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Plattenförmiges Lichtrasterelement für
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die teilweise Abdeckung von Landverkehrswegen Die Erfindung betrifft
ein plattenförmges Lichtrasterelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Lichtraster kommen bei Tunnelbauwerken oder teilweise abgedeckten
Straßen häufig vor. Im Bereich der Einfahrstrecken läßt sich mit einem Tageslichtraster
wegen der dort. erforderlichen hohen Adaptionsleuchtdichter ein großer Teil der
Tunnelbeleuchtungskosten einsparen. Aber auch bei tageslichtbeleuchteten Schlitztunneln
werden die Schlitze oft mit Lichtrastern verkleidet, um scharfe Hell-Dunkel-Kontraste
auf der Fahrbahn infolge direkt einfallenden Sonnenlichtes zu vermeiden.
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In letzter Zeit werden Tunnelbauwerke, insbesondere tageslichtbeleuchtete
Schlitztunnel, häufig zu dem Zweck erstellt, die Lärmbelästigung der Umgebung stark
befahrener Straßen möglichst gering zu halten.
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Die Llchtrasterelemente haben In diesen Fällen also nicht nur die
Aufgabe, die großen Helligkeitsunterschiede abzubauen, sie müssen auch lärmmindernd
wirken.
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Die Schallpegelminderung, die sich durch ein schallhartes Raster erreichen
läßt, und die ausschließlich auf einer Schirmwirkung ähnlich einer Lärmschutzwand
beruht, reicht in vielen Fällen nicht aus. Eine bekannte Maßnahme zur Erhöhung der
erzielbaren Minderungen des Mittelungspegels stellt die Verkleidung der Raster
mit
einer schallabsorbierenden Schicht dar. Diese zusätzlichen Minderungen werden vorwiegend
durch die einem Absorptionsschalldämpfer vergleichbare Wirkung der schall absorbierend
verkleideten Rasterelemente erreicht.
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Nachteilig dabei ist, daß beide Effekte, Schirmwirkung und Dämpferwirkung
im selben Frequenzbereich, nämlich bei Frequenzen oberhalb 250 Hz gute Minderungen
des Mittelungspegels ergeben. Aufgrund der relativ hohen Einzelminderungen würde
man nun eine sehr hohe Gesamtminderung des Mittelungbspegels erwarten. Da jedoch
bei der energetischen Addition der Einzelminderungen zur Bildung des Mittelungspegels
auch die tiefen Frequenzen unterhalb von 250 Hz erfaßt werden, die durch die beiden
Wirkungen weitgehend unberührt bleiben, liegt die Gesamtminderung nur wenig über
der'größeren Einzelminderung. Bestimmend für die Höhe des Restschallpegels sind
also die tiefen Frequenzen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein schallschluckendes
Lichtrasterelement zu finden, das sowohl bei hohen als auch bei tiefen FXrequenzen
wirksam ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lichtrasterelement
mindestens zwei nebeneinanderliegende, voneinander unabhängige Hohlräume enthält,
die durch senkrecht zur Plattenebene angeordnete Uffnungen mit der Außenluft verbunden
sind, und daß die Außenflächen des Elementes zumindest teilweise schallschluckend
ausgeführt sind.
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Mit Hilfe der schallschluckend gestalteten Elementoberfläche wird
der Schall pegel im Bereich hoher Frequenzen oberhalb von 250 Hz reduziert. Der
entscheidende Vorteil der Erfindung besteht nun darin, daß das erfindungsgemäße
Lichtrasterelement außer der schallschluckenden Oberfläche für die hohen Frequenzen
eine speziell die tiefen Frequenzen dämpfende Konstruktion aufweist. Erfindungsgemäß
besteht diese aus in das
Lichtrasterelement integrierten Hohlräumen,
die über Einzel öffnungen in kurzen Abständen oder auch durchlaufende Schlitze mit
der Außenluft in Verbindung stehen.
