baulicher Schallschutz (Tritt- und Luftschallschutz) Installationen, haustechnische Anlagen, Schallabsorption

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1 1 SCHALLSCHUTZ 1. WAS IST SCHALLSCHUTZ? Hörer und Schallerzeuger in einem Raum Hörer und Erzeuger nicht in einem Raum Schallabsorption (Schallschluckung) Schalldämmung Bauakustik Raumakustik Technische Akustik baulicher Schallschutz (Tritt- und Luftschallschutz) Installationen, haustechnische Anlagen, Schallabsorption Schallverteilung in Räumen gleichmäßige Lautstärke, Echofreiheit, Nachhallzeit Schwingungsisolierung techn. Lärmquellen, Maschinen, Schalldämpfer Frequenzbereiche: f [Hz] Raumakustik Bauakustik 2. GRUNDLAGEN DER AKUSTIK Schall entsteht durch Schwingbewegungen von Schallerzeugern. Er ist eine Störung eines elastischen Mediums aus dem Ruhezustand. Die Schwingungen erfolgen so rasch, daß unser Auge sie nicht verfolgen kann und setzen sich mit ihrer für das Medium typ. Geschwindigkeit in Wellenform fort (Schallgeschwindigkeit). s AMPLITUDE T = Periodendauer T t PERIODE / WELLENLÄNGE λ

2 2 2.1 FREQUENZ n Frequenz f = t in [Hz = 1/s] n = Anzahl der Schwingungen t = Zeit in [s] - z.b. 128 Hz = 128 Schwingungen in der Sekunde - Schall ist hörbar von Hz 2.2 WELLENLÄNGE - die Wellenlänge wird mit λ bezeichnet - Schallerreger erzeugen im Schallträger (z.b. Luft, Wand) Schallwellen, die von der Erregerstelle nach allen Seiten wegeilen - Luftschall, Flüssigkeitsschall Dichtewellen Körperschall Biegewellen - im Vakuum gibt es keine Schallausbreitung 2.3 SCHALLGESCHWINDIGKEIT - Schallgeschwindigkeit = Wellengeschwindigkeit Stoff Schallgeschwindigkeit in [m/s] Luft 340 Gummi 50 Wasser 1500 Stahl 5000 Mauerwerk 4000 Zusammenhang zwischen Frequenz, Wellenlänge, Schallgeschwindigkeit: Wellengleichung c = λ f Wie groß ist die Wellenlänge von Schall, der sich in der Luft fortpflanzt bei verschiedenen Frequenzen? Geg.: Ansatz: c = 340 m/s λ = c / f in [m] f = 100 Hz f = 1000 Hz f = 2000 Hz f = Hz λ = 3,4 m λ = 0,34 m λ = 0,17 m λ = 0,034 m ( Grenze des menschl. Gehörs)

3 3 Schrittlänge 2 Schritte pro Sekunde 1,26m in der Sekunde λ = Wellenlänge f = Frequenz c = Schallgeschwindigkeit 3. WAHRNEHMUNG UND MESSUNG VON SCHALL Das Hörfeld beschreibt den Umfang des Hörens hinsichtlich der Empfindungsgrößen Tonhöhe und Lautstärke und den dazugehörigen physik. Größen Frequenz und Schalldruck physikalischer Vorgang Amplitude wird größer Frequenz wird höher Einfache Schwingung Kompliziert überlagerte Schwingung ohne erkennbare Grundfrequenz unsere Empfindung Ton wird lauter Ton wird höher Einfacher Ton Geräusch wie z.b. der Sprechlaut 3.1 SCHALLPEGEL; LAUTSTÄRKE Schalldruck Blättchen weicht aus! Druck von N/m² Die Stärke des Schalls kann durch den Wechseldruck (Druckschwankung) gekennzeichnet werden, der sich mit dem atmosphärischen Druck der Luft überlagert. Dieser Wechseldruck wird als Schalldruck bezeichnet. Der Schalldruck wird als Schallpegel L oder als Lautstärke angegeben. Wegen der großen Spannweite des Druckes ( N/m²) wird zur Verkürzung für den Schallpegel lg benutzt (z.b. lg = 4). Schallpegel L = 20 lg (p/p 0 ) in [db] p = gemessener Schalldruck p 0 = gerade noch wahrnehmbarer Schalldruck 2 * 10-5 N/m² 10-2

