Schwingungsdämmende Lagerung von Kranbahnen

Kranbahnen verursachen Lärm

Kranbahnen in Produktionsgebäuden mit angrenzenden Büroräumlichkeiten oder Wohnnutzung über Gewerbeflächen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Je nach Situation kann es bei dem Betrieb der Krananlage im gesamten Gebäude zu Störungen durch Deckenschwingungen und zu Lärmbelästigungen infolge Körperschall kommen. Art und Stärke der Störungen hängen primär von der Kranbahn selbst ab. Dies kann dazu führen, dass Büros oder Wohneinheiten nicht mehr oder nur noch eingeschränkt genutzt werden können, was mit einem entsprechenden Mietzinsausfall oder anderweitigen Kosten verbunden ist. Ähnlich wie bei Störungen aus Bahnverkehr wird ein Grossteil der Vibrationen beim Fahren der Kranbrücken auf den auf den Randträgern befestigten Schienen erzeugt. Ursache sind leichte Unebenheiten der Schienen oder abgenutze oder verunreinigte Räder. Das Spektrum der Anregungsfrequenzen kann dabei sehr unterschiedlich ausfallen; relevante Erschütterungen wurden von Vibraplast an verschiedenen Kranbahnen bereits ab einer Frequenz von 20 Hz gemessen.

Dämpfung durch Gebäude reicht nicht

Ob die durch die Kranbahn erzeugten Schwingungen in benachbarten Räumen tatsächlich als störend wahrgenommen werden, hängt von der Konstruktion des Gebäudes ab. Je nach Steifigkeit und Material werden bestimmte Frequenzbereiche besser oder schlechter gedämpft. Eine Prognose der Übertragungsfunktion des Gebäudes ist in der Praxis nicht möglich. Selbst bei günstigen Konstruktionen reichen die Dämpfungseigenschaften des Gebäudes selbst nicht aus, um Störungen durch Körperschall und Schwingungen zu vermeiden.

Schalldämmende Lagerung ist notwendig

Eine konsequente Vermeidung von Störungen ist in der Praxis nur durch eine elastische Entkopplung der Kranbahn zu erreichen. Da die durch Kranbahnen erzeugten Schwingungen in der Regel vor allem in vertikaler Richtung dominant sind, muss die vertikale Entkopplung entsprechend weich ausgeführt werden (siehe Abbildung 1), um die Übertragung von Schwingungen auf das Gebäude zu reduzieren. Dabei ist zu beachten, dass eine vertikale Lagerung, mit geringer dynamischer Steifigkeit auch eine entsprechend geringe statische Steifigkeit und damit höhere statische Verformungen zur Folge hat. Die richtige Dimensionierung hängt deshalb von einer optimalen Auslegung der elastischen Lager ab.

Lösung

VIBRAX®CRANE ist eine Systemlösung speziell zur Entkopplung von Kranbahnen. Sie besteht aus einem bewehrten Schwingungsdämmlager als Vertikallager und einem unbewehrten Schwingungsdämmlager als Horizontallager. Die bewehrten Lager werden aus Naturgummi (NR – Natural Rubber) hergestellt, der für seine ausgezeichneten Dämmeigenschaften und geringen Einfederungen auch bei hohen Belastungen bekannt ist. Mit dem VIBRAX®CRANE System lassen sich Verbesserungen von 20 - 30dB je nach Frequenz erreichen. Das VIBRAX®CRANE System ist für alle Kranbahnen erhältlich und umfasst:

• Projektspezifische Bemessung

• Detailzeichnungen

• Installationsanweisung

Bemessung

Üblicherweise wird zur Dimensionierung elastischer Schwingungslagerungen das Einmassenschwingermodell herangezogen. So kann z.B. bei der Dimensionierung der Entkopplung eines Gebäudes gegen die Schwingungen einer benachbarten Bahnstrecke meist davon ausgegangen werden, dass das Gebäude als starre Masse wirkt. Diese Masse M ist auf den Entkopplungselementen der Steifigkeit Cdyn gelagert, siehe Gleichung (1). Aus dem Verhältnis β der Anregungsfrequenzen zur ersten Eigenfrequenz der gelagerten Struktur (β = f/f0 ) kann für jeden Frequenzbereich ein Übertragungsfaktor V3 bestimmt werden: Je grösser die Masse und je kleiner die Steifigkeit, desto geringer ist die Eigenfrequenz und desto geringer ist die Schwingungsübertragung V3 . Gleichung (1) der Eigenfrequenz mit M = dynamisch wirksamen Masse und Cdyn = dynamische Steifigkeit Gleichung (2) der Verstärkungsfunktion bei Vernachlässigung der Dämpfung Bei der Dimensionierung von Kranbahnen liegt der Fall wesentlich komplizierter, da die für die Berechnung der Eigenfrequenz der Struktur anzusetzende Masse nicht klar zu bestimmen ist. Die einzelnen Massen der gelagerten Struktur sind nicht, wie bei vielen Gebäuden, starr verbunden, sondern durch federnde Stahlelemente, wie etwa die Seile zwischen Nutzlast und Katze, die elastische Bühne zwischen Katze und Kranbahnträger und den elastischen Kranbahnträger selbst.

Messungen an gelagerter Kranbahn

Mit einer optimal ausgelegten elastischen Entkopplung der Kranbahn mit VIBRAX®CRANE können ausgezeichnete Dämmwerte von 20 - 30 dB je nach Frequenz erreicht werden. Das kann durch Messungen eindrücklich belegt werden. Gemessen wurden die Schwingungen direkt am Kranbahnträger (grüne Linien) und auf der Konsole der Beton-Fertigteilstützen (blaue Linien auf Stahleinbauteil; rote Linien auf Beton). Aus der Differenz der Schwingstärken lässt sich die Dämmleistung der Lagerung bestimmen.

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