DE102016116642A1 - Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion - Google Patents

Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion für den Objektschutz, insbesondere Gebäudeschutz, mit einem im Transmissionsbereich (4) zwischen Erschütterungsquelle (2) und zu schützendem Objekt (3) angeordneten Dämpfungskörper (5), wobei der Dämpfungskörper (5) aus einem Material mit einer im Vergleich zum Material des im Transmissionsbereich (4) befindlichen Erdbodens (7) geringeren mittleren Dichte gebildet ist, wobei das den Dämpfungskörper (5) bildende Material als Füllung in einen im Erdboden (7) ausgebildeten Vertikalschlitz (6) eingebracht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion für den Objektschutz, insbesondere den Gebäudeschutz. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung einer solchen Dämpfungseinheit.
  • Erschütterungsschutzmaßnahmen, d. h. Maßnahmen zur Erschütterungsreduktion sind für die Nutzbarkeit von Gebäuden in unmittelbarer Nähe zu Erschütterungsquellen, wie z. B. Bahnlinien, Autobahnen und/oder dgl. von wesentlicher Bedeutung. Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Maßnahmen bekannt, die nach dem Ort ihrer Anwendung unterschieden werden, wobei typischerweise zwischen dem Emissionsbereich, dem Transmissionsbereich und dem Immissionsbereich unterschieden wird.
  • Im Emissionsbereich, d. h. in dem Bereich, in dem es zur Erschütterungsemission kommt, werden als Schutzmaßnahmen insbesondere Masse-Feder-Dämpfer-Systeme eingesetzt. Diese sollen eine Erschütterungsreduktion direkt am Ort der Erschütterungsentstehung bewirken. Im Unterschied hierzu kann im Immissionsbereich das zu schützende Objekt durch ein elastisches Material vom Untergrund entkoppelt werden, womit eine Erschütterungsreduktion dadurch erreicht ist, dass ein Energieabbau im elastischen Material stattfindet.
  • Obgleich sich die vorbekannten Maßnahmen zur Erschütterungsreduktion im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt haben, sind sie nicht frei von Nachteilen. So ist beiden vorerläuterten Maßnahmen zur Erschütterungsreduktion gemein, dass sie nicht nachträglich und wenn, dann nur mit erhöhtem Aufwand eingerichtet werden können. Insbesondere bei dichter Bebauung, wenn es also gerade darauf ankommt, eine effektive Erschütterungsreduktion für den insbesondere präventiven Gebäudeschutz vorzusehen, können die vorbeschriebenen Maßnahmen schon aufgrund des dafür erforderlichen Einbau- und Installationsraums nicht nachgerüstet werden.
  • Es ist ausgehend vom vorbeschriebenen die Aufgabe der Erfindung, eine Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion vorzuschlagen, die konstruktionsbedingt in einfacher Weise erstellt und auch nachgerüstet werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen eine Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion für den Objektschutz, insbesondere Gebäudeschutz, mit einem im Transmissionsbereich zwischen Erschütterungsquelle und zu schützendem Objekt angeordneten Dämpfungskörper, wobei der Dämpfungskörper aus einem Material mit einer im Vergleich zum Material des im Transmissionsbereich befindlichen Erdbodens geringeren mittleren Dichte gebildet ist, wobei das den Dämpfungskörper bildende Material als Füllung in einen im Erdboden ausgebildeten Vertikalschlitz eingebracht ist.
  • Die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit verfügt über einen Dämpfungs- oder Isolierkörper aus einem Material, das eine im Vergleich zum Umgebungsmaterial, das heißt im Vergleich zum Material des im Transmissionsbereich befindlichen Erdbodens geringere mittlere Dichte aufweist. Der Dämpfungs- oder Isolierkörper ist im Transmissionsbereich, d. h. im Übertragungsbereich zwischen Erschütterungsquelle einerseits und zu schützendem Objekt andererseits angeordnet. Er fungiert mithin als Barriere für von der Erschütterungsquelle in das Erdreich eingebrachte Schwingungen, was im Ergebnis eine Reduzierung der Schwinggeschwindigkeiten, mithin der Erschütterung bewirkt.
