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Die
Erfindung betrifft einen deckenversteifenden Einbausatz zur Minderung
von Erschütterungen,
Körperschall
und sekundärem
Luftschall nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung
gelangt zur Anwendung im Bereich von Holzbalkendecken an Immissionsorten,
die durch Schienen- oder Straßenverkehr
Einschränkungen
in der Wohnqualität
erfahren.
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Effektive
Erschütterungsminderungsmaßnahmen
können
nicht nur an Schienen- oder
Straßenwegen,
sondern auch am Gebäude
selbst durchgeführt
werden. Solche Maßnahmen
sind jedoch individuell von der Bauweise des Gebäudes, auftretenden Lasten und
in Gebäudedecken
auftretenden Resonanzfrequenzen abhängig und somit jeweils individuell,
bezogen auf den Einzelfall, zu dimensionieren.
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Zu
solchen Maßnahmen
gehört
bei geplanten, noch nicht vorhandenen Gebäuden, eine schwingungsisolierende
Lagerung des schwingungstechnisch zu schützenden Gebäudeteils, z.B. mit Elastomerlagern
oder Stahlfederelementen. Bei bestehenden Gebäuden scheiden solche Maßnahmen jedoch
aus bautechnischen oder finanziellen Gründen meistens aus.
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Bekanntlich
sind in Gebäuden
Schwingungsimmissionen von der Resonanzfrequenz der jeweiligen Decke
abhängig.
Deshalb führt
eine Veränderung
der Deckenresonanzfrequenz zu geänderten Schwingungsimmissionen.
In der Regel ist dabei eine Erhöhung
der Resonanzfrequenz für
die Reduzierung der Schwingungen erforderlich. Solche Erhöhungen der
Resonanzfrequenz lassen sich durch Maßnahmen zur Versteifung der
Decken erreichen, insbesondere Unterzüge oder Stützen. Hierdurch können die
prognostizierten Erschütterungsimmissionen
auf ein erträgliches
Maß oder
sogar unter die Anhaltswerte der DIN 4150 Teil 2 reduziert werden.
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So
ist in der Literatur insbesondere dem Buch von Hugo Bachmann und
Walter Ammann, „Schwingungsprobleme
bei Bauwerken" eine
Nachweisführung
und eine Begründung
einer sorgfältigen Frequenzabstimmung
an Bauwerken enthalten.
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Für in Altbauten
häufig
verwendete Holzbalkendecken werden seit vielen Jahren – schwalbenschanzförmig gewalzte,
selbsttragende, stählerne Schallungsplatten,
allgemein bekannt unter dem Namen Lewis®-Platten,
als Körperschallschutzmaßnahme angewendet.
Die Wirkung dieser Lewis-Platten beruht hierbei auf einer Verzweigung/Umweg
des direkten Körperschallweges
vom Schallerzeuger zum Schallempfänger und der Möglichkeit
zusätzliche Elastomerelemente
als Auflageflächen
für diese
Platten einzubringen. Der nachträgliche
Einbau solcher Elemente führt
zwangsläufig
zu einer Verringerung der Raumhöhe
oder zu Veränderungen
des Deckentragwerkes. Hierbei sind durch die Erhöhung der Platteneigenmasse
(Decke) statische Nachweisführungen
unumgänglich.
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Aus
DE 102 27 327 A1 ist
eine Geschossdecke bekannt, die aus einem Stabwerk, einer damit fest
verbundenen und in Querrichtung versteifenden Platte und einer einseitigen
Beplankung besteht. Zur Trittschalldämmung ist die in Querrichtung
versteifende Platte mit der Unterseite des Stabwerkes fest verbunden.
Zusätzlich
sind zwischen der Oberseite des Stabwerkes und der trittfesten Beplankung
dauerelastische, gegenüber
Scherkräften
stabilisierte Trennstreifen zur Körperschallentkopplung befestigt.
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Aus
DE 296 11 271 U1 ist
eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung von Luft- und/oder Trittschall
ausgesetzten leichten Bauelementen bekannt, bei der das leichte
Bauelement mit wenigstens einer schwingungsabsorbierenden Einheit
verbunden ist. Insbesondere wird hierbei an eine Holzbalkendecke ein
Masse-Feder-System befestigt, das dieser Schwingungsenergie entzieht.
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Aus
DE 101 35 112 A1 ist
ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen sowie ein Konstruktionssystem
zur Herstellung von Baugruppen, wie Wand-, Boden- oder Deckenkonstruktionen bekannt.
