7
91. Jahrgang
Juli 2014, S. 472-480
ISSN 0932-8351
A 1556

Bautechnik
Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

Sonderdruck

Elastische Lagerung von Gebäuden
zum Schutz vor Einwirkungen aus
Schienenverkehr
Silke AppelMichael Biskup

U1_vorlage.qxp

15.02.2006

11:28

Seite 2

06_472_480_Appel_- 26.06.14 11:33 Seite 472

DOI: 10.1002 / bate.201400040

BERICHTSilke Appel, Michael Biskup

Elastische Lagerung von Gebäuden zum Schutz
vor Einwirkungen aus Schienenverkehr
In Berlin-Grunewald, auf dem Gelände des ehemaligen Güterbahnhofs, erfolgte die Planung und Errichtung einer Vielzahl
hochwertiger drei- bzw. viergeschossiger Ein- und Mehrfamilienhäuser. Die Neubauten weisen hierbei teilweise sehr geringe Abstände zu den noch in Betrieb befindlichen Gleisanlagennördlich des Baugrundstückes auf. Im Zuge von messtechnischen und rechnerischen Untersuchungen wurden für eine
Reihe der von privaten Investoren geplanten Gebäude die infolge des Schienenverkehrs zu erwartenden Schwingungsimmissionen und sekundären Luftschalleinträge prognostiziert. Anhand von numerischen Simulationen erfolgte die Dimensionierung von Schwingungsminderungsmaßnahmen in Formkonstruktiver Aussteifungen bzw. elastischer Lagerungen derBauwerke. Für die effektive Dimensionierung einer elastischen
Gebäudelagerung müssen Parameter wie die Nachgiebigkeit
des anstehenden Untergrundes, das Schwingungsverhalten
des Bauwerkes sowie die elastischen Eigenschaften der verwendeten Materialien Berücksichtigung finden. Durchgeführte
Schwingungsmessungen in zwei der errichteten Einfamilienhäuser gaben Aufschluss über den Erfolg der getroffenen
Maßnahmen. So konnte nachgewiesen werden, dass mithilfe
einer detailliert geplanten elastischen Gebäudelagerung die
Schwingungs- und folgend auch die sekundären Luftschallimmissionen um mehr als 12 dB reduziert werden konnten.

Elastic bedding of buildings for protection against emissions
from railroad traffic
In Berlin-Grunewald, on the area of a former freight depot, alarge number of premium three-floor or four-floor houses orapartment buildings was planned and erected.
Some of the new buildings are very close to the railroad line
which is located to the north of the building site. For a numberof buildings, measurements and calculative analyses were carried out in order to predict the impact of vibrations and secondary airborne sound due to railway traffic. By means of numeric
simulations, vibration isolation measures were dimensioned in
the form of structural reinforcements or elastic bedding of theconstruction. For an effective design of elastic bedding measures, parameters to be considered are e. g. the soil resilience,the construction’s vibrational behavior, and the elastic properties of the materials. Vibration measurements in two of the onefamily buildings could be used in order to quantify the successof measures. Thus, evidence was provided that with the detailed planning of elastic beddings, the vibration immission as
well as the secondary airborne sound could be reduced bymore than 12 dB.

Keywords Gebäudelagerung, elastische; PUR-Elastomere

Keywords resilient building support; polyurethane elastomer

1

Ein erschütterungstechnisches Gutachten aus dem Jahr
2007 [1] ergab in einer ersten überschlägigen Prognose,
dass die zu erwartenden Schwingungsimmissionen in den
geplanten Gebäuden sowohl bzgl. der niederfrequenten
Deckenschwingungen entsprechend der Anhaltswerte
der DIN 4150-2 als auch hinsichtlich der sekundären
Luftschallpegel als unzulässig hoch einzustufen sind.
Ohne Schutzmaßnahmen können Störungen der Bewohner durch hohe Schwingungs- und vor allem auch Körperschallpegel die Folge sein.

Einführung

Im Jahre 2006 wurde eine Teilfläche des ehemaligen Güterbahnhofs Berlin-Grunewald entsprechend dem Charakter des umliegenden Gebietes in ein allgemeines
Wohngebiet umgewandelt. Im Bebauungsgebiet ist seitdem eine Vielzahl hochwertiger drei- bzw. viergeschossiger Ein- und Mehrfamilienhäuser errichtet worden. Nördlich des entlang der Hilde-Ephraim- und Trabener Straße
befindlichen Bebauungsgebiets verläuft hinter einer
Schallschutzwand weiterhin Schienenverkehr des Nah-,Fern- und Güterverkehrs (Bild 1).
Durch den Schienenverkehr werden dynamische Kräfte
in den Boden eingeleitet. Die Bodenschwingungen breiten sich aus und werden folgend auf die nahestehende
Wohnbebauung übertragen. Die in der heutigen Zeit
geforderten hohen Immissionsstandards erfordern insbesondere für Neubauten in unmittelbarer Nähe zu Schienenverkehrswegen wirksamen Schutz vor Erschütterungen bzw. sekundärem Luftschall aus Körperschallübertragung im Untergrund.