  • Der Dämpfungskörper ist als Füllung in einen im Erdboden ausgebildeten Vertikalschlitz eingebracht. Eine bestimmungsgemäße Nutzung sowohl der Erschütterungsquelle als auch des zu schützenden Objekts ist hierdurch in vorteilhafter Weise nicht eingeschränkt. Ohne einen Eingriff in die Erschütterungsquelle und/oder das zu schützende Objekt vornehmen zu müssen, kann der Vertikalschlitz durch Ausheben des Erdbodens ausgebildet und mit dem Material zur Bildung des Dämpfungskörpers zumindest teilweise verfüllt werden. Im Ergebnis steht eine Dämpfungseinheit, die eine wirkungsvolle Erschütterungsreduktion bewirkt und in vorteilhafter Weise auch nachträglich installiert werden kann, d. h. zum Schutz von Bestandsobjekten ohne Eingriff in das Objekt und/oder die Erschütterungsquelle eingesetzt werden kann.
  • Die Ausbildung eines Vertikalschlitzes zum Zwecke des Erschütterungsschutzes von Objekten ist aus dem Stand der Technik an sich nicht unbekannt. Es ist in diesem Zusammenhang gängige Praxis, als Füllmaterial zur Schlitzverfüllung Beton einzusetzen, womit im Ergebnis massive Betonwände als Schlitzfüllung ausgebildet werden. Derartige Dämpfungseinheiten konnten sich aber nicht durchsetzen, da sie insbesondere aus zwei Gründen von Nachteil sind. Zum einen ist die Installation derartiger Betonwände teuer und insbesondere in innerstädtischen Gebieten aufgrund des erhöhten Platzbedarfes mit hohem technischen Aufwand durchzuführen. Zum anderen sind Betonwände für nachträglich einzubringende Leitungs- und/oder Kabelquerungen denkbar ungeeignet beziehungsweise ist die Ausbildung entsprechender Betonwände aufgrund bestehender Leitungs- und/oder Kabelquerungen von vornherein nicht machbar.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung überwindet die vorbeschriebenen Nachteile. Das den Dämpfungskörper bildende Material verfügt über eine vergleichsweise geringe Dichte bei gleichzeitig relativ hoher Steifigkeit. Der erfindungsgemäß ausgebildete Dämpfungskörper vermag damit den Vertikalschlitz ohne ergänzende Baumaßnahmen vollständig und bausicher auszufüllen und darüber hinaus die wünschenswerterweise zu erzielender Erschütterungsreduktion zu gewährleisten. Die Installation ist einfach, erfordert keinen erhöhten Platzbedarf und ist vergleichsweise preisgünstig in der Umsetzung. Auch können Leitungs- und/oder Kabelquerungen eingebunden und auch nachträglich ohne größeren Aufwand ausgebildet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das den Dämpfungskörper bildende Material ausgehärtet. Es wird mithin zur einfachen Verfüllung des Vertikalschlitzes in selbigen in flüssiger und/oder schüttfähiger Form eingebracht, wobei die Verfüllmenge sowie die Verfüllgeschwindigkeit vorgebbar und zur Steuerung des Prozesses kontrollierbar sind. Nach einem bestimmungsgemäßen Einbringen des Materials in den Vertikalschlitz wird dieses zur Aushärtung gebracht, so dass das den endfertigen Dämpfungskörper bildende Material ausgehärtet ist.
  • Als das den Dämpfungskörper bildende Material kommt insbesondere ein Schaum in Betracht, vorzugsweise ein Polyurethanschaum. Dieser kann als Zwei-Komponenten-Polyurethanschaum vorliegen.
  • Der Einsatz von Polyurethanschaum zur Ausfüllung von im Erdboden befindlichen Hohlstellen insbesondere zwecks Gebäudestabilisierung und/oder Gebäudeanhebung ist aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Dabei wird mittels eines Injektionsverfahrens Polyurethanschaum in den Boden eingebracht, um einen Hohlraum aufzufüllen, den Boden zu verfestigen und/oder kontrolliert vertikale Hebungen zu erzeugen. Zur Ausbildung derartiger Injektionskörper kommen Injektionslanzen zum Einsatz, die je nach Injektionstiefe mit oder ohne Vorbohrungen in den Boden bis zur Erreichung einer tragfähigen Bodenschicht eingeführt werden. Mittels der Injektionslanze wird Polyurethanharz injiziert, wo es den Boden zunächst in horizontaler Richtung verdrängt und verstärkt. Mit weiteren Injektionen beziehungsweise weiterer Materialzugabe reißt der Boden horizontal auf, so dass horizontale Harzlamellen entstehen, die Hebungsreaktionen am Gebäude bewirken.
