Bauakustik II. FHNW HABG CAS Akustik 4 h. Version: 27. Februar 2009

Transkript

1 Bauakustik II FHNW HABG CAS Akustik 4 h Version: 27. Februar 2009 Inhalt 1 2 Der Trittschallpegel Die Norm SIA 181:2006 (1) 1 Der Trittschallpegel 1.1 Messen und Masse des Trittschallpegels [2] Kap und Im Gegensatz zur Luftschalldämmung, die durch eine Dämmung, d.h. Pegeldifferenz beschrieben ist und besser ist je höher, ist die Bemessungsgrösse beim Trittschall der Trittschallpegel, der von einer Norm-Quelle im Empfangsraum hervorgerufen wird: Die Normquelle ist beim Trittschall das sog. Norm-Hammerwerk, bei dem 5 Hämmer in einem Abstand von 10 cm mit einem Gewicht von je 500 g je zweimal pro Sekunde aus einer Höhe von 40 mm fallengelasen werden. Das Mass für ergeben sich folgende Grössen: Norm-Trittschallpegel: L f = L C10 log A mit A = 10 m n E A 2 ; sind auch 0 0 Flankenübertragungen beteiligt, so schreibt man: L' Standard-Trittschallpegel: L' = L K10 log10 T mit T = 0.5 s nt E T 0 0 1

2 Der Zusammenhang zwischen beiden Werten ist: L' nt = L' n K10$log V 30.9 m 3 Daneben existieren noch folgende abgeleiteten Masse: Trittschallminderung: D L = L KL als Differenz zwischen dem Trittschallpegel mit n, 0 n und ohne Deckenauflage Bewertete Trittschallminderung: D L = L KL als Differenz zwischen dem bew. w n, r, 0, w n, r, w Trittschallpegel mit und ohne Deckenauflage auf einer Referenzdecke (14 cm Beton). Der Trittschallpegel ergibt sich dann für eine konkrete Situation am Bau: L n, w = L n, eq, 0, w KD L w. 1.2 Bewertung [2] Kap Wie beim Luftschall gibt es auch beim Trittschall eine Bewertung, die zu einer Einzahlangabe führt. Das Verfahren ist analog wie beim Luftschall, ausser dass die schlechte Seite nach Oben ist. Das Verfahren ist wie folgt: Es werden alle Abweichungen des Spektrums von der Bewertungskurve auf die schlechte Seite hin (beim Trittschall nach Oben) in den einzelnen Terzbänder zusammengezählt. Die Bezugskurve wird so lange in ganzen db-schritten verschoben, bis die Summe der Abweichungen maximal, aber nicht mehr als 32.0 db ist. Der Wert der Bezugskurve bei 500 Hz ergibt dann die bewertete Grösse. Man spricht vom "bewerteten" L, L' etc. n, w nt, w 2

3 Verschobene Bezugskurve für den Norm-Trittschallpegel Lnw = 64. db Summe der Abweichungen = 30.0 db Maximale Abweichung = db bei Hz [db] Frequenz [Hz] Auch beim Trittschall kennt man spektrale Anpassungswerte. Der Trittschallpegel, wie er mit einem Norm-Hammerwerk gemessen wird, repräsentiert nicht so gut den Pegel, wie er beim Gehen auf der Decke entsteht. Dieses Gehen erzeugt, vor allem bei tiefen Frequenzen, auf Holzbalkendecken übermässige Pegel. Der Anpassungwert wird berechnet nach: C =!LO K15 KL I n n, w mit!lo n der energetischen Summe über das Spektrum von 100 Hz und 2500 Hz. 1.3 Betonplatte [2] Kap Nach SIA 181 ergibt sich der Norm-Trittschallpegel von Betondecken in Abhängigkeit der Dicke t zu: L n, w, Beton = 76.4 C113 h K1140 h 2 C2105 h 3 (1.3.1) 3