Anhand weiterführender messtechnischer und rechnerischer Untersuchungen sollten daher noch in der Planungsphase der verschiedenen Bauvorhaben effektive
Minderungsmaßnahmen sowohl hinsichtlich der Wirksamkeit als auch bzgl. entstehender Kosten überprüft
werden. Anhand von Prognoseergebnissen und der für
das jeweilige Projekt beschriebenen Komfortansprüche
waren die Anforderungen an die erforderliche Dämmwirkung einer schwingungsmindernden Maßnahme festzulegen. Die zu verwirklichenden Dämmwirkungen sind frequenzabhängig, wobei Verstärkungen und Reduktionen© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 91 (2014), Heft 73

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S. Appel, M. Biskup: Elastic bedding of buildings for protection against emissions from railroad traffic

Bild 1

Ausschnitt aus dem Bebauungsplan (Quelle: Bebauungsplan 4-21 – für eine Teilfläche des ehemaligen Güterbahnhofs Grunewald; 2006)
Detail of the development plan (source: Bebauungsplan 4-21 for an area of the former freight yard Grunewald, 2006)von der Lage der maßgebenden Anregungs- und Bauteileigenfrequenzen abhängen.
Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten und der vorhandenen oberirdischen Gleisanlagen sollten die Erschütterungen im Bereich des Empfängers, d. h. direkt am Bauwerk vermindert werden. Die elastische Gebäudelagerung stellt hier eine häufig angewendete Praxis dar.
Schwingungsmindernd wirksam ist die elastische Gebäudelagerung jedoch nur wenn– für die Dimensionierung eine zuverlässige Grundlagegeschaffen wurde, d. h. die Prognose der Schwingungsimmissionen in die geplanten Neubauten wirklichkeitsnahe Werte liefert,– die Dimensionierung bzw. Auslegung der elastischen
Elemente alle wesentlichen Aspekte zur Bestimmung
der Dämmwirkung erfasst und– die elastischen Lager eine hohe Qualität aufweisen undderen Verlegung mit höchster Sorgfalt vorgenommen
wird.

2

Grundlagen

2.1

Beurteilungsgrundlagen

Einzelereignissen (Fahrten einzelner Züge) innerhalb
der Beurteilung berücksichtigen zu können, werden
zusätzlich die Richtwerte aus der VDI 2719 [5] undergänzend die der TA-Lärm zur 6. Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundesimmissionsschutzgesetz(BImSchG) [6] verwendet. Die Vorschrift TA-Lärm gilt
streng genommen nur für Anregungen aus gewerblichen
Anlagen. Sie ist jedoch die einzige Richtlinie, die das
Einzelereignis durch Angabe des zulässigen Maximalwertpegels bewertet. Für den gehobenen Wohnkomfort
wurde empfohlen, dass die Maximalwertpegel des sekundären Luftschalls bei Zugvorbeifahrt im Mittel einen
Wert von 35 dB(A) nicht überschreiten. Als oberste
Grenze sollte ein Maximalpegel von 40 dB(A) eingehalten werden.

2.2

Erfassung der Schwingungsemissionen

Für die Anwendung von Prognoseverfahren ist die Kenntnis der vom Schienenverkehr ausgehenden Emissionen,d. h. der Erschütterungen im Baugrund erforderlich. Im
Zuge der Durchführung von Schwingungsmessungensollte eine statistisch gesicherte Anzahl von Zugfahrten
erfasst werden. Die Frequenzinhalte einer Schwingungs-

Für die Beurteilung der Sekundärluftschallpegel infolge
der Anregung aus Schienenverkehr werden i. d. R. die
Werte aus der 24. BImSchV [4] hinsichtlich zumutbarer
Mittelungspegel herangezogen. Um auch Störungen aus
4

