Schallschutz historischer Holzbalkendecken Geprüfte Wege zur schalltechnischen Sanierung

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1 2/ Schallschutz historischer Holzbalkendecken Geprüfte Wege zur schalltechnischen Die Wohnungstrenndecke erfordert bei der eine besonders sorgfältige Planung. Hierbei ist es häufig erforderlich in das Tragsystem der Decke einzugreifen, so dass neben den Schall- und Brandschutzanforderungen auch die Statik der Decke zu überprüfen ist. Die vorhandenen Planungsgrundlagen für den Schallschutznachweis von Holzbalkendecken in Massivbauten sind in der derzeitigen Fassung der DIN 4109 mit nur zwei Ausführungsbeispielen sehr lückenhaft. Ebenso fehlen Planungsgrundlagen, die eine statische Ertüchtigung der Tragstruktur und dessen Auswirkungen auf den Schallschutz der Decke berücksichtigen. Auch bezüglich der Einschätzung der vorhandenen Luft- und Trittschalldämmung einer Altbaudecke bestehen große Unsicherheiten. Zur Ermittlung belastbarer Messdaten wurde deshalb im ift Schallschutzzentrum ein Forschungsprojekt [Rabold u.a. 2008] im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung und unter Begleitung der in der tätigen Industriefirmen durchgeführt. Autoren: Andreas Rabold, Joachim Hessinger, Stefan Bacher, ift Rosenheim Redaktionelle Bearbeitung: Robert Borsch-Laaks Untersuchungen im Schalllabor des ift Die Untersuchungen erfolgten an Rohdecken, wie sie im Altbau vorzufinden sind. Es wurden verschiedene smaßnahmen an der Rohdecke, sowie Ertüchtigungen durch Nass- und Trockenestriche geprüft (siehe Abb. 4). Da bekanntermaßen bei der Schalldämmung von Holzde cken die Trittschalldämmung die kritischere Lärmbelastung darstellt wurde zur Beurteilung der Messergebnisse im wesentlichen der bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w mit Berücksichtigung des Spektrum-Anpassungswerts C I, herangezogen. Die Untersuchungen wurden zunächst auf den Schallschutz der reinen Deckenkonstruktion beschränkt. Die für die praktische Anwendung wichtige Beurteilung der Einbausituation inklusive Flankenübertragung wird derzeit in einem zweiten Projektteil untersucht. Altbaudecken im Ist-Zustand Da die vorhandenen Altbaudecken, je nach Region und Zeitpunkt der Gebäudeerstellung, sehr unterschiedlich ausgeführt wurden, besteht eine erhebliche Unsicherheit in der Einstufung der vorhandenen Luft- und Trittschalldämmung (vgl. auch Heft , S. 25 ff.). Eine belastbare Aussage konnte bislang meist nur durch eine bauakustische Messung der Altbaudecke vor Ort gewonnen werden. Abb. 2 zeigt die Einteilung in Gruppen mit ähnlichem schalltechnischen Verhalten. Aus diesen Gruppen wurden dann nach Vorgabe der Projektbegleitenden Arbeitsgruppe repräsentative Deckenaufbauten ausgewählt und auf ihr schalltechnisches Verhalten untersucht, um die Ergebnisse direkt oder indirekt auf die anderen Decken der Grup - pe übertragen zu können. In Gruppe B sind Holzbalkendecken mit Unterdecke und Zusatzmasse zwischen den Balken (z. B. in Form einer Schüttung auf einem Einschub) aufgeführt. Als wichtige Einflussparameter auf ihr schalltechnisches Verhalten sind die Art und die Befestigung der Unterdecke und die zwischen den Balken eingebrachte flächenbezogenen Masse zu nennen. Aus dieser Gruppe wurde die Holzbalkendecke mit Einschub als häufigster Vertreter der im Altbau vorkommenden Holzbalkendecken für die Laboruntersuchungen ausgewählt. Abb. 1: Deckenprüfstand des ift Schallschutzzentrums zur Messung der Schalldämmung von Holzdecken nach DIN EN ISO 140 Der Einfluss von Beschwerung und Putzmasse Um eine Vorstellung über die Schwankungsbreite der akustischen Eigenschaften zu bekommen, wurden folgende Parameter der Decke variiert: Masse der Beschwerung im Blindboden einer Holzbalkendecke mit Einschub. Masse des Rohrputzes an der Deckenunterseite. Die zunächst untersuchte Zusatzmasse im Einschub wirkt hauptsächlich im tieffrequenten Bereich. Im bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w wird bei Erhöhung der Masse von 0 kg/m 2 auf 120 kg/m² eine Verbesserung um 3 db gemessen. Für den L n,w + C I, beträgt die Verbesserung bei gleicher Massenerhöhung 4 db (Tabelle 1).