4 90 Bewerteter Norm-Trittschallpegel L n von Betondecken 80 L n Dicke h [m] 1.4 Schwimmende Unterlagsböden (Estrich) [2] Kap Ein schwimmender Unterlagsboden (Estrich) wirkt wie ein Einmassenschwinger mit einer Resonanzfrequenz f 0, die wie bei der Doppelschale berechnet wird. Damit ergibt sich die Verbesserung des Norm-Trittschallpegels zu: D L = 30 log10 f f 0 db 4

5 Beispiel 1 Was ist die Resonanzfrequenz für einen schwimmenden, 8 cm dicken Zementestrich ( r= 2000 kg m 3 ) auf einer 2 cm dicken Glasfaserschicht mit dem Elastizitätsmodul E = 0.20 MPa (siehe auch Bauakustik I, Kap. 1.5))? Lösung: Zuerst berechnen wir die dynamische Steifigkeit s': s' = E h Faser ( ) und damit: s' = kg m 2 s 2 ( ) Die Resonanzfrequenz ergibt sich zu: f r = 1 2 s' m'' p ( ) und daraus mit den Parametern: f r = s ( ) Die Wirkung tritt aber erst ab 2 oberhalb der Resonanzfrequenz ein, d.h. ab: s ( ) Um nun auch bei tieferen Frequenzen (z.b. ab 30 Hz) zu wirken, muss also die Dicke des Estrichs vervierfacht werden, oder die Steifigkeit geviertelt werden! 1.5 Trittschallminderung Beton - Holz [2] Kap Die Trittschallminderung ist für Holzdecken geringer als für Betondecken. Es ergibt sich folgende Funktion zwischen den Verbesserungsmassen: ` Delta_L = K C Delta_L K Delta_L2 Holz Beton Beton C (1.5.1) Delta_L3 Beton 2 Die Norm SIA 181: Allgemeines 5

6 Die Norm SIA 181:2006 (wie auch schon SIA 181:1988) legt nicht den Schallschutz von Bauteilen fest, sondern den Schallschutz zwischen Räumen. Deshalb ist die Basis für den Schallschutz der D oder der L'. Der Zusammenhang zwischen der bewerteten Standard- nt nt Schallpegeldifferenz D und dem Bau-Schalldämmass R' ist wie folgt: nt, w w D nt, w = R' w C10 log V T 0 S und ein ähnlicher Zusammenhang für den Trittschallpegel: L' nt, w = L' n, w K10 log V T 0 $ A 0 mit A 0 = 10 m 2 und T 0 = 0.5 s. Da sowohl der D nt wir auch der L' nt auf eine Nachhallzeit von 0.5 s standardisiert ist, was für grosse Räume nicht realistisch ist, verwendet die SIA 181 eine Volumenkorrektur C V für grosse Räume: Volumen V [m 3 ] Volumenkorrektur C V [db] V < V < V < V < V 5 Weiter wird unterschieden, ob ein Nachweis rechnerisch oder mittels Messung erfolgt. Die Unsicherheit bezüglich der Rechnung wird mittels eines Projektierungszuschlags K p berücksichtigt. Wie gross diser sein soll, schweigt sich die SIA 181 aus. Die DIN 4109 kennt ein sog. Vorhaltemass, das eine ähnliche Bedeutung hat und 2 db beträgt. So ist die entscheidende Grösse für den Nachweis z.b. der Luftschalldämmung: D CC KC KK. nt, w V p Weiter richten sich die Anforderung nach der Lärmempfindlichkeit des Empfangsraumes: Lärmempfindlichkeit gemäss SIA 181:2006 Lärmempfindlichkeit Beschreibung Beispiele Gering Räume für vorwiegend manuelle Tätigkeit. Räume, welche von vielen Personen oder nur kurzzeitig nebützt werden Werkstatt, Handarbeits-, Empfangs-, Warteraum, Grossraumbüro, Kantine, Küche, Verkaufsraum, Labor, Korridor usw. Mittel Räume für geistige Arbeiten, Wohnen und Schlafen. Wohn-, Schlafzimmer, Studio, Schulzimmer, Singsaal, Büroräume, Hotel-, Spitalzimmer usw. Hoch Räume für Benützer mit besonders hohem Ruhebedürftnis Ruheräume in Spitälern und Sanatorien, spezielle Therapieräume, Musik-, Lese-, Studierzimmer usw. Beispiel 1 Man habe ein Kinderzimmer und ein Wohnzimmer, die eine gemeinsame Trennwand von 7.2 m 2 mit einem bewerteten Bau-Schalldämmass von R' w = 50 db haben. Das Volumen des Kinderzimmers sei 6

