DE10220989A1

DE10220989A1 - Fraktale Teilabdeckung für eine Straße zum Zwecke des Lärmschutzes

Info

Publication number: DE10220989A1
Application number: DE2002120989
Authority: DE
Inventors: Stefan Brosig; Hans-Albrecht Sack
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 2002-05-11
Filing date: 2002-05-11
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Eine Teilabdeckung für eine Straße zum Zwecke des Lärmschutzes besteht aus in etwa parallel angeordneten schallabsorbierenden Platten, die eine unterschiedliche Höhe aufweisen, wodurch sich Hohlräume bilden, die zu einer verstärkten Beugung und Absorption des Schalls führen und damit zu einer verminderten Lärmemission aus dem Tunnel heraus.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Teilabdeckung für eine Straße. Eine derartige Teilabdeckung dient dem Lärmschutz und dem Witterungsschutz der Fahrbahn.

Stand der Technik

In neuerer Zeit werden Straßen häufig in Tunneln verlegt, um die Umgebung der Straße vor Lärm zu schützen. Geschlossene Tunnelbauwerke verursachen jedoch wegen des hohen Beleuchtungs- und Lüftungsaufwandes erhebliche Betriebskosten.

Aus diesem Grunde kommen immer häufiger Teilabdeckungen der Straßen zur Anwendung. Es handelt sich dabei um Abdeckungen, die Öffnungen zur Erdoberfläche hin aufweisen und damit eine weitgehend natürliche Beleuchtung der Fahrbahn und Be- und Entlüftung des abgedeckten Raumes ermöglichen.

Weiterhin haben diese Tunnel gegenüber geschlossenen Tunneln im Brandfall den Vorteil des schnellen Rauchabzuges nach außen. Giftige Gase und Hitze können ohne Beeinträchtigung der Sicherheit anderer im Tunnel befindlicher Fahrzeuge und Personen abziehen.

Solche Teilabdeckungen sind zum Beispiel in der DE 28 45 267 C2 und der DE 31 02 692 C2 beschrieben und haben sich, besonders für den Schutz vor mittleren und hohen Frequenzen, bewährt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Teilabdeckung für in Tunneln geführte Verkehrswege anzugeben, durch die der Schutz vor Lärm weiter verbessert wird.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Kennzeichnend ist dabei, daß nicht, wie in der DE 28 45 267 C2 und der DE 31 02 692 C2, nur senkrechte oder geneigte, parallel zueinander angeordnete schallabsorbierende Platten derselben Höhe und Dicke verwendet werden, sondern Elemente unterschiedlicher Höhe und bevorzugt auch unterschiedlicher Dicke, die dazu noch, wenn man den Querschnitt durch die Teilabdeckung betrachtet, ein fraktalähnliches Muster bilden. Die Elemente müssen auch nicht plattenförmig sein.

Zum Beispiel wird zwischen zwei geneigte Elemente, wie sie in der DE 31 02 692 C2 angeordnet sind, ein weiteres, bevorzugt dünneres, Element geringerer Höhe eingefügt, und zwar so, daß es gegenüber den beiden anderen Elementen eingerückt ist und sich so zum Tunnelinnern hin eine Kavität, also ein Hohlraum, bildet. Die Elemente, die am weitesten nach unten ragen (im allgemeinen werden dies die Elemente mit der größten Höhe sein), werden im weiteren Text als Elemente 1. Ordnung bezeichnet, die weniger weit nach unten ragenden Elemente dazwischen als Elemente 2. Ordnung.

In einer bevorzugten Ausführung werden nun auch noch zwischen die Elemente 1. Ordnung und die Elemente 2. Ordnung Elemente eingefügt, die noch weniger weit nach unten ragen und die im weiteren als Elemente 3. Ordnung bezeichnet werden. So, wie durch das zurückgesetzte Element 2. Ordnung zwischen den Elementen 1. Ordnung eine Kavität erzeugt wird, so wird auch zwischen Elementen der 1. Ordnung, der 2. Ordnung und der 3. Ordnung eine nur noch etwa halb so große Kavität erzeugt.

Elemente noch höherer Ordnung können ebenfalls eingefügt werden, doch stehen dann Kosten und Nutzen irgendwann nicht mehr in einem gesunden Verhältnis.

Im allgemeinen werden die Elemente 1. Ordnung die größte Höhe haben, gefolgt von denen der 2. Ordnung usw.. Prinzipiell ist es aber auch möglich, gleichhohe Elemente zu verwenden, die oben um den Betrag überstehen, um den sie unten eingerückt sind. Hierdurch verbessert sich sogar der Lärmschutz, es verringert sich jedoch der Lichtdurchfall.