Bautechnik 91 (2014), Heft 7(Müller-BBM GmbH)Für die Beurteilung der spürbaren Schwingungen liefert
die DIN 4150-2 „Erschütterungen im Bauwesen, Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden“ vom Juni 1999 [2]Anhaltswerte. Allgemeingültige gesetzliche Vorschriftenzum Erschütterungsschutz existieren nicht. In den Richtlinien des Länderausschusses für Immissionsschutz (LAI)[3] wird jedoch auf die DIN 4150-2 verwiesen. Für die
Bauvorhaben in Berlin-Grunewald galten als Mindestanforderung die Anhaltswerte der Zeile 3, Tab. 1 der DIN
4150-2. Für gehobenen Komfort wurde eine Einhaltung
der Werte der Zeile 4 der genannten Tabelle der Normempfohlen.
Bild 2

Terzspektren der Schwingschnelle für den Baugrundmesspunkt
MP1z (im Abstand von ca. 20 m zu den Gleisanlagen)
Third-octave band spectra of the oscillation velocity for subsoil
measuring point 1z (distance to the rail tracks: 20 m)

06_472_480_Appel_- 24.06.14 15:00 Seite 474(Müller-BBM GmbH)

S. Appel, M. Biskup: Elastische Lagerung von Gebäuden zum Schutz vor Einwirkungen aus Schienenverkehr

Bild 3

Anregung durch einen ICE, Prognose der Deckenschwingungen und des sekundären Luftschalls
Excitation by a high-speed train, prognosis of the floor vibrations and of the secondary airborne noise

anregung aus Schienenverkehr sind nicht nur abhängig
von der Zuggeschwindigkeit, sondern auch vom Zustanddes rollenden Materials sowie der Gleislagen. Unterschiedliche Wagentypen mit abweichenden Achslasten
und Achsabständen können zu sehr verschiedenen Anregungsfrequenzen führen. Nach der Entfernung stillgelegter Gleisanlagen und der Errichtung eines Lärmschutzwalls bzw. einer Lärmschutzwand wurden auf dem Baugrundstück erneut Schwingungsmessungen durchgeführt.
Hierzu wurden Schwingschnellesensoren über Erdspießein zunehmendem Abstand zu den Gleisanlagen installiert. In Bild 2 sind die am nächstgelegenen Messpunkt
MP1z ermittelten Anregungsspektren für die verschiedenen Zugtypen zusammengefasst. Die maßgebliche Anregung liegt einerseits im Frequenzbereich unterhalb von
20 Hz und resultiert aus der Fahrgeschwindigkeit derZüge im Zusammenhang mit Achs- und Schwellenabständen. Aufgrund stochastischer Anregungen, z. B. durch Polygonisierung bzw. Unrundheit der Räder, ergeben sichdarüber hinaus maßgebliche Erschütterungspegel ineinem Frequenzbereich zwischen 50 und 70 Hz.

2.3

Erschütterungsprognose

Für die Prognose von Deckenschwingungen werden
neben der Kenntnis der Freifeldanregung funktionale Zusammenhänge zum Übertragungsverhalten von Bauwerken benötigt. Beim Übergang der Schwingungen vom

Baugrund auf das Fundament des Gebäudes verändern
sich sowohl deren Frequenzinhalte als auch die Schwingungsamplituden. Die Schwingungsantworten der Tragwerksdecken v(f)Decke können näherungsweise aus derMultiplikation der Übertragungsfunktionen H(f) und derBaugrundschwingungen v(f)Baugrund berechnet werden:v(f)Decke = H(f)Baugrund→Gründung · H(f)Gründung→Decke ·v(f)Baugrundv(f)Decke = H(f)Baugrund→Decke · v(f)Baugrund
Insbesondere in frühen Planungsstadien, wenn nochkeine detaillierten Tragwerkspläne vorliegen, sind die Deckeneigenfrequenzen nicht bekannt. Um dennoch Orientierungswerte für die zu erwartenden Immissionen zu
erhalten, werden empirisch ermittelte Übertragungsfunktionen genutzt. Bei der Anwendung eines Prognoseverfahrens, dessen Grundlagen von der Deutschen Bahn AG
in einem „Leitfaden für den Planer zum Körperschallund Erschütterungsschutz“ [7] beschrieben sind, werden
die durch Schwingungsmessungen ermittelten Emissionsspektren mit pauschalen Funktionen beaufschlagt. Es
werden spektrale Übertragungsfunktionen angegeben, die
im Mittel aus einer Vielzahl von Erschütterungsmessungen bestimmt wurden und die Schwingungsübertragungvom Baugrund auf die betroffenen Geschossdecken beschreiben. Ausgehend von den berechneten Terzspektren
der Schwingschnelle im Baugrund erfolgte unter Ansatz
der Übertragungsfunktionen der Deutschen Bahn AG
Bautechnik 91 (2014), Heft 75

06_472_480_Appel_- 24.06.14 15:00 Seite 475

S. Appel, M. Biskup: Elastic bedding of buildings for protection against emissions from railroad trafficeine Abschätzung der zu erwartenden Deckenschwingungen und folgend des abgestrahlten sekundären Luftschalls.

