Gent, Belgien, 2007

Konstruktion Masse Feder System
Länge 1,360 m
Merkmale Schwingungsisolierung
Baujahr 2007
Stadt Gent
Land Belgien
Deutsches Baublatt

Nr. 334, Januar/Februar 2008

Das Geheimnis der Polyurethan-Schäume

Wie kleine Luftblasen Schwingungen abfedern – ein Beitrag von Kristina Pfeil

DIEPHOLZ. Arbeits- und Lebenswelt rücken immer näher zusammen. Das Nebeneinander von Industrie, Gewerbe, Häuser, Wohnungen und Verkehr bringt eine Vielzahl von Problemen mit sich. Immer höhere Anforderungen werden beispielsweise an die Schall- und Schwingungsisolierung gestellt. Nur so ist die Nähe eines produzierenden Betriebes und einem Wohnhaus möglich, kann ein Hotel neben der Stadtbahn entstehen. Ein wirksames wie wirtschaftliches Material Schwingungen zu isolieren, liefert die Kunststoffin- dustrie mit Polyurethan, kurz PUR.

Dieser Werkstoff ist nicht nur widerstands- und strapazier- fähig, langlebig und vielseitig, sondern besticht durch seine isolierende Wirkung. Denn in Polyurethan-Schäume ist eine Feder eingebaut und kleinste, geschlossene Luftblasen machen sie bei statischer wie dynamischer Beanspruchung unempfindlich gegen kurzzeitige Lastspitzen. Dank der Gasfedern kehrt die Polymerstruktur auch nach vorüber- gehend extremer Beanspruchung nahezu vollständig in die Ausgangslage zurück. Das unterscheidet diesen Werkstoff von nicht zelligen Elastomeren (beispielsweise Kautschuk),

bei denen die Federsteifigkeit ausschließlich von der Shore- härte und ihrer Form (beispielsweise als Rillen oder Nop- pen) abhängt. PURSchäume sind darum auch für Baulager in Ortbetonbauweise geeignet.

Ein weiterer Vorteil dieses Werkstoffes: Unter dynamischer Wechselbelastung wird ein Teil der mechanischen Energie in Wärme umgewandelt. So kann bei geeigneter Auslegung und Gestaltung der Elastomerfedern auf zusätzliche, auf- wendige Dämpfungselemente verzichtet werden. Die Gefahr einer Resonanzkatastrophe, wie sie vor allem beim Einsatz von Stahlfedern auftreten kann, wird deutlich reduziert.

Dabei sind PUR-Schäume als druck- oder schubbelastende Federung vielseitig einsetzbar – ob unmittelbar am Schwingungserreger oder am zu schützenden Objekt.

Immer dann, wenn Schwingungen und Körperschall gut iso- liert werden sollen, kommen sie zum Einsatz: im Hochbau und in der Industrie genauso wie im Schienen- und Straßen- bau, im Tunnel- und Brückenbau. Lüftungsanlagen, Aufzugmotoren, Pumpen, Notstromaggregate oder Block- heizkraftwerke, aber auch Treppenläufe und Podeste können mit Hilfe von Polyurethan-Schäumen schall- und schwingungsisoliert werden.

Neben der Schwingungsdämpfung unter Maschinenfun- damenten ist die Passivisolierung von hochempfindlichen Laborgeräten beziehungsweise von ganzen Laborräumen ein weiteres Anwendungsgebiet.

Unter hochbelasteten Böden etwa in Lagern oder Betrieben werden PUR-Schäume zur Schallisolierung ebenso einge- setzt wie unter dem Hubschrauberlandeplatz auf dem Dach eines Klinikums. Dort, wo eine Rundum-Schallisolierung gefordert ist, beispielsweise in Kinos, Konzertsälen, Disco- theken oder Tonstudios, sind auch Raum-in-Raum-Konst- ruktionen möglich.

Erschütterungen schlucken

Zum Schutz gegen Bodenschwingungen können sogar ganze Gebäude auf diesem Werkstoff gelagert werden – eine Tech- nik, die sich die Planer eines Wohn- und Geschäftsgebäudes in Berlin-Lichterfelde am Kranoldplatz zu Nutze machten. Hier sollten nicht nur die Erschütterungen der etwa 20 Meter entfernt verlaufenden S-Bahn geschluckt werden.

Vorsorglich wurde das Projekt so geplant, dass auch eine mögliche Wiederaufnahme des ICE-Verkehrs auf einem nur fünf Meter entfernten Gleis die Wohnqualität nicht mindern würde. Das Vorhaben musste auch den Anforderungen

der DIN-Norm 4109 „Schallschutz im Hochbau“ sowie der DIN-Norm 4150 „Erschütterungen im Bauwesen“ genügen.

