Verbunddecken

Ein Beitrag zur Modellierung des Schwingungsverhaltens schlanker Deckentragwerke unter fußgängerinduzierter Anregung

Schlanke, weitgespannte Deckenkonstruktionen werden in der zeitgemäßen Hochbau-Architektur zunehmend nachgefragt. Filligrane Deckenkonstruktionen mit weiten Stützenabständen offerieren hohe Flexibilität in der Grundrissgestaltung und bedingt durch ihre niedrigen Deckenhöhen geringe Herstellungs- und Unterhaltungskosten. Diesen Anforderungen werden statisch leistungsfähige Leichtbauten wie Stahl- oder Stahlverbundträgerdecken gerecht. Neben den Ansprüchen an die Tragfähigkeit müssen derartige Deckensysteme auch die Kriterien der Gebrauchstauglichkeit und damit in erster Linie die Begrenzung der Verformungen und der Schwingungen zufrieden stellend erfüllen. Während bei großen Verformungen eine entsprechende Vorverformung der Deckenträger eine effiziente und kostengünstige Möglichkeit darstellt, stehen in diesem Sinne für die Gewährleistung einer geringen Schwingungsanfälligkeit keine einfachen konstruktiven Lösungen bereit.

Unter bestimmten Voraussetzungen werden Schwingungen von Deckenkonstruktionen im Hochbau durch gehende Personen hervorgerufen, die von den Nutzern deutlich wahrgenommen und als störend empfunden werden. Bei gewerblichen Nutzungen bestehen besonders hohe Anforderungen an eine vibrationsarme Deckenkonstruktion, sofern die Aufstellung von Geräten und Maschinen geplant ist, die mit sehr hoher Präzision arbeiten. Weist das Deckensystem ein geringes Verhältnis zwischen Biegesteifigkeit und Massenbelegung und eine geringe Systemdämpfung auf, wird in der Regel nicht mehr die Tragfähigkeit, sondern die Schwingungsanfälligkeit zum maßgebenden Lastfall für die Bauteilauslegung. Unter diesen Bedingungen wird ein Modell zur Berechnung der durch Fußgänger induzierten Deckenschwingungen benötigt, welches die auftretenden Deckenschwingungen realistisch prognostiziert, um eine wirtschaftlich und architektonisch sinnvolle Deckenkonstruktion zu realisieren.

Vor diesem Hintergrund wird das Ziel des Forschungsvorhabens wie folgt formuliert: Erstellung eines Berechnungsmodells zur realistischen Prognose von fußgängerinduzierten Schwinungen schlanker Deckentragwerke unter Berücksichtigung des Einflusses nicht tragender Ausbauelemente.

Hierzu wurden an Versuchskörpern im Maßstab 1:1 in verschiedenen Ausbaustufen Deckensysteme durch Menschen zum Schwingen erregt und die Steifigkeit und Dämpfung der Systeme messtechnisch ermittelt werden. Die nachfolgende analytische und numerische Modellierung der Deckensysteme wurde mittels der gemessenen Eingangsparameter sowie der erfassten Vertikalbeschleunigung und Verformungen bestätigt bzw. weiterentwickelt.

Bearbeiter: Dr.-Ing. M.Sc. Claus Maier

Publikation: Ein Beitrag zur Modellierung des Schwingungsverhaltens schlanker Deckentragwerke unter fußgängerinduzierter Anregung, Eigenverlag FG Statik und Dynamik, TU Darmstadt., 2006, C. Maier