Schallschutz mit Metallständerwänden neue Erkenntnisse werden umgesetzt

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1 Schallschutz mit Metallständerwänden neue Erkenntnisse werden umgesetzt Die z. Zt. laufende Diskussion zur Luftschalldämmung von Trockenbauwänden gibt Anlass genug, sich mit dem Problem des Schallschutzes von Ständer-Wänden mit Gipskartonplatten-Beplankung auseinanderzusetzen. Ist die Masse der Gipskartonplatten das alleinige Kriterium für die erreichbare Schalldämmung von Ständerwänden? Sind Ständerwände für hohe Schallschutzforderungen nicht mehr geeignet? Im nachfolgenden Artikel werden Zusammenhänge aufgezeigt und neue technische Lösungen mit hohem Schallschutzniveau vorgestellt. Hinweise für die sichere Planung für das trennende Bauteil (die Trockenbauwand), deren Einbau sowie über die Bedeutung der flankierenden Bauteile für das Schalldämmmaß zwischen den Räumen sowie Rechenbeispiele runden den Artikel ab. Schalldämmung komplex gesehen Die Schallübertragung zwischen zwei Räumen hängt nicht nur von der unmittelbaren Übertragung der Schallenergie über das trennende Bauteil, sondern auch von der Flankenübertragung über die Bauteile, die die Trennwand flankieren (i.d.r. zwei Wände, Decke und Boden (Bild 1), ab. Je nach Anschluss der Trennwand an die flankierenden Bauteile und je nach Aufbau der letztgenannten kann der Beitrag der Längsschallübertragung für den erzielbaren Schallschutz zwischen den Räumen erheblich oder sogar bestimmend sein. Als Grundsatz bei allen weiteren Betrachtungen gilt: Das schwächste Kettenglied in der Kette Trennwand und Flankenbauteile bestimmt die Qualität des Schallschutzes von Raum zu Raum. Das resultierende Schalldämmaß R w zwischen zwei Räumen ergibt sich nach DIN 4109 aus der logarythmischen Summe der Schalldämmwerte aller an der Schallübertragung beteiligten Bauteile (jedes Bauteil muss also schallschutztechnisch gesondert betrachtet werden), wobei für die Trennwand natürlich die Schalldämmung senkrecht zur Trennwandfläche (bewertetes Schalldämmaß R w,r, bekannt auch als Laborschalldämmaß) und für die Flankenbauteile die Schalldämmung in der Bauteilebene (längs des Bauteils bewertetes Längsschalldämmaß ) maßgebend sind. Mit hinreichender Genauigkeit kann mit Hilfe eines nomographischen Rechenverfahrens (Bild 5) ohne jedes rechentechnischen Hilfsmittels das resultierende Bauschalldämmaß R w bestimmt werden. Bei diesem Rechenverfahren werden schrittweise aus den Flanken das resultierende Längsschalldämmaß gebildet und unter Einbeziehung der Trennwand dann das resultierende Schalldämmaß ermittelt. Dieses Rechenschema ist hervorragend geeignet, um schnell einen Prognosewert zu bestimmen und Schwachstellen in der Kette Trennwand Flanken aufzuzeigen. Bei dieser Rechnung wird sehr schnell klar, dass zu einer gesicherten prognostischen Einschätzung der zu erwartenden resultierenden Schalldämmung zwischen zwei Räumen und damit für die Planungssicherheit sichere Werte für die Schalldämmung der Trennwand und der Längsschalldämmung der Flanken als Basiswerte zugrunde liegen müssen. Welche Eigenschaften bestimmen die schallschutztechnische Qualität von leichten mehrschaligen Wänden? Sind neue konstruktive Lösungen weiterentwickelter Ständerwände schallschutztechnisch sicherer gegenüber Ausführungen nach DIN 4109, Beibl. 