warten sind. Für die zu untersuchenden Ein- und Mehrfamilienhäuser waren im Wesentlichen die Tragwerksdecken bzgl. ihrer ersten Eigenfrequenzen zu untersuchen.
In Rücksprache mit den projektbeteiligten Statikern undArchitekten wurden die Konstruktionen derart ertüchtigt
bzw. versteift, dass die ersten Deckeneigenfrequenzen
möglichst oberhalb von 20 Hz angesiedelt waren. Bild 4
zeigt anhand der Darstellung der Eigenformen beispielhaft den versteifenden Effekt durch folgende Maßnahmen:– Kellergeschoss: Ausbildung einer zusätzlich tragenden
Innenwand– Erdgeschoss: Ausbildung einer zusätzlich tragenden Innenwand– Erdgeschoss: Ausbildung der beiden Kaminwände als
tragende Wände– Erdgeschoss: Decke über Erdgeschoss mit einer Deckenstärke von mindestens 30 cm– Obergeschoss: Ausbildung einer zusätzlich tragenden
Innenwand– Dachgeschoss: Dachdecke mit einer Deckenstärke vonmindestens 24 cm

Auf Basis der Ergebnisse dieser überschlägigen Prognose
konnten für die Bauvorhaben in Berlin-Grunewald Anforderungen abgeleitet werden. Ausgehend von den maßgeblichen Anregungen durch Güterverkehr und Personennahverkehr in einem Frequenzbereich zwischen
10 Hz und 15 Hz bestand kein erhöhtes Risiko für das
Auftreten von Deckenresonanzen und den damit verbundenen Beeinträchtigungen des Wohlbefindens, wenn die
erste Eigenfrequenz einer Decke oberhalb von 20 Hz
liegt. In diesem Fall konnte davon ausgegangen werden,
dass die Einhaltung der Anforderungen nach DIN 4150-2
gewährleistet ist. In Hinblick auf den Sekundärluftschallwaren Maßnahmen zu dimensionieren, die eine Dämmwirkung von ca. 10 dB für Frequenzen oberhalb von 40
Hz sicherstellt.

3

Rechnerische Überprüfung der Baukonstruktion

Anhand von Finite-Elemente-Modellen kann die Schwingungsanfälligkeit von Baukonstruktionen überprüft werden. Unter Nutzung der heutigen Rechentechnik stellt die
dynamische Berechnung großer dreidimensionaler Modelle kein Problem dar und ist daher gängige Praxis. Bezüglich der Abbildung des Baugrundes ergeben sich dagegen teilweise gravierende Einschränkungen. Dreidimensionale Modelle mit angeschlossenem Halbraum könnenSteifigkeit und Dämpfung realistisch berücksichtigen. Die
Abbildung erfordert jedoch eine sehr feine Modellierung
und damit eine hohe Zahl an Freiheitsgraden, zumindest
im Bereich der Ankopplung der Struktur an den Halbraum. Für Modelle mit diskreten Ersatzfedern muss eine
entsprechende Übertragung der Ersatzgrößen erfolgen.
Diese sind i. d. R. abhängig von der Elastizität der Fundamentplatte, von der Baugrundsteifigkeit, von der statischen Bodenpressung durch das aufgehende Bauwerk
und auch von der Art der Anregung.

Gleichzeitig stellten die FE-Modelle die Grundlage zur
Dimensionierung elastischer Lagerungen von Bauwerksteilen bzw. des Gesamtbauwerkes dar.

(Müller-BBM GmbH)

6

Finite-Elemente-Berechnungen, Eigenformen der ursprünglichen
Planung (Bild links) sowie der ertüchtigten Gebäudestruktur(Bild rechts)
Finite-element calculations, eigenvectors of the primary design (left)
as well as of the enhanced building structure (right)

Bautechnik 91 (2014), Heft 7

Elastische Gebäudelagerung

4.1

Wirkprinzip

Für die Erstellung eines geeigneten Berechnungsmodells
zur Auslegung einer elastischen Lagerung sind grundsätzlich einige, in vielen Fällen vernachlässigte Aspekte zu
hinterfragen, so u. a.:– Einfluss der visko-elastischen Eigenschaften des Baugrundes,– Wirkungsweise einer Impedanzplatte,– Nachgiebigkeit der Fundamentplatte bzw. der Gründung des Bauwerkes.

