DE1949657A1 - Leichtes Doppelwandkonstruktionselement fuer schalldaemmende Waende - Google Patents
Leichtes Doppelwandkonstruktionselement fuer schalldaemmende WaendeInfo
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Description
Patentanwälte Mir
Dipl.-lng. W. Meissner
Dipl.-lng. H. Ti scher 957/114
1 Berlin 33 (Grunewald)
Hertoertstr. 22, Tel. 8 87 72 37.
LEICHTES DOPPlLWANDKONSTRUKTIONSSIJSMßNT FÜR
SCHALLDAMMENDE
Der Gegenstand der Erfindung ist ein doppelwandiges
leichtes Konatruktionselement für achalldSmmende Wände, das
durch zwischen zwei MetalLblechen von verschiedener Dicke
eingesetzten Kunststoffschaum zusammengebaut ist. Das erfindungsgemgsse
Konstruktionselement mit sehr niedrigem spezifischen Gewicht erfüllt an sich, bzw. aus mehreren "Elementen
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zusammengebaut die Rolle einer selbstständigen. schalldämmenden
Wand.
Doppe luv and ige schalldämmende Konstruktionselemente sind
bereits bekannt. Die miteinander parallel angeordneten Wände, als gekoppelte akustische Systeme, haben im Vergleich zu den
einfachen Wandkonstruktionen eine vergrösserte Schalldämpfung [2]. Bei den bekannten Ausführungen wird der Aufbau der beiden
Wände von starren Verbindungen gesichert, die wegen ihrer Schallübertragung in der Literatur als Schallbrücken genannt
werden [41. Die Schallübertragung einer solchen Doppelwand
kann verringert werden, d.h. die Schalldämmung kann gesteigert werden, mit zwischen den beiden Wänden eingesetztem Dämpfungsmaterial, das im allgemeinen an der'versteifenden Schallbrücke
befestigt wird.
Die bereits bekannten Doppelwände, sowie das Wesen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 sohematisch den Querschnitt eines Doppelwand-Systems
nach übliche^ Aufbau,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der aus erfindungsgemässen
Konstruktionselementen zusammengestellten schalldämmenden Wand in Vorderansicht,
Fig. 2/a den Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 2,
Fig. 3 die mit den erfindungsgemäss angefertigten Versuchselementen erreichte Schalldämmuhgswerte in dB in Funktion der
Frequenz.
Die Doppelwände werden theoretisch als Mass-Federsystem
behandelt [1, 2], Bei einem solchen System werden die erste
Wandfläche 1, und die zweite Wandfläche 2, als Massen und die
zwischen beiden Wände befindliche Luft, bzw. das dorthin eingebaute Material 3, als Feder aufgefasst. Zur Verbindung der
Wandflächen 1 und 2 dienen steife Verbindungen 4. (Fig. ) Ein
solches System arbeitet im Frequenzbereich unter der eigenen Resonanzfrequenz als eine Einschallwand, im Frequenzbereich
über der Resonanz-Frequenz wächst die Schalldämmung mit der Steilheit von 18 dB/Oktav in Funktion der Frequenz. Der Nachteil
der Konstruktion besteht darin, dass die einzelnen Wand-
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schichten ihren Koinzidenzdurchlass behalten und die schädlichen
Wirkungen der beiden Schichten können sich, auch addieren.
Neuerdings wendet sich das Interesse über die Konstruktionen
von grossem spezifischen Gewicht, 1000-3000 kp/m , immer mehr den eher leichteren. Konstruktionen nit ma£. 100 kp/m .
