PODKŁADKI ELASTOMEROWE DO OCHRONY PRZED DRGANIAMI I HAŁASEM MATERIAŁOWYM

Transkrypt

1 PODKŁADKI ELASTOMEROWE DO OCHRONY PRZED DRGANIAMI I HAŁASEM MATERIAŁOWYM Przegląd produktów redukujących efekty wibroakustyczne

2 Obszary stosowania Informacje ogólne Podkładki elastomerowe, nazywane także łożyskami elastomerowymi, firmy Calenberg są stosowane od 1964 r. Charakteryzują się niezawodną i stałą funkcjonalnością, bez konieczności ich konserwowania lub wymiany. Ich trwałość jest przynajmniej tak długa jak elementów konstrukcji, w którą są wbudowane. Ponadto podkładki charakteryzują się bardzo małym pełzaniem, odpornością na absorpcję wody i sprawdzają się zarówno w bardzo wysokich jak i bardzo niskich temperaturach. Dla przykładu można wymienić matę wibroizolacyjną Cibatur, która nawet w temperaturze -40 C wykazuje właściwości elastyczne. Ochrona przed drganiami i izolacja hałasu materiałowego W celu doboru odpowiedniego typu podkładki, jako uproszczony model rzeczywistego układu stosuje się liniowy układ masa-sprężyna o jednym stopniu swobody. Założenie to pozwala uniknąć złożonych obliczeń dynamicznych i ułatwić wstępne wymiarowanie. Takie podejście odbiega od rzeczywistego dynamicznego zachowania się układu, ale jest uważane za wystarczające wstępne przybliżenie. Dzięki temu podkładki elastomerowe mogą być używane zarówno w celu ochrony czynnej przed emisjami (redukcja rozprzestrzeniania się drgań i hałasu materiałowego do środowiska w miejscu źródła drgań), jak i ochrony biernej przed imisjami (ochrona konstrukcji przed oddziaływaniem wibroakustycznym z otoczenia). Wybór odpowiednich elementów elastomerowych do wbudowania w złącza poszczególnych elementów konstrukcji może dać istotny efekt redukcji drgań i hałasu materiałowego. W przypadku bardziej skomplikowanych konstrukcji i wpływów dynamicznych, niezbędne są bardziej szczegółowe analizy. F dla dużych powierzchni podparcia S dla podparcia liniowego P dla podparcia punktowego Cibatur (F, S, P) Cipremont (F, S, P) Citelbrong (S) Cimax (F) Cisador (S, F) Cibatur (F, S, P) Cipremont (F, S, P) Citelbrong (S) Cires (P) Cisador (S, F) bi-trapez Bearing (F, S, P) Cipremont, t = 15 mm (F, S, P) Ciditan (P) Ochrona Vibration przed protection drganiami (dla częstotliwości wzbudzania 5-80 Hz) (for excitation frequencies from 5 to 80 Hz) Posadowienie Machine maszyn support i urządzeń (dla częstotliwości wzbudzania Hz) (for excitation frequencies from 20 to 100 Hz) Structure-borne Izolacja hałasu materiałowego noise insulation (dla(for częstotliwość excitation frequencies wzbudzania > >100 Hz) Hz) Impact Izolacja insulation uderzeń Średnia wartość charakterystyczna naprężeń ściskających m,k [N/mm 2 ] 2

3 Ochrona przed drganiami Częstotliwość drgań własnych f 0 [Hz] (częstotliwość rezonansowa) Cisador, typ Type A A Cisador, typ Type B B Cisador, typ Type C C Citelbrong Cibatur Cipremont,, 25 mm Cipremont,, 35 mm 5 The Podkładka bearing typu type Cipremont ma has w przybliżeniu approximately the taką same samą natural częstotliwość frequency drgań for własnych compression stress w zakresie between naprężeń 1 N/mm ściskających 2 and 4 N/mm 1-4 N/mm Średnie charakterystyczne naprężenie ściskające m,k [N/mm 2 ] 3

4 Ochrona przed hałasem materiałowym (dźwiękami uderzeniowymi) Cipremont,, 15 mm bi-trapez,, 10 mm bi-trapez,, 15 mm bi-trapez,, 20 mm Częstotliwość drgań własnych f 0 [Hz] The Podkładka bearing typu type Cipremont ma has w przybliżeniu approximately the taką same samą natural częstotliwość frequency drgań for własnych compression stress w zakresie between naprężeń 1 N/mm ściskających 2 and 4 N/mm 1-4 N/mm Średnie charakterystyczne naprężenie ściskające m,k [N/mm 2 ] 4