Am FE-Modell kann sehr konkret bestimmt werden, wo
und auch in welchen Frequenzbereichen Überschreitungen der Normanhaltswerte und somit Störungen zu er-

Bild 4

4Schon Untersuchungen anhand einfacher Modelle zeigen, dass der wirklichkeitsnahen Berücksichtigung desBaugrundes besondere Bedeutung bei der Bestimmung
der resultierenden Dämmwirkung zukommt. Für typische
Baugrundverhältnisse mit mitteldicht gelagerten Sanden
wie in Berlin-Grunewald ist nicht die Abstimmfrequenzbzw. die Steifigkeit des Elastomers, sondern das Verhältnis der Dämpfungsparameter von Baugrund (Abstrahlungsdämpfung) und Elastomermatte maßgebend. Das gedämmte System erfährt aus dynamischer Sicht eine Veränderung durch die geringe Materialdämpfung desElastomers.
Die blaue Kurve im Diagramm links spiegelt das Übertragungsverhalten der als steif angenommenen Bauwerksmasse auf der Elastomerfeder über einer starren Unterlage wider. Die Abstimmfrequenz für dieses System liegt bei
13 Hz. Unter Berücksichtigung der elastischen Baugrund-06_472_480_Appel_- 24.06.14 15:00 Seite 476(Silke Appel, Dissertation „Einfluss der Steifigkeit von Baugrund und Gründung auf die
Abschirmung von Schienenverkehrserschütterungen mit Elastomermatten“, 2011)

S. Appel, M. Biskup: Elastische Lagerung von Gebäuden zum Schutz vor Einwirkungen aus SchienenverkehrÜbertragungsfunktionen und Dämmwirkungen mit dem 1-Masse-Schwinger-Modell
Transmission functions and oscillation loss factor of the single mass oscillatora)Bild 6b)

Lagerungsvarianten: a) vollflächig (links), b) Trennung unter der Kellerdecke (rechts)
Bedding variants: a) continuous (left-hand side), b) isolation below the basement ceiling (right-hand side)

eigenschaften verschiebt sich die Eigenfrequenz des 1Massen-Schwingers in Richtung niedrigerer Frequenzen.
Gleichzeitig verringert sich aufgrund der geometrischen
Abstrahlungsdämpfung des Baugrundes der maximaleÜbertragungsfaktor. Das Diagramm rechts zeigt, dass mit
der Abnahme der Bodensteifigkeit auch eine deutliche
Verringerung der erzielbaren Dämmwirkung durch die
Gebäudelagerung einhergeht.

4.2(Getzner Werkstoffe GmbH)

Bild 5

Varianten der Verlegung

Eine Lagerung des Bauwerkes auf elastischen Elementen
kann zum einen im Bereich der Gründung erfolgen. Hierwerden i. d. R. Elastomermatten flächig unterhalb der

Fundamentplatte angeordnet. Das Foto links in Bild 6
zeigt eine vollflächige Lagerung auf Sylodyn®-Matten derFa. Getzner Werkstoffe GmbH. Sind Streifen- oder Einzelfundamente vorhanden, werden diese auf entsprechenden Streifen- oder Punktlagern gegründet. Darüber hinaus kann zum anderen eine Trennung des Bauwerkes
auch zwischen Unter- und Erdgeschoss erfolgen (Fotorechts, Bild 6). Dabei werden hochbelastbare Elastomerlager auf i. d. R. erweiterten Stützenköpfen und tragenden Kellerwänden installiert. Das Untergeschoss erfährt
dann keine Schwingungsreduktion. Die Immissionsminderung beginnt mit der Kellerdecke.
Die Festlegung der geeigneten Lagerungsvariante erfolgt
i. d. R. nach der geplanten Gründung des Gebäudes und
Bautechnik 91 (2014), Heft 77

06_472_480_Appel_- 24.06.14 15:00 Seite 477

S. Appel, M. Biskup: Elastic bedding of buildings for protection against emissions from railroad traffic
Tab. 1

Gegenüberstellung von Varianten der elastischen Gebäudelagerung
Comparison of different variants of elastic beddings of buildings

Anordnung unterhalb der Gründung– bessere Dämmwirkung infolge höherer Impedanz– geringer Lagermaterialaufwand– hoher Aufwand bei der Dimensionierung, Detailplanung
und Bauüberwachung– Fugenthematik: Brandschutz, Abdichtung, etc.
– Ableitung der Horizontallasten– Trennung aller Bauteile und Anschlüsse zwischen KG
und EG zur Vermeidung von Schallbrücken

– einfache bautechnische Umsetzung– geringer Aufwand bei der Dimensionierung (Baugrund,
Impedanz- und Bodenplatte), Detailplanung und Bauüberwachung– geringere Dämmwirkung– hoher Lagermaterialaufwand– Entkopplung der Kellerwände vom Baugrund– Einführung der Medienleitungena)b)(Materialdatenblatt SR110, Getzner Werkstoffe GmbH)