4 4 Bsp.: Ton 1: p = 10-2 N/m² L = 20 lg 2 * 10-5 = 54 db 10 Ton 2: p = 10 N/m² L = 20 lg 2 * 10-5 = 114 db Amplituden einer Schallwelle Schalldruck p [N/m², Pa] Schalldruckpegel db = p/p 0 Stille = p 0 2 * ruhige Wohnung 2 * ruhiges Büro 2 * Sprache normal 2 * Sprache laut 2 * Autohupe 2 * Schmerzgrenze 2 * Die Lautstärke - die Lautstärke wird in phon angegeben - zwischen Lautstärke (=Empfindung) und Reiz (=Schallpegel) besteht kein linearer Zusammenhang; es gilt das Weber-Fechner sches Gesetz: Die Stärke einer Empfindung ist dem Logarithmus des Reizes proportional. z.b. bei 1000 Hz gilt L N [phon] = 20 lg p/p 0 db = L (Schalldruckpegel) - da die Lautstärke bei Frequenzen 1000 Hz von der Frequenzverteilung des Geräusches abhängt, die jedoch kaum meßbar ist, hat man den A-Schallpegel in [db(a)] (A - Frequenzbewertungskurve) eingeführt, der die Frequenzanteile bewertet. Er ist der Näherungswert für das menschl. Gehörempfinden - die A-Bewertung gibt einen lautstärkeäquivalenten Pegel Art des Schalls L N in [phon] db (A) Hörschwelle 0 Normales Sprechen Lautsprechermusik 60 Sehr lauter Straßenlärm Schmerzschwelle A-Pegel, gekennzeichnet als L A oder db(a) (z.b. L = 65 db(a) oder L A = 65 db) - Lautstärke und A-Schallpegel sind nicht streng proportional dem Lautstärkeempfinden: L = + 3 db(a) L = + 10 db(a) doppeltes Lautstärkeempfinden im Bereich db(a) doppeltes Lautstärkeempfinden über 20 db(a) Zeitabhängiges Hören

5 5 Zeitbewertungen: S - slow (1000 ms) F - fast (250 ms) I - Impulse (35 ms) - hörphysiolog. richtig: 35 ms (I - Bewertung) - technisch vereinbart: 250 ms (F - Bewertung) ; z.b. L = 65 db (AF) Vergleich: 1 at 1013,25 hpa 194 db Addition von Schallpegeln - L ges L 1 + L 2 + L !!! - es addieren sich die Schallenergien, d.h. die p²-werte: n L ges = 10 lg (p²/p 0 ²) in [db] (vgl. obige Gleichung) i=1 wenn man nun L i = 20 lg (p/p 0 ) = 10 lg (p²/p 0 ²) in diese Gleichung einsetzt ergibt sich... n L ges = 10 lg 10 Li/10 i=1 in [db] Bsp.1: L 1 = 52 db, L 2 = 52 db, L 3 = 10 db L ges = 10 lg (10 L1/ L2/ L3/10 ) db = 10 lg (10 5, , ) db = 55 db Bsp.2: L 1 = 52 db, L 2 = 52 db L ges = 10 lg (2 * 10 5,2 ) db = 10 lg lg 10 5,2 db = ca. 3 db + 52 db Verdoppelung der Schallquellen L = + 3 db Halbierung der Schallquellen L = - 3 db bei n gleichen Schallquellen L ges = 10 lg (n * 10 L/10 ) L ges = 10 lg n + L Zusammenfassung n Addition verschiedener Schallpegel: L ges = 10 lg 10 Li/10 in [db] i=1 Verdoppelung von Schallpegeln: 2 L 1 = L db in [db] Halbierung von Schallpegeln: ½ L 1 = L 1-3 db in [db]