7 V = 28.8 m 3 und das Volumen des Wohnzimmers sei V = 118 m 3. Was ist die bewertete Standrd-Schallepegl-Differenz zwischen Kinderzimmer und Wohnzimmer und zwischen Wohnzimmer und Kinderzimmer? Lösung: Zwischen Kinderzimmer und Wohnzimmer beträgt diese: D nt, w = 50 C10 log $ $7.200 db D n T, w = db ( ) und zwischen Wohnzimmer und Kinderzimmer: D nt, w = 50 C10 log $ $7.2 db D n T, w = db ( ) also ein Unterschied von über 6 db! Es gelten zudem die folgenden Regeln: Die erhöhten Anforderungen sind für Eigentumswohnungen, Doppel- oder Reihen- Einfamilienhäuser sowie Maisonette-Wohnungen obligatorisch. Der Schallschutz ist in jedem Fall vertraglich zu vereinbaren (also nicht nur bei erhöhten Anforderungen!) Die Anforderungen gelten nur zwischen Nutzungseinheiten. 2.2 Luftschall Messen der Schalldämmung von Fenstern Nach Norm SIA 181:1988 kann die Schalldämmung von Fenstern auch von Aussen gemessen werden. Dazu ist das Fenster von Aussen in einem Winkel von p 4 zu beschallen. Der Abstand des Lautsprechers sollte der doppelten Diagonale des zu messenden Bauteils entsprechen. Der Sendepegel wird direkt auf der Scheibe gemessen. Die Standard- Schallpegelkdifferenz ergibt sich dabei zu: D nt = L S KL E C10 log10 T cos p 4 T 0 Im Gegensatz zum diffusen Schallfeld werden damit etwas bessere Werte (ca. 1dB) gemessen. 7

8 2.1.2 Anforderungen [3] Kap Für den Schallschutz gegen externe Quellen muss gelten: D e %D e, d (Rechnung) resp. D e %D e, tot (Messung) mit: D e, d := D e, tot KK p = D nt, w CC tr KC V KK p Für den Schallschutz gegen interne Quellen muss gelten: D i %D i, d (Rechnung) resp. D i %D i, tot (Messung) mit: D i, d := D i, tot KK p = D nt, w CC KC V KK p Die Anforderungen D e und D i sind: Mindestanforderungswerte gegen Luftschall von Aussen nach SIA 181:2006 D e [db] Lärmbelastung Empfindlichke it L r Tag 64 db klein Nacht L r 56 db mässig bis sehr stark Tag L r > 64 db Nacht L r > 56 db Gering L r - 38 L r - 30 Mittel L r - 33 L r - 25 Hoch L r - 28 L r - 20 Die Werte für die erhöhten Anforderungen sind 3 db höher. Mindestanforderungswerte gegen Luftschall von Innen nach SIA 181:2006 D i [db] Lärmbelastung Empfindlichke it Klein Lese-, Warteraum, Patienten-, Sanitätszimmer, Archiv usw. Mässig Wohn-, Schlafraum, Küche, Bad, WC, Treppehaus, Korridor, Büroraum, Konferenz-, Schulungszimmer, Labor usw. Stark Bastelraum, Musikzimmer, Versammlungsrau m, Kantine, Heizung, Einstellgaragen, Aufzugsschächte, Maschinenräume usw. Sehr stark Gewerbebetriebe, Werkstatt, Turnhalle, Restaurationsbetri eb, Vergnügnungsloka l, dazugehörende Treppenhäuser usw. Gering Mittel Hoch Die Werte für die erhöhten Anforderungen sind 3 db höher. Die Anforderung für einen 8