Anordnung zwischen UG und EG

Bild 7a) Federkennlinie und b) Elastizitätsmodul von Sylomer® SR 110 [10]a) load-deflection curve and b) Young’s modulus of Sylomer® SR 110 [10]nach technischen und wirtschaftlichen Aspekten. Bei der
Kostenbetrachtung sind neben den reinen Lagerkosten
auch die Kosten für die bautechnische Umsetzung zu berücksichtigen. Nachfolgend sind einige Beurteilungskriterien für die Wahl der geeigneten Lagerungsvariante aufgeführt.

4.3

Materialien/Parameter

Elastomermatten aus Polyurethan (PUR) sind im Bauwesen besonders dann interessant, wenn deren spezielle
Werkstoffeigenschaften genutzt werden können [8, 9]. Sie
eignen sich besonders für flächige Anwendungen, da sie
aufgrund ihrer Zelligkeit das für dynamische Verformungen notwendige Volumen in sich zur Verfügung stellen.
Auch vollflächig zwischen starren Oberflächen eingebaut
verlieren sie nicht ihre Elastizität. Sylomer®- und Sylodyn®-Werkstoffe bilden die Grundlage der hier eingesetzten PUR-Elastomermatten. Die Struktur kann offen- odergeschlossenzellig sein. Der Anteil an geschlossenen Zellen nimmt bei Sylomer® mit steigendem Raumgewicht zu.
Sylodyn® ist unabhängig vom Raumgewicht nahezu geschlossenzellig.
Das Verformungsverhalten des Lagers wird üblicherweise
durch die Federkennlinie beschrieben. Einen typischen
8

Bautechnik 91 (2014), Heft 7

Verlauf der Federkennlinie für Sylomer®-Werkstoffe bei
quasistatischer Belastung zeigt Bild 7 (links). Der Elastizitätsmodul als Funktion der quasistatischen Belastung ist
in Bild 7 (rechts) dargestellt.
Für die Schwingungsberechnung ist die dynamische Steifigkeit maßgebend. Auf dynamische Anregungen reagieren alle Elastomere – bedingt durch die Materialdämpfung – härter als auf statische Belastungen. Die Frequenzabhängigkeit der Steifigkeit ist umso ausgeprägter, jehöher die Materialdämpfung ist.
Die Dämpfung wird für Sylomer® und Sylodyn® – wie fürKunststoffe üblich – durch den Verlustfaktor η beschrieben. Der Wert liegt je nach Sylomer®-Typ zwischen η =0,25 und η = 0,09. Im Resonanzbereich gilt zwischen dem
Verlustfaktor und der LEHRschen Dämpfung die Beziehung η = 2 D. Für Schwingungsanteile oberhalb der Resonanzfrequenz kann von einer nahezu hysteretischen
Dämpfung ausgegangen werden. Die Dämpfung von Sylodyn® ist gegenüber Sylomer® um etwa den Faktor 2–3
kleiner.
Die Lagersteifigkeit von Elastomeren kann grundsätzlichauch von der Anregungsamplitude abhängen. Diese Abhängigkeit kann für Sylomer®- und Sylodyn®-Werkstoffevernachlässigt werden. Auch auf kleinste Amplituden,

06_472_480_Appel_- 24.06.14 15:00 Seite 478(Sylomer Detaildatenplatt, Getzner Werkstoffe GmbH)

S. Appel, M. Biskup: Elastische Lagerung von Gebäuden zum Schutz vor Einwirkungen aus Schienenverkehr

Bild 8

Statisches und dynamisches Dauerstandverhalten von Sylomer® [11]Static and dynamic durability of Sylomer® [11]wie sie z. B. bei der Einleitung von Körperschall und Erschütterungen in Gebäude auftreten, reagieren Sylomer®
und Sylodyn® sehr weich.
Die mögliche Lagerbelastung ist eine Funktion der Werkstoffdichte. Der maximal zulässige statische Einsatzbereich liegt für Sylomer® und Sylodyn® zwischen 11 kN/m²
und 1 500 kN/m².
Charakteristische Größen für die Beurteilung der Alterung und der zu erwartenden Lebensdauer sind das
Setzungsverhalten, die Änderung der dynamischen Eigenschaften über die Zeit und das Verhalten bei Dauerschwellbelastung. Das statische und dynamische Dauerstandverhalten wurde für Sylomer®- und Sylodyn®-Werkstoffe sehr genau untersucht und ist in Bild 8 dargestellt.