1? Können auch mit leichten Gipskartonplatten ansprechende Schalldämmwerte realisiert werden? Wie sind die flankierenden Bauteile schallschutztechnisch zu bewerten und wie können kritische Flanken schallschutztechnisch verbessert werden? Diese Fragen werden täglich gestellt, nachfolgend dazu einige Ausführungen. Das trennende Bauteil die Metallständerwand, alte und neue Erkenntnisse Mit Metallständerwänden können mit wesentlich geringerer Flächenmasse gegenüber einschaligen massiven Bauteilen sehr gute Schalldämmwerte erzielt werden. Ursache für dieses gute schallschutztechnische Verhalten ist das Feder Masse System, das durch die Kopplung von zwei Schalen (Gipskartonplatten-Beplankung) durch eine verbindende Feder (Metallständer, Luftpolster, Dämmstoff) entsteht. Die Qualität dieses Feder Mas- Autor: Georg Krämer

2 se Systems bestimmt die schallschutztechnischen Eigenschaften der Trennwand. Die wichtigsten Abhängigkeiten sind: Entkopplung der Schalen Für ein gut funktionierendes Feder Masse System ist die Entkopplung der Schalen eine der entscheidenden Kenngrößen. Grundsätzlich gilt: Je geringer die akustische Kopplung, desto besser ist die Schalldämmung des Systems. Im Bild 2 ist das Schalldämmverhalten von 150 mm dicken mit Gipsplatten doppeltbeplankten Metallständerwänden (Einfachständerwände) mit Ständern aus Standard- CW 100 -Profilen im Vergleich mit besonders federnden Knauf- Spezialständern MW 100, siehe Bild 3 dargestellt. Gegenüber den relativ steifen CW-Profilen wird durch den Einsatz von MW-Ständern (das Profil besitzt eine Federzunge ) eine deutlich verbesserte Schalldämmung von R = 6 db bei ansonsten gleicher Ausbildung der Ständerwand gemessen. Plattenmasse und -struktur Ständerwände erreichen einen optimalen Schallschutz, wenn als Beplankungselemente bauakustisch biegeweiche Platten eingesetzt werden. Gipskartonplatten in der Dicke 20 mm, hergestellt nach DIN 18180, erfüllen diese Forderungen recht gut und bilden in Verbindung mit anderen gewünschten Platteneigenschaften wie Gefügezusammenhalt bei Brandbeanspruchung, optimierte Festigkeit bzgl. Plattenkern und Karton sowie einfache Verarbeitung und Handling auf der Baustelle die Grundlage für ihren Masseneinsatz. Übliche Plattenmassen liegen heute bei 12,5 mm dicken Gipskartonplatten in der Größenordnung von 8,5 9,5 kg/m 2 beim Typ GKB (Bauplatten) und etwas höher als 10 kg/m 2 beim Typ GKF (Feuerschutzplatten). Bei Vergleichsmessungen in verschiedenen bauakustischen Labors (Mehrfachmessungen gleicher Wandtypen) und internen Messungen von Metallständerwänden nach DIN konnten bei Einsatz von Gipsplatten in diesem Massebereich nur geringe signifikante Unterschiede in der Schalldämmung in Abhängigkeit von der Plattenmasse ermittelt werden (konstruktionsabhängig ca. 1-3 db zu Gunsten der schwereren Platten) /1/. Auch bei weiteren internen Vergleichsuntersuchungen an Einfachständerwänden mit CW 100-Profilen bei Einsatz von Plattenkombinationen in der Beplankung von 12,5 + 12,5 mm (Masse der Schale ca. 17,4 