  • Im Unterschied zu diesen aus dem Stand der Technik bekannten, punktuell zur Baugrundverstärkung ausgebildeten Injektionskörpern handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Dämpfungskörper um einen durchgehend ausgebildeten, dünnen vertikalen Isolierkörper. Im ausgehärteten Zustand schließt der Polyurethanschaum sehr viel Luft ein, so dass er trotz seiner relativ hohen Festigkeit eine nur geringe Dichte aufweist. Dies bewirkt gegenüber dem den Dämpfungskörper umgebenden Erdboden einen großen Impedanzunterschied, was im Erschütterungsfall einen deutlichen Abbau der Schwingungsenergie gewährleistet.
  • Grundsätzlich gilt, dass es für den wünschenswerterweise zu erzielenden Abbau von Schwingungsenergie auf einen möglichst großen Impedanzunterschied zwischen dem Dämpfungskörper einerseits und dem umgebenden Erdboden andererseits ankommt. Bei aus dem Stand der Technik vorbekannten Betonwänden wird dieser Impedanzunterschied dadurch erreicht, dass Beton eine im Vergleich zum umgebenden Erdboden vergleichsweise große Dichte aufweist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung geht hier den genau umgekehrten Weg, indem als Material für den Dämpfungskörper ein solches gewählt ist, das eine im Vergleich zum umgebenden Erdboden möglichst geringe mittlere Dichte aufweist. Von Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Dämpfungskörper für unterschiedlich ausgebildete Erdböden gleichermaßen gut geeignet ist, da aufgrund der geringen Dichte des Dämpfungskörpermaterials stets ein hinreichend großer Impedanzunterschied zum umgebenden Erdboden gegeben ist. Mit Beton kann dieser Impedanzunterschied nicht immer erreicht werden, beispielsweise dann nicht, wenn der umgebende Erdboden Gesteinsanteile beinhaltet oder gar überwiegend aus Fels oder Gestein besteht. In Abkehr zu der bisherigen Bauart, einen Impedanzunterschied dadurch sicherzustellen, dass als Material mit einer vergleichsweisen hohen Dichte Beton eingesetzt wird, wird mit der Erfindung gegenteiliges vorgeschlagen, nämlich die Ausgestaltung eines Dämpfungskörpers aus einem Material mit einem im Vergleich zum Material des im Transmissionsbereich befindlichen Erdbodens geringen mittleren Dichte, womit das Anwendungsspektrum für die erfindungsgemäße Ausgestaltung weitaus größer ist.
  • Der vorzugsweise aus Polyurethanschaum gebildete Dämpfungskörper bewirkt in dreierlei Hinsicht einen synergetischen Effekt. Zunächst einmal sorgt die geringe Dichte des ausgehärteten Polyurethanschaums dafür, dass eine effektive Erschütterungsreduktion erreicht ist. Die gleichzeitige Steifigkeit des ausgehärteten Polyurethanschaums sorgt dafür, dass der Vertikalschlitz, in den der Dämpfungskörper eingebracht ist, baufest verfüllt ist, zusätzliche Abstützmaßnahmen und/oder Abstützkonstruktionen nicht erforderlich sind. Nicht zuletzt ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit wenig aufwendig, einfach durchzuführen und auch bei minimalen Platzangebot realisierbar. Alles in allem wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine Dämpfungseinheit bereitgestellt, die eine effektive Erschütterungsreduktion gewährleistet, und dies bei gleichzeitig einfacher Umsetzbarkeit, was auch eine nachträgliche Installation zum Schutz von Bestandsobjekten gestattet.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Dämpfungskörper bis in eine Tiefe erstreckt, die der Wellenlänge der durch die Erschütterungsquelle verursachten Rayleigh-Welle entspricht. Die sogenannte Rayleigh-Welle überträgt im Erschütterungsfall den größten Anteil der Wellenenergie im Boden. Dabei nehmen die Schwinggeschwindigkeiten mit zunehmender Tiefe deutlich ab. Untersuchungen haben gezeigt, dass ca. 70% der Wellenenergie innerhalb einer Tiefe transportiert werden, die gleich der Wellenlänge der Rayleigh-Welle ist. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, den Dämpfungskörper zumindest bis in eine solche Tiefe im Erdboden auszubilden, dass die Wellenlänge der Rayleigh-Welle erreicht ist.