6 6 n gleiche Schallpegel: n L 1 = L lg n in [db] Energetische Addition: L 1 - L 2 in [db] L in [db] Bsp.: L 1 = 50 db L 2 = 59 db L 1 - L 2 = 9 db mit diesem Wert geht man nun in die Tabelle das entsprechende L addiert man nun auf den höheren Wert. Hier ergibt es einen Schallpegel von 60 db. 4. LUFT- UND KÖRPERSCHALLANREGUNG Χ Durch z.b. Hämmern, Lichtschalter, Tür- zuschlagen wird Körperschall erzeugt. Dadurch wird eine Wand oder Decke direkt in Schwingung versetzt. Durch z.b. Sprechen wird Luftschall erzeugt ( Luftteilchen in Schwingung) versetzt. Die damit verbundenen Luftdruckschwankungen versetzten Decken und Wände in Schwingung. Diese Schwingungen bringen die Luftteilchen im Nebenraum zum Schwingen. Luftschallübertragung meist schwieriger zu dämmen Körperschallübertragung, z.b. Trittschallübertragung einfacher zu dämmen - Angabe der Schalldämmung (Schall- - Maximalpegel, der von Geräusch übrig pegeldifferenz) bleiben darf

7 7 5. LUFTSCHALLDÄMMUNG 5.1 DEFINITION UND MESSUNG DES SCHALLDÄMMAßES L 1 L 2 Der spürbare Schallschutz zwischen den Räumen ist die... S Schallpegeldifferenz = L 1 - L 2 = R - 10lg A in [db(a)] R = Schalldämm-Maß; hat den größten Einfluß (s.u.) S = Fläche der Trennwand A = äquivalente Schallabsorptionsfläche des leisen Raumes (s.u.) also... je größer die Wandfläche und je kleiner die äquival. Schallabsorptionsfläche desto kleiner ist der Schallschutz daraus folgt die Meßgleichung für das Schalldämmaß... S R = L 1 - L lg A in [db(a)] Das Schalldämmaß R beschreibt die Schalldämmung; es kennzeichnet sozusagen die Art der Wandkonstruktion. p ein Schalldämmaß R = 10 lg p durch in [db] p ein = einfallende Schalleistung p durch = durchgelassene Schalleistung Von der anfallenden Schalleistung p 1 werden durchgelassen bei R = 20 db 1/100 ( lg 100 = 2) R = 30 db 1/1000 ( lg = 3) R = 50 db 1/ ( lg 1000 = 5) schon laut! R = 53 db 1/ ( lg = 5,3) Schallschutz L und R sind fast gleich: L 1 - L 2 = R - 1 db bei Decken L 1 - L 2 = R + 1 db bei Wohnungstrennwänden

8 8 - wird R mit bauüblichen Schallnebenwegen bestimmt, heißt es R - R ist von der Frequenz abhängig. Man muß R also für verschiedene Frequenzen bestimmen. Für die praktische Anwendung wird aus diesen Werten ein Mittelwert gebildet: R in [db] Mittelwert f in [Hz] Bewertetes Schalldämmaß R W Ziel: - einfache Kennzeichnung der Schalldämmung - Vergleichbarkeit von Bauteilen Bewertung der Meßkurve durch Bezugskurve (ideale Wand: 24 cm, Vollziegel, verputzt, R w = 52 db) R in [db] B Bewertungskurve; soll den idealen Verlauf der Schalldämmung darstellen LSM M Meßkurve R W B v verschobenes B U U zulässige Unterschreitung 500 B wird nach unten verschoben, bis die Unterschreitung von M zu B v im Mittel nicht mehr als 2 db ist ( Überschreitungen werden nicht berücksichtigt). R w ist dann der y-wert von B v bei 500 Hz. Das Luftschallschutzmaß LSM ist der Abstand von B und B v (s.o.) - R W = LSM - 52 db - je biegesteifer, desto schlechtere Schalldämmung - R muß um so höher sein... - je größer die Wandfläche ist - je kahler der Nebenraum ist - je kleiner das Grundgeräusch im Nebenraum ist!!!