5 Elastyczne podparcie maszyn i urządzeń Citelbrong Cibatur Cipremont,, 25 mm Cipremont,, 35 mm Cires Birdie Cires Eagle Częstotliwość drgań własnych f 0 [Hz] The Podkładka bearing typu type Cipremont ma has w przybliżeniu approximately the taką same samą natural częstotliwość frequency drgań for własnych compression stress w zakresie between naprężeń 1 N/mm ściskających 2 and 4 N/mm 1-4 N/mm Średnie charakterystyczne naprężenie ściskające m,k [N/mm 2 ] 5

6 Izolacja obciążeń impulsowych (uderzeniowych) małe low damping tłumienie duże high damping tłumienie Siła Czas Proces zanikania drgań w materiale elastycznym w zależności od tłumienia w przypadku wymuszenia o charakterze impulsowym (uderzeniowym) - wykres ideowy. 6

7 Montaż podkładek elastomerowych Układanie podkładek elastomerowych w celu ochrony przed drganiami W zależności od obszaru stosowania i wymagań, można wyróżnić następujące sposoby podparcia za pomocą elastomerowych podkładek wibroizolacyjnych: powierzchniowe, pasmowe lub punktowe. W przypadku wszystkich wymienionych sposobów, złącza podkładek muszą być zabezpieczone tak, aby mieszanka betonowa nie dostała się do nich w trakcie wykonywania konstrukcji monolitycznej. Dla zastosowania podparcia powierzchniowego szczeliny pomiędzy ułożonymi sąsiadująco matami są zabezpieczane specjalnymi pasami. W przypadku liniowego lub punktowego podparcia, na podkładkach należy ułożyć sztywną warstwę wierzchnią, którą przykładowo może być betonowa płyta filigranowa, płyta stalowa lub drewniana. W przypadku podparcia punktowego zaleca się z uwagi na bezpieczeństwo osłonić wolne powierzchnie podkładki miękkim materiałem (np. wełną mineralną). Aby podkładka funkcjonowała prawidłowo musi być zawsze zapewnione jej swobodne ugięcie. 7

8 Opis produktów Podkładka bi-trapezowa Wysoki stopień redukcji drgań i wysoki wskaźnik izolacji dźwięku materiałowego są osiągane dzięki niskiemu modułowi sztywności dla obciążeń do 1 N/mm 2. Zakres efektywnych naprężeń ściskających σ eff: 0,3 0,7 N/mm 2 Maksymalne naprężenie ściskające σ m,k : 1,2 N/mm 2 Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 18 Hz W szczególności stosowana w celu redukcji dźwięków uderzeniowych (odgłosów kroków) na klatkach schodowych i do opierania stropów z płyt prefabrykowanych lub płyt monolitycznych (wersja w osłonie z wełny mineralnej). 10 mm 15 mm 20 mm Cibatur Profilowana mata składająca się ze zbrojonej włóknami elastomerowej płyty, z której od spodu wystają elastyczne wypustki w kształcie ściętych stożków. Częstotliwość drgań własnych tej maty pozostaje na stałym poziomie dla szerokiego zakresu wartości obciążenia. Warstwa wierzchnia jest nie tylko odporna na ścieranie, działanie ozonu i substancji oleistych (np. smarów), ale także jest odporna na warunki atmosferyczne. Do wykonania elastycznych wypustek używana jest mieszanka wysokiej jakości kauczuku naturalnego. Zakres efektywnych naprężeń ściskających σ eff : 0,05 0,5 N/mm 2 Maksymalne naprężenie ściskające σ m,k : 1,2 N/mm 2 Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 9 Hz W szczególności stosowana do wibroizolacji powierzchniowej pod fundamentami budynków, a także wibroizolacji fundamentów pod maszyny i urządzenia. 30 mm 8

9 Opis produktów Ciditan Podkładka elastomerowa o dużej sztywności, która w zależności od indywidualnych wymagań jest uzyskiwana poprzez zastosowanie kilku warstw włókien (metoda sandwich ). W skutek tego znacznie ograniczone są odkształcenia postaciowe podkładki w kierunku poziomym. Projektowane indywidualnie w zależności od obszaru stosowania i wymagań technicznych. W szczególności przeznaczone do podpierania elementów konstrukcji poddawanych znacznym obciążeniom impulsowym (uderzenia). 30 mm 40 mm 50 mm Cimax To opatentowana mata wibroizolacyjna, która stanowi wodoodporny wariant sprawdzonej maty Cibatur, dzięki wyposażeniu jej w specjalne foliowe opakowanie. Mata Cimax została opracowana specjalnie do stosowania w warunkach wód gruntowych. Zakres efektywnych naprężeń ściskających σ eff : 0,05 0,5 N/mm 2 Maksymalne naprężenie ściskające σ m,k : 1,2 N/mm 2 Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 9 Hz W szczególności przeznaczona do posadowienia konstrukcji budowlanych, których fundamenty znajdują się poniżej zwierciadła wody gruntowej. 35 mm 9

