DE19631516A1 - Vorrichtung zum Aufnehmen von Schalungselementen für Bauteile aus Beton bei der Fertigung der Bauteile - Google Patents
Vorrichtung zum Aufnehmen von Schalungselementen für Bauteile aus Beton bei der Fertigung der BauteileInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1.
Bei der Herstellung von Betonfertigteilen werden die Schalungs
elemente in den Betonwerken üblicherweise auf Rütteltischen an
geordnet, die der Verdichtung des zwecks Formgebung unter Verwen
dung der Schalungselemente vergossenen Betons dienen. Ein solcher
Rütteltisch besteht üblicherweise aus einer Tragstruktur aus
Stahlträgern und einer die Tischplatte bildenden Stahlplatte. Zur
Vereinfachung der Entschalung und des Abhebens der durchgehärteten
Betonteile sind Rütteltische oftmals mit ihrer Tischplatte kippbar
eingerichtet. Die Rütteltische sind üblicherweise mit einer Erre
gereinrichtung in Form von über die Tischplatte verteilt angeord
neten Außenrüttlern ausgestattet, die die Tragstruktur aus den
Stahlträgern und der Tischplatte in Schwingung versetzen können.
Die Außenrüttler weisen elektromotorisch, pneumatisch oder hydrau
lisch angetriebene Unwuchten auf und sind in geeigneter Weise in
der Tragstruktur des Rütteltisches angebracht. Nach dem Aufbau der
formgebenden Schalungselemente auf der Rütteltischplatte und dem
Vergießen des Frischbetons in die Schalungselemente und die in
diese häufig eingefügten Armierungen werden die Außenrüttler in
Gang gesetzt, wodurch sich komplexe Schwingungsformen in der Trag
struktur und insbesondere in der Rütteltischplatte ausbilden, die
in der Folge zu einer Verdichtung des Betons führen. Die dabei in
den Beton eingebrachte Vibrationsenergie ist bei den bekannten
Rütteltischen mehr oder weniger ungleich verteilt. Die die Rüttel
tischplatte unterstützende Tragstruktur wird durch die dort ange
brachten Außenrüttler ebenso angeregt wie die Tischplatte, und es
kommt in der Folge zu Prellschlägen zwischen Teilen der Tragstruk
tur und zu einer komplexen Schallübertragung und Schallausbreitung
in die Luft, die zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Ar
beitsbedingungen für die Arbeitskräfte und zu einer ggf. gesund
heitsgefährdenden Belästigung der Umwelt führt. Nicht selten wer
den Schalldruckwerte über 100 dba erreicht.
Um den sehr lästigen hohen Schallpegel in Betonfertigteil-Werken
bei Einsatz der mit Außenrüttllern betriebenen Rütteltische her
abzusetzen, wurden bereits folgende Maßnahmen zur Anwendung ge
bracht:
- a) Optimierung der Lage und der Frequenz der Außenrüttler, wobei insbesondere auch angestrebt wurde, Resonanzfrequenzen zu vermeiden,
- b) Aussteifung der Tragstruktur der Rütteltische und Verbesse rung der Verbindungen zwischen Tragelementen zur Vermeidung von Prellschlägen,
- c) Einsatz von dämmendem Material, um den Übergang Körperschall-Luft schall positiv zu beeinflussen,
- d) Einsatz von schwingungsabsorbierenden Werkstoffen zwischen den Elementen der Tragstruktur, um Körperschall-Übertragungen zu vermeiden, und
- e) schwingungstechnische Abkopplung der Tragstruktur vom Boden und Kraft- oder Weg-Erregung in horizontaler Ebene mit nied rigen Frequenzen, um die Entstehung von hohen Frequenzen, die besonders lästig sind, zu vermeiden.
Die vorgenannten Maßnahmen sind einzeln oder in passender Kombina
tion wirksam, um die Entstehung von Lärm in der Umgebung der Rüt
teltische zu reduzieren. Ihre nachträgliche Anwendung an bestehen
den, ohne oder nur ungenügend mit Maßnahmen zur Schallreduzierung
ausgerüsteten Rütteltischen erfordert eine aufwendige Nacharbeit
und bedingt aufwendige Veränderungen des Systems. Außerdem sind
die damit erzielbaren Verbesserungen sehr begrenzt, abgesehen von
der Anwendung der horizontalen Rüttel- oder Gyrotechnik, die wie
derum hinsichtlich der Erzielung einer ausreichenden Verdichtungs
leistung problematisch und deswegen nicht anerkannt ist.