9 9 R w Massekurve einschalig biegeweich R w = 20 lg m + 12 db (m 10 kg/m²) biegesteif R w = 27 lg m - 17 db (m 50 kg/m²) zweischalig R w ges = R w (gleich schwere Einfachwand) + 12 db Wie groß ist das bewertete Schalldämmaß einer Haustrennwand aus 2 x 15cm Ortbeton? m ges = ( 2 x 345 kg/m²) = 690 kg/m² R w = 59 db aus Massekurve ( Formel für einschalig, biegesteif) R w ges = 71 db ( 1/ der Energie geht durch) ( Formel für zweischalig) m = 400 kg/m² (schwere Bauweise) R w ist das bewertete Schalldämmaß mit bauübliche Flankenübertragungen R w ist das bewertete Schalldämmaß mit unterdrückter Flankenübertragung Es gilt R w R w. Subjektive Wirkung Das erforderliche R w hängt stark vom Grundgeräuschpegel im Empfangsraum ab: übertragener Schallpegel übersteigt Grundgeräuschpegel übertragener Schallpegel gleich groß oder kleiner als Grundgeräuschpegel Schallschutz nicht als ausreichend empfunden Schallschutz als ausreichend empfunden 5.2 SCHALLDÄMMUNG EINSCHALIGER; MASSIVER BAUTEILE Bei einschaligen Wänden wird der Schall übertragen durch... - Undichtigkeiten in der Wand - Masse der Wand MASSE DER WAND Schalldämmung hängt ab von - flächenbezogene Masse m in [kg/m²]

10 10 - längenbezogene Biegefestigkeit B (Koinzidenzfrequenz!) Einfluß der Flächenmasse m - R wächst mit zunehmender Masse und steigender Frequenz - höheres Raumgewicht schlechtere Wärmedämmung bei gleicher Dicke - Biegesteifigkeit ist auch von Bedeutung (bes. bei dünnen Wänden) s.u. π f m R = 20 lg ρ L c L - 3 db π = 3,14... f = Frequenz in [Hz] m = flächenbezogene Masse in [kg/m²] ρ L = Dichte der Luft in [kg/m³] c L = 340 m/s Massegesetz R 20 lg f m Wenn sich die Frequenz verdoppelt, steigt R um 6 db an: R = 20 lg (f 2 /f 1 ) db f 2 = 2 f 1 R = 20 lg 2 db = 20 * 0,3 db = 6 db Bsp.: 20cm Betonwand ρ w = 2300 kg/m³ R 100 Hz = 48 db, R 1000 Hz = 68 db Dasselbe gilt für die Verdoppelung der Masse. R w in [db] m in [kg/m²] - dicke Wände, schweres Material guter Schallschutz Voraussetzung : Wände müssen dicht sein! (s.u.) Einfluß der Biegesteifigkeit B - biegeweich = Grenzfrequenz liegt über 1500 Hz - bei dünnen Platten ist eine geringe Biegesteife von Nutzen

