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Dokumentenidentifikation DE102005048020A1 12.04.2007
Titel Lärmschutzwand neben Hochgeschwindigkeitsstrecken
Anmelder Ed. Züblin AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Widmann, Horst, 72622 Nürtingen, DE
DE-Anmeldedatum 06.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048020
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse E01F 8/00(2006.01)A, F, I, 20051006, B, H, DE
Zusammenfassung Die erfindungsgemäße Lärmschutzwand sieht überlange Fertigteile vor, deren statisch tragender Beton an den Enden verdickt ist. Diese verdickten Enden sind, vermittelt durch Elastomerwülste, zwischen den Flanken von Doppel-T-Trägern gehaltert.
Die Überlänge der Fertigteile senkt deren Eigenfrequenz so weit ab, daß es zu keiner oder nur geringer Resonanz kommt, wenn der Zug entlangfährt. Das Ende der Lärmschutzwand bildet ein am Träger befestigtes Masse-Feder-System, welches die Wand entlanglaufende Wellen aufnimmt, deren Energie dissipiert und eine Reflexion verhindert.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Lärmschutzwände neben Hochgeschwindigkeitsstrecken der Eisenbahn oder Magnetbahn.

Lärmschutzwände neben Bahngleisen werden häufig aus Betonfertigteilen mit schallabsorbierender Beschichtung hergestellt, die zwischen Metallpfosten gehaltert sind. Zwischen Pfosten und Fertigteil befinden sich häufig Gummieinlagen, um den direkten Kontakt von Beton und Metall zu unterbinden.

Die Länge der Fertigteile beträgt meist 4 bis 5 Meter.

Die Lärmschutzwand endet mit einem Pfosten.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß die bekannten Lärmschutzwände in Nachbarschaft von Hochgeschwindigkeitsstrecken durch das Vorbeifahren der Züge mit hoher Geschwindigkeit aufgrund der dadurch verursachten Luftdruckschwankungen (ungefähr 3 bis 4 Hertz) in Resonanzschwingungen geraten, die die Lärmschutzwand als Welle entlanglaufen und einerseits zu einer Schallabgabe auf die abgelegene Seite führen, andererseits auch noch starke dynamische Beanspruchungen der Pfosten und Elemente verursachen.

Vor allem das Ende der Lärmschutzwand, das in einem Pfosten endet, ist wie ein Reflektor, der die gesamte Energie der Welle aufnimmt und in Gegenrichtung zurückwirft. Dieser Bereich wird dadurch ganz besonders beansprucht.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Konstruktion für eine hochgeschwindigkeitsstreckentaugliche Lärmschutzwand anzugeben.

Darstellung der Erfindung

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

Wesentlichstes Merkmal der Erfindung ist hierbei, die Länge der Fertigteile deutlich zu vergrößern. Dadurch wird deren Eigenfrequenz herabgesetzt, wodurch sie sich von der Erregerfrequenz von ungefähr 4 Hz entfernt. Mit dem Abstand der Eigenfrequenz von der Erregerfrequenz nimmt die Ausbildung von Resonanzschwingungen nicht nur linear, sondern exponentiell ab! Eine Näherung zur Berechnung der Eigenfrequenz E (in Hertz) einer langestreckten Platte ist ungefähr wobei H der Durchhang der Platte in Zentimetern ist, wenn sie horizontal und an den beiden Enden abgestützt gelagert würde.

Dies bedeutet, daß eine Platte von 4 Metern Länge, die, wenn eben gelagert, dabei 4 Zentimeter durchhängt, ungefähr eine Eigenfrequenz von 2,5 Hertz hätte, also recht nahe an der Erregerfrequenz von 4 Hertz.

Für die Durchbiegung H eines Balkens auf 2 Stützen im Abstand I, der gleichmäßig nur durch sein eigenes Gewicht belastet ist, gilt (eigentlich nur für infinitesimal kleine Durchbiegungen): H = const·l4 (Statik für Stabtragwerke, siehe z.B. Betonkalender)

Eine Platte von 8 Metern hinge bei gleicher Dicke (theoretisch) ungefähr 16 mal stärker durch, womit die Eigenfrequenz auf R, also 0,625 Hertz fiele, wodurch die Gefahr von Resonanzen sehr deutlich eingeschränkt wäre.