  • Zur Abschirmung niedriger Frequenzen, die größere Wellenlängen bewirken, sind tiefer in den Erdboden reichende Dämpfungskörper einzusetzen. Es wird deshalb grundsätzlich vorgeschlagen, den Dämpfungskörper so tief wie möglich auszuführen, wobei Tiefen von wenigstens 2 m, vorzugsweise von wenigstens 3 m, noch mehr bevorzugt von wenigstens 5 m vorgeschlagen werden.
  • Die Dämpfungseigenschaft des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers ist in erster Linie durch das Impedanzverhältnis zum Material des den Dämpfungskörper umgebenden Erdboden beeinflusst, welches Impedanzverhältnis materialabhängig ist. Aus diesem Grunde kann der erfindungsgemäße Dämpfungskörper auch vergleichsweise schmal ausgebildet werden, wobei eine Breite des Dämpfungskörpers von 2 cm bis 20 cm, vorzugsweise von 5 cm bis 15 cm vorgeschlagen wird. Diese vergleichsweise schmale Ausgestaltung des Dämpfungskörpers führt zu einer weiteren Vereinfachung der Herstellung.
  • Grundsätzlich gilt, dass der Dichte- und Steifigkeitsunterschied zwischen Erdboden einerseits und Schlitzfüllung, d. h. Dämpfungskörper andererseits ein wesentlicher Parameter für die zu erzielende Erschütterungsreduktion ist. Dieser Unterschied drückt sich durch das Impedanzverhältnis wie folgt aus:
    Figure DE102016116642A1_0002
    wobei ρM und cM bzw. ρB und cB die Dichte und Wellengeschwindigkeit des Füllmaterials bzw. des Erdboden darstellen. Das Impedanzverhältnis IR beeinflusst den Reflektions- und Transmissionsgrad der Wellenenergie und -amplitude an der Materialtrennfläche zwischen Füllmaterial einerseits und Erdboden andererseits. Wie Untersuchungen gezeigt haben, wird eine besonders effektive Erschütterungsreduktion für entweder sehr hohe oder sehr niedrige Werte bezüglich des Impedanzverhältnisses IR erzielt. In diesem Zusammenhang wurde ferner festgestellt, dass bei einem Impedanzverhältnis von IR < 0,1 eine minimale Breite des Dämpfungskörpers ausreichend ist, um eine gute Amplitudenreduktion zu erzielen. Es wird mit der Erfindung deshalb vorgeschlagen, dass der Dämpfungskörper ein Impedanzverhältnis zum Material des Erdbodens von < 0,1 bereitstellt.
  • Damit das zur Ausfüllung des Vertikalschlitzes genutzte Material auch in unterschiedlichen Böden verwendet werden kann, sollte es eine möglichst geringe Impedanz haben, so dass das Impedanzverhältnis von IR < 0,1 zu den verschiedenen Bodenarten immer gewährleistet ist. Aus diesem Grunde wird ein Füllmaterial, d. h. ein Polyurethanschaum bevorzugt, der ein Impedanzverhältnis zum Material des Erdbodens von << 0,1 bereitstellt.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass bevorzugterweise ein Polyurethanschaum zum Einsatz kommt, der eine mittlere Dichte von ρ = 0,03 g/cm3 und eine mittlere Steifigkeit von E = 1300 kN/m2 aufweist.
  • Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Ausbildung einer Dämpfungseinheit der vorbeschriebenen Art vorgeschlagen. Es wird konkret vorgeschlagen ein Verfahren zur Ausbildung einer Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion für den insbesondere präventiven Objekt-, insbesondere Gebäudeschutz, bei dem im Transmissionsbereich zwischen Erschütterungsquelle und zu schützendem Objekt in den Erdboden ein Vertikalschlitz vorgebbarer Tiefe eingebracht wird, bei dem in den Vertikalschlitz die beiden Komponenten eines Zwei-Komponenten-Polyurethanschaums unmittelbar eingebracht und dort zur Reaktion gebracht werden, wobei der Polyurethanschaum infolge seiner Aufschäumung den Vertikalschlitz zumindest teilweise ausfüllt, wodurch ein im Vertikalschlitz angeordneter Dämpfungskörper ausgebildet wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht grundsätzlich zwei voneinander zu unterscheidende Verfahrensschritte vor. Gemäß erstem Verfahrensschritt wird ein Vertikalschlitz im Erdreich ausgebildet, was beispielsweise durch Aushub erfolgen kann. In einem zweiten Schritt wird in den Vertikalschlitz die Dämpfungseinheit eingebracht. Dies geschieht dadurch, dass die beiden Komponenten des den späteren Dämpfungskörper bildenden Polyurethanschaums in einer Menge in den Vertikalschlitz eingebracht werden, dass nach einem Aufschäumen und Aushärten des Polyurethanschaums der Vertikalschlitz vorzugsweise vollständig gefüllt ist. Die Höhe des Dämpfungskörpers bemisst sich nach der Tiefe des zuvor ausgehobenen Vertikalschlitzes, die frei vorgebbar ist und in bevorzugter Weise so gewählt ist, dass sie mit Blick auf die zu erwartenden Erschütterungen, d. h. mit Blick auf das im Erschütterungsfall zu erwartende Frequenzband einen möglichst effektiven Erschütterungsschutz ermöglicht. Bevorzugterweise wird zu diesem Zweck die Tiefe des Vertikalschlitzes zumindest so tief gewählt, dass sie der Wellenlänge der sogenannten Rayleigh-Welle entspricht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch seine einfache Ausführbarkeit aus. Auch ist der Platzbedarf bei der Verfahrensdurchführung äußerst gering. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Aushub des Vertikalschlitzes und das Einbringen der beiden Komponenten des Polyurethanschaums in den Vertikalschlitz unmittelbar aufeinander nachfolgend durchgeführt werden. Es kommt zu diesem Zweck bevorzugterweise eine Verarbeitungsmaschine zum Einsatz, die mit einem ersten Abschnitt den Aushub besorgt und mit einem zweiten Abschnitt den soeben ausgehobenen Vertikalschlitz mit dem Polyurethanschaum ausfüllt. In nur einem Arbeitsgang kann so eine durchgängige Dämpfungseinheit mit quasi beliebiger Länge geschaffen werden. Besondere Abstützmaßnahmen hinsichtlich des ausgehobenen Vertikalschlitzes sind im Übrigen in vorteilhafter Weise nicht erforderlich, weil der in den ausgehobenen Schlitz eingebrachte Polyurethanschaum reaktionsschnell ausschäumt und aushärtet und so für die abstützende Stabilität sorgt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen
  • 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Dämpfungseinheit;
  • 2 in einer schematischen Detailansicht eine erfindungsgemäße Dämpfungseinheit und
  • 3 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung.
  • 1 lässt in rein schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit 1 sowie deren Funktionsweise erkennen.
  • Es ist in 1 eine Erschütterungsquelle in der Ausgestaltung eines Bahnfahrzeugs 12 gezeigt, das im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall entlang eines Gleiskörpers 13 verfährt. Durch die Fahrbewegung des Bahnfahrzeugs 12 wird eine Erschütterung des Erdbodens 7 bewirkt, wie dies durch die rein schematisch dargestellten Erschütterungswellen 15 symbolisiert ist. Diese im Emissionsbereich 16 entstehenden Erschütterungswellen 15 breiten sich über das Erdreich 7 aus und gelangen unter anderem über den Transmissionsbereich 4 auch in den Immissionsbereich 17, in dem sich das Objekt 3 in der Ausgestaltung eines mehretagigen Hauses befindet. Diese Wellenausbreitung vom Emissionsbereich 16 über den Transmissionsbereich 4 in den Immissionsbereich 17 ist in 1 schematisch durch die Pfeile 14 dargestellt.
