Bachelor-Studiengang Bauingenieurwesen Grundstudium / 2. Semester / Modul GS 6. Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial zur Vorlesung

Transkript

1 Bachelor-Studiengang Bauingenieurwesen Grundstudium / 2. Semester / Modul GS 6 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial zur Vorlesung Das Lehrmaterial zur Vorlesung umfasst begleitende Darstellungen zur Vorlesung wie Grafiken, Tabellen usw. Es ergänzt die in der Vorlesung vermittelten Inhalte und stellt kein vollständiges Skript dar. Die Vermittlung grundlegender Inhalte und Zusammenhänge erfolgt während der Vorlesung, in Übungen und Praktika. Die Weitergabe des Lehrmaterials an Dritte sowie die Veröffentlichung, Vervielfältigung oder sonstige Verbreitung - auch in Teilen oder in überarbeiteter Form -, insbesondere die Speicherung in Datenbanken, die Erstellung von daraus abgeleiteten Werken, die Einbeziehung in andere Webseiten (z.b. Tauschplattformen) oder die Wiedergabe des Inhalts (z.b. durch Verlinken auf andere Webseiten) ist nicht gestattet. Prof. Dr.-Ing. Martin Homann Labor Bauphysik - Laboratory of Building Physics mhomann@fh-muenster.de # 1

2 # 2

3 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 3

4 # 4

5 Ziele des Schallschutzes Schallquellen S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 5

6 Ziele des Schallschutzes Formulierung in Regelwerken (Textauszüge) Verordnung des europäischen Parlaments und Rates zur Festlegung harmonisierter Bedingungen für die Vermarktung von Bauprodukten Das Bauwerk muss derart entworfen und ausgeführt sein, dass der von den Bewohnern oder von in der Nähe befindlichen Personen wahrgenommene Schall auf einem Pegel gehalten wird, der nicht gesundheitsgefährdend ist und bei dem zufriedenstellende Nachtruhe-, Freizeit- und Arbeitsbedingungen sichergestellt sind. DIN In dieser Norm sind (unter Zugrundelegung eines Grundgeräuschpegels von L, = 25 db) Anforderungen an den Schallschutz mit dem Ziel festgelegt, Menschen in Aufenthaltsräumen vor unzumutbaren Belästigungen durch Schallübertragung zu schützen Gesundheitsschutz Vertraulichkeit bei normaler Sprechweise Bauordnungsrechtlich geforderter Mindestschallschutz Üblicherweise liegt in Deutschland in Neubauten ein besserer Schallschutz vor VDI 4100 Bei größerem Schutzbedürfnis und/oder bei besonders geringem Hintergrundgeräuschpegel (Grundgeräuschpegel) kann ein über die Anforderungen der DIN hinausgehender, höherer Schallschutz erforderlich sein In Ergänzung zu den Mindestanforderungen an den Schallschutz nach dem derzeitigen Entwurf der DIN werden nach dieser Richtlinie zusätzliche Schallschutzstufen (SSt) für die Planung und Bewertung des Schallschutzes von Gebäuden definiert. Mithilfe dieser Gütestufen kann der gewünschte Schallschutz zwischen den am Bau Beteiligten und den Bauherren vereinbart werden S /1 D # 6

7 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 7

8 # 8

9 Physikalische Begriffe Charakteristische Schallspektren Schalldruck p Schalldruck p Zeit t Ton Zeit t Klang Schalldruck p Schalldruck p Zeit t Geräusch Zeit t Knall S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 9

10 Physikalische Begriffe Schalldruck p, Frequenz f, Schallgeschwindigkeit c, Wellenlänge Schalldruck [Pa] [N/m²] = 10 5 Pa Frequenz [s -1 ] [Hz] Schallgeschwindigkeit [m/s] Wellenlänge / [m] S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 10

11 Physikalische Begriffe Schallpegel als Funktion des Schalldrucks S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 11

12 Physikalische Begriffe Schallpegel und Schalldruck verschiedener Schallquellen Schallquelle Schallpegel [db] Schalldruck [Pa] Düsentriebwerk Feuerwerksknallkörper Schmerzgrenze Folgen bei Dauereinwirkung Lähmung, Schock Diskothek Vertäubung Laute Straße 80 0,2 Vegetative Schäden Unterhaltungssprache 60 0,02 Schlafstörungen Zerreißen einer Zeitung 40 0,002 Grenze zur Schadlosigkeit Praktisch ruhig 20 0,0002 Unruhe Empfindungsgrenze 0 0,00002 S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 12

13 Physikalische Begriffe Frequenzbereiche von Musikinstrumenten und Singstimmen S /2 D [Fasold, W. u.a.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik. Köln 1987] # 13

14 Physikalische Begriffe Frequenzbereiche von Musikinstrumenten und Singstimmen S /2 D [Fasold, W. u.a.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik. Köln 1987] # 14

15 Physikalische Begriffe Frequenzbereiche der Akustik S /1 D Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 15

16 Physikalische Begriffe Frequenzbereich der Bauakustik in Oktaven und Terzen Frequenzbereich der Bauakustik = Hz Oktave 2 = Hz Terz 2 S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann Bandmittenfrequenz # 16

17 Physikalische Begriffe Schallgeschwindigkeit verschiedener Medien Medium [m/s] PVC-P (weich) 80 Schwefelhexafluorid 130 Gummi 150 Luft 340 Öl Wasser PVC-U (hart) Holz (Buche) Beton C20/ Beton C30/ Glas Aluminium Eisen Marmor Diamant S /1 D # 17

18 Physikalische Begriffe Beispiele für Wellenlängen von Luft und Beton Medium [m/s] [s -1 ] [m] 100 3, ,70 Luft , , , , , ,3 Beton C20/ , , , ,14 S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 18

19 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 19

20 # 20

21 Hören Schematischer Schnitt durch das Ohr Ohrmuschel äußerer Gehörgang Hammer Amboss Steigbügel Trommelfell Hörschnecke Gleichgewichtsnerv Hörnerv Paukenhöhle ovales Fenster Ohrtrompete Außenohr S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann Mittelohr Innenohr # 21

22 Hören Kurven gleicher Lautstärkepegel (Isophonen) Schalldruckpegel Lp [db] Hörschwelle L N = 100 phon 20 31, Frequenz f [Hz] S /1 D nach [DIN ISO 226] # 22