kg/m 2, R w,r =54 db), 12, mm (Masse der Schale ca. 21,8 kg/m 2, R w,r =53 db) und mm (Masse der Schale ca. 29,6 kg/m 2, R w,r =55 db) konnte trotz erheblicher Massedifferenzen der Schalen und trotz Unterdrückung der Kopplung durch entkoppelte Verschraubung kein gravierender Gewinn der Schalldämmung bei größeren Schalenmassen erreicht werden. Neue Ergebnisse zeigen, dass der Gefügezusammensetzung der Gipsplatten bzgl. der einfachen Massenbetrachtung ein größere Bedeutung zukommt. Neue Platten mit veränderter Rezeptur (Plattenmasse und E-Modul sind dabei nicht nur die alleinig geänderten Parameter) bei Knauf unter dem Namen Gipsplatte Piano in Markteinführung bringen gegenüber Standardplatten vergleichbarer Masse bessere Schalldämmwerte selbst in Verbindung mit steifen Standardständern. In Verbindung mit MW Profilen, d.h. Federständern werden die Effekte noch deutlich erhöht (Tab.1; Bild 3). Hohlraumdämpfung Einen wesentlichen Einfluss auf die Schalldämmung von Ständerwänden hat die Dämpfung des Wandhohlraumes mit offenporigem Dämmstoff. Nach DIN 4109, Beibl. 1 wird von Bedämpfungsstoffen gefordert, dass der längenspezifische Strömungswiderstand 5 kpas/m 2 ist. Diese Bedingung wird von allen auf dem Markt angebotenen Matten und Platten aus Mineralwolle (Steinwolle, Glaswolle) mit Rohdichten 15 kg/m 2 erfüllt. Als Grundsatz gilt: Je höher der Füllgrad des Hohlraumes ist, desto höher ist die Verbesserung der Schalldämmung der Ständerwand gegenüber einer unbedämpften Wand. Zur vollen Nutzung der schallschutztechnischen Leistungsfähigkeit von Ständerwänden sollte eine %ige Hohlraumfüllung angestrebt werden. Abstand der Schalen Der Abstand der Gipsplattenschalen, d.h. die Steghöhe der Ständer- und Anschlussprofile ist nicht nur eine statische Funktion sondern auch eine schallschutztechnische Größe. Dieser Abstand ist verantwortlich für die Lage der Resonanzfrequenz, die bei leistungsfähigen Ständerwänden möglichst unter 100 Hz liegen sollte. Als Grundsatz gilt: Je größer der Abstand der Schalen ist, desto niedriger ist die Resonanzfrequenz und desto größer wird das Schalldämmmaß der Ständerwand.

3 Neue Erkenntnisse werden umgesetzt Schalldämmwerte von Ständertrennwänden nach DIN 4109, Beibl. 1, die bisher als planungstechnische Größe verwendet wurden, sind überholt und soweit es sich um Standardkonstruktionen mit standardisierten CW- Profilen und üblichen Gipsplatten handelt (DIN 18183) durch die R w,r - Werte der IGG (Industriegruppe Gipskartonplatten) zu ersetzen (Tab. 1, 4. Spalte). Die angegebenen Werte sind Mittelwerte (das ist in der Planung zu berücksichtigen!) aus den Messungen verschiedener Schallschutzinstitute. Im Hinblick auf die vorstehenden Aussagen zum Einfluss der Masse auf die Schalldämmung wurden in den Werten keine Unterschiede zwischen Bauplatten und Feuerschutzplatten (Massebereich von ca. 8,5 kg/m 2 bis ca. 10 kg/m 2 ) gemacht. Alle Systeme sind zu mind. 80 % Hohlraumfüllung mit Mineralwolle der Rohdichte 15 kg/m 2 komplettiert. Neue Systeme der Fa. Knauf für Einfachständerwände ergänzen die Tab. 1 und schließen vorhandene Lücken im Interesse eines erweiterten Planungsspielraumes. Es sind /2, 3, 4/: MW-Profil mit einfachoder doppellagiger Beplankung aus GKB/GKF Das MW-Profil (MW75, MW100) ist ein optimiertes Profil bzgl. aller relevanten Profilparameter. Dieses Federprofil hat eine asymmetrisch angeordnete Federzunge, die es in Verbindung mit der unterschiedlichen Flanschgeometrie des Profils (schmaler und breiter Flansch) ermöglicht, die Profile zur Ausführung von größeren Einbauhöhen zu verschachteln (Bild 4). Der Austausch der CW- Ständer im System durch MW-Ständer verbessert die Schalldämmung der Konstruktion wesentlich, beeinflusst jedoch nicht die guten statischen und brandschutztechnischen Eigenschaften der Ständerwand. Die üblichen max. Einbauhöhen und Feuerwiderstandsklassen behalten bei analogem Aufbau der Wände ihre Gültigkeit. Da der Zuschnitt der MW-Profile gegenüber den Standardprofilen etwas aufwendiger ist (Zuschnitt mit Handblechschere), wird auf den bevorzugten Einsatz von Fixlängen orientiert. MW- und CW-Ständerprofile mit der Schallschutzplatte Knauf Piano Der Einsatz von Spezialgipskartonplatten reizt die schallschutztechnische Leistungsfähigkeit der Ständerwände aus (Tab.1). Knauf Piano ist nach einer speziellen Rezeptur produzierte Gipsplatte mit gegenüber normalen Platten verändertem Kerngefüge. Die Masse der 12,5 mm GKPiano liegt im Bereich der von Feuerschutz-Standardplatten bei ca. 10,5 kg/m 2. Die Platte besitzt hohe Elastizität, sehr gute Verarbeitungseigenschaften (brechen, schneiden) und gute Verschraubbarkeit. Sie werden als Bauplatten und Feuerschutzplatten hergestellt. Die Kombination MW- Profil und Knauf Piano bringt naturgemäß die höchsten Schalldämmwerte. Zweifach beplankte Wände erreichen bei entsprechend guten flankierenden Bauteilen das Niveau von Wohnungstrennwänden (Mindestforderungen), bei dreifacher Beplankung sind sogar die Empfehlungen für einen höheren Schallschutz nach DIN 4109, Beibl. 2 realisierbar. Auch unter dem Aspekt der Einbruchsicherheit ist die Anordnung einer zusätzlichen 3. Lage durchaus interessant. Alle Ständerwände werden hohlraumgedämpft. Die Messwerte beziehen sich auf eine Hohlraumdämpfung mit leichter Mineralwolle (15-20 kg/m 3 ) mit einem längenspezifischen Strömungswiderstand von 5 kpas/m 2 bei %iger Hohlraumfüllung. Die flankierenden Bauteile der Trennwand Wie bereits dargelegt, ist die Schalldämmung der trennenden Bauteile von Raum zu Raum nur so gut wie ihr schwächstes Kettenglied, d. h. sollte ein Bauteil von den üblichen 5 Bauteilen (Trennwand, Außenwand, Flurwand, Decken, Boden) z.b. nur 35 db haben, ist die Schalldämmung von Raum zu Raum i.d.r. 35 db auch wenn z.b. die Trennwand als Hochleistungstrennwand mit R w,r = 58 db in die Gesamtkonstruktion eingeht! Für die Erreichung der angestrebten Schalldämmung im Bauwerk gilt es deshalb als Frage zu klären: Wie müssen die flankierenden Bauteile beschaffen sein, um in Verbindung mit der dazu passenden Trennwand die angestrebte Schalldämmung im Bauwerk zu erreichen? Rechnerische Größen für die Längsschalldämmung (R L,w = Längsschalldämmmaß) sind in DIN 4109, Beibl. 1 aufgelistet, eine differenzierte gute Zusammenfassung von solchen Werten für unterschiedliche Flankenbedingungen Boden, Wand, Decke, Dachgeschoss ergänzt durch eigene Erfahrungen/Untersuchungen bietet /2/. In der Praxis werden die Flanken oftmals unterschätzt. In Tab. 2 sind einige kritische Flanken aufgeführt und mögliche Verbesse-