Angesichts des vorgenannten Standes der Technik besteht Bedarf
nach einer Technologie zur Verminderung des Entstehens von Lärm in
der Umgebung von Rütteltischen, die nachträglich ohne großen Auf
wand bei bestehenden, nicht oder nur ungenügend gegen die Entwick
lung von Lärm geschützten Rütteltischen anwendbar ist und auch
generell als lärmoptimierter Lösungsvorschlag für die Herstellung
von Beton-Fertigteilen in von Außenrüttlern beaufschlagten Scha
lungen dienen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen,
die zum einen einen gleichmäßigen Eintrag von Vibrationsenergie in
den flüssigen Beton gewährleistet und bei hoher Leistungsdichte
die Verdichtungszeit auf ein Minimum reduziert, zum anderen aber
während der Verdichtung die Entstehnung von Körperschall in der
Schal- und Tragstruktur, insbesondere in der Statikstruktur, ver
meidet und damit den Übergang von Körperschall in Luftschall wei
testgehend reduziert.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patent
anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der er sich hinsicht
lich der tragenden Statikstruktur um einen Rütteltisch bekannter
einfacher, ungedämpfter Bauart mit einer auf Trägern aufliegenden
Tischplatte handeln kann, von der die Außenrüttler entfernt wur
den, sind zwischen der die Schalungselemente tragenden Schalungs
haut und der Statikstruktur schallisolierende Verbindungsmittel
eingefügt, und die Erregereinrichtung greift unter Umgehung dieser
Verbindungsmittel mittelbar oder unmittelbar an der Schalungshaut
an, so daß jegliche Schallübertragung zwischen der Schalungshaut
und der Statikstruktur erheblich reduziert wird.
Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel zwischen der Schalungshaut
und der Statikstruktur als zwischen diesen angeordnete Zwischen
schicht aus körperschallisolierendem und schwingungsisolierendem
Material ausgeführt (Anspruch 3), und greift die Erregereinrich
tung durch diese Zwischenschicht hindurch an der Schalungshaut an
(Fig. 6).
Die Unteransprüche haben weitere bevorzugte Maßnahmen bei der
Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 zum Gegenstand.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Aus
führungsbeispiel noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer per
spektivischer Ansicht in auseinandergezogenem Zustand,
wobei die einzelnen Teile der Vorrichtung weggebrochen
dargestellt sind,
Fig. 2 den Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II durch die
Vorrichtung nach Fig. 1 im zusammengebauten Zustand.
Fig. 3 den Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II durch die
Vorrichtung nach Fig. 1 mit gegenüber der Fig. 2 abge
wandelter Zwischenschicht.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 weist eine Statikstruktur
aus Stahlträgern 1a und einer auf den Trägern angeordneten, im
Verdichtungsbetrieb horizontalen Platte 1b auf, die in der Regel
aus Stahl besteht, aber auch aus anderen Materialien von hoher
Festigkeit gebildet sein kann, und mit durchgehenden Öffnungen 1c
versehen ist. Bei der Statikstruktur 1 kann es sich um einen
Rütteltisch üblicher einfacher, ungedämpfter Bauart handeln, in
dessen Tischplatte 1b die durchgehenden Öffnungen 1c nachträglich
hineingeschnitten worden sind.
Der obere Teil der Statikstruktur mit der Platte 1b kann, wie in
Fig. 1 angedeutet, gegenüber einem unteren fest am Boden veranker
ten Teil 1d um eine Schwenkachse 1e hochschwenkbar verbunden sein,
um die Handhabung des fertiggestellten Beton-Bauteils, insbesonde
re dessen Herauslösen aus der Schalung, zu erleichtern.
Auf die Statikstruktur 1 ist eine Zwischenschicht 2 aufgelegt, die
durchgehende Öffnungen 2c aufweist, die sich im zusammengebauten
Zustand der gesamten Vorrichtung mit den Öffnungen 1c der Platte
1b der Statikstruktur decken. Die Zwischenschicht hat, wie in Fig.
2 und 3 angedeutet, eine wabenartige Struktur.
Auf der Zwischenschicht 2, deren Eigenschaften weiter unten noch
näher erläutert werden, liegt im zusammengebauten Zustand der
Vorrichtung eine Schalhaut 3 auf, die in der Regel aus Stahl be
steht, aber auch aus anderen Materialien mit stahlähnlichen Eigen
schaften, z. B. aus glasfaserverstärktem hartem Kunststoff, beste
hen kann. An dieser Schalhaut 3 sind durch die Öffnungen 1c der
Platte 1b und die Öffnungen 2c hindurch über die gesamte Fläche
der Schalhaut 3 hinweg passend verteilt Schwingungserreger in Form
von Außenrüttlern 4 befestigt.
Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, kann die Befestigung der einzel
nen Außenrüttler 4 jeweils über ein durch die Öffnungen 1c, 2c
hindurchgreifendes Schwingungsübertragungselement 5 mit endseiti
gen Befestigungsplatten 5a und 5b erfolgen, das mit seiner oberen
Befestigungsplatte 5a starr an der Schalhaut 3 angebracht, z. B.
angeschweißt, ist und an seinem aus den Öffnungen 1c, 2c heraus
ragenden Ende den an seiner dortigen Befestigungsplatte 5b befe
stigten, z. B. angeschraubten, Außenrüttler 4 trägt.
Die Zwischenschicht 2 ist eine viskoelastische Schicht, die die
Schalhaut 3 ohne jegliche sonstige Tragstruktur von unten abstützt
und eine dem mittleren Flächendruck standhaltende Festigkeit auf
weist. Diese viskoelastische Schicht reduziert wesentlich die
Übertragung von von den Außenrüttlern 4 und der Schalhaut 3 ausge
hendem Körperschall auf die darunter befindliche Statikstruktur
1a, 1b, die sonst eine der Hauptursachen für die Lärmabstrahlung
in die Umgebung des Rütteltisches bzw. der Aufnahmevorrichtung
ist. Des weiteren begünstigt die Zwischenschicht die Vergleichmäßi
gung und Verstärkung der von den Außenrüttlern 4 bewirkten Schwin
gung der darüber liegenden Schalhaut 3 zur Anregung der Betonver
dichtung.
Vorzugsweise besteht die viskoelastiche Zwischenschicht 2 aus
einem Gradientenwerkstoff, der in relativer Nähe zur Schalhaut 3
relativ weichelastisch ist und somit mechanische Eigenschaften
aufweist, die die Ausbreitung von Schwingungen in der darauf lie
genden Schalhaut 3 begünstigen, und der auf der der Statikstruktur
zugewendeten Seite demgegenüber dämpfende und plastische Eigen
schaften aufweist, um die Körperschall-Übertragung auf die Statik
struktur 1a, 1b weitgehend zu vermeiden. Diese Eigenschaften der
Zwischenschicht können auf verschiedene Weise erreicht werden,
z. B. dadurch, daß verschiedene geeignete Grundstoffe miteinander
verbunden werden oder Kompositwerkstoffe zum Einsatz kommen, deren
mechanische Eigenschaften den Forderungen entsprechen.
Die gewünschten Eigenschaften der Zwischenschicht können z. B.
durch unterscheidliche Zuschlagstoffe in übereinander befindlichen
Höhenabschnitten einer gemäß Fig. 2 aus einem ansonsten gleichen,
also monolithischen Grundwerkstoff bestehenden Zwischenlage erhal
ten werden.
Eine andere Möglichkeit eine Zwischenschicht mit Gradienteneigen
schaften zu erhalten besteht gemäß Fig. 3 darin, die Zwischen
schicht 2 aus mehreren, übereinander gelegten Lagen aufzubauen.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 sind drei Lagen vorgesehen. Jede
der drei übereinander liegenden Lagen der Zwischenschicht 2 hat
abhängig davon, wie groß der prozentuale Anteil an Lufträumen in
ihr ist, wie dick die Lage ist, und welche Elastizitätseigenschaf
ten der für sie verwendete Werkstoff hat, unterschiedliche elasti
sche und schalldämpfende Eigenschaften, wobei auch hier die der
Schalhaut 3 zugewendete oberste Lage 2a relativ weichelastisch
ist, die mittlere Lage demgegenüber einen größeren Elastizitäts
modul aufweist und die unterste, der Statikstruktur 1a, 1b zuge
wendete Lage vornehmlich schalldämpfende und plastische Eigen
schaften aufweist, die vorrangig die Körperschall-Übertragung auf
die Statikstruktur verhindern oder zumindest erheblich reduzieren.
Die Außenrüttler 4 werden vorzugsweise mit jeweils in ihnen be
findlichen miniaturisierten Frequenzumrichtern betrieben (nicht
dargestellt), die in Verbindung mit den Außenrüttlern 4 eine Re
gelstrecke für die Drehzahl und damit für die krafterregte Schwin
gungsfrequenz aufweisen. Durch eine Fernsteuerung kann dann damit
die Frequenz der einzelnen Außenrüttler unabhängig voneinander
eingestellt werden, was einer Vergleichmäßigung des Schwingungs
profiles der Schalhaut 3 sehr entgegenkommt.