23 Hören Frequenzbewertungskurven S /1 D nach [DIN EN ISO 9612] # 23

24 # 24

25 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 25

26 # 26

27 Schallausbreitung im Freien Schallpegelabnahme in Abhängigkeit vom Radius und der Oberflächenbeschaffenheit S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 27

28 Schallausbreitung im Freien Schalldruckpegel in einer Entfernung und bei Abstandsverdoppelung Art der Schallquelle Schalldruck und Schalldruckpegel in einer Entfernung Schalldruck und Schalldruckpegel bei Abstandverdoppelung Schalldruckpegelabnahme bei Abstandverdoppelung Flächenquelle = 0 db Schallintensität nimmt im Nahfeld nicht ab Linienquelle ~ = 3 db Schallintensität nimmt linear mit dem Abstand ab Punktquelle ~ = 6 db Schallintensität nimmt im Verhältnis des Quadrates des Abstandes ab S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 28

29 Schallausbreitung im Freien Kombinierte Betrachtung der Schallpegelabnahme durch Flächen-, Linien- und Punktquelle Stadtgebiet Geländeausschnitt Flächenquelle = 0 db Linienquelle = 3 db Punktquelle = 6 db S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 29

30 # 30

31 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 31

32 # 32

33 Schallausbreitung in Räumen Schallreflexion und Schallabsorption auftreffende Schall- Leistung = 100 % abgestrahlte Schall-Leistung Reflexion: ~ 96 % Dissipation: ~ 3 % Transmission: ~ 1 % Absorption: = + ~ 4 % Raumakustik: Schallabsorptionsgrad = 1 - S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann Bauakustik: p Schalldämm-Maß R = -10 log p = -10 log 2 1 # 33

34 Schallausbreitung in Räumen Verlauf des Schalldruckpegels im Raum S /1 D 2019 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 34

35 Schallausbreitung in Räumen Definition der Nachhallzeit T S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 35

36 # 36

37 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 37

38 # 38

39 Verhalten von Bauteilen Schalldämm-Maß als Funktion der flächenbezogenen Masse einschaliger Bauteile S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 39

40 Verhalten von Bauteilen Schalldämm-Maß als Funktion der Frequenz einschaliger Bauteile S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 40

41 Verhalten von Bauteilen Koinzidenz (Spuranpassung) einschaliger Bauteile S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 41

42 Luftschallschutz Dynamischer Elastizitätsmodul verschiedener Stoffe Stoff [MN/m²] Literaturquelle Mineralische Baustoffe Gipskartonplatten 3,2 10³ [1] Kalksandstein 3 10³ 12 10³ [2] Leichtbeton 1,5 10³ 3 10³ [1] Porenbeton 1,4 10³ 2 10³ [1] Stahlbeton ( = 2300 kg/m³) 36,5 10³ [1] Ziegelmauerwerk 6 10³ 14 10³ [1] Holz und Holzwerkstoffe Hartfaserplatten 3 10³ 4,5 10³ [1] Holzspanplatten 2 10³ 5 10³ [1] Sperrholz 5 10³ 12 10³ [1] Buche, Eiche (längs zur Faser) 12,5 10³ [2] Buche, Eiche (quer zur Faser) 6 10² [2] Fichte, Tanne, Kiefer (längs zur Faser) 10 10³ [2] Fichte, Tanne, Kiefer (quer zur Faser) 3 10² [2] Metalle Aluminium 74 10³ [1] Blei 18 10³ [1] Kupfer ³ [1] Messing 69 10³ [1] Stahl ³ [1] Stoff [MN/m²] Literaturquelle Dämmstoffe Holzwolleleichtbauplatten [1] Mineralfaserplatten 0,15 0,4 [1] Naturkork [1] PS-Hartschaum 0,17 [2] PS-Partikelschaum( = 9 12 kg/m³) 0,6 0,12 [1] PS-Partikelschaum ( = kg/m³) 1,2 2 [1] PS-Partikelschaum ( = kg/m³) 2 4 [1] PS-Partikelschaum ( = kg/m³) 4 8 [1] PS-Partikelschaum ( = kg/m³) 8 30 [1] PS-Extruderschaum 30 [2] Polyurethan-Hartschaum 1 6 [2] Schaumglas 1,3 10³ 1,6 10³ [1] Teppichboden 3,5 11 [1] Weichfaserdämmplatten [1] Weitere Stoffe Gummi (Shore A 65) 15 [1] Gummi (Shore A 55) 10 [1] Gummi (Shore A 40, Naturkautschuk) 5 [1] Glas 60 10³ 80 10³ [1] Luft (20 C, frei, adiabatischer Zustand) 0,145 [1] [1] Schmidt, H.: Schalltechnisches Taschenbuch, 5. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1996 [2] Lohmeyer, G.C.O., Bergmann, H., Post, M.: Praktische Bauphysik, 5. Auflage. Teubner Verlag, Wiesbaden 2005 S /1 D [ ] # 42

43 Verhalten von Bauteilen Koinzidenzgrenzfrequenz verschiedener einschaliger Bauteile S /1 D nach [Fischer, H.-M.: Lehrbuch der Bauphysik, Kapitel Schall. Stuttgart 2008] # 43

44 Verhalten von Bauteilen Koinzidenzgrenzfrequenz verschiedener Baustoffschichten S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 44

45 Verhalten von Bauteilen Wirkungsweise zweischaliger Bauteile (Masse-Feder-Masse-System) S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 45

46 Verhalten von Bauteilen Schalldämmkurve zweischaliger Bauteile S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 46

47 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 47

48 # 48

49 Luftschallübertragung zwischen Räumen Prüfmethode für das bewertete Schalldämm-Maß Senderaum Empfangsraum Auswertegleichungen D = L 1 L 2 L 1 L 2 R' = D + 10 log S S A E R' w D : Schallpegeldifferenz, in db R' : Schalldämm-Maß, in db S S A E A E : Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum, in m² Prüfobjekt (Wand) L 1 : L 2 : Schallpegel im Senderaum, in db Schallpegel im Empfangsraum, in db Horizontalschnitt R' w : S S : Bewertetes Schalldämm-Maß, in db Bauteilfläche des Prüfobjekts, in m² S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 49

50 Luftschallübertragung zwischen Räumen Ermittlung des bewerteten Schalldämm-Maßes 60 Messwertkurve M verschobene Bezugzkurve B Schalldämm-Maß R [db] R w Bezugskurve B Bewertetes Schalldämm-Maß R w = 57 db Frequenz f [Hz] Empfundene Schutzwirkung R A =R w + C bzw. R w + C tr S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 50