  • Infolge der Erschütterungseinwirkung auf das Objekt 3 kann es zu oberirdischen Objektschwingungen einerseits sowie zu unterirdischen Fundamentschwingungen andererseits kommen. Dies kann im Extremfall zu Objektbeschädigungen führen, bis hin zur völligen Zerstörung des Objektes 3.
  • Um dem entgegenzuwirken, wird mit der Erfindung eine Dämpfungseinheit 1 vorgeschlagen, die eine Erschütterungsreduktion bewirkt und damit dem präventiven Objektschutz dient.
  • Die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit 1 verfügt über einen im Transmissionsbereich 4 zwischen Erschütterungsquelle 2 und zu schützendem Objekt 3 angeordneten Dämpfungskörper 5. Dieser ist aus einem Zwei-Komponenten-Polyurethanschaum gebildet, der als Füllung in einen im Erdboden 7 ausgebildeten Vertikalschlitz 6 eingebracht ist. Im Erschütterungsfall sorgt dieser Dämpfungskörper 5 für einen Energieabbau hinsichtlich der Erschütterungswellen, das heißt eine Abschirmung, was im Ergebnis zu einer Erschütterungsreduktion führt.
  • 2 lässt die Dämpfungseinheit 1 in einer schematischen Detailansicht erkennen. Wie sich aus dieser Darstellung ergibt, weist der Dämpfungskörper 5 im endfertigen Zustand eine Höhe H auf. Der Vertikalschlitz 6 verfügt über eine Tiefe T. Bevorzugterweise ist der Vertikalschlitz 6 oberflächenbündig mit dem Dämpfungskörper 5 ausgefüllt, so dass die Höhe H des Dämpfungskörpers 5 der Tiefe T des Vertikalschlitzes 6 entspricht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 2 füllt der Dämpfungskörper 5 den Vertikalschlitz 6 in Höhenrichtung nicht vollständig aus, d. h. H ist kleiner T. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Restverfüllung des Vertikalschlitzes 6 mit Erdreich, was eine quasi unsichtbare Ausgestaltung des Dämpfungskörpers 5 gestattet.
  • Die Reduktionswirkung der Dämpfungseinheit 1 hängt in erster Linie vom Impedanzverhältnis zwischen Füllmaterial einerseits und Erdboden 7 andererseits ab. Dabei ist ein Impedanzverhältnis von < 0,1 bevorzugt, weshalb als Füllmaterial ein Material mit möglichst geringer Dichte zu wählen ist. Erfindungsgemäß kommt deshalb Polyurethanschaum zum Einsatz mit einer mittleren Dichte von 0,03 g/cm3. Neben dem Impedanzverhältnis ist für die Reduktionswirkung auch die Geometrie des Dämpfungskörpers 5 von Bedeutung, und zwar insbesondere die Tiefe des Vertikalschlitzes 6, d. h. die Tiefe, bis in welche der Dämpfungskörper 5 reicht. Bevorzugterweise wird die Tiefe T so gewählt, dass sie der Wellenlänge der von der Erschütterungsquelle 2 verursachten Rayleigh-Welle entspricht. Damit sind bereits ca. 70% der Wellenenergie abgedeckt. Die Breite 6 des Dämpfungskörpers 5 ist für die Reduktionswirkung nicht von wesentlicher Bedeutung, was es in vorteilhafter Weise gestattet, den Dämpfungskörper 5 möglichst schmal auszuführen, beispielsweise mit einer Breite B von 15 cm.