9 direkt erschlossenen Raum einer Nutzungseinheit gegenüber Treppenhaus oder Korridor, welche ausschliesslich dem Zugang zu den angrenzenden gleichartigen oder bezüglich Lärmstörung gleich eingestuften Nutzungseinheit dient, darf die obigen Werte unterschreiten und es gilt für Türen und Verglasungen: 37 db % R' C C. w 9

10 Formell kann man den Nachweis wie folgt darstellen: 2.3 Trittschall Anforderung Für den Trittschallschutz gilt: L'O= L' d (Rechnung) resp. L' O= L' tot (Messung) mit: L' d := L' tot CK p = L' nt, w CC I CC V CK p wobei für C I!0 C I = 0 gesetzt werden muss. 10

11 Die Anforderungen L' sind: Mindestanforderungswerte gegen Trittschall nach SIA 181:2006 L' [db] Lärmbelastung Empfindlichke it Klein Archiv, Warte-, Leseraum usw. Mässig Wohn-, Schlafraum, Küche, Bad, WC, Korridor, Treppe, Laubengänge, Büro, Heiz- und Klimaraum, Einstellgaragen usw. Stark Restaurant, Saal, Korridore, Turnhalle, Werkstatt, Musikübungsraum usw.. Sehr stark Die in Stufe stark festgehaltene Nutzung, wenn diese auch in der Nacht zwischen und Uhr vorkommt. Gering Mittel Hoch Bei Neubauten gelten um 3 db tiefere Werte, für Umbauten gelten um 2 db erhöhte Werte. Für die Trittschallübertragung von Balkonen gilt ein Grad der Störung von "klein" und um 5 db erhöhte Werte gemäss Tabelle. 2.4 Haustechnische Geräusche Messmethode für Einzelgeräusche Für Einzelgeräusche ist der mittelere (Funktionsgeräusche: energetische Mittelung, Benutzergeräusche: arithmetische Mittelung), A-bewertete, maximale Momentanpegel mit der Zeitbewertung FAST L A, F massgebend. Der Beurteilungspegel L r, H wird wie folgt gebildet: L r, H = L A, FAST CK 1 CK 4 mit K der Pegelkorrektur zur Berücksichtigung der Schallabsorption im Raum. Für 1 Räume mit stark absorbierender Ausstattung ist K = 0, für Räume mit geringer 1 absorbierender Ausstattung ist K = K2 db und für Räume ohne absorbierende Ausstattung 1 ist K = K

12 K ist die Korrektur zur Berücksichtigung der Differenz zwischen Simulation und 4 Originalgeräusch für Benutzergeräusche: Pegelkorrekturen K 4 nach SIA 181:2006 Badewanne - 12 Duschtasse - 12 WC - 7 Lavabo - 12 Planmässige Abestellflächen in Nasszellen - 12 Spüle, Arbeits- und Abstellflächen in Küchen - 10 Schrankauszüge- und Türen - 7 Schrankelemente, Tablare - 7 (Drehflügel-) Eingangstüren (Manuell) - 7 Innentüren + Fenster ohne weichelastische Dichtung - 12 Natürlich muss über verschiendene Positionen im Raum und über mehrere Wiederholungen des Geräusches energetisch gemittelt werden Einfache Messmethode für Dauergeräusche Für Dauergeräusche ist der A-bewertete, energieaequivalente Dauerschallpegel L eq massgebend. Der Beurteilungspegel wird gebildet nach: L r, H = L A, eq CK 1 CK 2 CK 3 mit K 1 der Korrektur für die Schallabsorption im Raum wie in beschrieben. Die Pegelkorrkturen berücksichtigen den Tongehalt wie folgt: kein hörbarer Tongehalt: bei schwach hörbarem Tonhgehalt: bei deutliche hörbarem Tongehalt: bei stark hörbarem Tongehalt: K = 0 db 2 K 2 = 2 db K = 4 db 2 K 2 = 6 db und den Impulsgehalt wie folgt: kein hörbarer Impulsgehalt: bei schwach hörbarem Impulsgehalt: bei deutliche hörbarem Impulsgehalt: K 3 = 0 db K 3 = 2 db K 3 = 4 db 12