51 Luftschallübertragung zwischen Räumen Schallübertragungswege für den Luftschall in horizontaler Richtung Ff Fd Dd Senderaum Df Empfangsraum Dd: Df: Ff: Fd: Direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung) und die flankierenden Bauteile (Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung) und das trennende Bauteil (Abstrahlung) S /1 D nach [DIN Bild 1] # 51

52 Luftschallübertragung zwischen Räumen Kenngrößen zur Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes Senderaum Empfangsraum trennendes Bauteil R s,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R D,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R i,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R d,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R j,w flankierendes Bauteil R i,w flankierendes Bauteil R j,w ij = Df, Fd, Ff K E Entkopplung Stoßstelle K Horizontalschnitt S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 52

53 Luftschallübertragung zwischen Räumen Direkter Schallübertragungsweg Dd (trennendes Bauteil Wohnungstrennwand) D S /1 D 2019 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 53

54 Luftschallübertragung zwischen Räumen Kenngrößen zur Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes Senderaum Empfangsraum trennendes Bauteil R s,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R D,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R i,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R d,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R j,w flankierendes Bauteil R i,w flankierendes Bauteil R j,w ij = Df, Fd, Ff K E Entkopplung Stoßstelle K Horizontalschnitt S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 54

55 Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Schalldämm-Maß R, für den direkten Schallübertragungsweg R, R, R, K db R, : Bewertetes Schalldämm-Maß des trennenden massiven Bauteils [db] R, a log m ges b - Beton, MW aus Betonsteinen, KS, MZ, Verfüllsteine (65 kg/m² m 720 kg/m²): a = 30,9; b = 22,2 - Mauerwerk aus Leichtbeton (140 kg/m² m 480 kg/m²): a = 30,9; b = 20,2 - Porenbeton (50 kg/m² m 150 kg/m²): a = 32,6; b = 22,5 - Porenbeton (150 kg/m² m 300 kg/m²): a = 26,1; b = 8,4 R, : Bewertete Verbesserung durch Vorsatzkonstruktionen auf dem trennenden Bauteil [db] - Einseitig angebracht: R, R, bzw. R, - Zweiseitig angebracht: R, R, 0,5 R, bzw. R, R, 0,5 R, K : Korrekturwert für entkoppelte Kanten [db] - m 150 kg/m²: n = 2 bis 3: K = 2 db n = 4: K = 4 db - m > 150 kg/m²: n = 2 bis 3: K = 3 db n = 4: K = 6 db S /1 D [DIN Gl. (4), (5) und (9), DIN Gl. (13) bis (16), Tabelle 1] # 55

56 Luftschallübertragung zwischen Räumen Flächenbezogene Masse m eines Massivbauteils Gesamt m m m kg/m² Wandbaustoff (Mauerwerk, Beton) m d ρ kg/m² Putz m d ρ kg/m² d : Dicke des Wandbaustoffs [m] d : Dicke des Putzes [m] ρ : Rohdichte des Wandbaustoffs [kg/m³] siehe Tabelle Anzusetzende Rohdichte ρ ρ : Rohdichte des Putzes [kg/m³] siehe Tabelle Anzusetzende Rohdichte ρ S /1 D [DIN Gl. (11) und (12)] # 56

57 Luftschallübertragung zwischen Räumen Anzusetzende Rohdichte für das Mauerwerk (Wand) und Rohdichte für den Putz Art des Mauerwerks Mauerwerk mit Normalmörtel (2,2 0,35) Mauerwerk mit Leichtmörtel (1,0 0,35) Mauerwerk mit Dünnbettmörtel [kg/m³] > 1, Klassenbreite der 100 kg/m³ und 1, Klassenbreite der 50 kg/m³ und 1, Art des Putzes [kg/m³] Gips- und Dünnlagenputze Kalk- und Kalkzementputze Leichtputze 900 Wärmedämmputze 250 S /1 D [DIN Gl. (4) bis (8) und zu Gl. (12)] # 57

58 Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Schalldämm-Maß in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Masse Schalldämm-Maß R w [db] Beton, MW aus Betonsteinen, KS, MZ, Verfüllsteine MW aus Leichtbeton Porenbeton flächenbezogene Masse m [kg/m²] S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 58

59 Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertete Verbesserung der Direktschalldämmung R durch Vorsatzkonstruktionen Resonanzfrequenz der Vorsatzkonstruktion f 0 [Hz] f 160 s 1 m 1 m mit s E d Bewertete Verbesserung der Direktschalldämmung R w [db] 30 f 160 max 74,4 20 log f 0,5 R bis < f s : m : m : E : d: R : dynamische Steifigkeit der Dämmschicht [MN/m³] flächenbezogene Masse des Grundbauteils [kg/m²] flächenbezogene Masse der Vorsatzschale [kg/m²] dynamischer Elastizitätsmodul der Hohlraumschicht [MN/m²] Dicke der Hohlraumschicht [m] bewertetes Schalldämm-Maß des Grundbauteils [db] S /1 D [DIN Tabelle 1 und Gl. (1)] # 59

60 Luftschallübertragung zwischen Räumen Flankenschallübertragungswege Df (trennendes Bauteil Wohnungstrennwand) D f D f D D f f S /1 D 2019 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 60

61 Luftschallübertragung zwischen Räumen Flankenschallübertragungswege Fd (trennendes Bauteil Wohnungstrennwand) F d F d F d F d S /1 D 2019 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 61

62 Luftschallübertragung zwischen Räumen Flankenschallübertragungswege Ff (trennendes Bauteil Wohnungstrennwand) F f F f F f F f S /1 D 2019 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 62

63 Luftschallübertragung zwischen Räumen Kenngrößen zur Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes Senderaum Empfangsraum trennendes Bauteil R s,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R D,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R i,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R d,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R j,w flankierendes Bauteil R i,w flankierendes Bauteil R j,w ij = Df, Fd, Ff K E Entkopplung Stoßstelle K Horizontalschnitt S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 63