  • 3 lässt in rein schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung erkennen. Demnach kommt eine aus zwei Abschnitten 9 und 10 gebildete Aushubeinrichtung 8 zum Einsatz, die im Anwendungsfall in Richtung des Pfeils 11 verfährt. Mittels der Hubausrichtung 8 wird der Vertikalschlitz 6 in gewünschter Tiefe ausgehoben, was mittels des ersten Abschnitts 9 der Aushubeinrichtung 8 durchgeführt wird. Unmittelbar an den Schlitzaushub schließt sich die Verfüllung des Vertikalschlitzes 6 mit Polyurethanschaum an, was durch den zweiten Abschnitt 10 der Aushubeinrichtung 8 bewerkstelligt wird. Im Ergebnis wird quasi in einem Arbeitsschritt der Vertikalschlitz 6 ausgebildet und die beiden Komponenten des Polyurethanschaums in diesen eingebracht, die infolge ihrer anschließenden Reaktion aufschäumen und nach ihrer Aushärtung den Dämpfungskörper 5 bereitstellen. Es wird so ein durchgehender vertikaler Dämpfungskörper 5 hergestellt, der in Entsprechung der Ausgestaltung des Vertikalschlitzes 6 über eine vorgebbare Höhe verfügt und im Verhältnis hierzu vergleichsweise dünn in der Breite ausgebildet ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Dämpfungseinheit
    2
    Erschütterungsquelle
    3
    Objekt
    4
    Transmissionsbereich
    5
    Dämpfungskörper
    6
    Vertikalschlitz
    7
    Erdboden
    8
    Aushubeinrichtung
    9
    erster Abschnitt
    10
    zweiter Abschnitt
    11
    Pfeil
    12
    Bahnfahrzeug
    13
    Gleiskörper
    14
    Pfeil
    15
    Erschütterungswelle
    16
    Emissionsbereich
    17
    Immissionsbereich

Claims (13)

  1. Dämpfungseinheit zur Erschütterungsreduktion für den Objektschutz, insbesondere Gebäudeschutz, mit einem im Transmissionsbereich (4) zwischen Erschütterungsquelle (2) und zu schützendem Objekt (3) angeordneten Dämpfungskörper (5), wobei der Dämpfungskörper (5) aus einem Material mit einer im Vergleich zum Material des im Transmissionsbereich (4) befindlichen Erdbodens (7) geringeren mittleren Dichte gebildet ist, wobei das den Dämpfungskörper (5) bildende Material als Füllung in einen im Erdboden (7) ausgebildeten Vertikalschlitz (6) eingebracht ist.
  2. Dämpfungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Dämpfungskörper (15) bildende Material ausgehärtet ist.
  3. Dämpfungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Dämpfungskörper (5) bildende Material ein Schaum ist.
  4. Dämpfungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum ein Polyurethanschaum vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Polyurethanschaum ist.
  5. Dämpfungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dämpfungskörper (5) bis in eine Tiefe erstreckt, die vorzugsweise der Wellenlänge der durch die Erschütterungsquelle (2) verursachten Rayleigh-Welle entspricht.
  6. Dämpfungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dämpfungskörper (5) bis in eine Tiefe von 3 m, vorzugsweise 5 m erstreckt.
  7. Dämpfungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (5) eine Breite von 2 cm bis 20 cm, vorzugsweise von 5 cm bis 15 cm aufweist.
  8. Dämpfungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (5) ein Impedanzverhältnis zum Material des Erdbodens (7) von < 0,1 bereitstellt.
  9. Dämpfungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (5) eine mittlere Dichte von ρ = 0,03 g/cm3 aufweist.
  10. Dämpfungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (5) eine mittlere Steifigkeit von E = 1.300 kN/m2 aufweist.
  11. Verfahren zur Ausbildung einer Dämpfungseinheit (1) zur Erschütterungsreduktion für den Objekt-, insbesondere Gebäudeschutz, bei dem im Transmissionsbereich (4) zwischen Erschütterungsquelle (2) und zu schützendem Objekt (3) in den Erdboden (7) ein Vertikalschlitz (6) vorgebbarer Tiefe eingebracht wird, bei dem in den Vertikalschlitz (6) die Komponenten eines Polyurethanschaums unmittelbar eingebracht und dort zur Reaktion gebracht werden, wobei der Polyurethanschaum infolge seiner Aufschäumung den Vertikalschlitz (6) zumindest teilweise ausfüllt, wodurch ein im Vertikalschlitz (6) angeordneter Dämpfungskörper (5) ausgebildet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalschlitz (6) mit einer Tiefe ausgeführt wird, die vorzugsweise der Wellenlänge der durch die Erschütterungsquelle (2) verursachten Rayleigh-Welle entspricht.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aushub des Vertikalschlitzes (6) und ein Einbringen der Komponenten des Polyurethanschaums in den Vertikalschlitz (6) unmittelbar aufeinander nachfolgend durchgeführt wird.
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