spezifischem Gewicht zu. In der Literatur [3, 4t 5» 7» 8, 10, 11, 12] werden immer mehr Veröffentlichungen, Untersuchungen
und konstruktive Lösungen über verschiedene Formen der Doppelwinde dargelegt. Solche Lösungen sind gerippter Gipskarton,
poröser Gipsperlit, inkrustierte verdichtete HolzspSne, Asbestzement
und harte, aus Polystyrolschaum mit geschlossenen Poren zusammengesetzte Sandwich-Konstruktionen in der, der Fig. 1
entsprechenden prinzipiellen Anordnung, weiters Polyester-Kunststoff sehaum-Holzspäne, verschiedene Aluminium, Stahlgerippe
und Holzrahmen-Konstruktionen mit Mineralglaswolle oder mit irgendwelchem porösen Dämpfungsmaterial ausgefüllt. Die
Schalldämmung erreicht hierbei meistens die international genormten Werte [13, 14] nicht. Diese Tatsache weist, ausser der
für diesen Tnemenkreis spezifische Konstruktions-TJnsicherheit
auch darauf hin, dass im Laufe der Entwicklung der Bauindustrie und Steigerung des gegen den Lärm geführten Kampfes die Doppelwandkonstruktionen
eine immer grössere Bolle spielen werden.
Die von der Frequenz abhängige Schalldämmung der Doppelwandkonstruktionen
wird bei niedrigen Frequenzen durch die Masse der Flächeneinheit bestimmt. Die Anwendung der bekannten
London*schen-Theorie [6] ergibt eine gute Näherung der wirklichen
Schalldämmung der Wand nur bei niedrigen Frequenzen, im ganzen Frequenzband Charakter!siert^aber die Schalldämmung
doch falsch. Bei höheren Frequenzen nälmlich von einer sogenannten
kritischen Frequenz, gilt die vereinfachte, Massenhemmung annehmende Theorie der doppelwandigen Konstruktion (4)
nicht mehr. Bei der kritischen Frequenz wird die Koppelung zwischen der Wand und der Luft, infolge der Koinzidenz (4) der
in der Luft und in dem Material der Wand sich fortpflanzenden Wellen gedrängt und vermindert sich die Schalldämmung. Die sogenannte
Koinzidenz-Übertragung wird durch die Verminderung der Dicke der Wand, in den oberen Bereich des Frequenzbandes
00°ι%λ<οΙ AlOS -5-
verschoben. Wegen der verminderten Masse stellt die Konstruktion bei den tieferen Frequenzen eine schlechtere Schalldämmung.
Um die Schalldämmung auch hier auf gewünschten Wert halten zu können, soll die Konstruktion so ausgebildet werden,
dass sie eine geeignete Masse habe, dabei aber wegen Verminderung der Koinzidenz-Übertragung gleichzeitig auch biegeschwingungsfähig
bleibe. Die zurzeit bekannten Lösungen können diese beiden einander entgegengesetzten Erforderungen annähernd,
im allgemeinen nur mit solchen Konstruktionen die mindestens 100 kp/m^ spezifisches Gewicht haben, befriedigen.
Durch dös zwischen die Wände verlegte Dämpfungs-Material
wird die erwähnte Koinzidenz-Übertragung verbessert. Das angewandte Dgmpfungsmaterial ist im allgemeinen ein poröses Material mit offenen oder geschlossenen Poren, meistens Mineraloder
Glaswolle. Da die erwähnten Materialien keine genügende Festigkeit besitzen, gelang es bisher nicht, mit diesen,
selbsttragende Konstruktionen auszubilden. Die aus der Däm;-. · Ii*un®naterialien verfertigte Matte wird in der Praxis irgendwie,
so. z.B. auf e!««aufgespannten Drahtnetz befestigt.
Dieses wird auf die, die Wände zusammenhaltende Stütz- und Halterippen montiert, die dadurch Schallbrücken bilden (3, 4)·
Das Dämpfungsmaterial dient gleichzeitig auch zur Dämpfung der zwischen den Wänden der Doppelwand entstehenden mehrfach
reflektierten Schallwellen (3, 4, 8). Die erwähnten Schallbrücken dagegen setzen die Schalldämpfung der Konstruktion
natürlich herab*
Zurzeit steht keine Theorie zur Verfügung mit der der Konstrukteur
eine exakte vorausbestimmte schalldämmende Wand planen könnte. Zwischen den Versuchsergebnissen sowie den aus
den verschiedenen Theorien sich ergebenden Endwerten zeigte sich oft eine sehr bedeutende Abweichung (9). Neben den
theoretischen Erwägungen sind folglich experimentelle Untersuchungen der Wandkonstruktionen in jedem Falle unerlässlich.
