Abschnitten des Trägers (1) einerseits und der Stütze (2) oder einem mit der Stütze (2) verbundenen Teil (4) andererseits angeordnet ist.

6. Trägersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (14) silikonhaltig ist.

7. Trägersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämp­ fungselement (14) ein Elastomer ist.

8. Trägersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (14) aus einer Mischung mehrerer Materialien besteht oder daß mehrere Dämpfungselemente (14) aus unterschiedlichen Materialien vorgesehen sind.

9. Trägersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (14) derart angeordnet ist, daß das Dämpfungselement (14) bei ei­ ner Relativbewegung zwischen Träger (1) einerseits und Stütze (2) oder einem mit der Stütze (2) verbundenen Teil (4) andererseits auf Druck bzw. Zug beansprucht wird.

10. Trägersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (14) derart angeordnet ist, daß das Dämpfungselement (14) bei ei­ ner Relativbewegung zwischen Träger (1) einerseits und Stütze (2) oder einem mit der Stütze (2) verbundenen Teil (4) andererseits auf Scherung beansprucht wird.

11. Trägersystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämp­ fungselement (14) derart angeordnet ist, daß das Dämpfungselement (14) bei einer Re­ lativbewegung zwischen Träger (1) einerseits und Stütze (2) oder einem mit der Stütze (2) verbundenen Teil (4) andererseits auf Druck und Scherung beansprucht wird.

12. Trägersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein Doppel-T-Träger ist.

13. Trägersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppel-T-Träger (1) an zumindest einem Ende in der Nähe des Oberflansches (10) mit der Stütze (2) verbunden ist und die Dämpfungseinrichtung in der Nähe des Unterflansches (11) ange­ ordnet ist.

14. Trägersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein Verbundträger ist, der aus einem auf Zug belastbaren ersten Element und einem mit dem ersten Element fest verbundenen zweiten, auf Druck belastbaren Ele­ ment besteht.

15. Trägersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Zug belastba­ re erste Element ein Doppel-T-Träger ist.

16. Trägersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Stütze (2) verbundenen Teil eine nichttragende Trennwand (4) ist.

17. Verfahren zur Schwingungsdämpfung von Trägersystemen mit mindestens einem Trä­ ger und mindestens einer Stütze, die begrenzt relativ zueinander beweglich sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung gedämpft wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung im wesent­ lichen an einem Ort erfolgt, an dem die Relativbewegung zwischen Träger (1) und Stüt­ ze (2) maximal ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungselement zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Abschnitten des Trä­ gers (1) einerseits und der Stütze (2) oder einem mit der Stütze (2) verbundenen Teil (4) andererseits angeordnet wird.