11 11 - Flächenmasse m und Biegesteifigkeit B haben bei Schwingungsanregung einer Wandschale sogenannte freie Biegewellen auf der Wand zur Folge (Energieausbreitung) F λ B σ Abstrahlgrad biege- biegesteif 1 weich λ B = λ L f g Ansatz: c = λ f c L 2π B λ B = λ L = f = f 4 m 4 Aus dieser Gleichung leitet sich die Gleichung für die Grenzfrequenz ab. Das Minimum an Schalldämmung tritt wenig oberhalb der sog. Grenzfrequenz f g auf. Das ist die Frequenz, bei der sich der Schall im Bauteil mit 340 m/s - also genauso schnell wie in der Luft - fortpflanzt. Der Übergang von Schall aus der Luft in das Bauteil ist dann besonders gut! c² m Ed³ Grenzfrequenz f g = 2π B mit B = 12 m = flächenbezogene Masse der Platte B = Biegesteifigkeit der Platte E = Elastizitätsmodul in [N/mm²] d = Dicke c = Schallgeschwindigkeit der Luft 340m/s - die Grenzfrequenz liegt um so niedriger, je dicker und damit je steifer die Platte ist - bei dünnen Platten ist die Schalldämmung besser, wenn die Grenzfrequenz hoch liegt - biegeweich Grenzfrequenz liegt über 1500 Hz - Verhältnis Masse/Biegesteife sollte möglichst hoch sein (z.b. Aufkleben von Klötzchen oder eingesägte Rillen) Bauteil Beziehung der freien Biegewelle λ B zur Wellenlänge der Luft λ L bei gleicher Frequenz Verhalten Wo befindet sich f g in Beziehung zum interessierenden Bereich ( Hz)?

12 12 λ L = c L /f und λ B = c B /f schwer, biegehart dünn, biegeweich (9,5mm, 12,5mm GK-Platten, Gläser < 10mm) dünn, biegehart λ B > λ L (entspricht c B > c L ) λ B < λ L (entspricht c B < c L ) λ B = λ L (entspricht c B = c L ) gute Anregbarkeit / Abstrahlung Druckausgleich auf Plattenoberfläche! schlechte Schallabstrahlung / Anregbarkeit resonanzartige überhöhte Schallabstrahlung / Anregbarkeit oberhalb unterhalb mitten im Spuranpassung - resonanzartige Anregung, passiert bei f g (streifender Schalleinfall oder f > f g schräger Schalleinfall) - Für f < f g gibt es keine Spuranpassung (=Koinzidenz). Abschätzung f g f g d = konstant d = Dicke der Stoffschicht in [cm] Stoffart f g bei 1cm Schichtdicke in [Hz] f g bei x cm Schichtdicke in [Hz] Glas /x Beton /x Gips /x Blei /x UNDICHTIGKEITEN Undichtigkeiten sind (feine) Luftkanäle, die von der einen zur anderen Seite reichen. Durch sie kann der Luftschall hinübergelangen, ohne daß er in Körperschall umgesetzt wird. - geeignet zum Dichten ist Naßputz (ungeeignet sind Gipsplatten und Trockenputz) Unverputze Wände dämmen schlechter!

13 13 unverputzte Wand aus z.b. Schüttbeton große, durchgehende Poren verputzte Wand (einseitig genügt!) - bei rundporigen, dichten Steinen entstehen Undichtigkeiten durch undichte Mörtelfugen - Fugen unter Türen oder mobilen Trennwänden sind auch Schallübertragungswege. Abhilfe schaffen an die Fuge anschließende Hohlräume, die mit Dämmaterial gefüllt sind 5.3 SCHALLDÄMMUNG ZWEISCHALIGER WÄNDE - Wände, die aus zwei einzelnen, durch eine Luftschicht oder eine weichfedernde Dämmschicht voneinander getrennten Schalen bestehen - die Dämmschicht verhindert Hin-und-Herreflektieren des Schalls zwischen den Schalen Feder m 1 m 2 d Masse - Feder - Masse - System - es gibt 3 Übertragungswege: A = Flankenübertragung B = über die Luftschicht/Dämmschicht C = über den Ständer A B C Übertragung über die Luftschicht/Dämmung (B) - Ausfüllung mit Dämmaterial bringt ein höheres Schalldämmaß - Wand ist ein Schwingungssystem mit der Resonanzfrequenz f R - f R sollte möglichst unterhalb des interessierenden Frequenzbereiches liegen schwere Schalen dicke Luftschicht/biegeweiche Dämmung - f R sollte nicht wesentlich höher als 100 Hz sein! zwischen den Schalen Resonanzfrequenz f R in [Hz] zwei gleiche Schalen biegeweich biegesteif Luftschicht mit schallschluckender leichte biegeweiche Vorsatzschale vor schwerem Bauteil