64 Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Flankendämm-Maß R, für den Schallübertragungsweg vom Bauteil (i) auf Bauteil (j) R, R, 2 R, 2 R, K 10 lg S l l db R, : R, : R, : Bewertetes Schalldämm-Maß des Bauteils im Senderaum [db] Bewertetes Schalldämm-Maß des Bauteils im Empfangsraum [db] Gesamte bewertete Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch Vorsatzkonstruktionen auf dem Sende- (i) und/oder Empfangsbauteil (j) des betrachteten Übertragungsweges [db] - Einseitig angebracht: R, R, bzw. R, R, - Zweiseitig angebracht: R, R, 0,5 R, bzw. R, R, 0,5 R, K : S : l : l 0 : Stoßstellendämm-Maß auf dem Übertragungsweg ij [db], abhängig von der Art des Stoßes und dem Übertragungsweg, siehe Tabelle Stoßstellendämm-Maß K Gemeinsame Fläche des Trennbauteils, das beide Räume trennt [m²] Gemeinsame Kopplungslänge der Verbindungsstelle zwischen dem trennenden und flankierenden Bauteil [m] Bezugskopplungslänge, l 0 = 1 m S /1 D [DIN Gl. (10)] # 64

65 Luftschallübertragung zwischen Räumen Arten von Stoßstellen T-Stoß Kreuzstoß L-Stoß (Kante) m' 4 m' 1 m' 3 m' 2 m' 1 m' 3 m' 2 m' 2 m' 1 Das Bauteil besitzt nach der Stoßstelle dieselbe flächenbezogene Masse wie vor der Stoßstelle: S /1 D nach [DIN ] # 65

66 Luftschallübertragung zwischen Räumen Stoßstellendämm-Maß K bei verschiedenen Stoßausführungen (massiv, starr) Art des Stoßes Schallübertragungsweg Hilfsgröße M [-] Stoßstellendämm-Maß K ij [db] Eckstoß - - K 12 2,7 5,7 M 2 K Dickenwechsel - - K 12 5 M 2 5 K K 12 4,7 5,7 M 2 K K T-Stoß < 0,215 K ,7 14,1 M 5,7 M 2 K 0,215 K ,8 M K K 12 5,7 15,4 M 2 K K Kreuzstoß < 0,182 K ,7 17,1 M 5,7 M 2 K 0,182 K 13 9,6 11 M K Mindestwert des Stoßstellendämm-Maßes K auf dem Übertragungsweg ij K 10 log l l 1 S 1 S db l : gemeinsame Kopplungslänge der Verbindungsstelle zwischen dem trennenden und dem flankierenden Bauteil [m] l : Bezugs-Kopplungslänge, l = 1 m S : Fläche des angeregten Bauteils im Senderaum [m²] S : Fläche des abstrahlenden Bauteils im Empfangsraum [m²] M log m m m : flächenbezogene Masse des Bauteils i im Übertragungsweg ij, [kg/m²] (angeregtes Bauteil) m : flächenbezogene Masse des anderen, die Stoßstelle bildenden Bauteils senkrecht dazu [kg/m²] S /1 D [DIN Gl. (17), (23) bis (31)] # 66

67 Luftschallübertragung zwischen Räumen Kenngrößen zur Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes Senderaum Empfangsraum trennendes Bauteil R s,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R D,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R i,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R d,w Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R j,w flankierendes Bauteil R i,w flankierendes Bauteil R j,w ij = Df, Fd, Ff K E Entkopplung Stoßstelle K Horizontalschnitt S /1 D 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 67

68 Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Bau-Schalldämm-Maß R R 10 lg 10,, 10,, 10,, 10,, db R, : Bewertetes Schalldämm-Maß aus direkter Schallübertragung [db] (1 x) Trennbauteil R, : Bewertetes Flankendämm-Maß für den Übertragungsweg Df [db] (4 x) Trennbauteil/Flankenbauteil R, : Bewertetes Flankendämm-Maß für den Übertragungsweg Fd [db] (4 x) Flankenbauteil/Trennbauteil R, : Bewertetes Flankendämm-Maß für den Übertragungsweg Ff [db] (4 x) Flankenbauteil/Flankenbauteil S /1 D [DIN Gl. (1)] # 68

69 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Schalldämmung in Mehrfamilienhäusern, Bürogebäuden und gemischt genutzten Gebäuden Spalte Anforderungen Zeile Bauteile, Bemerkungen [db] [db] 1 Decken unter allgemein nutzbaren Dachräumen, z.b. Trockenböden, Abstellräumen und ihren Zugängen Wohnungstrenndecken sind Bauteile, die Wohnungen 2 Wohnungstrenndecken (auch Treppen) a, b voneinander oder von fremden Arbeitsräumen trennen. 3 Trenndecken (auch Treppen) zwischen fremden Arbeitsräumen bzw. vergleichbaren Nutzungseinheiten Decken über Kellern, Hausfluren, Treppenräumen unter Aufenthaltsräumen Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume in alle Schallausbreitungsrichtungen. 6 Decken Decken über Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ähnliches unter Aufenthaltsräumen Decken unter/über Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen Decken unter Terrassen und Loggien über Aufenthaltsräumen Decken unter Laubengängen Balkone Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich über zwei Geschosse erstrecken Decken unter Bad und WC ohne/mit Bodenentwässerung Decken unter Hausfluren - 50 Wegen der verstärkten Übertragung tiefer Frequenzen können zusätzliche Maßnahmen zur Schalldämmung erforderlich sein. Bezüglich der Luftschalldämmung gegen Außenlärm siehe Abschnitt 7. Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume in alle Schallausbreitungsrichtungen. S /2 D [DIN Tabelle 2] # 69

70 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Schalldämmung in Mehrfamilienhäusern, Bürogebäuden und gemischt genutzten Gebäuden Spalte Anforderungen Zeile Bauteile, Bemerkungen [db] [db] 12 Treppen Treppenläufe und -podeste Wohnungstrennwände und Wände zwischen fremden Arbeitsräumen voneinander oder von fremden Arbeitsräumen trennen. Wohnungstrennwände sind Bauteile, die Wohnungen Treppenraumwände und Wände neben Hausfluren 53 - Für Wände mit Türen gilt die Anforderung (Wand) = (Tür) + 15 db. Darin bedeutet (Tür) die erforderliche Schalldämmung der Tür nach Zeile 18 oder Wände Zeile 19. Wandbreiten 30 cm bleiben dabei unberücksichtigt. 15 Wände neben Durchfahrten, Sammelgaragen, einschließlich Einfahrten Wände von Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen Schachtwände von Aufzugsanlagen an Aufenthaltsräumen Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen in geschlossene 18 Flure und Dielen von Wohnungen und Wohnheimen 27 - oder von Arbeitsräumen führen 19 Türen Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen unmittelbar in Aufenthaltsräume außer Flure und Dielen von Wohnungen führen 37 - Bei Türen gilt nach Tabelle 1 - siehe auch Tabelle 1, Fußnote c. a Im Falle von baulichen Änderungen von vor 1. Juli 2016 fertiggestellten Gebäuden liegt die Anforderung bei, 53 db. b Beim Neubau von Gebäuden mit Deckenkonstruktionen, die DIN : , Schallschutz im Hochbau Teil 33: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Holz-, Leicht- und Trockenbau, zuzuordnen sind, liegt die Anforderung bei, 53 db. S /2 D [DIN Tabelle 2] # 70