4 rungsmöglichkeiten angegeben. Natürlich hängt die notwendige Verbesserung der einzelnen Flanken immer von dem angestrebten Schallschutzniveau der Gesamtkonstruktion ab. Um ein sehr hohes Schallschutzniveau zu erreichen gilt folgender Grundsatz: Erst die Trennwandkonstruktion erstellen, dann die Flanken an die Trennwandkonstruktion anschließen! Übliche Fehler wie aus dem Dachgeschossausbau bekannt, wo aus wirtschaftlichen Überlegungen oftmals nach dem Prinzip erst Aufbau Abseitenwand, Dachschräge, Kehlbalkendecke, Flurwand, dann dazwischen die Trennwand stellen gearbeitet wird (Ergebnis: R w 45 db oder darunter, wenn noch zusätzlich die Trennwand auf schwimmendem Estrich steht) werden vermieden. Die richtige Einbindung der Trennwand nach dem genannten Grundprinzip zeigt z.b. Bild 6. Das Einbaubeispiel Der Zusammenhang zwischen Flanken und Trennwand ist an Hand eines Beispiels, berechnet nach dem Nomogrammverfahren, nochmals dargestellt (Bild 5a / 5b). Ziel: R w = 53 db (Mindestforderung Wohnungstrennwand nach DIN 4109) Flankenbedingungen /2/: Massivdecke, 400 kg/m 2 (einschl. Putz) = 60 db Außenwand: 240 mm, Kalk-Sandstein, 346 kg/m 2 (einschl. Innenputz, Putz) R L,w;R = Innenwand: Ständerwand, doppelt beplankt; Trennwand in Konstruktion der flankierenden Wand eingebunden = schwimmender Estrich (TW steht auf schwimmendem Estrich) = gewählte Trennwand /2/: Knauf-Ständerwand, MW100, 2 x 12,5 mm GK Piano 80 mm Mineralwolle R w,r = 58 db Ergebnis: Der Prognosewert des bewerteten Schalldämmmaßes R w (resultierender Wert aus Trennwand und Flanken) ist, d. h. das erf. R w von 53 db wird bei weitem nicht erfüllt. Wie zu erwarten, bestimmt das schwächste Kettenglied Trennwand auf schwimmendem Estrich das Ergebnis. Was gilt es zu tun? Die schlechteste Flanke ist durch Änderung der Einbaubedingung zu verbessern. Die Trennwand wird direkt auf den Rohfußboden aufgesetzt, der schwimmende Estrich an die Trennwand herangeführt. Das Längsschalldämmmaß verbessert sich auf: R L,w = 70 db neues Ergebnis (Berechnung siehe Bild 5b): Der Prognosewert des bewerteten Schalldämmmaßes R w ist 53 db. Das prognostizierte Ergebnis erfüllt die Zielstellung. Resümee und Schlussgedanken Verbesserte Ständerwandkonstruktionen ermöglichen auch künftig mit Leichtbausystemen und auch mit leichten Gipskartonplatten hohe Schallschutzforderungen zu erfüllen. Neben der richtigen Systemwahl der Ständerwand, einem qualitativ guten Einbau (Dichtheit der Anschlüsse!) sind die Flankenbedingungen ausschlaggebende Kenngrößen für die Erreichung eines guten Schallschutzniveaus. Schallschutz ist eine komplexe Sache. Notwendig ist eine gute Zusammenarbeit zwischen Planer und Ausführenden. Der resultierende R w -Wert zwischen zwei Nutzungseinheiten muss vom Architekten oder Fachplaner geplant und berechnet werden. Der Ausführende sollte diese Schallschutznachweise anfordern, prüfen und bei Unstimmigkeiten Food Wunsch und Realität (evtl. Problematik nicht ausführbarer Planungsvorgaben durch schallschutztechnisch nicht ausreichende Flanken) Bedenken anmelden und Wege zur Lösung mit Planer und Auftraggeber suchen. Literatur /1/ Thomas Masse ist nicht gleich Klasse Trockenbau Akustik, 3/2000 /2/ Knauf Wände Schallschutz Anforderungen, Empfehlungen, Rechenverfahren Gebr. Knauf, Iphofen, 06/2000 /3/ Knauf Metallständerwände W11 Detailblatt Gebr. Knauf, Iphofen, 05/2000 /4/ Knauf Metallständerwände W14 Detailblatt Gebr. Knauf, Iphofen, 04/2000