14 14 Einlage, z.b. Fasermatte Dämmschicht mit beiden Schalen vollflächig verbunden m d Hz m d Hz m d Hz s 270 m Hz s 900 m Hz s 190 m Hz m = flächenbezogene Masse der Vorsatzschale bzw. der Einzelschale in kg/m² d = Schalenabstand in [cm] s = dyn. Steifigkeit der Dämmschicht in MN/m³ Weitere lustige Möglichkeiten, f R zu berechnen s Resonanzfrequenz f R = 2π m d = 2π m in [Hz] d = Schalenabstand s = Steifigkeit des Federmaterials z.b. MF m 1 + m 2 Resonanzfrequenz f R = m 1 m 2 d in [Hz] m 1,2 = flächenbezogene Einzelmasse der beiden Schalen f R = 40 lg f R in [db] Biegeweiche Vorsatzschalen Wände mit ungenügender Schalldämmung können durch eine biegeweiche Vorsatzschale verbessert werden (z.b. verputzte Holzwolleplatte). 5.4 FLANKENÜBERTRAGUNGEN Flankenübertragungen über Bauteile und Nebenwegübertragungen über z.b. Fugen, Kanäle, Hohlräume (Unterdecken) begrenzen die Schalldämmung. Kritisch sind: - zu leichte, flankierende Bauteile z.b. Außenwände aus Wärmedämmziegeln (rho = 800 kg/m³) Anbindung der Trennwand an die Außenwand muß biegesteif sein, z.b. Stumpfstoß mit Metallanker

15 15 - Steildächer Aufsparrendämmung, schalldämmende Schale an der Unterseite - schwimmende Estriche - innenliegende Wärmedämmung mit akust. harter (steifer) Dämmschicht - Hohlräume über abgehängten Decken und Doppelböden abgehängte Decke - Kabelkanäle (Büro) Gipskartonwand - Türen ( Dichtungen oft unzureichend Bodendichtung) R w = 27 db (Wohnungseingang, Flur) R w = 35 db (Türblatt) R w = 37 db (Wohnungseingang) (Prüfzeugnis: R wp = (37 + 5)dB = 42 db) 6. TRITTSCHALLDÄMMUNG 6.1 MESSUNG UND BEWERTUNG VON TRITTSCHALL Norm-Trittschallhammerwerk (5 Hämmer à 500g, 4cm, 10/sec) L A Norm-Trittschallpegel L N = L + 10 lg A 0 in [db] L = gemessener Schallpegel A = äquivalente Schallabsorptionsfläche in [m²]- Messung über Nachhallzeit T 60 A 0 = 10m² Normbezugsfläche ( Schallabsorption Standardwohnung 50er-Jahre T 60 0,5s) = in den Raum eingestrahlte Schalleistung Messung: in Terzbandschritten Normmessung A - Gesamtschallpegel Kurzmessung Faustformel TSM 71 db - L A