Vorzugsweise werden die Schwingungsübertragungselemente 5 so ge
staltet, daß das aus ihnen, der Schalungshaut 3 und den Außenrütt
lern 4 bestehende Schwingungssystem bei der gewählten, gewünschten
Erregerfrequenz in Resonanz gerät, womit eine Kraftverstärkung der
Schwingungserregung erzielt wird. Diese Kraftverstärkung der
Schwingungserregung wird über die Optimierung der Werktstoff-Di
mensionen und die Abstimmung der Frequenzen dergestalt erreicht,
daß die durch die Außenrüttler 4 direkt angeregte, über der Zwi
schenschicht 3 befindliche Schalungshaut, die z. B. eine Dicke von
5 mm bei einer Oberfläche von mehreren qm haben kann, in Resonanz
schwingungen versetzt wird, wobei jedoch durch die besondere Ge
staltung der Anbindung der Außenrüttler an den Schalungskörper 3
über die Schwingungsübertragungselemente 5 sichergestellt ist, daß
dabei Körperschall nicht oder nur sehr stark gedämpft auf die
vorhandene Statikstruktur 1a, 1b übertragen wird.
Die Erfindung eignet sich auch besonders gut für ihre Anwendung
auf bestehende Rütteltische, die keine oder nur eine ungenügende
Schallisolierung aufweisen, da bei diesen Rütteltischen außer der
einfach zu bewerkstelligenden Demontage der Außenrüttler von ihren
bisherigen Positionen nur die vorhandene Tischplatte mit Öffnungen
zum Durchführen der Schwingungsübertragungselemente 5 versehen
werden muß, um den vorhandenen Rütteltisch als tragende Statik
struktur für die erfindungsgemäße Vorrichtung heranziehen zu kön
nen.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Aufnehmen von Schalungselementen zur Ferti
gung von Bauteilen aus Beton, mit einer tragenden Statik
struktur (1a, 1b) und einer damit verbundenen, zum Verdichten
des noch plastischen Betons mittels einer Erregereinrichtung
(4) in Schwingung versetzbaren flächigen Schalungshaut (3),
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schalungshaut (3)
und der Statikstruktur (1a, 1b) schallisolierende Verbin
dungsmittel (2) eingefügt sind und die Erregereinrichtung (4)
unter Umgehung dieser Verbindungsmittel (2) mittelbar oder
unmittelbar an der Schalungshaut (3) angreift.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erregereinrichtung (4) und die Verbindungsmittel (2) so auf
einander abgestimmt sind, daß die Verbindungsmittel (2) die
Schwingungserregung der Schalungshaut (3) unterstützen und
gleichmäßig über diesen hinweg verteilen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsmittel als Zwischenschicht (2) aus kör
perschallisolierendem und schwingungsisolierendem Material
zwischen der Statikstruktur (1a, 1b) und der Schalungshaut
(3) ausgeführt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die Zwischenschicht (2) im wesentlichen gleichmäßig über die
Schalungshaut (3) erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (2) aus einem Gradientenwerkstoff be
steht, der die Schwingungen der Schalungshaut (3) nur wenig
dämpft, gleichzeitig aber zur Statikstruktur (1a, 1b) hin
eine körperschallisolierende Funktion erfüllt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet
durch die Zwischenschicht (2) durchsetzende Schwingungsüber
tragungselemente (5) zwischen der Erregereinrichtung (4) und
der Schalungshaut (3).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwingungsübertragungselemente (5) so gestaltet sind, daß
das aus ihnen, der Schalungshaut (3) und dem Erregersystem
(4) bestehende Schwingungssystem bei der gewählten Erreger
frequenz in Resonanz gerät.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Statikstruktur (1a, 1b) aus dem Un
terbau (1a) und der Tischplatte (1b) eines Rütteltisches
üblicher bekannter Bauart besteht, dessen Tischplatte (1b)
mit Öffnungen für den Durchgriff der Schwingungsübertragungs
elemente (5) versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tischplatte (1b) zwischen einer horizontalen Stellung und
einer vertikalen Stellung verschwenkbar ist und Haltelemente
vorgesehen sind, um die Tischplatte (1b), die Zwischenschicht
(2) und die Schalungshaut (3) in den Schrägstellungen der
Tischplatte (1b) an dieser zu halten.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erregereinrichtung aus über die Scha
lungshaut (3) verteilt angeordneten, ggf. über Schwingungs
übertragungselemente (5) auf diese einwirkenden Außenrüttlern
(4) besteht.
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