Um den Durchfall des Lichtes gegenüber einer Konstruktion nach Stand der Technik nicht zu reduzieren, werden die Elemente 1. Ordnung etwas weiter auseinander gesetzt und/oder die Platten werden dünner ausgeführt als Elemente einer Teilabdeckung nach Stand der Technik. Es versteht sich weiterhin, daß die Elemente an ihrer Oberfläche stark lichtstreuend oder reflektierend sind.

Bevorzugt sind die Elemente darüber hinaus an ihrer Oberfläche mit einer Beschichtung versehen, die so beschaffen ist, daß bei Regen anhaftender Staub abgewaschen wird. Solche Beschichtungen sind in den letzten Jahren in den Handel gekommen und nutzen zum Beispiel den sogenannten Lotosblüteneffekt, bei dem auf einer Oberfläche mikroskopisch kleine Erhebungen ein festeres Anlagern von Schmutzteilchen an der Oberfläche verhindern.

Die Elemente 2. Ordnung sind gegenüber denen 1. Ordnung größenordnungsmäßig um ein Maß eingerückt, welches R bis 3/2, bevorzugt S bis 1/1, des Abstandes der Elemente 1. Ordnung zueinander entspricht. Dann wirken sich die Beugungsphänomene der Schallwellen, die ja Longitudinalwellen darstellen, am günstigsten aus und es kommt in den Zwischenräumen der Platten zu einer erhöhten Absorption verglichen mit dem Fall nach Stand der Technik. In gleicher Weise sind die Platten 3. Ordnung gegenüber denen 2. Ordnung größenordnungsmäßig um R bis 3/2 des Betrages des Abstandes der Platte 2. Ordnung zur Platte 1. Ordnung eingerückt. In gleicher Weise wird mit Platten höherer Ordnung, falls diese gewünscht sind, verfahren.

Aufgrund der Unschärfe von Wellenphänomenen bei multifrequenten Wellen, wie es Lärm darstellt, ist es selbstverständlich, daß weite Variationen in den Bemessungen möglich sind, ohne ein scharfes Optimum zu finden.

Es sind auch aufwendigere Konstruktionen möglich, bei denen die Platten auf der tunnelzugewandten Seite in der Längsachse der Platten in ihrer Höhe variieren (wie die Zinnen einer Burg), wodurch sich weitere günstige Beugungseffekte ergeben können.

Desweiteren ist es möglich, die Zwischenräume zwischen den Platten durch querstehende, bevorzugt schallabsorbierende, Platten zu unterteilen, was den Schalldurchgang noch weiter vermindert.

Die schallabsorbierenden Elemente sind bevorzugt, wie auch schon im Stand der Technik, zur Fahrbahn hin geneigt. Außerdem können Sie auch gegen die Fahrtrichtung um 5 bis 45 Grad, bevorzugt 10 bis 30 Grad, gedreht sein, um dem Doppler-Effekt Rechnung zu tragen, der zu Frequenzänderungen in und gegen die Fahrtrichtung und damit auch unterschiedlicher Wahrnehmung führt.

Die Elemente können auch in einem Zickzackmuster oder polygonalen Wellenmuster (also einer Welle, die aus ebenen Platten mit Knicken an den Übergängen zusammengesetzt ist) angeordnet sein.

Weiterhin können die Elemente auch an sich schon in einem gerundeten oder polygonalen Wellenmuster geformt sein. Die Länge einer Welle entspricht dabei bevorzugt etwa dem zwei- bis zehnfachen der Amplitude der Welle und die Amplitude etwa 1/4 bis 1/1 des Abstandes, den zwei Elemente 1. Ordnung voneinander haben.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die fraktale Teilabdeckung eines Straßentunnels, die aus geneigten ebenen Platten besteht. Die Teilabdeckung weist in diesem Ausführungsbeispiel Platten bis zur 3. Ordnung auf. Der Abstand der Platten 1. Ordnung voneinander beträgt hier 0,6 Meter.

