nung ab. Laut VDI-Richt linie 2057 (Schwing - einwirkungen auf den Men schen) ist dies ein Wert, der im Bereich „gut spür bar“ liegt. Somit ist bei bestimmten Ar beits plät zen in diesem Bereich schon mit ei ner Leis tungs beein träch - tigung zu rechnen. Ein weiterer Vorteil einer Schwin gungs un ter su chung vor ab ist eine realistische Er mitt lung dy na mi scher Fun dament - kräfte. Die Messung er laubte es erst, die dynamischen Be las tungen hinreichend ge nau abzuschätzen, da neben den Kräf ten aus der eigentlichen Ma schinen dy na mik schwer ermittel bare hochfrequente Kräfte aus dem Um form vorgang erfasst werden können. Erschütterungsprognose Maschinen- und baudynamische Berech nun - gen ergaben, dass am geplanten Aufstellort die dy namischen Erschütterungsbelastungen in - folge Spindelpressenbetrieb bei starrer La ge - rung um mindestens einen Faktor 5 höher als bei der messtechnisch untersuchten elastischen La - ge rung sind. Eine Immissions belas tung von KB > 2,5 (≈ 5 * 0,5) wird als stark spür bar empfunden. Bei einer starren Auf stel lung einer solch großen Spindelpresse kann also nicht erwartet werden, dass die Vorgaben der VDI-Richtlinie 2057 für die Arbeitsplätze eingehalten werden. Prog noseanalysen zu Schwingeinwirkungen auf die Nachbarschaft in 300 m Entfernung zum Auf stellort der Spin del presse, basierend auf Er - schütterungs aus brei tungsmodellen in Anleh - nung an DIN 4150, ergaben weiterhin, dass bei starrer La ge rung der zulässige KB-Wert von 0,1 (für reines Wohngebiet, nachts) bei Weitem über schrit ten wird. Folgerung: Eine elastische Auf stellung der Presse war aus Erschüt te rungs - schutzgründen zwingend erforderlich. Schwingungstechnische Belastungsanalyse Nachdem nachgewiesen war, dass eine elastische Lagerung am geplanten Standort zwingend notwendig war, wählte man statt eines der bei dieser Art Lagerung üblichen Beton schwing fun - da mentblocks aus Platzgründen ei nen Stahl rah - men (Gewicht ca. 112 t, Bild 2) als Schwing - rahmen, auf dem sich die Presse abstützte. Da die neue Spindelpresse einen Schmie dehammer älteren Baujahrs unter Bei be haltung des gleichen Standorts ersetzen sollte, konnte durch die Wahl eines Stahlrahmens als Schwing fun da - ment die Gesamtaufbauzeit er heblich verkürzt wer den, da der Stahlrahmen werkseitig vormontiert angeliefert werden konnte und da man nicht auf die Aushärtezeit des sonst üblichen Beton - schwing fundament blocks warten musste. Je - doch ist ein Stahl rah men als Unter stüt zungs kon - struk tion für eine Spin delpresse bedeutend schwin gungsemfindlicher als ein Stahl beton fun - da ment. Hier mussten umfangreiche Berech - nun gen zur Be triebs festigkeit der Stahlteile, der Ver bin dungs elemente und der Schweißnähte durch geführt werden (Bild 3). Diese Unter su - chun gen wurden u. a. in Zusammenarbeit mit der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchs an - stalt SLV Duisburg durchgeführt. Die eigentliche Gründungsberechnung und die Bemes sung 48 Schmiede-Journal September 2009 Bild 2: Blick auf die Unterseite des Stahlrahmens. Bild: KTI Schwingungstechnik GmbH Bild 3: Verformungsanalyse des Stahlschwingrahmens. Bild: Ingenieurbüro Bild der Fundamentwanne unter statischen und dynamischen Lasten einer Spindelpresse ge hören eher zu den Standardaufgaben eines planenden Bauingenieurs. Auswahl der elastischdämpfenden Lagerungselemente Gelagert wurde der Stahlrahmen auf weichen Federelementen (Bild 4) in Kom bi na tion mit hochviskosen Dämpfungstöpfen. Mit ihnen kön nen die Bewegungen und Kräfte in vertikaler und in horizontaler Richtung sicher aufgenommen werden. Die Lagerungs ele men te wurden nach Vorgaben der äußeren Rah men be din - gun gen und maschinendynamischer Angaben des Pressenherstellers von einem schwin gungs - technischen Fachunternehmen ausgelegt und ge liefert. Hier wurde eine La ge rung mit folgenden schwingungstechnischen Kenndaten ge - wählt: • Vertikalsteifigkeit der Lagerung: 1345 kN/mm, • Vertikale Abstimmfrequenz der Lagerung: 5,4 Hz, • (Lehr'scher) Dämpfungsgrad (vertikal): 0,2. Schwingungsmessung nach Inbetrieb nah me unter Produktionsbedingungen Mit einer Schwingungsmessung (Dia - gramm 2) während laufender Produktion kon nte im Nachhinein nachgewiesen werden, dass die prognostizierten Schwingbelastungen auf den Stahlrahmen und auf die Fundament kons truk - tion nicht überschritten worden sind und dass Schwingeinwirkungen in der Nach bar schaft den zulässigen KB-Wert von 0,1 nach Bun des im - missionsschutzgesetz nicht überschreiten. Seit dem Frühjahr 2008 ist die Spin del presse zur vollen Zufriedenheit des Kunden in Betrieb. Die erwarteten Erschüt te rungs wer te im Betrieb und Nachbarschaft wurden eingehalten. Zitierte Unterlagen: • Bundesimmissionsschutzgesetz • Gemeinsamer Runderlass dreier NRWMinisterien „Messung, Beurteilung und Ver - minderung von Erschütterungs immis sionen“ vom 31.07.2000 • DIN 4150, Erschütterungen im Bauwesen Teil 1: Grundsätze, Vorermittlung von Schwingungsgrößen (2001-06) Teil 2: Einwirkungen auf den Menschen in Gebäuden (1999-06) Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen (1999-02) • VDI-Richtlinie 2057, Schwingeinwir kun gen auf den Menschen Blatt 1: Ganzkörper-Schwingungen (2002-09) Blatt2: Hand-Arm-Schwingungen (2002-09) mit Berichtigung (2006-12) Blatt 3: Ganzkörper-Schwingungen an Ar - beits plätzen in Gebäuden (2006-06) mit Berichtigung (2007-11). Bild 4: Anordnung der Federlager unter dem Stahl - rahmen. Bild: KTI Schwingungstechnik GmbH Diagramm 2: Gemessene Schwinggeschwin digkeits - zeit verläufe am Schwingrahmen. Bild: BW Engineering Baudynamik + Erschütte rungs schutz Dr.-Ing Stefan Bild Dipl.-Ing. Bernd Worms Spektrum
2009-09-Schmiede-Journal
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