Hierbei ist wenigstens ein Bauteil mit Schlitzen versehen und wenigstens
ein anderes Bauteil mit einem Steg ausgebildet. Zum Verbinden der
Bauteile wird der Steg in den Schlitz eingeschoben.
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Aus
DE 32 33 654 C2 ist
ein schallabsorbierendes Bauelement bekannt, das aus einer Folie
besteht, die zu verlustbehafteten Schwingungen anregbare Bodenflächen aus
rasterförmig
angeordneten becherförmigen
Eintiefungen bildet. Die Bodenflächen
der Eintiefungen sind hierbei durch eine oder mehrere sickenförmige Nuten
in Teilflächen
unterteilt. Hierdurch entstehen insbesondere würfelförmige Hervorhebungen.
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Aus
CH 265 125 ist eine Wandkonstruktion bekannt,
bei der kongruent geschnittene Streifen derselben Breite in regelmäßigen Abständen bis
zur Streifenmitte reichende Einschnitte aufweisen. In diese passen
senkrecht dazu stehende Streifen und bilden zusammengesetzt sich
selbst tragende Luftkammergerüste.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, eine wirksame, einfache und kostengünstige Maßnahme zur Verfügung zu
stellen, um Schwingungen in Gebäudedecken,
die insbesondere durch Erschütterungen von
Schienen- und Straßenverkehr
entstehen, zu vermindern.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Hauptanspruches
erfindungsgemäß durch
die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß besteht
die Maßnahme aus
einem wabenförmigen
Flächenverbund
von ineinander gesteckten Einzelblechen. Hierdurch entstehende vertikal
angeordnete Hohlräume
sind insbesondere in Zylinderform in Kassetten mit wechselnden oder
gleichbleibenden Querschnittsprofil angeordnet. Eine unterschiedliche
Höhe der
Hohlräume ist
auf Einbaubedingungen an einer Holzbalkendecke abgestimmt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird bei Beibehaltung der Plattenstärke der Holzdecke deren Flächenträgheitsmoment
pro Meter Decke erhöht.
Dies führt
zu einer höheren
Federsteifigkeit, die mit dem Belastungsfaktor einer Platte multipliziert
die Federkonstante ausdrückt.
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Weiterer
Vorteil der Erfindung ist, dass der wabenförmige Flächenverbund einfach an bauliche Gegebenheiten
einer Holzbalkendecke angepasst werden kann.
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Nach
Anspruch 2 weisen die Hohlkammerprofile unterschiedliche Längen auf.
Insbesondere können
sie der Länge
nach geordnet zu einem kastenartigen Aufsatz zusammengefügt werden.
Hierbei ist nach Anspruch 4 entweder jedes einzelne Hohlprofil mit
einem eigenen Boden versehen oder die Hohlprofile weisen ein gemeinsames
Bodenblech auf, auf das sie aufgesetzt werden.
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Nach
Anspruch 6 können
die entstandenen Hohlraumresonatoren mit Füllmaterial gefüllt werden. Dieses
Füllmaterial
ist insbesondere absorbierend ausgeführt und somit akustisch wirkendend.
Die Befüllung
gelingt durch einen in Anspruch 4 beschriebenen Unterboden.
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Nach
Anspruch 8 werden die Schlitze erfindungsgemäß kurvenförmig bei vergrößerter Schlitzbreite
(geringfügig
größer als
die Materialstärke) ausgeschnitten.
Dies verhindert, dass sich bei zu großen Schlitzbreiten die gesteckten
Bleche biegen, neigen und klappern. Die ineinander gesteckten Bleche
bilden somit ein enges Netz von rechteckigen Hohlräumen und
stützen
sich nach Montage an mindestens 3 Punkten in der Idealposition um
den Holzbalkenträger
ab, ohne dass die bei einem flächigen
Kontakt erzeugten Reib- und Klemmkräfte auftreten. Bei vertikaler
Ausrichtung der Bleche sind drei punktförmige Kontakte zur Fixierung
untereinander ausreichend, während
weitere punktförmige
Kontakte die Ausrichtung durch Haftung stabilisieren.
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Da
sich die Bleche gegenseitig an Punktauflagen in der Idealposition
stützen
erhält
die Wabenstruktur aus gesteckten Blechen eine sehr hohe Präzision bezüglich Ausrichtung
und Wabengröße und bildet
auch bei extremen Einzelverkehrslasten (Klavierstandorte) genügende Lastverteilungsfähigkeiten.