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Die Tiefe der Hohlräume, gemessen von den darauf abgestimmten Lufteintrittsöffnungen
aus, ist bestimmend für die Frequenzen, bei denen eine besonders gute Dämpfung infolge
von Resonanzerscheinungen auftritt. Um eine über die tiefen Frequenzen möglichst
ausgeglichene Dämpfung zu erreichen, ist es notwendig wenigstens zwei unterschiedlich
abgestimmt Hohlräume zu verwenden. Die Kombination von schallschluckender Elementoberfläche
und von mit Lufteintrittsöffnungen versehenen Hohlräumen im Element ermöglicht somit
eine Minderung des Mittelungspegels über alle im Verkehrsgeräusch vorkommenden Frequenzen
hinweg bei gleichzeitiger optimaler Raumausnutzung.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, die Hohlräume bis zu den jeweiligen
Stirnseiten des Elementes durchlaufen zu lassen. Damit wird erreicht, daß das Element
einen über die Länge betrachtet, näherungsweise konstanten Querschnitt aufweist,
was zu erheblichen Vereinfachungen bei der Herstellung führt.
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Durch die schlitzförmige Gestaltung der oeffnungen, die die Hohlräume
mit der Außenluft verbinden, wird ein höherer Schalldämpfungseffekt erzielt.
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Für die Herstellung des Elementes ist es von Vorteil, wenn das Element
aus einzelnen einfach zu fertigenden Teilen, z.B. U - oder I - Profilen, aufgebaut
ist.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, die Außenflächen des
Elementes schallhart auszubilden und mit zylindrischen bzw. prismatischen Vertiefungen
zu versehen.
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Die Vertiefungen wirken als Resonanzschalldämpfer und
werden
durch entsprechende Wahl der Abmessungen auf bestimmte Frequenzen abgestimmt. Die
Elementaußenfläche ist auf diese Weise imstande Schallenergie zu verzehren. Auf
eine besondere Absorptionsschicht bzw. auf die Verwendung eines absorptionsfähigen
Material es kann bei Einbau entsprechender Vertiefungen in die schallharte Elementoberfläche
verzichtet werden. Dadurch ist es möglich das \Element aus einem einzigen Material,
wie z.B. Beton, Stahl, Aluminium oder Kunststoff, herzustellen.
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Um eine über die hohen Frequenzen möglichst ausgeglichene Schalldämpfung
zu erreichen, ist es zweckmäßig, mindestens zwei unterschiedlich große Vertiefungen
zu verwenden. Es ist außerdem von Vorteil, die Hohlräume im inneren des Elementes
mit haufwerksporigem Beton oder lockerem Absorptionsmaterial zu füllen, da dadurch
eine noch höhere Dämpfung im Bereich der Resonanzfrequenzen erzielt wird.
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Eine schallschluckende Außenfläche des Elementes kann auch durch Einbau
von Mineral- oder Steinwolleschichten erreicht werden. Wird als Elementmaterial
haufwerksporiger Beton verwendet, ergeben sich zwei wesentliche Vorteile.
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Zum einen ist haufwerksporiger Beton ein sehr beständiges und unempfindliches
Material, was sich auf die Lebensdauer des Elementes auswirkt.
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Zum anderen kann auf eine zusätzliche Absorptionsschicht verzichtet
werden, da der haufwerksporige Beton einen relativ hohen Schallabsorptionsgrad aufweist.
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Durch die Verstärkung eines oder mehrerer Elementränder mit bewehrtem
Normal beton wird die Tragfähigkeit, damit
die mögliche freitragende
Elementlänge erheblich gesteigert.