Boden mit angeschlossenem Halbraum. Die Schwingungsanregung kann über eine auf einem Nachbarfundament eingeprägte Kraft erfolgen. Die Bodenplatte musszusätzlich durch die statische Auflast des aufgehenden
Gebäudes belastet werden.
Verschiedene Gebäude in der Hilde-Ephraim-Straße wurden in der beschriebenen Weise elastisch gelagert. Für andere Gebäude, z. B. in der Trabener Straße, erfolgte die
Gründung auf Streifenfundamenten. Für ein nur teilweise
unterkellertes Gebäude wurde der nicht unterkellerte Bereich über Elastomere auf Streifenfundamente, der unterkellerte Bereich durch elastische Elemente auf den Untergeschosswänden entkoppelt.

54.4

Modellrechnungen/Dimensionierung

Zur Berechnung der Wirkungsweise der elastischen Gebäudelagerung finden das Finite-Elemente-Modell des zu
untersuchenden Gebäudes sowie Halbraummodelle zur
wirklichkeitsnahen Erfassung der elastischen Eigenschaften des Baugrundes Anwendung. Im FE-Modell erfolgt
die Berücksichtigung der Elastomere zunächst über eine
Reihenschaltung der diskreten Feder-Dämpfer-Elemente
für Elastomer und Baugrund. Wie in Abschn. 4.1 verdeutlicht, ist hier die Reihenschaltung der komplexen Größe,
bestehend aus Real- und Imaginärteil der Steifigkeiten,
zur Ermittlung der Dämmwirkung erforderlich.
Insbesondere bei flächiger Lagerung von Gebäuden kannanhand eines Halbraummodells unter Berücksichtigung
des Baugrundes und eines Ausschnittes bzw. der gesamten Fundamentplatte die zusätzliche schwingungsmindernde Wirkungsweise einer Impedanzplatte nachgewiesen werden. Ein solches Modell bildet dann die Bodenplatte sowie darunter die Elastomermatten mittels
Volumenelementen und folgend eine Impedanzplatte ab.
Die Impedanzplatte selbst liegt auf dem geschichteten

Ergebnisse durchgeführter Schwingungsmessungen

Nach Fertigstellung konnten in zwei der errichteten
Einfamilienhäuser in der Trabener Straße Schwingungsmessungen durchgeführt werden. Die beiden Gebäude
liegen in unmittelbarer Nachbarschaft und im gleichen
Abstand zur Gleisanlage. Während sich ein Bauherr fürden Einbau einer elastischen Lagerung seines Gebäudes
entschieden hatte, verzichtete der Bauherr des anderen
Gebäudes auf eine schwingungsreduzierende Maßnahme.
Das gelagerte Gebäude wurde über Streifenfundamenteelastisch auf Materialien der Firma Getzner WerkstoffeGmbH gelagert. Die Lagerung erfolgte entsprechend dervorab vorgenommenen Dimensionierung auf Sylodyn®Streifenlagern mit einer Dicke von 37,5 mm.
Die Schwingungsmessungen unter Anregung aus dem
Schienenverkehr in den beiden Wohngebäuden erfolgten zeitgleich. Es wurden Schwingungssensoren auf
verschiedenen Deckenmitten sowie im Gründungsbereich der nicht unterkellerten Bauwerke aufgezeichnet. Bild 10 beinhaltet den Vergleich der gemittelten
Terzspektren der Schwingschnelle für den jeweils verBautechnik 91 (2014), Heft 7906_472_480_Appel_- 24.06.14 15:00 Seite 479(Getzner Werkstoffe GmbH)

S. Appel, M. Biskup: Elastic bedding of buildings for protection against emissions from railroad traffic

Einbau der Sylodyn®-Lager auf Streifenfundamenten und unter Filigranplatten / Haus Schröder
Installation of the Sylodyn®-bearings on strip footings and below permanent shutterings / Schröder house(Müller-BBM GmbH)

Bild 9

Bild 10 Gegenüberstellung der mittleren Terzspektren der Schwingschnelle auf der Bodenplatte beider Gebäude
Comparison of averaged third-octave band spectra of oscillation velocity on the base plate of both of the buildings

tikal orientierten Gründungsmesspunkt in beiden Gebäuden.
Anhand der Darstellung wird die schwingungsmindernde
Wirkung der elastischen Gebäudelagerung für Frequenzanteile oberhalb von 30 Hz sehr deutlich. Im Frequenzbereich der maßgebenden Anregung durch den Zugverkehr,
zwischen 40 Hz und 80 Hz, ergibt sich eine Reduktion
der Schnellepegel um 10–17 dB. Im Ergebnis wurden anhand der gemessenen Fußboden- und Deckenschwingungen folgende Maximalwertpegel des sekundären Luftschalls in den beiden Einfamilienhäusern berechnet:– nicht elastisch gelagert: mittlerer Maximalwertpegel–
LAF, max = 48,7 dB (A)– elastisch gelagert:
mittlerer Maximalwertpegel–
LAF, max = 34,7 dB (A)Die höchsten Maximalwertpegel des sekundär abgestrahlten Luftschalls infolge der Zuganregung lagen im elas10