5 Formblatt zur Ermittlung des Resultierenden Schalldämm-Wertes 60 db /2 abzüglich 21 db R L, w, R 60 db Seite 1) R w,r 58 db Detailblätter Schallschutz mit Knauf, DIN 4109 Beiblatt) R L, w, R Seite 3) Flankierende Bauteile 3/4 abzüglich 37 db Resultierendes Schall-Längsdämm-Maß 5/6 abzüglich 7 20 db R w,r 58 db 8 0 Resultierender Schalldämmwert R w,r der Trennwand unter Berücksichtigung 7/8 abzüglich < 53 db 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 > 3,0 2,8 2,5 2,3 2,1 1,9 1,8 1,6 1,5 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0 e

6 Formblatt zur Ermittlung des Resultierenden Schalldämm-Wertes 60 db 1 10 db 0,4 70 db 2 1/2 abzüglich 59,6 db 0,6 db 3 2,8 4 R L, w, R 60 db Seite 1) R w,r 58 db Detailblätter Schallschutz mit Knauf, DIN 4109 Beiblatt) R L, w, R 70 db Seite 3) Flankierende Bauteile 3/4 abzüglich 56,2 db 18,8 db Resultierendes Schall-Längsdämm-Maß 5/6 abzüglich 56,2 db 7 1,8 db R w,r 58 db 8 23 Resultierender Schalldämmwert R w,r der Trennwand unter Berücksichtigung 7/8 abzüglich 53,9 db < 53 db 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 > 3,0 2,8 2,5 2,3 2,1 1,9 1,8 1,6 1,5 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0 e

7 Tab. 1: Schalldämmwerte R w,r von Knauf Einfach-Metallständerwänden im Überblick GK-Platten > 8,5 kg/m 2 auf Profil Schallschutzplatte Knauf Piano auf Profil Wandtyp Profilabm. Wanddicke CW MW CW MW mm mm W 111/ W W 112/ W W 113/ W Tab. 2: Einige schallschutztechnisch kritische Flanken und Aufwertungsmöglichkeiten Trennwand an Flanken nach Anschluss der Trennwand bie- geweiche Vorsatzschale/Unterdecke (Hohlraum dämmen) vor flankierende Wand/Decke leichte Massivwände; leichte Massivdecken Estrich in Trennwandachse auf- schneiden Trennwand auf Rohfußboden stellen Boden mit schwimmendem Estrich Leichtwände; Holzbalkendecken; Abseitenwände; Dachdecken abgehängte Unterdecken mögliche Aufwertungsmaßnahmen innere Plattenbeplankung in der Trennwandachse aufschneiden nichtgedämmte Hohlräume der Flanken mit Faserdämmstoff zumindest im gesamten Anschlussfeld füllen (Absorberschott) komplettes Einbinden der Trennwand in die Konstruktion des flankierenden Bauteils untere Beplankung in Trennwand aufschneiden vollflächiges Auflegen von Faserdämmstoff auf die Unterdecke bei größeren Abhängehöhen Absorberschott (Faserdämmstoff; b cm) über der Trennwandachse anordnen erst Trennwand an Rohdecke anbinden, dann Unterdecke anordnen und an Trennwand anbinden leichte Fassaden Achtung: Bewertung nach DIN 4109, (Metall, Glas u. ä.) Beibl. 1, R L,w 50 db; ansonsten Wert bei Fassadenhersteller nachfragen; konstruktive Beeinflussung auf der Baustelle schwierig (i.d.r. in Kombination mit Schwertanschlüssen )