„Baulich leicht umzusetzen war die Dämmung gegen den Außenlärm“, so die Ingenieure der Kötter Consulting

Engineers KG. Für den Erschütterungsschutz jedoch wurde eine kostengünstigere Alternative zu den üblicherweise verwendeten Stahlfedern gesucht – und in der Elastomerfe- derung gefunden. Auf der üblichen Sauberkeitsschicht wurden PUR-Bahnen verlegt (Werkstoff Dipoelast mit einer Dichte von 300 Kilogramm pro Kubikmeter bis 680 Kilogramm pro Kubikmeter nach DIN EN ISO 845). Darüber wurde anschließend das Fundament betoniert. Seitlich angebrachte PUR-Platten überall dort, wo sich das Gebäude unter der Erdoberfläche befindet, führten schließlich zur vollständigen Entkopplung des Gebäudes von der Umge- bung.

Je nach Bedarf erfolgt eine punkt-, streifenförmige oder auch vollflächige Lagerung. Angeboten werden die Schäu- me zumeist als flächige Bahnenware mit unterschiedlichen Raumgewichten (typische Rohdichten variieren zwischen 150 Kilogramm pro Kubikmeter und tausend Kilogramm pro Kubikmeter) und Dämpfungseigenschaften (etwa von einer Tonnen pro Quadratmeter bis zu 200 Tonnen pro Quadrat- meter). Die Auswahl der verschiedenen Typen ist lasten- abhängig. Durch die Kombination verschiedener Stärken oder durch Sonderanfertigungen abgestimmter Dichte und Vernetzung las sen sich nahezu alle Belastungsfälle und Einsatzbereiche abdecken. Die individuelle Anpassung ist

einfach und erfolgt – nach einer systematischen Analyse der Störquellen – über das Raumgewicht und die Materialstärke des Werkstoffes sowie über die gewählte Auflagefläche.

Ausgefeilte Techniken im Einsatz von Polyurethan- Schäumen zur Schwingungsisolierung wurden im Schienen- bau entwickelt. Zwischenlagen etwa, die direkt unter dem Schienenfuß montiert werden, erhöhen die Elastizität des Schotteroberbaus. Dieser wird dadurch nicht nur geschont, sondern auch der Fahrkomfort verbessert. Eine ande-

re Möglichkeit ist der Einbau von PUR-Zwischenplatten zwischen Rippen- und Betontragplatte bei Festen-Fahr- bahn-Systemen. Schwingungen aufgrund von Fahrbah- nunebenheiten werden so verringert. Außerdem sind Unterschottermatten gebräuchlich. Auch sie erhöhen die Fahrbahn-Elastizität, schonen die Gleisanlage und reduzie- ren hörbar Schall und Erschütterungen. Ein weiterer Vorteil: Die Platten sind nicht nur leicht zu verlegen, sie können auch mit schwerem Baugerät befahren werden. Andere An- wendungsbereiche sind Schwellenlager und Einlageplatten für Schwellenschuhe.

Masse-Feder-Systeme

Überall dort, wo die Anwohner einer Bahnstrecke wirkungs- voll vor Lärm und Erschütterungen geschützt werden sollen, hat sich der Einsatz von Masse-Feder-Systemen bewährt.

Der Gleiskörper kann durch die Verwendung von Boden- und Seitenmatten aus PUR komplett von seiner Umgebung ent- koppelt werden. Die belgische Verkehrsgesellschaft De Lijn entschied sich beispielsweise beim Bau einer 1 360 Meter langen, zweispurigen Straßenbahnstrecke in Gent für diese Technik. Auswahlkriterien waren nicht nur die gewünschte Schall- und Schwingungsisolierung, sondern auch eine ein- fache Montage und die Langlebigkeit des Materials. Planung und Ausführung übernahm das belgische Unternehmen CDM. Nach einer eingehenden Prüfung der Anforderungen, wurden horizontal und vertikal Polyurethan-Platten (Werk- stoff Dipoelast) verlegt. Gewählt wurde ein Material geringer Dichte, das speziell für diese Baumaßnahme angefertigt worden war.

Geeignet sind die Polyurethan-Schäume für Gebrauchstem- peraturen von etwa minus 30 Grad Celsius bis zu plus 70 Grad Celsius. Temperaturbedingte Änderungen des stati- schen und dynamischen Elastizitätsmoduls bei von plus 20 Grad Celsius abweichender Temperatur sind bei der Ausle- gung zu berücksichtigen. PUR-Schäume sind normal entflammbar (Brandklasse B2 nach DIN 4102). Im Brandfall entstehen jedoch keine korro- siv wirkenden Rauchgase, sondern Gase, die denen bei der Verbrennung von Holz oder Wolle ähneln.

Gegenüber Wasser, Beton, Ölen und Fetten sowie ver- dünnten Säuren und Laugen sind Polyurethan-Schäume beständig. Eine Sonderform stellen die so genannten Integralschäume dar: Sie weisen eine geschlossene, dicke Außenhaut und einen zelligen Kern auf. Ihre Dichte nimmt somit von außen nach innen hin ab. All diese Eigenschaften machen Polyurethan-Schäume zu einem wichtigen Werk- stoff für die Bauindustrie. Die Autorin des Beitrags, Kristina Pfeil, arbeitet als freie Journalistin.

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