71 Luftschallübertragung zwischen Räumen Nachweis der Anforderungen an die Luftschalldämmung von trennenden Bauteilen Wände und Decken sowie Türen R u R, db R : Bewertetes Bau-Schalldämm-Maß [db] R, : Erforderliches Bau-Schalldämm-Maß [db] u : Unsicherheit der Prognose (Sicherheitsbeiwert) Wände und Decken: u = 2 db (vereinfachte Ermittlung) Türen: u = 5 db (vereinfachte Ermittlung) Beispiel für Wände und Decken R 2 db 54,8 2 52,8 db < R, 53 db Anforderung an die Luftschalldämmung ist nicht erfüllt (1/10 db-rundungsregel) S /1 D [DIN Gl. (49)] # 71

72 Luftschallübertragung zwischen Räumen Zweischalige Wand aus schweren, biegesteifen Schalen 3 Vertikalschnitt Horizontalschnitt 5 Horizontalschnitt schwere, biegesteife Schalen Fuge (Dämmung WTH) d > 30 mm, m' > 150 kg/m² d > 50 mm, m' > 100 kg/m² Bereich vollständiger Trennung Bereich unvollständiger Trennung Außenwand (einschalig) Außenwand (zweischalig) Vertikalschnitt Vertikalschnitt durchlaufende Bodenplatte (ohne oder mit Fundament) vollständig getrennte Bodenplatte (und Fundament) getrennte Bodenplatte auf einem gemeinsamen Fundament S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 72

73 Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Schalldämm-Maß R, zweischaliger massiver Trennwände R, R, R, K db R, : R, : K: Bewertetes Schalldämm-Maß einer gleich schweren einschaligen Wand [db] R, 28 lg m, m 18 db Zuschlagswert für die Zweischaligkeit [db] siehe Tabelle Zuschlagswerte R, Korrekturwert zur Berücksichtigung flankierender Bauteile [db] (Wände und Decken) K 0,6 5,5 lg m, m db, m, : Flächenbezogene Masse beider Schalen [kg/m²] m, 1 n m, kg/m² m : Bezugsgröße, m = 1 kg/m² m, : Flächenbezogene Masse einer Schale der zweischaligen Wand [kg/m²] m, : Mittlere flächenbezogene Masse der unbekleideten, homogenen flankierenden Bauteile [kg/m²] m, und m, sind für den gewählten Empfangsraum zu ermitteln m, : Flächenbezogene Masse des jeweiligen unbekleideten massiven Flankenbauteils i [kg/m²] n: Anzahl der nicht bekleideten massiven Flankenbauteile [-] S /1 D [DIN Gl. (18) und (20)] # 73

74 Luftschallübertragung zwischen Räumen Zuschlagswerte, unterschiedlicher Übertragungssituationen für zweischalige Haustrennwände Zeile Situation (Vertikalschnitt) Beschreibung a) b) c), [db] 1 vollständige Trennung der Schalen und der flankierenden Bauteile ab Oberkante Bodenplatte, auch gültig für alle darüber liegenden Geschosse, unabhängig von der Ausbildung der Bodenplatte und der Fundamente 12 2 Außenwände durchgehend mit 575 kg/m 2 (z.b. Kelleraußenwände als weiße Wanne ) 9 3 Außenwände durchgehend mit 575 kg/m 2 (z.b. Kelleraußenwände als weiße Wanne ) Bodenplatte durchgehend mit 575 kg/m 2 3 S /2 D [DIN Tabelle 1] # 74

75 Luftschallübertragung zwischen Räumen Zuschlagswerte, unterschiedlicher Übertragungssituationen für zweischalige Haustrennwände 4 Außenwände getrennt Bodenplatte und Fundamente getrennt 9 5 Außenwände getrennt Bodenplatte getrennt auf gemeinsamen Fundament 6 d 6 Außenwände getrennt Bodenplatte durchgehend mit 575 kg/m 2 6 d a b c d Falls die einzelnen Schalen nicht schwerer als 200 kg/m 2 sind, können die Zuschlagswerte, für zweischalige Haustrennwände aus Porenbeton für die Zeilen 1, 2, 3, und 4 um 3 db und für die Zeilen 5 und 6 um 6 db erhöht werden. Falls die einzelnen Schalen nicht schwerer als 250 kg/m 2 sind, können die Zuschlagswerte, für zweischalige Haustrennwände aus Leichtbeton um 2 db erhöht werden, wenn die Steinrohdichte 800 kg/m 3 ist. Falls der Schalenabstand mindestens 50 mm beträgt und der Fugenhohlraum mit Mineralwolledämmplatten nach DIN EN 13162, Anwendungskurzzeichen WTH nach DIN , ausgefüllt wird, können die Zuschlagswerte, bei allen Materialien in den Zeilen 1, 2, und 4 um 2 db erhöht werden. Für eine Haustrennwand bestehend aus zwei Schalen je 17,5 cm Porenbeton der Rohdichteklasse 0,60 (oder größer) mit einem Schalenabstand von mindestens 50 mm, verfüllt mit Mineralwolledämmplatten nach DIN EN 13162, Anwendungskurzzeichen WTH nach DIN , kann insgesamt ein, von +14 db angesetzt werden. Zuschläge nach Fußnote a sind in diesem Zuschlag bereits berücksichtigt. S /2 D [DIN Tabelle 1] # 75