Der Zweck der Erfindung ist die oben erwähnten Schwierigkeiten in einer von den bisher bekannten abweichenden und
gleichzeitig in einer vorteilhafterer Weise mit praktischen Methoden zu lösen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist ein leichtes. Doppelwandkonstruktionselement,
welches die Beseitigung der Schallbrücken ermöglicht, und auch eine grosse Tragfähigkeit besitzt
. Das Konstruktionselement wird nach der Erfindung von
Metallblechen (l und 2) mit entsprechender Masse, - zweckmässig
aus Bisenblech - hergestellt, die vorteilhaft durch Kleben zu den ν visieoelaatoplastisehen-Kunststoff schaum mit
offenen Poren (3) befestigt werden. Dieser erfüllt auch die Rolle des Distanzhalters und Dämpfers (Fig. 2 und 2a). Durhh
die Konstruktion werden alle Schallbrücken offensichtlich beseitigt und es wird durch Einkleben des Viskoelastoplastischen-Kunststoffschaumes
zwischen die Metallbleche 1 und 2, eine selbsttragende Konstruktion mit grosser Tragfähigkeit
und grosser Festigkeit hergestellt. Um die Koinzidenzüberführung zu vermeiden, werden die Bleche 1 und 2 voneinander
verschieden, aber zweckmässigy mi,t: je einer Dicke von max.
3 mm eingebaut. Im Bereich der kritischen Frequenz wird der Schalldurchgang der doppeIwandigen Konstruktionen durch Anwendung
von Blechen verschiedener Dicke vermindert. Die Verminderung wird dadurch erreicht, dass die Eigenfrequenzen
der Biegeschwingungen der einzelnen Bleche, wegen ihrer Dickendifferenz voneinander verschieden sind. Bei der in unseren
versuchen ausgebildeten Konstruktion von kleinstem spezifischen Gewicht, war das Blech 1 1 mm, das Blech 2 2 mm
stark. Infolge der kleinen Masse der dünnen Bleche würde aber die Schalldämmung ohne besondere Massnahmen bei tiefen Frequenzen
gering sein. Die Schalldämmung der Konstruktion wurde deshalb vergrössert, so das längsseitige Versteiferungsrippen
k5. bzw. Rippen auf den Metallblechen 1 und 2, angewandt
werden, damit die Grundmode der Biegeschwingung von Blech-
und 2 unter 100 Hz liegen. Es wurde gefunden, dass die Gesamtmasse der Längsrippen ^. der O,3-l,5-^aliSen Masse von
Blech- 1 und 2 sein soll. Die Zahl der längsrippen V5/ muss
dagegen pro Meter und Blech mindestens eine, aber höchstens vier betragen.
Der angewandte viskoelastoplastische Kunststoffschaum,
der ausser der Aufgabe der Distanzhaltung auch die innere
Dämpfung der doppeIwandigen Konstruktion erhöht, verschluckt
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auch die reflektierten Wellen zwischen den beiden Wänden. Zur
Erreichung der entsprechenden Dämpfung soll der Kunststoffe schaum unseren Versuchen gemgss einen Strömungswiderstand von
4 -4
mindestens 0,5 · 10 N see m besitzen, seine Dicke soll mindestens
10 mm betragen.
Um den Zusammenbau von erfindungsgemässen Konstruktionselementen zu ermöglichen, bzw. einfache Anschlüsse mehrerer
solcher Konstruktionselemente aneinander zu sichern, dient das Abbiegen der Kanten von Blech 1 und 2 in gleicher oder
stellenweise in entgegengesetzter Richtung, und in den abgebogenen Kanten befindlichen Löcher 6 angebrachte Bindeelemente.
Das zweckmässige Abbiegen der Bleche erfolgt so, dass die Ebene der Abbiegung senkrecht auf der Ebene der Bleche steht.