2 16 2/2011 Gruppe A Norm-Trittschallpegel Ln in db Abb. 3: Trittschalldämmung einer Holzbalkendecken mit Einschub (Schwarze Kurve: ohne Beschwerung, Rote Kurve: 20 kg/m 2 Beschwerung, Blaue Kurve: 120 kg/m 2 Beschwerung,) und unterseitigem Rohrputz (15 kg/m 2 ) 50 Gruppe B 40 Gruppe C Frequenz f in Hz Abb. 2: Übersicht von Rohdecken im Altbau nach [Lißner u.a. 2001] und [Rug u.a. 2001]. Einteilung in Gruppen mit schalltechnisch ähnlichem Verhalten. Gruppe A: Einschalige Rohdecken, Gruppe B: Mehrschalige Rohdecken mit Zusatzmasse zwischen den Balken, Gruppe C: Rohdecken die der derzeitigen Bauweise ähneln. [Rabold u.a. 2008b] Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S., Schallschutz, Holzbalkendecken in der Altbausanierung, Mikado plus, 3, 2008 Daraus, und aus Vergleichsmessungen mit Estrichaufbau, lässt sich schlussfolgern, dass die Art und Masse der Einschubfüllung einen Effekt von maximal 4 db im L n,w / L n,w + C I, ausmacht, wenn die Unterdeckenkonstruktion, wie im Altbau üblich, direkt am Balken montiert ist. Im nächsten Schritt wurde der Einfluss der flächenbezogenen Masse der Unterdecke untersucht. In Altbauten findet man oft eine Deckenuntersicht vor, die aus einem Putzsystem auf Schilfrohrmatten besteht. Die Masse dieses Putzsystems wurde bei sonst gleichen Bedingungen von 15 kg/m 2 auf 26 kg/m 2 erhöht und führte zu einer Verbesserung im L n,w um 4 db und im L n,w + C I, um 1 db (Tabelle 1). der Unterdecke Bei der der Unterdecke wird bei Altbaudecken häufig die vorhandene Rohrputz-Unterdecke durch eine Konstruktion auf Basis von Gipsbauplatten (Gipskarton- oder Gipsfaserplatten) ersetzt. Die Gipsbauplatten werden entweder starr über eine Lattung oder federnd über entsprechende Abhänger (Federschiene, systemspezifische Abhänger o.ä.) an den Holzbalken befestigt. Eine weitere Entkopplung ist durch eine frei tragende Unterdecke möglich. Hierzu wird die frei span nende Unterdeckenkonstruktion ohne direkten Kontakt zur Rohdecke an den flankierenden Wänden montiert. Der Spektrumsanpassungswert (C I ) Das Norm-Hammerwerk als Anregungsquelle bei der Trittschallmessung einer Decke unterscheidet sich im Anregungsspektrum deutlich von der Anregung durch eine gehende Person. Der L n,w als Ergebnis aus der Messung mit dem Norm- Hammerwerk zeigt eine entsprechend schwache Korrelation (Zusammenhang) mit der empfundenen Trittschallübertragung beim Begehen der Decke. Der Spektrumsanpassungswert C I bietet die Möglichkeit diese Korrelation zu verbessern. Hierzu ist er ab 50 Hz auszuwerten und zum L n,w zu addieren (L n,w + C I, ). Tabelle 1: Trittschallschutz der Bestandsdecke in Abhängigkeit von der Masse der Füllung auf dem Einschub und Masse des Rohrputzes. m Auffüllung m Lehmputz L n,w (C I, ) Aufbau: 1 24 mm Dielung gehobelt 2 160/220 Deckenbalken, e = 848 mm 3 Hohlraum 4 Auffüllung: m = 20/80/120 kg/m mm Einschubbretter sägerau 6 Rieselschutz 7 40/60 Latten 8 18 mm Deckenschalung sägerau 9 15 mm Schilfrohrmatten mit Lehmputz 0 kg/m 2 15 kg/m 2 72 (-2) db 20 kg/m 2 15 kg/m 2 70 (-2) db 120 kg/m 2 15 kg/m 2 69 (-3) db 120 kg/m 2 26 kg/m 2 65 (0) db