Um die Ausbreitung der Restwellen entlang der Lärmschutzwand weiter zu dämpfen, wird erfindungsgemäß, wie auch schon bei anderen Lärmschutzwänden bekannt, Elastomer zwischen Lärmschutzwand und Pfosten eingefügt, der die Energieweitergabe vermindert und auch verhindert, daß Schall durch undichte Stellen der Verbindung von Pfosten und Fertigteil treten kann.

Das schalldichtende und dämpfende Elastomer wird vorteilhaft in Form von zwei (oder mehr) bevorzugt parallel zueinander verlaufenden Gummihohlprofilen, die auf einem Streifen (Rücken) aus Gummi angeordnet sind, verwendet. Ein solches Gummiprofil kann sehr einfach durch Nägel oder Schrauben flächig an Stellen der Lärmschutzwand, die dem Pfosten zugewandt sind, befestigt werden.

Um die erfindungsgemäßen Lärmschutzplatten sicher in den Pfosten zu haltern, ist darüberhinaus deren Tragbeton an den Enden verdickt. Dies hat einen weiteren Effekt auf die Resonanzfrequenz der Platte: Da der Tragbeton des Fertigteils dann auf dem größten Teil seiner Länge eine geringere Dicke als bei üblichen Lärmschutzelementen aufweist, wodurch die Lärmschutzplatte weniger steif wird, hat sie auch einen größeren Durchhang H, was wiederum zu einer weiter erniedrigten Eigenfrequenz gegenüber einer Platte herkömmlicher Bauart führt. Der Durchhang H ist dabei sogar umgekehrt proportional von der zweiten Potenz der Dicke des im wesentlichen tragenden Tragbetons abhängig!

Um eine Reflexion der verbliebenen, die Lärmschutzwand entlanglaufenden Welle am letzten Pfosten zu unterbinden, sieht die Erfindung bevorzugt weiterhin vor, diesen Pfosten erfindungsgemäß mit einem Masse-Feder-System auszustatten, welches die dort ankommende Bewegungsenergie aufnimmt und in ungerichtete Bewegung und letztendlich in Wärme umwandelt. Hierzu ist die Feder, oder ein äquivalentes elastisches Element, bevorzugt gedämpft.

Die Figuren zeigen schematisch die Erfindung.

1 zeigt die verdickte Ausgestaltung des Endes einer Lärmschutzplatte und deren Lagerung zwischen den Flanken eines Pfostens.

2 zeigt detaillierter das bevorzugte Gummiprofil

3 zeigt im Querschnitt den letzten Pfosten der Lärmschutzwand mit einem daran befestigten Masse-Feder-System (die Federn sind nur symbolisch zu verstehen, es können auch andere elastisch deformierbare Elemente sein)

1
Tragbeton der Lärmschutzplatte
2
Absorbtionsschicht der Lärmschutzplatte
3
verdicktes Ende des Tragbetons
4
Pfosten
5
Flansch
6
Elastomerteil
7
Hohlprofil
8
Masse
9
Feder (bzw. elastisch deformierbares Element)


Anspruch[de]
Hochgeschwindigkeitsstreckentaugliche Lärmschutzwand, die aus mit einem schallabsorbierenden Belag versehenen Betonfertigteilen zusammengesetzt ist, die zwischen senkrechten Pfosten gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Betonfertigteile einen Länge von mindestens 7,5 Metern aufweisen. Lärmschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbeton der Fertigteile an den Stellen, die zwischen den Flanschen der Pfosten gehalten sind, gegenüber dem Rest der Lärmschutzwand verdickt ist. Lärmschutzwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung in Richtung Gleis weist. Lärmschutzwand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Enden der Fertigteile und den Flanschen des Pfostens als dämmender und schalldichtender Abstandshalter ein Elastomerteil befindet, das aus mindestens zwei parallel verlaufenden Hohlprofilen besteht, die auf einem Elastomerstreifen verlaufen, und daß dieses Elastomerteil mit der Fläche dieses Streifens auf dem Fertigteil durch Mittel wie Nägel, Schrauben, Tackerklammern oder Kleber angebracht ist. Lärmschutzwand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Pfosten am Ende der Lärmschutzwand ein Masse-Feder-System zur Dissipation der ankommenden Längswelle trägt. Lärmschutzwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder oder ein gleich wirkendes elastisches Element zusätzlich ein Dämpfungssystem beinhaltet.






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