76 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Luft- und Trittschalldämmung zwischen Einfamilien-Reihenhäusern und zwischen Doppelh. Spalte Anforderungen Zeile Bauteile, Bemerkungen [db] [db] 1 Decken - 41 Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für 2 Decken die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume Bodenplatte auf Erdreich bzw. Decke über Kellergeschoss - 46 in waagerechter oder schräger Richtung. 3 Treppen Treppenläufe und -podeste - 46 Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume in waagerechter oder schräger Richtung. 4 Haustrennwände zu Aufenthaltsräumen, die im untersten Geschoss (erdberührt oder nicht) eines Gebäudes gelegen sind Wände Haustrennwände zu Aufenthaltsräumen, unter denen mindestens 1 Geschoss (erdberührt oder nicht) des Gebäudes vorhanden ist S /1 D [DIN Tabelle 3] # 76

77 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 77

78 # 78

79 Trittschallübertragung Laborprüfmethode für den bewerteten Norm-Trittschallpegel, Auswertegleichung Normhammerwerk 5 Hämmer à 400 g aus 4 cm Höhe fallend 10 Schläge/s L' n = L i + 10 log A E A 0 L i A 0 : L' n : Bezugs-Absorptionsfläche, A 0 = 10 m² Norm-Trittschallpegel, in db A E L' n,w : Bewerteter Norm-Trittschallpegel, in db Mikrofon Vertikalschnitt A E : L i : Äquivalente Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum, in m² Gemessener Trittschallpegel, in db S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 79

80 Trittschallübertragung Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels, M: Messwertkurve B : verschobene Bezugzkurve Norm-Trittschallpegel L n [db] L n,w M B B B: Bezugskurve Bewerteter Norm-Trittschallpegel L n,w = 50 db Frequenz f [Hz] Empfundene Schutzwirkung L A =L n,w + C l S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 80

81 Trittschallübertragung Schallübertragungswege für den Trittschall Empfangsraum Df Df Df Dd Df Df Df Empfangsraum Empfangsraum Dd: Df: Direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung) und die flankierenden Bauteile (Abstrahlung) S /1 D nach [DIN Bild 4] # 81

82 Trittschallübertragung Flankenschallübertragung im Massivbau Dd Df (Rohdecke) S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 82

83 Trittschallübertragung Bewerteter Norm-Trittschallpegel L, (Massivdecken) Übereinander liegende Räume L, L,,, L K db Unterschiedliche Raumanordnungen L, L,,, L K db L,,, : Äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel der Rohdecke [db], für 100 kg/m² m 720 kg/m²: L,,, lg m db L : K: K : m : m : m, : Bewertete Trittschallminderung durch eine Deckenauflage [db] siehe Gleichungen Korrekturwert für die Trittschallübertragung über die flankierenden Bauteile [db] Massivdecken ohne Unterdecke (falls m, m ) K 0,6 5,5 lg m m db, Korrekturwert zur Berücksichtigung der Übertragungssituation zwischen Sende- und Empfangsraum [db] DIN Tabelle 2 Flächenbezogene Masse der Rohdecke ohne Deckenauflage [kg/m²], mit ρ = kg/m³ (Normalbeton) Flächenbezogene Masse der Rohdecke [kg/m²] Mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile auf der Empfangsraumseite [kg/m²] S /1 D [DIN Gl. (25), (26) und (29) sowie DIN Gl. (21)] # 83

84 Trittschallübertragung Bewertete Trittschallminderung L schwimmender Estriche Schwimmende Mörtelestriche L 13 lg m 14,2 lg s 20,8 db mit 6 MN/m³ s 50 MN/m³ und 60 kg/m² m 160 kg/m² Schwimmende Gussasphalt- oder Fertigteilestriche L 0,21 m 5,45 lg s 0,46 m 23,8 db mit 15 MN/m³ s 40 MN/m³ und 15 kg/m² m 40 kg/m² (Fertigteilestriche) mit 15 MN/m³ s 50 MN/m³ und 58 kg/m² m 87 kg/m² (einlagige Gussasphaltestriche) m : s : Flächenbezogene Masse der Estrichplatte [kg/m²] Dynamische Steifigkeit der Dämmschicht [MN/m³] S /1 D [DIN Gl. (3) und (5)] # 84

85 Trittschallübertragung Korrekturwert zur Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels,, Lage der Empfangsräume (ER) ER [db] Lage der Empfangsräume (ER) ER [db] neben oder schräg unter der angeregten Decke +5 b über der angeregten Decke (Gebäude mit tragenden Wänden) +10 c ER ER ER wie vor, jedoch ein Raum dazwischenliegend +10 b über der angeregten Decke (Skelettbau) + 20 ER a Norm-Hammerwerk nach DIN EN ISO : , Anhang E. b Voraussetzung: Zur Sicherstellung einer ausreichenden Stoßstellendämmung müssen die Wände zwischen angeregter Decke und Empfangsraum starr angebunden sein und eine flächenbezogene Masse 150 kg/m 2 haben. c Dieser Korrekturwert gilt sinngemäß auch für Bodenplatten. S /1 D [DIN Tabelle 2] # 85

86 Trittschallübertragung Haustrennwand mit zwei biegesteifen Schalen und Trennfuge Senderaum Empfangsraum Empfangsraum Vertikalschnitt = 15 db S /1 D nach [DIN Bild 5] # 86

87 Trittschallübertragung Nachweis der Anforderungen an die Trittschalldämmung L, u L,, db L, : L,, : u : Bewerteter Norm-Trittschallpegel [db] Zulässiger bewerteter Norm-Trittschallpegel [db] Unsicherheit der Prognose (Sicherheitsbeiwert) u = 3 db (vereinfachte Ermittlung) Beispiel L, 3 db 47,3 3 50,3 db > L,, 50 db Anforderung an die Trittschalldämmung ist nicht erfüllt (1/10 db-rundungsregel) S /1 D [DIN Gl. (49)] # 87

88 # 88

89 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 89

90 # 90

91 Luftschallübertragung von Außenlärm Schallübertragungswege Fd Ff Dd Df Empfangsraum Dd: Df: Ff: Fd: Direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung) und die flankierenden Bauteile (Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung) und das trennende Bauteil (Abstrahlung) S /1 D nach [DIN Bild 8] # 91