3 2/ Die hochwertigeren Maßnahmen sind vor allem dann von Interesse, wenn keine Möglichkeit besteht die Altbaudecke von oben ausreichend zu sanieren, weil die darüber liegenden Räume von oben nicht saniert werden können, keine ausreichende Aufbauhöhe zur Verfügung steht, oder die Statik keine Zusatzmaßnahmen auf der Altbaudecke zulässt. Der Austausch des eher biegeweichen Rohrputzes der Altbaudecke gegen eine an Latten montierte Gipsbauplatte ergibt deutlich ungüns - tigere Werte und ist deshalb nicht zu empfehlen. Durch die starre Verbindung der steiferen Gipsbauplatte mit den Balken zeichnen sich die verschiedenen Resonanzen (Eigenfrequenzen und Koinzidenzfrequenz) in der Trittschallkurve deutlich ab. Das A und O: Entkoppeln! Eine Verbesserung der Trittschalldämmung gegenüber der ursprünglichen Situation wird erst durch eine entkoppelte Montage der Unterdecke erreicht. Durch Federschienen und 2* 12,5 mm Gipsfaserplatten können 9 db Verbesserung im L n,w erreicht werden (Tab. 2). Eine weitere, deutliche Verbesserung bringt eine Tabelle 2: Ersatz des Rohrputzes durch abgehängte Unterdecken (Masse der Einschubfüllung 120 kg/m²) abgehängte Unterdecke durch eine Sys temlösung (Abhänger entkoppelt über ein PUR-Elastomer). Es ergab sich eine deutliche Verbesserung im L n,w von 19 db. Mit Spektrumanpassungswert wurden 15 db Verbesserung erreicht. Als Grenzfall einer akus - tisch entkoppelten Unterdecke kann die Montage einer freitragenden Unterdecke angesehen werden. Die mit solch einem System ermittelte Luftund Trittschalldämmung war vergleichbar mit derjenigen, die mit dem oben beschriebenen Abhängersystem ermittelt wurde. Die Rohdecke ändern? In den Messungen an den Rohdecken mit unterschiedlichen Variationen des Deckeneinschubs wurde bereits festgestellt, dass der Einschub mit smaßnahme gegenüber Tabelle 1 27 mm Federschiene 2 x 12,5 mm Gipsfaserplatten 130 mm Abhänger 2 x 12,5 mm Gipsfaserplatten seiner Zusatzmasse vornehmlich bei den tiefen Frequenzen Verbesserungen erbringt. Der Ersatz des Einschubs durch Faserdämmstoffe ergibt gerade bei den tiefen Frequenzen schlechtere Werte, auch dann wenn oberseitig der Decke ein Zementestrich aufgebracht wird. So ist auch diese Änderung an der Bestandkonstruktion nicht zu empfehlen. Oft ist eine statische Ertüchtigung der Altbaudecke erforderlich. Wenn der Eingriff in die Rohdecke von oben erfolgen kann, sind diese Maßnahmen auch bei bewohnten Räumen unterhalb der Decke oder zu schützenden Unterdecken (Stuck) geeignet. Werden die Deckenbalken mit beidseitigen Laschen aus Vollholz oder Holzwerkstoffplatten verstärkt, können L n,w (C I, ) 60 (0) db 50 (1) db Schallschutz im Element LIGNATUR Decken- und Dachelemente haben hervorragende schalldämmende Eigenschaf- ten bei geringem Eigengewicht und minimaler Höhe. Sie wollen mehr wissen? Wir beraten Sie gerne. Telefon +41 (0) db Verbesserung im Tieftonbereich Lignatur AG CH-9104 Waldstatt info@lignatur.ch