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Mit
diesem Verfahren von kurvenförmigen Schnitten
in doppelter Hüllbreite
des zu steckenden Materials werden die genannten negativen Begleiterscheinungen,
wie Verklemmen, Verbiegen und Verkanten bei zu engen Schlitzen und
Klappern, Neigen und Schwingen bei zu weiten Schlitzen jeweils vermieden.
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Diese
Verfahrensweise zur Herstellung von wellenförmig verlaufenden Schlitzen
führt vorteilhaft zu
einer hohen Montagefreundlichkeit sowie zu einer störungsfreien
Montage der Kassettendecke, das störendes Verklemmen und Verkanten
während
des Zusammensteckens wird minimiert.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Zeichnung
mit 5 Figuren erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
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1 modellhaft
eine von oben aufgebrochene Holzbalkendecke mit alter Dielung und
Kassettendeckeneinsatz zur Bauwerkssanierung, die aus ineinander
gesteckten Blechen besteht,
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2 schematisch
und vergrößert aus 1 eine
Detailansicht zur Anordnung der Bleche oberhalb eines tragenden
Holzbalkens,
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3 schematisch
und vergrößert aus 1 eine
Detailansicht zur Anordnung der Bleche innerhalb der tragenden Holzbalken,
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4 schematisch
einen Schlitz im sinusförmigen
Verlauf mit vier Druckpunkten und senkrecht dazu eingesteckten Blech,
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5 schematisch
ein Blech mit angewinkelten Bodenabschluss
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1 zeigt
modellhaft eine von oben aufgebrochene Holzbalkendecke bestehend
aus mehreren Holzbalken 14 und alter Dielung 2.
In die Holzbalkendecke ist ein Kassettendeckeneinsatz 1 zur
Bauwerkssanierung eingesetzt, der aus ineinander gesteckten Blechen
besteht. 2 und 3 zeigen einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1.
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Die
die tragende Holzkonstruktion kreuzende Bleche sind nach 5 an
ihrem unteren Ende mit einem Abkantwinkel 6 abgekantet,
so dass eine Bodenplatte 5 als unterer Abschluss der Wabenkonstruktion
entsteht. Insbesondere weist die Bodenplatte kleine Schlitze zueinander
auf, um eine leichtere Montage zu gewährleisten.
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Somit
können
Montagearbeiten zur Befestigung einer eigenständigen Bodenplatte entfallen.
Die Bodenplatte wird hierbei durch Abkanten aus einem überlangen
Seitenblech 3 hergestellt, das kreuzend über die
Holzbalken verläuft.
Der Abkantwinkel variiert von 90° bis
90° +/-
alpha, wobei alpha sich durch die Montagebedingungen vor Ort entwickelt.
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Daraufhin
werden parallel zum Holzbalken verlaufende Bleche 7 in
die Holzbalken kreuzende Bleche 3 von oben eingesteckt.
Hierzu sind sowohl die parallel zum Holzbalken verlaufenden Bleche 4 und 7 als
auch die Holzbalken kreuzende Bleche 3 an den entsprechenden
Stellen geschlitzt, wobei die parallel zum Holzbalken verlaufenden
Bleche 4 und 7 von unten und die Holzbalken kreuzende
Bleche 3 von oben insbesondere bis zur Hälfte der
Blechbreite geschlitzt sind. Grundsätzlich ist auch eine andere Verteilung
von Schlitzlängen
möglich,
jedoch ist darauf zu achten, dass die Summe beider Schlitzlängen der
Blechbreite am Ort der Steckverbindung entspricht. Um Fertigungsfehler
zu vermeiden wird die gleichmäßige Verteilung
der Schlitzbreiten auf zwei verschiedene Bleche bevorzugt. Somit
entsteht ein Verbund aus über
Kreuz gesteckten Blechen.