Die Fig. 2 zeigt in Aufsicht einen Tunnel, bei dem die Elemente mit ihrer Längsachse in diesem Beispiel um zehn Grad gegen die Fahrtrichtung geneigt wurden, um dem Doppler-Effekt (Schallfrequenz in Fahrtrichtung ist größer als in Gegenrichtung) Rechnung zu tragen. Eine Neigung der Längsachse der schallabsorbierenden Elemente von Teilabdeckungen gegen die Fahrtrichtung zur Verbesserung der Absorbtion des von den Kraftfahrzeugen anisotrop erzeugten Schalls ist auch für Elemente möglich, die alle ungefähr gleich tief nach unten reichen, also ansonsten dem Stand der Technik entsprechen. In diesem Ausführungsbeispiel sind aber sowohl Elemente 1. Ordnung als auch 2. Ordnung vorhanden. Der dicke Pfeil zeigt die Fahrtrichtung der Fahrbahn unter der Tunneldecke an, gegen die die Längsachse der Elemente geneigt ist. Legende 1 Stützwand
2 Querträger
3 Tunneldecke
4 Fahrstreifen
5a schallschluckende Platte 1. Ordnung, Tiefe t₁
5b schallschluckende Platte 2. Ordnung, Tiefe t₂
5c schallschluckende Platte 3. Ordnung, Tiefe t₃
6 Gehweg oder Seitenstreifen
7 Erdaufschüttung mit Grasbewuchs
8 Innenfläche der Stützwand
9 schallschluckende Schicht
10 optionaler Luftschacht
11 optionaler Ventilator für Zwangskonvektion
12 Abdeckung

Claims

1. Teilabdeckung für eine Straße mit einem auf seitlichen, massiven oder gegliederten Stützwänden und/oder auf Erdkörpern mit aufgesetzten Fundamenten gelagertem Deckel, der aus sich quer zur Straßenlängsachse spannenden Querträgern und hochkant senkrecht oder geneigt angeordneten schallschluckenden, im wesentlichen plattenförmigen Elementen besteht, die im Randbereich des Deckels oder über dem Mittelstreifen zwischen oder auf den Querträgern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente gerechnet von einer gedachten horizontalen Ebene, die z. B. der Tunneldecke entsprechen kann, verschieden weit nach unten ragen
und daß es, gemessen von dieser gedachten Ebene mindestens zwei voneinander verschiedene Tiefen t₁, t₂, bis t_n gibt, um welche die Unterkanten dieser Elemente nach unten ragen, wobei t₁ die am weitesten nach unten ragende Tiefe bedeutet und t_n die am wenigsten nach unten ragende Tiefe,
und daß zwischen zwei benachbarten, tiefer reichenden Elementen, von denen keines die Tiefe t_n herunterragt, mindestens eines angeordnet ist, welches weniger tief nach unten ragt, wodurch eine Kavität zwischen den jeweils tiefer reichenden Elementen und der Unterkante des dazwischen angeordneten, weniger tief reichenden Elementes gebildet wird.

2. Teilabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zwischen den beiden nächstgelegenen tiefer reichenden Elementen um etwa R bis 3/2, bevorzugt S bis 1/1 des Betrages des Abstandes zwischen diesen zwei nächstgelegenen tiefer reichenden Elementen weniger tief nach unten ragt, als daß niedrigere dieser beiden nächstgelegenen tiefer reichenden Elemente.

3. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente mit ihren Unterkanten in mindestens drei oder vier unterschiedlichen Tiefen angeordnet sind.

4. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente unterschiedliche Dicke aufweisen und daß die weniger tief reichenden Elemente dünner sind als die tiefer reichenden.

5. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente eine stark lichtstreuende oder lichtreflektierende Oberfläche besitzen.

6. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente um einen Winkel zwischen etwa 15 bis 25 Grad in der Vertikalen zur Fahrbahn hin geneigt sind.

7. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente mit ihrer Längsachse um einen Winkel zwischen etwa 5 und 30 Grad aus der Richtung der Straßenlängsachse gegen die Fahrtrichtung gedreht sind um dem Doppler-Effekt und der damit verbundenen veränderten Schallausbreitung und Frequenzwahrnehmung Rechnung zu tragen.

8. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in Richtung der Straßenlängsachse in Form eines Zickzackmusters oder polygonalen Wellenmusters angeordnet sind.

9. Teilabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente nicht eben sind.

10. Teilabdeckung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente eine gerundete oder polygonale Wellenform aufweisen.

11. Teilabdeckung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Welle etwa dem zwei- bis zehnfachen der Amplitude der Welle entspricht und die Amplitude etwa 1/4 bis 1/1 des Abstandes zweier solcher Elemente, die am tiefsten gleich weit herunter reichen.