4 18 2/2011 Unterdecke Tragwerk + Estrich - aufbau + Estrich - aufbau Abb. 4: Untersuchte Systeme zur Verbesserung der Trittschalldämmung alte Holzbalkendecken in [Rabold u.a. 2008]. Unebenheiten (Durchhängen der Balkenlage) ausgeglichen werden. Solange eine neue De -ckenschalung unmittelbar auf den Laschen aufgebracht wird, ergibt sich für die Luftund Trittschalldämmung der Rohdeckenkonstruktion allerdings keine nennenswerte Verbesserung. Diese Maßnahme ist wesentlich wirksamer, wenn der Hohlraum bis zur Oberkante der Verstärkungen mit einer gebundenen Schüttung aufgefüllt wird und ohne Einsatz einer Deckenschalung der Estrichaufbau direkt auf diese gebundene Schüttung aufgelegt wird (Abb. 5, Zeile 2). Hierzu ist es erforderlich den Blindboden statisch zu ertüchtigen. Durch diese smaßnahme ergibt sich eine sehr effektive Verbesserung der Trittschalldämmung, die über das hinausgeht, was beim Verlegen des Estrichs auf der ursprünglichen Dielung möglich gewesen wäre (Abb. 5, Zeile 1) Noch bessere Werte können durch Holzbetonverbund- Konstruktionen und Decken mit Sekundärträgern für den neuen Bodenaufbau erzielt werden. Und alles zusammen? Auf Basis der Prüfungen im Labor wurde ein Prognoseverfahren für die schalltechnische Berechnung und Planung entwickelt. Dies erlaubt die Nass- und Trockenestrichaufbauten der verschiedenen Sys - tempartner des Forschungsvorhabens zu bewerten. In [Rabold u.a. 2008] sind in umfangreichen Matrizen über 300 Varianten zusammengestellt. Eine Auswahl für die Bestandsdecken der hier behandelten Art ist in Abb. 5 zusammengestellt. Es zeigt sich, dass die normalen Anforderungen der DIN 4109 an Wohnungstrenndekken (L' n,w 53 db) bei den meisten Systemen mit Zement- oder Fließestrichen erreicht werden können. Die Reserven für Schallnebenwege (Flankenübertragung) sind allerdings oft sehr gering. Bei Trockenestrichen gelingt dies nur, wenn als Zusatzmaßnahme eine Beschwerung oder eine abgehängte Unterdecke umgesetzt wird. Die erhöhten Anforderungen (L' n,w 46 db) erfüllen auch Zementestriche auf Mineralfaserdämmung mit geringer dynamischer Steifigkeit sicher nur mit zusätzlicher Beschwerung oder entkoppelter Unterdecke oder in Verbindung mit Spezialkonstruktionen (z.b. Holzbetonverbund). Literaturverweise [Rabold u.a. 2008] Rabold, A., Bacher, S., Hessinger, J., Holzbalkendecken in der Altbausanierung, DGfH-Forschungsbericht des ift Rosenheim 2008 [Lißner u.a. 2001] Lißner, K,, Rug, W., Winter, S., Schmidt, D., Holtz, F., Hessinger, J., Hauser, G., Otto, F., Modernisierung von Altbauten, INFORMA- TIONSDIENST HOLZ der EGH, hh Reihe 1; Teil 14; Folge 1, Dezember 2001 [Rug u.a. 2001] Rug, W., Held, H., Stützer, Ch., Schulze, K., Erneuerung von Fachwerkbauten, INFORMATI- ONSDIENST HOLZ der EGH, hh Reihe 7; Teil 3; Folge 1, Dezember 2001 Danksagung Der Dank der Projektbearbeiter gilt den beteiligten Industriefirmen für ihr großes zeitliches und finanzielles Engagement: Effidur GmbH, Finnforest Merk GmbH, Getzner-Werkstoffe-GmbH, Glunz AG, Gutex Holzfaserplattenwerk, Ingenieurteam Bergmeister GmbH, Knauf Gips KG, Lignatur AG, Pavatex SA, SFS intec AG, Spillner Spezialbaustoffe GmbH, STEICO Aktiengesellschaft, Xella Trockenbausysteme GmbH

