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 besondere Anforderungen an eine vibrationsarme Deckenkonstruktion, sofern das Aufstellen von Geräten oder Maschinen geplant ist, die mit hoher Präzision arbeiten. Zu den Voraussetzungen, die eine hohe Schwingungsanfälligkeit implizieren, gehören ein geringes Verhältnis zwischen Biegesteifigkeit und Massenbelegung sowie eine geringe Masse und Systemdämpfung. In diesen Fällen wird in der Regel nicht mehr die Tragfähigkeit, sondern die Schwingungsanfälligkeit zum massgebenden Lastfall für die Auslegung des Bauteils. Unter diesen Bedingungen wird ein Modell zur Berechnung der durch Fussgänger induzierten Deckenschwingungen benötigt, anhand dessen die auftretenden Schwingungsgrössen realistisch prognostiziert werden, um eine wirtschaftlich und architektonisch sinnvolle Deckenkonstruktion zu erhalten.

Stand der Technik

Die derzeitige Vorgehensweise zur Beschränkung der Schwingungsanfälligkeit eines weitgespannten Deckensystems erfolgt entweder durch eine Frequenzabstimmung der Konstruktion oder über eine Begrenzung der Schwingungen mittels dynamischer Berechnung infolge einer idealisierten Anregung durch gehende Personen.

Bei einer Frequenzabstimmung wird die tiefste Eigenfrequenz der Konstruktion so ausgelegt, dass sie grösser ist als die Anregungsfrequenzen, die durch die periodisch wiederkehrenden Kräfte gehender Personen entstehen. Der Berechnung der tiefsten Eigenfrequenz werden vereinfachte Systeme zugrunde gelegt, beispielsweise für eine Verbundträgerdecke das System des Einfeldträgers mit einer Systembreite, die dem Abstand der Träger untereinander entspricht. Mit Hilfe dieser Berechnung wird die tiefste Eigenfrequenz auf eine Zielfrequenz abgestimmt. Dieses Vorgehen ist in der Regel weder aus architektonischer noch aus wirtschaftlicher Sicht befriedigend, da es zu einer unwirtschaftlichen Systemauslegung führt, sofern die Schwingungsanfälligkeit auch mit einer schlankeren Konstruktion gewährleistet werden könnte. Aufgrund der Vernachlässigung von Masse und Dämpfung können aber auch nicht auf der sicheren Seite liegende Systemauslegungen erfolgen.

Soll eine Begrenzung der Schwingungen mittels dynamischer Berechnung erfolgen, setzt die übliche Modellbildung eine idealisierte dynamische Kraft stellvertretend für die Anregung durch gehende Personen auf das vorliegende System an. Dieses Vorgehen ist für die Systemauslegung zu bevorzugen, da es eine Grösse über die auftretenden Schwingungsamplituden liefert, sofern in die Berechnung realistische Ansätze eingehen. Den auftretenden Schwingungsamplituden werden nachfolgend der Nutzung entsprechende maximal zulässige Schwingungsamplituden gegenübergestellt.