92 Luftschallübertragung von Außenlärm Gesamtes bewertetes Bauschalldämm-Maß R, (ohne Flankenschallübertragung) R, 10 log 10,,, db mit R,, R, 10 log S S db R,, : Auf die Außenbauteilfläche bezogenes Schalldämm-Maß der einzelnen Bauteile und Elemente [db] R, : Schalldämm-Maß des einzelnen Bauteils [db] m: Anzahl der Bauteile und Elemente in der Außenbauteilfläche [-] S : Fläche des einzelnen Bauteils [m²] S : Gesamte Außenbauteilfläche [m²] Für Außenbauteile in Holz-, Leicht- und Trockenbauweise sowie Metall-Glas-Fassaden. Für Außenbauteile in Massivbauweise (Verbindung von biegesteifen Bauteilen der Fassade mit biegesteifen Bauteilen des Empfangsraums), falls R, 40 db (gesamte Außenbauteilfläche) und R, 50 db (massives Außenbauteil) angestrebt. In anderen Fällen Ermittlung mit Flankenschallübertragung. S /1 D [DIN Gl. (35) und (37)] # 92

93 Luftschallübertragung von Außenlärm Schalldämmung homogener und zusammengesetzter Bauteilflächen erforderliches Schalldämm-Maß R w,r w, R w,res [db] Porenbeton, f = 0 Kalksandstein, f = 0 Einfachfenster mit MIG, R w = 37 db, f = 1 Porenbeton oder Kalksandstein / Fenster f = 0,2 f = 0,4 f = 0,6 f = 0, flächenbezogene Masse des Wandbaustoffs m [kg/m²] S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 93

94 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Diagramm zur Abschätzung des Beurteilungspegels von Straßenverkehr, Tag Autobahn Bundes-, Landes-, Kreis- und Gemeindeverbindungsstraßen Stadt- und Gemeindestraßen Tag Entfernung Fassade - Straßenmitte 5 m 7 m 10 m 15 m 20 m 25 m 30 m 40 m 50 m 70 m 100 m 150 m 200 m 250 m 300 m 400 m 500 m 700 m 1000 m 1500 m Korrekturwerte für Sonderfälle und Lage des Immissionsortes sind zu beachten. S /1 D [DIN Bild A.1] # 94

95 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Diagramm zur Abschätzung des Beurteilungspegels von Straßenverkehr, Nacht Autobahn Bundesstraße Landes-, Kreis- und Gemeindeverbindungsstraße Stadt- und Gemeindestraße Nacht Entfernung Fassade - Straßenmitte 5 m 7 m 10 m 15 m 20 m 25 m 30 m 40 m 50 m 70 m 100 m 150 m 200 m 250 m 300 m 400 m 500 m 700 m 1000 m 1500 m Korrekturwerte für Sonderfälle und Lage des Immissionsortes sind zu beachten. S /1 D [DIN Bild A.2] # 95

96 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Korrekturwerte zu den Diagrammen zur Abschätzung der Beurteilungspegel (Straße) Situation Zulässige Höchstgeschwindigkeit Straßenoberfläche Lage des Immissionsortes Autobahn 80 km/h Stadtstraße 30 km/h Offenporiger Asphalt auf Außerortsstraßen mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von mehr als 60 km/h Unebenes Pflaster auf Straßen mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von 50 km/h und mehr Unebenes Pflaster auf Straßen mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von 30 km/h und mehr Korrekturwert [db] - 2,5 Weniger als 100 m Entfernung von einer Lichtsignalanlage + 2 In Straßenschluchten (beidseitige, mehrgeschossige und geschlossene Bebauung) S /1 D [DIN ] # 96

97 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Festlegungen zur rechnerischen Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels L Bestimmung des maßgeblichen Außenlärmpegels L a L L, 3 db L L, 3 db Straßenverkehr: Falls L L, L, 10 db L L, 3 db 10 db Korrektur L für alle von der maßgeblichen Lärmquelle abgewandten Gebäudeseiten Bei offener Bebauung: L 5 db Bei geschlossener Bebauung bzw. bei Innenhöfen: L 10 db S /2 D [DIN Nr ] # 97

98 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß R,, der Außenbauteile R,, L K db L : Maßgeblicher Außenlärmpegel [db] K : Korrekturwert für die Raumart [db] Raumart Korrekturwert K Raumart [db] Einzuhaltende Mindestanforderung R w,ges,0 [db] Bettenräume in Krankenanstalten und Sanatorien Aufenthaltsräume in Wohnungen, Übernachtungsräume in Beherbergungsstätten, Unterrichtsräume und Ähnliches Büroräume und Ähnliches S /1 D [DIN ] # 98

99 Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Erforderliches gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß R,, der Außenbauteile R,, R,, K db R,, : Gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß der Außenbauteile ohne Korrektur für die Raumgeometrie [db] DIN Gl. (6) K : Korrekturwert für das erforderliche gesamte bewertete Schalldämm-Maß (Raumgeometrie) [db] S K 10 log db 0,8 S S : S : Vom Raum aus gesehene Außenbauteilfläche [m²] Grundfläche des Raumes [m²] S /1 D [DIN Gl. (32) und (33)] # 99

100 Luftschallübertragung von Außenlärm Nachweis der Anforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen R, u R,, db R, : R,, : u : Gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß [db] Erforderliches gesamtes Schalldämm-Maß [db] Unsicherheit der Prognose (Sicherheitsbeiwert) u = 2 db (vereinfachte Ermittlung) Beispiel R,, 45 db > R, 2 db 46,7 2 44,7 db Anforderung an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen ist nicht erbracht (1/10 db-rundungsregel) S /1 D [DIN Gl. (49)] # 100

101 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 101

102 # 102

103 Schallabsorber Verlauf der frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrade α verschiedener Absorber 1,0 poröse Absorber Schallabsorptionsgrad [-] 0,8 0,6 0,4 0, Resonatoren Plattenschwinger Lochplattenschwinger Helmholtzresonatoren k 2k 4k Frequenz f [Hz] S /1 D nach [Fasold, Sonntag, Winkler: Bauphysikalische Entwurfslehre - Bau- und Raumakustik. Verlagsgesellschaft Rudolf Müller, Köln 1987] # 103

104 Schallabsorber Kenngrößen von Plattenschwingern S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 104

105 Schallabsorber Kenngrößen von Lochplattenschwingern S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 105

106 Schallabsorber Beispiele für die Ausführung von Lochplattenschwingern S /1 D nach [Fasold, W. u.a.: Schallschutz + Raumakustik in der Praxis, Verlag für Bauwesen. Berlin] # 106

