 Schwingnachweis mit den verschiedenen Verfahren
Der Schwingungsnachweis ist ein Gebrauchstauglichkeitsnachweis der das Schwingverhalten der Decke oder deren Verformung begrenzt.
Schwingungen von Decken können von Menschen als unangenehm empfunden werden. Auch Schwingungen die vom Menschen selbst nicht wahrgenommen werden, können z. B. durch klirrendes Geschirr im Wandschrank oder schwankende Deckenlampen inakzeptabel sein. Auch übermäßige Durchbiegungen der Decke werden optisch als störend empfunden. Die Verformungen von Decken sollten daher begrenzt werden. Es wird empfohlen einen Gebrauchstauglichkeitsnachweis der Decke zu führen.
Bei größeren Deckenspannweiten kann der Schwingungsnachweis als der maßgebende Nachweis angesehen werden.
Es gibt unterschiedliche Verfahren für den Nachweis des Schwingungsverhaltens von Decken:
Begrenzung der Verformungen
Es wird ausschließlich ein Verformungsnachweis geführt. Ein Grenzwert der Verformung relativ zur Spannweite kann für ständige und quasi-ständige Einwirkungen eingegeben werden.
Genormtes Nachweisverfahren
Genormte Nachweisverfahren nach DIN 1052 oder EN 1995-1-1/NA.
Der Nachweis nach DIN 1052:2004-12 beinhaltet einen Verformungsnachweis, einen vereinfachten Schwingungsnachweis sowie den in den Erläuterungen zur DIN 1052 [4] angegebenen genauen Schwingungsnachweis. Der vereinfachte Schwingungsnachweis begrenzt die Durchbiegung in Feldmitte bei ständiger und quasi-ständiger Einwirkung auf 6 mm. Wird die Durchbiegung nicht eingehalten, sind genauere Untersuchungen notwendig.
Der Nachweis nach EN 1995-1-1/NA beinhaltet einen Verformungs- und einen Schwingungsnachweis mit den im Nationalen Anwendungsdokument empfohlenen Grenzwerten. Die Eigenfrequenz der Decke muss über dem Grenzwert von 8 Hz liegen. Außerdem sind Grenzwerte für die Steifigkeit und die Schwinggeschwindigkeit einzuhalten.
Empfehlung nach HAMM / RICHTER
In BSPhandbuch – Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz [1] wird ein Berechnungsverfahren für den Schwingungsnachweis von Decken vorgestellt. Abhängig von den Anforderungen an das Schwingverhalten der Decke werden Grenzwerte für die Eigenfrequenz und die Verformung vorgeschlagen. Unterschieden wird zwischen Decken innerhalb einer Nutzungseinheit und Decken zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten. Bei Decken innerhalb einer Nutzungseinheit sind die Anforderungen an die Mindesteigenfrequenz und die Mindeststeifigkeit geringer als bei Decken zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten. Decken innerhalb einer Nutzungseinheit sind z. B. Decken in Einfamilienhäusern bei denen Schwingungen als spürbar aber nicht störend empfunden werden. Decken zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten sind, z. B. Wohnungstrenndecken in Mehrfamilienhäusern, Decken in Büros mit PC-Nutzung oder Besprechungsräumen bei denen Schwingungen gar nicht oder nur gering spürbar sind und als nicht störend empfunden werden.
Der Deckenaufbau kann sich günstig auf das Schwingverhalten von Decken auswirken. Der Einfluss der Betonplatte auf das Schwingverhalten wird vom Bemessungsprogramm automatisch berücksichtigt. Auch die Deckenfeldbreite (Breite der Decke rechtwinklig zur Hauptspannrichtung) wirkt sich auf das Schwingverhalten aus. Bei Verbunddecken mit Betonfertigteilen werden von der Software automatisch maximal 2,5 m als Deckenfeldbreite angesetzt. 2,5 m ist die Breite bis zu der Betonfertigteile üblicherweise hergestellt werden.
Der positive Einfluss, einer eventuell vorhandenen Schalung oder eines Estrichs, kann durch Eingabe der Biegesteifigkeit in Querrichtung erfasst werden (Einheit kNcm²/m). Hierbei werden nur die Eigenbiegesteifigkeiten ohne Steineranteile berücksichtigt. Angaben zur Querbiegesteifigkeit sind in [3] zu finden.
Beispiel für die Querbiegesteifigkeit von 6 cm Zementestrich mit einem E-Modul von 30.000 N/mm²: EIq = E x (b x h³ / 12) = 3.000 kN/cm² x (100 cm x (6 cm)³ / 12) / m = 5.400.000 kNcm²/m
Das Lehr‘sche Dämpfungsmaß ist ein Maß für die Dämpfung eines schwingfähigen Systems. Für Holz-Beton-Verbunddecken sind bisher keine Angaben zum Dämpfungsmaß in der Literatur zu finden. Nach EN 1995-1-1 darf das Dämpfungsmaß für Decken allgemein zu 0,01 angenommen werden. In nachfolgender Tabelle sind Lehr’sche Dämpfungsmaße für unterschiedliche Deckenkonstruktionen nach [1] zur Orientierung angegeben.
Gemessene Dämpfungswerte für unterschiedlich aufgebaute Holzdecken nach [1]
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Material und Aufbau
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Lehr’sches Dämpfungsmaß
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Holzdecken ohne schwimmenden Estrich
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0,01
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Decken aus verleimten Brettstapelelementen mit schwimmendem Estrich
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0,02
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Holzbalkendecken und mechanisch verbundene Brettstapeldecken mit schwimmendem Estrich
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0,03
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Brettsperrholzdecken ohne bzw. mit leichtem Aufbau, zweiseitig gelagert
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0,025
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Brettsperrholzdecken mit schwimmendem Estrich (schwerer Aufbau) auf Stahl oder punktförmig oder zweiseitig gelagert
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0,025
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Brettsperrholzdecken mit schwimmendem Estrich, vierseitig gelagert
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0,035
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Brettsperrholzdecken mit schwimmendem Estrich, vierseitig auf Holzwänden gelagert
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0,04
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Literaturhinweise
[1] Hamm, P., Richter, A.: Schwingung von Brettsperrholzplatten. In: BSPhandbuch – Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz. Hrsg.: G. Schickhofer, T. Bogensperger, T. Moosbrugger, TU Graz. 2009. S. D-57 – D-112.
[2] Hamm, P.: Schwingungen bei Holzdecken – Konstruktionsregeln für die Praxis. In: 2. Internationales Forum Holzbau Beaune 2012. 8./9. März 2012. Beaune, Frankreich. Hrsg.: Forum-Holzbau, CH-Biel
[3] Winter, S.; Hamm, P.; Richter, A.: Schwingungs- und Dämpfungsverhalten von Holz- und Holz-Beton-Verbunddecken. Schlussbericht Juli 2010. TU München, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion. Forschungsvorhaben gefördert aus den Haushaltsmitteln des BMWA über die AiF.
[4] Blaß, H.J.; Ehlbeck, J.; Kreuzinger, H.; Steck, G.: Erläuterungen zur DIN 1052: 2004-08. Bruderverlag 2005
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