Bautechnik 91 (2014), Heft 7tisch gelagerten Einfamilienhaus bei ca. 37 dB(A) und im
nicht gelagerten Gebäude bei über 50 dB(A). Durch die
Lagerung des Einfamilienhauses konnten die Frequenzanteile oberhalb von 30 Hz somit derart reduziert werden, dass eine Einhaltung der Komfortansprüche gewährleistet wird. Im nicht gelagerten Gebäude sind dagegenauch bei geschlossenen Fenstern die Überfahrten derZüge auf dem nächstgelegenen Gleis gut hörbar.

6

Fazit

Die Bebauung des Geländes des ehemaligen Güterbahnhofs in Berlin Grunewald zeigt exemplarisch die zunehmende Tendenz, auch hochwertige Wohnbebauung auf
schwingungsbelastetem Baugrund zu realisieren. Da keineallgemeingültigen gesetzlichen Vorschriften zum Erschütterungsschutz existieren, bleibt es privaten Investoren
dabei überlassen, sich für oder gegen eine Maßnahme zum

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S. Appel, M. Biskup: Elastische Lagerung von Gebäuden zum Schutz vor Einwirkungen aus Schienenverkehr

Schutz vor Erschütterungen bzw. sekundärem Luftschallzu entscheiden. In dem dargestellten Beispiel wurde
gezeigt, dass es mithilfe einer fachgerecht dimensionierten
elastischen Lagerung des Gebäudes möglich ist, auch bei
hohen Ansprüchen bezüglich der Ruhe im Gebäude diese

Komfortansprüche zu ermöglichen. Eine elastische Gebäudelagerung schützt somit vor den störenden Einflüssen des Schwingungseintrags durch den nahegelegenen
Schienenverkehr und trägt dazu bei, auch bei Wiederverkauf einen Wertverlust der Immobilie zu vermeiden.

Literatur[1] Müller BBM: Erläuterungsbericht zur erschütterungstechnischen Untersuchung. Bericht Nr. M70148/2 vom 25.04.
2007.
[2] DIN 4150-2: Erschütterungen im Bauwesen, Einwirkungenauf Menschen in Gebäuden. Juni 1999.
[3] Rüdiger Borgmann: Schutz vor Erschütterungen und sekundärem Luftschall an Schienenverkehrswegen. Bayerisches
Landesamt für Umweltschutz, Schriftenreihe „Umwelt undVerkehr“, Heft 147 (2001).
[4] 24. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. 04.02.1997.
[5] VDI 2719: Schalldämmung von Fenstern und deren Zusatzeinrichtungen. August 1987.
[6] 6. Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anweisung zum Schutz gegen
Lärm, TA-Lärm). 26.08.1998.
[7] Deutsche Bahn AG : Körperschall- und Erschütterungsschutz, Leitfaden für den Planer. Ausgabe August 1996.
[8] Technische Universität München: Allgemeines Bauaufsichtliches Prüfzeugnis ABP C-10BvL-2003; Lager aus Sylomer® der Typenreihe SR und Sylodyn®.
[9] Getzner Werkstoffe GmbH: Technische Informationen:
Werkstoffeigenschaften und Schwingungsisolation.

[10] Getzner Werkstoffe GmbH: Werkstoffdatenblatt Sylomer®
SR 110.
[11] Getzner Werkstoffe GmbH: Sylomer® Detaildatenblatt.
[12] Hass, R.; Meyer-Ottens, C.; Richter, E.: Stahlbau-Brandschutz-Handbuch. Berlin: Ernst & Sohn, 1993.
[13] Haenel, J.; Kina, J.; Schaumann, P.: Zur Erweiterung desAnwendungsbereiches von Stahlträgerverbundkonstruktionen. Stahlbau 63 (1994), H. 4, S. 279–283.

AutorenDr.-Ing. Silke Appelsilke.appel@mbbm.com
Müller-BBM GmbH
Schwieberdinger Straße 62
70435 Stuttgart

Michael Biskup
michael.biskup@getzner.com
Getzner Werkstoffe GmbHAm Borsigturm 11
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Bautechnik 91 (2014), Heft 7

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