10 Opis produktów Cipremont Profilowana niezbrojona podkładka elastomerowa, przeznaczona do przenoszenia znacznych obciążeń, charakteryzująca się niskim współczynnikiem pełzania i stałą wartością częstotliwości drgań własnych dla szerokiego zakresu naprężeń. Zakres efektywnych naprężeń ściskających σ eff : 0,5 4,0 N/mm 2 Maksymalne naprężenie ściskające σ m,k : 5,0 N/mm 2 Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 8 Hz W szczególności przeznaczona do elastycznego opierania maszyn i konstrukcji, w których występują znaczne naprężenia ściskające. 15 mm 25 mm 35 mm Cires Wysoce elastyczna podkładka, profilowana, zbrojona włóknami, stosowana do izolacji drgań o niskich częstotliwościach. Występuje w dwóch wariantach: Birdie i Eagle (podwójna warstwa przełożona sztywną płytką). Wymiary standardowe: Zakres obciążeń: Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 250 mm x 250 mm 2 6 kn/element 5 Hz W szczególności przeznaczone do elastycznego opierania urządzeń o niskich częstotliwościach wzbudzania (np. wentylatory, centrale klimatyzacyjne pracującena niskich obrotach). 60 mm 125 mm 10

11 Opis produktów Cisador Podkładka wykonana ze spienionego kauczuku EPDM (materiał o strukturze mikroporów), układana zawsze dwuwarstwowo (2 warstwy gr. 15 mm każda). Występuje w trzech typach, stosowanych dla różnych zakresów naprężeń ściskających. Zakres efektywnych naprężeń ściskających σ eff: 0,05 0,6 N/mm 2 Maksymalne naprężenie ściskające σ m,k : 0,6 N/mm 2 Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 10 Hz Przeznaczona do elastycznego opierania konstrukcji i urządzeń. 30 mm Citelbrong Profilowana elastomerowa podkładka pasmowa stosowana do ochrony przed drganiami i hałasem materiałowym. Specjalnie wymodelowany kształt pozwala na znaczne ugięcia przy stosunkowo dużych obciążeniach, co skutkuje niską częstotliwością własną. Zakres obciążeń efektywnych F eff : 0,25 0,8 N/mm 2 37,5 120 kn/m Najniższa osiągana częstotliwość drgań własnych: 10 Hz Przeznaczona szczególnie do liniowego opierania maszyn. 65 mm 11

12 Przykład obliczeniowy Posadowienie maszyny na fundamencie żelbetowym: Dane wstępne: Masa maszyny: 30 t Wymiary fundamentu: L x W x H = 8 m x 3 m x 1,5 m Gęstość betonu zbrojonego: 2,5 t/m 3 Powierzchnia: 24 m 2 Objętość fundamentu: 36,0 m 3 Masa fundamentu: 90 t Masa całkowita maszyny i fundamentu: 120 t Naprężenie ściskające: 0,05 N/mm 2 Dominująca częstotliwość wzbudzania f dla prędkości obrotowej: 2500 obr/min = 41,7 Hz Założona efektywność izolacji ok. 95% (przyjęta wg wykresu obok): Współczynnik strojenia f/f 0 = 4,5 Wymagana częstotliwość drgań własnych (rezonansowa) podkładki f 0 : 41,7/4,5 = 9,3 Hz Na podstawie danych naprężeń ściskających oraz wymaganej częstotliwości drgań własnych f 0 można dobrać odpowiedni typ podkładki. Dla niniejszego przykładu odpowiednim wyborem będzie mata Cibatur. Średni efekt izolacji hałasu [db] Średni Mean insulation efekt izolacji effect [db] [db] Skuteczność Isolation efficiency izolacji [%] Współczynnik strojenia f/f Skuteczność izolacji [%] Przedruk, kopie oraz rozpowszechnianie - również w części - tylko za pisemnym upoważnieniem Calenberg Ingenieure GmbH Niniejsza publikacja jest rezultatem wieloletnich badań i doświadczeń zdobytych w stosowaniu technologii. Wszystkie informacje opracowano na podstawie najnowszego stanu wiedzy w tym zakresie i są one udostępniane w dobrej wierze. Nie zwalniają one jednak użytkownika od obowiązku sprawdzania przydatności produktów jak również zapewnienia, że prawa osób trzecich nie są naruszone. Wyklucza się jakąkolwiek odpowiedzialność za straty bez względu na ich rodzaj i podstawę prawną wynikłe na skutek zastosowania produktu jedynie na podstawie wskazówek zawartych w niniejszej publikacji. Zastrzega się możliwość zmian technicznych związanych z rozwojem produktu. Jordahl & Pfeifer Technika Budowlana Sp. z o.o. ul. Wrocławska Krępice k/wrocławia tel.: fax: biuro@jordahl-pfeifer.pl info@calenberg-ingenieure.de