13 bei stark hörbarem Impulsgehalt: K 3 = 6 db Auch hier ist über meherer Positionen im Raum energetisch zu mitteln Genauere Messmethode für Dauergeräusche Für Dauergeräusche kann die Nachhallzeit explizit berücksichtigt werden. Dazu wird das Spektrum L f nt, A = L f A, eq K10 log10 T f T 0 im Frequenzbereich 50 Hz Hz durch Messsen des mittleren Pegels und der Nachhallzeit bestimmt. Daraus wird durch Summation über alle Bänder der A-bewertete Gesamtpegel L nt, A gebildet. Der Beurteilungspegel ergibt sich damit analog zu 2.3.2: L r, H = L nt, A CK 2 CK Anforderung Es muss für die Geräusche haustechnischer Anlagen gelten: L H, tot %L H (Messung) mit: L H, tot = L r, H CC V Die Anforderungen L sind wie folgt definiert: H 13

14 Mindestanforderungswerte gegen Geräusche HAsutechnischer Anlagen nach SIA 181:2006 L H [dba] Empfindlichkeit Einzelgeräusche Dauergeräusche Funktionsgeräusch Benutzungsgeräusch Funktions- oder Benutzungsgeräusch Gering Mittel Hoch Einzelgeräusche Funktionsgeräusche Waschtisch, Spülbecken, Badewanne füllen und auslaufen lassen, Duschen, Klosett spülen, Aufzugsgeräusche, automatisch betätigte Garagentore und Storenanlagen, Schaltrelais von elektrischen Anlegen usw. Benutzungsgeräusche Duschen in der Badewanne, Rutschen in der Badewanne, Klosettsitz fallen lassen, Abstellen von Pfannen und Geschirr, Flaschenauszug, Betätigen von Schrankauszügen und türen, Cheminée-Benützung, manuell betätigte Garagentore und Storen usw. Dauergeräusche Lüftungs- und Klimanlagen, Geschirrspüler, Waschmaschine, Tumbler, Kühlanlage, Ventilator, Heizung, Kompressor usw. 14

15 Es gilt noch folgendes: Es gilt ein Kleinstwert der Anforderung von 25 dba. Die Werte für die erhöhten Anforderungen sind 3 db tiefer. Bei Mischnutzung Wohung-Gewerbe gelten um 5 db verschärfte Anforderungen. Bei nicht-störenden Betrieben kann auf die Verschärfung verzichtet werden. Falls sichergestellt ist, dass Geräusche nur am Tag ( ) auftreten, so gelten um 5 db erhöhte Werte. Nach SIA Merkblatt 2023 (2004) "Lüftung in Wohnbauten" wird für das Geräusch von Wohnungs-Zwangslüftungen (z.b. Minergie) ein Pegel von max. 25 dba empfohlen. 2.5 Schallschutz in der Nacht gegenüber Lokale mit Musik und Produktionsbetriebe mit tieffrequenten Emissionen Für Betriebe (Produktion, Disco etc.) in der Nacht (19.00 bis 07.00) mit einer Differenz zwischen dem emissionsseitigen Dauerschallpegel L Ceq und L Aeq von mehr als 5 db gilt eine spezielle Regelung. Für den Schallschutz gegen interne Quellen muss gelten: D i50 %D i50, d (Rechnung) resp. D i50 %D i50, tot (Messung) mit: D i50, d := D i50, tot KK p = D nt, w CC tr, 50 K3150 KC V KK p mit den Anforderungen D i50, d : Mindestanforderungswerte gegen tieffrequente Emissionen nach SIA 181 : 2006 D i50 [db] Empfindlichkeit Lärmbelastung Klein L Aeq < 75 db Mässig bis sehr stark L Aeq 75 db Gering 50 L Aeq Q 25 db Mittel 55 L Aeq Q 20 db Hoch 60 L Aeq Q 15 db Die Werte für die erhöhte Anforderungen sind 3 db tiefer. Ist die Differenz zwischen dem C-bewerteten Pegel und dem A-bewerteten Pegel höher als 12 db, sind die obigen Werte um 3 db zu verschärfen. Für den Trittschall müssen die Anforderungen für eine sehr starke Lärmbelastung erfüllt sein und verfügt das Lokal über eine Tanzfläche, so muss die Anforderung um 10 db verschärft werden. Für die Projektierung kann von folgenden Werten ausgegangen werden: 15