Die Abbiegung der Kanten der Bleche ist am1 Rande i entlang
. - .. 7....,": ; überall identisch, oder stellenweise entgegengesetzt,
abhängig von der Ausbildung der. Konstruktion.
Zur "Verbindung der einzelnen Elemente dienen zweckmässig
lösbare, oder unlösbare Verbindungselemente.
Die in Fig. 3 gezeigten Schalldämmungswerte als Funktion der Frequenz werden bei einer versuchsweise ausgeführten aus
verschiedenen Konstruktionselementen zusammengebauten Wand ·
mit Kons trukt ions elementen von je 50 kp/m spezifischen Gewicht
und je 2x1 m Fläche erreicht. Die Stärke der verwendeten
Bleche beträgt 1 und 2 mm, mit je Blech und pro Meter Länge wurden 3 Stück einzeln 3,8 kp schwere Längsversteifungsrippen
angebracht, die parallel mit der LSngskante der Bleche und voneinander in cca 250 mm Entfernung angebracht wurden.
Die Stärke des zwischen den Blechen befindlichen Polyestergrundstoff-Kunststoffschaums
beträgt 80 mm, der spezifische
4 -4 Strömungswiderstand war 0,8 . 10 N see m . Die Bleche wurden
durch einen Kunstgummigrundstoff-Klebestoff mit Lösungsmittel an den Polyestergrundstoff-Kunststoffschaum angeklebt. Die
durchschnittliche Schalldämmung betrug - bei einer Wand von 6 m Oberfläche gemessen - 47,5 dB, bezogen aur 1 m der
"•'5 2
Fläche und auf ein 0-Niveau von 2.. 10 N/m « .
Mit den erfindungsgemässen Konstruktionselementen können
also doppelwandige, leichte schalldämmende Wände mit einem
kp/m2
- 6 -
- 6 -
spezifischen Gewicht um cca 50 kp/m angefertigt werden. Das
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- ι
Fl&chengewicht ist recht klein .und die durchschnittliche
Schalldämmung euerer Ar« Io t grosse Werte. Die Wandelemente
besitzen auch gute mechanische !Festigkeitswerte.
Claims (3)
1. DoppeIwandiges leichtes Konstruktionselement für
schalldämmende Wä;nde, bei dem zwischen zwei zu einander parallel
angeordneten Metallblechen Schallschluckstoff eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei
- zweckmgssig in Ziegelformat - angeordneten Metallbleche
(1, 2) voneinander verschiedene aber höchstens eine Dicke von
3 mm haben und parallel zur längeren Kante der Metallbleche je Meterlänge mindestens mit einer Versteifungsrippe (5) versehen
sind, wobei die Gesamtmasse der Versteifungsrippe(n) das 0,3-1,5-^1 äer Masse der Metallbleche beträgt, "'·..■'..;'-dass
zwischen den Metallblechen (l, 2.) sich ein viskoelastoplastischer
Kunststoffschaum von offenen Poren (3) befindet
dessen Kontur der der Metallbleche entspricht, eine Dicke von mindestens 10 mm und einen spezifischen Strömungswider-
4 -4 stand von mindestens 0,5 · 10 N see m n hat, und schliesslich
dass die Metallbleche (l, 2) mit ihrer Fläche an die
zwei grö'ssten Flächen der Kunststoffschaum-Ziegelform (3)
- zweckmSssig durch Kleben - angeschlossen sind.
2. Doppelwandlges leichtes Konstruktionselement nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Versteifungsrippen (5) je Meter höchstens vier
beträgt.
3. Doppelwandiges leichtes Konstruktionselement nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, dass die Kanten der Metallbleche (l, 2) rundherum abgebogen
sind, - zweckmässig senkrecht xu d€n Ebene des Bleches, ·
undzwar überall in gleicher, oder stellenweise in entgegengesetzter
Richtung, und dass die angebogenen Kanten zur Verbindung der Elemente mit Öffnungen (6) für lösb/Jre odeJE1 un*
lösbare Verbindungselemente versehen sind.
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