Abbildung 1: Prinzip der Messungen bei den Voruntersuchungen © Universität Innsbruck
Damit Grenzwerte des Schallschutzes eingehalten werden können, sind jedoch bei Deckensystemen ebenfalls definierte zusätzliche Massen notwendig. Diese, in Form von schwerer Schüttung aufgebrachten Massen, spiegeln sich in der Gebrauchstauglichkeit und speziell in den geringeren ersten Eigenfrequenzen wieder.
Beispielhaft ist mit Sicherheit auch die schlecht bewertete Wahrnehmung bei Deckensystemen, welche infolge nicht eingehaltener Grenzwerte von dynamischen Parametern vorliegt. Sowohl intern, durch gehende Personen, als auch extern, durch beispielweise vorbeifahrende Straßenbahnen, werden die Decken in Schwingung versetzt. Diese Erregungen können sich sehr negativ auf das subjektive Empfinden der bewohnenden Personen auswirken. Mit diesen Herausforderungen sind Tragwerksplaner immer wieder nicht nur im Neubau, sondern auch in der Sanierung konfrontiert.
Anstatt nur übermäßig die Deckenstärke und die damit verbundenen Steifigkeitswerte zu erhöhen, bietet sich ebenfalls die aktive Schwingungsreduzierung an. Dabei wird das Schwingungsverhalten im tieffrequenten Bereich so beeinflusst, dass die definierten Grenzwerte der Schwingbeschleunigung eingehalten werden können. Bei der Bewertung des Schwingungsverhaltens spielt neben der Berechnung von Grenzwerten aber auch die Messung und Wahrnehmung eine bedeutende Rolle. Ebenfalls können die störenden Schwingbeschleunigungen zufolge Erregerfrequenzen der externen Anregung, welche ein resonantes Schwingungsverhalten herbeiführen, ebenfalls mit diesen Systemen reduziert werden. Zur Verbesserung der allgemeinen Performance, bezogen auf die Gebrauchstauglichkeit, und als materialsparende Alternative zur üblichen Vorgehensweise der Deckenstärkenerhöhung, wird folgend die aktive Schwingungsreduzierung vorgestellt.
An der Universität Innsbruck wird bereits seit vier Jahren an der aktiven Schwingungsreduzierung und den damit verbundenen Möglichkeiten für den Holzbau geforscht (siehe Abbildung 1). Versuchsergebnisse von Brettsperrholzelementen zeigen bereits, dass bei den Laboruntersuchungen eine deutliche Reduzierung der Schwingbeschleunigung erzielt werden kann. Im Gegensatz zu passiven Schwingungstilgern haben diese aktiven Elemente, neben der möglichen Reaktion auf einen größeren Frequenzbereich, auch hinsichtlich ihrer Dimensionen und der zusätzlich aufgebrachten Masse relevante Vorteile für Deckensysteme. Dabei entfällt ebenfalls die dezidierte Abstimmung der Elemente auf einzelne Eigenfrequenzen der Tragstruktur. Für die Schwingungsreduzierung relevante Punkte sind sowohl geeignete Regelungskonzepte, basierend auf ermittelten Sensordaten, als auch der ausführende Aktuator selbst.
Aktuell werden an der Universität Innsbruck mit Unterstützung der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) und der Projektpartnerin SIHGA Überlegungen zur praktischen Umsetzung dieser aktiven Elemente erarbeitet (siehe Abbildung 2). Das Konzept eines Prototyps wird derzeit getestet und es liegen erste vielversprechende Versuchsergebnisse für die weitere Optimierung vor. Die Reduzierung der Schwingbeschleunigung ist nicht nur im Messschrieb ersichtlich, sondern wird ebenfalls von den Personen als sehr positiv empfunden. Der Prototyp entspricht dabei einem elektromagnetischen Linearmotor, welcher mithilfe von gemessenen Beschleunigungen auf unterschiedliche Erregungen reagiert.