16 Lärmbelastung von Lokalen nach SIA 181 : 2006 L Aeq [db] Lärmbelastung Nachts Mittel Restaurant oder Café mit erhöhtem Schallpegel Erheblich Pub, Bar Stark Nachtclub, Lokal mit sehr hohem Schallpegel Sehr stark Diskothek, Dancing, erheblich verstärkte Live-Musik > 90 16

17 2.6 Schallschutz innerhalb von Nutzungseinheiten Luft- und Trittschallschutz (Informativ) Empfehlung zum Schallschutz innerhalb von Nutzungseinheiten nach SIA 181 : 2006 Nutzung Raum 1 Raum 2 Luftschall D i 1 [db] Trittschall L' [db] Niedrige Anforderu ng Höhere Anforderun g Niedrige Anforderu ng Höhere Anforderu ng Wohnen Schlafen Schlafen Schlafen Wohnen Schlafen Nasszelle Schlafen Arbeiten Büro Büro Büro Büro Sitzung Büro Direktion Korridor Büro Korridor Direktion Korridor Sitzung Sitzung Sitzung Sitzung Direktion Schule Klasse Klasse Korridor Klasse Musikzimm er Musikzimm er Musikzimm er Klasse Werken Werken Werken Klasse Hotel Zimmer Zimmer Zimmer Betrieb Korridor Zimmer Altersheim, Spital Zimmer Zimmer Korridor Zimmer Räume für Zimmer Zimmer Sozialkontakte 2 Zimmer Korridor Ohne Einfluss von Türen oder offener Treppen 2 Räume, zwischen denen keine Sprachverständlichkeit gegeben sein darf (z.b. Praxis, Sozialamt) 17

18 2.6.2 Haustechnische Anlagen (Informativ) Empfehlung zum Schallschutz innerhalb Nutzungseinheiten nach SIA 181 : 2006 Nutzung Dauergeräusch L H Niedrige Anforderun g Höhere Anforderun g Schlaf- und Kinderzimmer Wohnen, Büro, Arbeitszimmer, Altersheim, Spital, Hotel Subjektive Empfindung des Schallschutzes (Informativ) In Abhängigkeit des Grundgeräusches wird der Schallschutz wie folgt empfunden: Bewertete Schallpegeldifferenz D i,tot Grundgeräusch 20 dba Grundgeräusch 30 dba Sprachverständlichkeit von normaler Unterhaltung kaum hörbar hörbar, jedoch nicht zu verstehen teilweise zu verstehen gut zu verstehen In Abhängigkeit des Grundgeräusches wird der Trittschall wie folgt empfunden: Standard-Trittschallpegel L' tot Grundgeräusch 20 dba Grundgeräusch 30 dba Normales Gehen mit Strassen- oder Hausschuhen Renne von Kindern, Barfussgehen Möbelrücken, mehrer tobende Kinder gur hörbar sehr gut hörbar äusserst gut hörbar hörbar gut hörbar äusserst gut hörbar schwach hörbar hörbar sehr gut hörbar unhörbar schwach hörbar gut hörbar unhörbar unhörbar hörbar unhörbar unhörbar schwach hörbar 18