5 2/ Ist-Zustand von oben von unten L nw (C 1, ) Rohdecken 18 GF 20 GF 22 HWST 21 Dielen 22 HWST 50 ZE 35 FE 20 Power SE 53 ZE Lewis Rw (C ; C tr, ) 10 HWF 10 HWF 30 HWF 40 HWF 20 HWF 40 MW 40 MW 20 mw 12 SylomerTSS 30 Split 60 Betonsteine Variation Aufbau mm Dielung X11/12 X27/28 X25/ mm Balken L nw =65 (0) db L nw =57 (2) db L nw =48 (12) db L nw =56 (4) db L nw =54 (7) db L nw =48 (4) db L nw =45 (4) db L nw =48 (3) db L nw =53 (3) db L nw =49 (2) db Einschub m =80 kg/m 2 R w =50 s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db R w =73 R w =75 s=2 db s=2 db s=2 db Unterdecke verputzt Rohrputz m =26 kg/m 2 (-1;-10) db (-14; -29) db (-14; -29) db 220 mm Balken X81/82 X77/78 Verstärkung L nw =49 (9) db L nw =50 (9) db L nw =49 (12) db L nw =39 (8) db L nw =42 (7) db L nw =44 (9) db L nw =41 (8) db Einschub/zus. s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db R w =77 R w =75 s=2 db Auffüllung (-16; -32) db (-17; -32) db Einschub tragend Rohrputz m =26 kg/m 2 abgehängte Unterdecke F90 24 mm Dielung X183/184 X18/ mm Balken L nw =50 (1) db L nw =44 (3) db L nw =33 (15) db L nw =42 (7) db L nw =41 (9) db L nw =34 (5) db L nw =32 (6) db L nw =35 (5) db L nw =39 (6) db L nw =37 (5) db Einschub m =80 kg/m 2 R w =65 s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db s=2 db R w =78 Abhänger, (-6;-21) db (-15;-31) db 100 mm Dämmung 2 x 12,5 mm GF Abb. 5: Matrix der Schalldämmwerte für sanierte Holzbalkendecken mit verschiedenen Trocken- und Nassestrichaufbauten. Spalte Nr. Kürzel Aufbaubeschreibung 1 Rohdecke 2 18 GF 18 mm Gips- Trockenestrich, Knauf Brio, m' 25 kg/m², mit 10 HWF 10 mm Holzfaserplatten verklebt 3 20 GF 20 mm Gips- Trockenestrich, Xella 2 E 31, m' 26 kg/m², mit 10 HWF 10 mm Holzfaserplatten verklebt 30 Splitt 30 mm Kalksplitt in Pappwaben, Xella, m' 43 kg/m² 4 22 HWST 22 mm OSB 3 N+F Verlegeplatte, m' 13 kg/m² 30 HWF 30 mm Holzfaserplatten, Pavatex Pavapor, s' 50 MN/m³ 5 21 Dielen 21 mm Holzdielen auf Verlegeleisten, m' 9 kg/m² 40 HWF 40 mm Holzfaserplatten, Pavatex Pavatherm-Floor-NK 6 22 HWST 22 mm OSB 3 N+F Verlegeplatte, m' 13 kg/m² 20 HWF 20 mm Holzfaserplatten, Gutex Thermofloor, s' 30 MN/m³ 60 Betonsteine 60 mm Betonsteine (200x200 mm) auf 10 mm Quarzsand, m' 131 kg/m 7 50 ZE 50 mm Zementestrich, m' 120 kg/m² 40 MW 40 mm Mineralfaser Trittschalldämmplatten, s' 6 MN/m³ 8 35 FE 35 mm Fiesestrich, m' 97 kg/m² 40 MW 40 mm Mineralfaser Trittschalldämmplatten, s' 6 MN/m³ 9 20 Power SE 20 mm Powerpanel SE, Xella, m' 50 kg/m² 20 MW 20 mm Mineralfaser Trittschalldämmplatten, s' 20 MN/m³ ZE-Lewis 53 mm Beton C25/30, Lewis Schwalbenschwanzplatte m' 94 kg/m² 12 Sylomer TSS 12 mm Sylomer TSS A Schallschutzstreifen, b = 80 mm, e = 848 mm