107 Schallabsorber Schallabsorptionsgrade α von Lochplattenschwingern S /1 D [Fa. Knauf] # 107

108 Schallabsorber Schallabsorptionsgrade α von Raumbegrenzungsflächen Schallabsorptionsgrad [-] Raumbegrenzungsfläche Für die Oktavband-Mittenfrequenzen f [Hz] Mauerziegelwand, unverputzt, Fugen ausgestrichen 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,06 Mauerwerk aus Hochlochziegeln, Löcher sichtbar, 6 cm vor Massivwand, Hohlraum leer 0,11 0,22 0,36 0,32 0,55 0,43 Kalkzementputz 0,03 0,03 0,02 0,04 0,05 0,05 Glattputz 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,06 Tapete auf Kalkzementputz 0,02 0,03 0,04 0,05 0,07 0,08 Spiegel, vor der Wand 0,12 0,10 0,05 0,04 0,02 0,02 Tür, Holz, lackiert 0,10 0,08 0,06 0,05 0,05 0,05 Stuckgips, unverputzter Beton 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 Marmor, Fliesen, Klinker 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 Fenster (Isolierverglasung, Kasten- und Verbundfenster) 0,28 0,20 0,10 0,06 0,03 0,02 Parkettfußboden, aufgeklebt 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06 0,06 Parkettfußboden, auf Blindboden 0,20 0,15 0,10 0,10 0,05 0,10 Parkettfußboden, hohlliegend 0,15 0,07 0,07 0,06 0,06 0,06 Teppichboden, bis 6 mm Florhöhe 0,02 0,04 0,06 0,20 0,30 0,35 Teppichboden, 7 mm bis 10 mm Florhöhe 0,04 0,07 0,12 0,30 0,50 0,80 Bühnenöffnung mit Dekoration 0,40 0,40 0,60 0,70 0,80 0,80 PVC-Fußbodenbelag (2,5 mm dick) auf Betonboden 0,01 0,02 0,01 0,03 0,05 0,05 Linoleum auf Beton 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 Gipskartonplatten 9,5 mm dick, 60 mm Wandabstand, Hohlraum kassettiert 0,31 0,08 0,04 0,07 0,09 0,08 Furnierte Holz- und Spanplatte dicht vor festem Untergrund 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06 0,06 4 mm Hartfaserplatte, kassettiert ohne Dämmstoff, Wandabstand 60 mm 0,22 0,19 0,14 0,07 0,05 0,05 4 mm Hartfaserplatte, kassettiert mit 40 mm Mineralwolleplatte, Wandabstand 60 mm 0,67 0,21 0,14 0,07 0,06 0,05 4 mm Hartfaserplatte, kassettiert ohne Dämmstoff, Wandabstand 120 mm 0,26 0,15 0,06 0,05 0,05 0,05 Gipskartonplatte 9,5 mm dick, 25 mm Wandabstand 0,27 0,16 0,10 0,08 0,11 0,12 Kino-Bildwand 0,10 0,10 0,20 0,30 0,50 0,60 Bücherregal in Bibliotheken, bezogen auf die vertikale Buchrückenfl. vor einer Rückwand 0,30 0,40 0,40 0,30 0,30 0,20 S /1 D [ ] # 108

109 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 109

110 # 110

111 Schallreflektoren Geometrisch gerichtete Reflexion an einer ebenen Fläche = Einfallwinkel Ausfallwinkel S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 111

112 Schallreflektoren Geometrisch gerichtete Reflexion an einer gekrümmten Fläche S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 112

113 Schallreflektoren Flüstergalerie-Effekt S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 113

114 Schallreflektoren Geometrisch gerichtete Reflexionen an einer Ellipse S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 114

115 Schallreflektoren Mehrzwecksaal S /3 D [ ] # 115

116 Schallreflektoren Mehrzwecksaal S /3 D [ ] # 116

117 Schallreflektoren Mehrzwecksaal S /3 D [ ] # 117

118 Schallreflektoren Geometrisch gerichtete Reflexionen an konvex und konkav gekrümmten Flächen S /1 D 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 118

119 Schallreflektoren Laufweglängen des direkten Schalls l und reflektierten Schalls l D R l : Laufweglänge des Direktschalls [m] l : Laufweglänge des reflektierten Schalls [m] S /1 D nach [DIN 18041] # 119

120 # 120

121 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 Ziele des Schallschutzes 2 Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen 3 Bauakustik 3.1 Verhalten von Bauteilen 3.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 3.3 Trittschallübertragung 3.4 Luftschallübertragung von Außenlärm 4 Raumakustik 4.1 Schallabsorber 4.2 Schallreflektoren 4.3 Raumakustische Planung # 121

122 # 122

123 Raumakustische Planung Volumen und Volumenkennzahl von Räumen Hauptnutzung des Raumes Versammlungsräume, Seminarräume Sprechtheater, Hörsäle, Plenarsäle, Kongressräume Mehrzwecksäle für Sprache und Musik Volumenkennzahl [m³/platz] maximales Volumen [m³] Musiktheater (Oper und Operette) Kammermusiksäle Konzertsäle für sinfonische Musik Räume für Orgelmusik S /1 nach [Fasold, W., Veres, E.: Schallschutz + Raumakustik in der Praxis. Verlag für Bauwesen, Berlin 1998] # 123

124 Raumakustische Planung Sollwerte der Nachhallzeit T für unterschiedliche Nutzungen S /1 D nach [DIN 18041] # 124

125 Raumakustische Planung Anzustrebender Bereich der Nachhallzeit T in Abhängigkeit von der Frequenz f S /1 D nach [DIN 18041] # 125

126 Raumakustische Planung Berechnung der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A Raumbeschreibung: Raumvolumen: V = m³ Fläche Ausführung Größe Schallabsorptionsgrad und Schallabsorptionsfläche bei f =... Hz S A A A A A A [m²] [-] [m²] [-] [m²] [-] [m²] [-] [m²] [-] [m²] [-] [m²] A Ist A Soll 0,163 V/T Soll A S /1 D 2019 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann # 126

127 Raumakustische Maßnahmen Schallabsorptions- und Schallreflexionsflächen in Räumen bis mittlerer Größe ( ~ 250 m³) S /1 D nach [DIN 18041] # 127

128 Raumakustische Maßnahmen Schallabsorptions- und Schallreflexionsflächen in mittelgroßen Räumen ( ~ m³) S /2 D nach [DIN 18041] # 128

129 Raumakustische Maßnahmen Schallabsorptions- und Schallreflexionsflächen in mittelgroßen Räumen ( ~ m³) S /2 D nach [DIN 18041] # 129

130 # 130