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Für die Montage
der zu steckenden Bleche kommt der Schlitzbreite höchste Bedeutung
zu. Die Schlitzbreite entspricht der Blechdicke zuzüglich einem
Zuschlag delta, um Verkanten und Verklemmen zu verhindern. Bei einer
Schlitzbreite, die exakt der Blechbreite entspricht, delta = 0,
kommt es auf Grund von Materialtoleranzen zu Verklemmungen in einem Schlitz
oder durch Verspannungen zwischen zwei benachbarten Schlitzen, so
dass die Blechkanten aufeinander schleifen und beim Ineinanderstecken so
hohen Druck auf die obere Kante ausüben, dass die obere Blechkante
eingedrückt
und damit das Wabensystem während
der Montage beschädigt
wird. Abhilfe schaffen Überbreiten
der Schlitze durch einen Zuschlag delta > 0. Diese Überbreite hat wiederum Nachteile,
da die jeweils über
Kreuz gesteckten Bleche keine Haftung mehr zueinander haben und
der ganze Verbund im gesteckten Zustand mechanisch instabil wird.
Die Bleche können
sich gegeneinander bewegen und klappern und dadurch auch die akustische
Funktion mindern.
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4 zeigt
das Schneideprinzip der Schlitze mit Hilfe eines Lasers. Die Kurvenbahnen
werden in Abhängigkeit
von der Länge
des Schlitzes so berechnet, dass der Kurvenzug mindestens 1 Sinuswellenlänge bei
sehr kurzen Schlitzen, üblicherweise
2 volle Sinuswellenlängen
abfährt.
Bei langen Schlitzen kann man auch zusätzliche Wellenzüge abfahren. Die
Position des Schneidewerkzeuges wird am Ausgangspunkt der ersten
Schnittlinie um das 1,5-fache der Blechdicke verschoben und dann
der Kurvenverlauf parallel zur ersten Schnittlinie des Schlitzes
abgefahren.
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Vorteil
dieser Schlitzbearbeitungsweise ist, dass zur Montage ausreichend
Platz in den Schlitzen vorhanden ist, um die einzelnen Bleche zu
stecken und nach der Montage alle Bleche durch punktförmige Kontakte
passgenau ausgerichtet sind, wobei die genannten Montagenachteile
wie Klemmen, Schleifen Verkratzen und Verbiegen oder Klappern und Wackeln
vermieden werden.
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Wird
stattdessen die zweite Schnittkurve gegenüber der ersten Schnittkurve
um eine halbe Phase verschobenen entstehen kreisartige Schnitte,
die in ihrer Form auf einer Schnur aufgereihten Kugeln ähneln. Hierbei
liegen sich die Druckpunkte beider Seiten direkt gegenüber, so
dass teilweise wieder Reib- und
Kratzeffekte verursacht werden.
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Wird
anstatt des sinusförmigen
Verlaufes ein sägezahnförmiger Verlauf
verwendet, entstehen wiederum unerwünschte nahezu punktförmige Kontakte, die
scharfkantig sind und die die Metalloberfläche beim Stecken verkratzen
können.
Kratzer müssen
jedoch vermieden werden, da diese eine Materialschwächung herbeiführen und
somit beschleunigte Alterungsprozesse, insbesondere Korrosion, hervorrufen.
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Die
anfangs beschriebene Methode der sinusförmigen Schlitze führt zu besten
Montageergebnissen. Abweichend von den sinusförmigen Schnittkurven sind auch
noch Abwandlungen der beschriebenen Schnittkurven möglich.
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Die
gewellte Schneidetechnik zur Minderung von Reibung und Verkanten
kann vorzugsweise bei längeren
Steckverbindungen angewendet werden, deren Schnitte größer als
insbesondere 30 mm sind. Dabei werden die Druckstellen so gestaltet,
dass die Bleche an den Druckstellen exakt in die Schlitze passen
ohne Überbreiten
im Materialausschnitt.
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- 1
- Kassettendeckeneinsatz
teilmontiert
- 2
- alte
Dielung
- 3
- den
Holzbalken 14 kreuzende Bleche (Resonatorwandblech mit
Bodenabschluss)
- 4
- Blech
oberhalb des tragenden Holzbalkens (Resonatorwandblech)
- 5
- Abkantung
von Blech 3 (Bodenabschlusskantung)
- 6
- Abkantwinkel
- 7
- parallel
zum Holzbalken 14 verlaufende Bleche (Resonatorwandblech
ohne Bodenabschluss)
- 8
- Blech
mit Schlitz 9
- 9
- Schlitz
mit wellenförmigem
Verlauf
- 10
- eingestecktes
Blech
- 11
- maximale
Breite des Schlitzes 9
- 12
- effektive
Breite des Schlitzes 9
- 13
- Druckpunkt
- 14
- Holzbalken