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Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt einer teilweise abgedeckten Straße;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 1 - 1 in Fig. 1 Fig. 3 eine Seitenansicht
eines Lichtrasterelementes aus Fig. 1 ; Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie II
- II in Fig. 3 Fig. 5 einen Querschnitt eines Lichtrasterelementes aus haufwerksporigem
Beton; Fig. 6 einen Querschnitt eines Lichtrasterelementes aus Blech mit schallharter
Außenfläche und Vertiefungen in der Außenfläche ; Fig. 7 eine Seitenansicht des
Lichtrasterelementes aus Fig.6 ; Fig. 8 einen Querschnitt eines Lichtrasterelementes
aus verputztem haufwerksporigem Beton mit Vertiefungen in der Außenfläche.
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In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine zwischen Stützwänden 1 verlaufende Straße
2 dargestellt, die mit einem Lichtraster teilweise abgedeckt ist, das aus Querträgern
3 und erfindungsgemäßen, in Schlitze der Querträger eingeschobenen Lichtrasterelementen
4 besteht.
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Fig. 3 und Fig. 4 zeigen das Lichtrasterelement 4 aus den Fig. 1 und
2 in Ansicht und Querschnitt. Das Element 4 besteht im wesentlichen aus den Innenwänden
4a und den gelochten Außenwänden 4b, dazwischen befindet sich Mineralwolle 5. Die
drei im Querschnitt U-förmigen Teile sind durch Stege 4c verbunden, zwischen denen
die Durchbrüche 6a und 6b liegen. Auf die Stege 4c kann auch verzichtet werden,
wenn die einzelnen Teile durch Endquerschotten verbunden werden. Der Schall kann
durch die Durchbrüche 6a und 6b in die beiden Hohlräume 7a und 7b eindringen. In
diesem Beispiel ist der Hohlraum 7a auf eine Resonanzfrequenz der doppelten Wellenlänge
des Hohlraums 7b abgestimmt.
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Das Lichtrasterelement, dessen Querschnitt in Fig. 5 dargestellt ist,
besteht gemäß Anspruch 15 aus haufwerksporigem Beton 14, der sowohl den Abschluß
der Hohlräume 17a und 17b als auch die Absorption der hohen Frequenzen durch seine
Offenporigkeit übernimmt. Das Element setzt sich aus drei U-förmigen Teilen zusammen.
Die Teile stehen übereinander, wobei ihr Abstand durch Distanzstücke 14a, zwischen
denen sich die Durchbrüche 16a und 16b befinden, gesichert ist. Das Element ist
am unteren Rand zur Erhöhung der Tragsicherheit mit einer bewehrten Normalbetonschicht
18'versehen. Die seitliche Sicherung der übereinanderstehenden Teile erfolgt z.B.
durch Einschieben in Schlitze von Querträgern.
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In den Fig. 6 und 7 ist ein Lichtrasterelement mit schallharter Außenfläche
zu sehen.
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Das Element besteht aus den Blechen 21, 22 und 23, in die kleine und
große Vertiefungen 24 bzw. 25 eingeprägt sind und die durch Stege 26 miteinander
verbunden sind. Die Bleche schließen die beiden Hohlräume 27a und 27b ein, die durch
Schlitze 28a und 28b mit der Außenluft verbunden sind.
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Die Vertiefungen 24 und 25 bewirken die Schalldämpfung der hohen Frequenzen,
die Hohlräume 27a und 27b dämpfen die tiefen Frequenzen. Die Dämpfung beruht auf
Resonanzerscheinungen.
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Das in Fig. 8 dargestellte Lichtrasterelement entspricht in Funktion
und äußerer Geometrie dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Element. Die Hohlräume werden
jedoch bei diesem Beispiel durch die Poren des haufwerksporigen Betons 31 gebildet.
Die schallharte Außenfläche besteht aus den Mörtel schichten 32, 33 und 34, die
auf den haufwerkspoSigen Beton 31 aufgebracht worden sind. Die Mörtelschichten schließen
die Hohlräume nach außen ab, wobei die Mörtelschicht 33 gleichzeitig die Trennung
der beiden Hohlräume bewirkt. Die Zwischenräume 35a und 35 b zwischen den Mörtelschichten
ermöglichen den Lufteintritt in die Hohlräume.