16 16 - Teppich auf massive Betondecke Schallpegelspitzen zu best. Frequenzen werden gemildert; db-leistung bleibt gleich 6.2 KENNZEICHNUNG DER TRITTSCHALLDÄMMUNG DURCH EINZELANGABE - DIN Meßnorm - Angaben erfolgen im bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w oder durch das Trittschallschutzmaß (TSM) Bewerteter Normtrittschallpegel - Referenzdecke Bezugskurve Bezugskurve wird nach unten verschoben, bis die Überschreitung von M zu B v im Mittel nicht mehr als 2 db ist ( Unterschreitungen werden nicht berücksichtigt). (s. bew. Schalldämmaß): L n,w ist dann der y-wert von B v bei 500 Hz. L n,w bewerteter Norm-Trittschallpegel (L n,w ) - Norm-Trittschallpegel stellt im Gegensatz zur Luftschalldämmung keine Dämmung dar, sondern ein Maß für das zu erwartende Störgeräusch dar - hoher Wert ungünstiger Trittschall-Schutz!!!! TSM - Trittschallschutzmaß TSM = 63 db - L n,w z.b. TSM = 0 db (Normdecke) TSM = 10 db L n,w = 63 db L n,w = 53 db - TSM von üblichen Decken -20 db bis 20 db - DIN 4109 TSM mind. 17 db äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel L n,w,eq,o = Verhalten einer Rohdecke zusammen mit einem trittschalldämmenden Fußboden Bezeichnung m in [kg/m²] R w in [db] TSM TSM eq Massivdecken 120 mm Stahlbeton-Hohldielen Stahlbetonplattendecke mm bis bis -7

17 17 leichte Hohlkörperdecke, einschalig schwere Hohlkörperdecke, zweischalig Holzbalkendecken 16mm Holzspanplatten auf Holzbalken, Balken unterseitg sichtbar wie oben nur mit 12,5mm GK-Platten unter den Balken VERHALTEN TYPISCHER BAUTEILE a) Massivdecken flächenbezogene Masse (wesentlichstes Kriterium) b) Holzbalkendecken Behandlung als zweischaliges Bauteil (s.o.) c) Treppen MASSIVDECKEN - Norm-Trittschallpegel nimmt mit zunehmender Dicke der Deckenplatte ab - zunehmender Trittschallschutz mit erhöhtem m : m TSM eq = 35 lg m db in [db] m 0 = 1kg/m² m L n,w,eq = 164 db - 35 lg m 0 in [db] - Bewertung nur für Frequenzen unter 500 Hz im wesentlichen nur von m abhängig HOLZBALKENDECKE Sand, Schlacke, Lehmschlag (gibt Masse für die Luftschalldämmung) Putzschale Kritischer Übertragungsweg Stellen, an denen der Schallweg unterbrochen werden kann - Masse in den Zwischenräumen ist nur für Luftschalldämmung von Nutzen, da der Körperschall hauptsächlich über die Balken übertragen wird - Verminderung TS-Einleitung durch schwimmenden Estrich, weichen Gehbelag - Unterbrechung der Übertragung über die Balken Unterdecke elastisch abhängen Federabhängung - Elastische Zwischenlage auf den Balken

18 18 TREPPEN 1. Fertigtreppen - freie Verlegung des Laufes - elastische Zwischenlage im Podestauflager oder elastische Lagerung des Podestes 2. Ortbetontreppen - elastische Lagerung von Tritt- und Setzplatten oder Winkelstufen 3. Geschoßtreppen in Reihenhäusern - Trennwände zwischen den Treppenhäusern (Tragwerkstreppen mit Holzstufen) sollten zweischalig ausgebildet werden 4. Spindeltreppen ( Trittschall wird über den Fuß auf die Decke weitergeleitet) - Aufstellung mit Fuß in einem Gummibett 6.4 MAßNAHMEN ZUR TRITTSCHALLMINDERUNG L n in [db] 12cm Betondecke L (Verbesserung des Trittschallschutzes) L n f (frequenzabhängig) Trittschallminderung L = L n,o - L n in [db] L n,0 = Norm-Trittschallpegel der Decke (12cm Beton, Labor) ohne Fußboden L n = Norm-Trittschallpegel der Decke mit Fußboden Kennzeichnung der Trittschalldämmung von Fußbodenbelägen - Kennzeichnung durch Verbesserungsmaß des Trittschallschutzes (VM) VM = L n,o,w - L n,w in [db] = gibt an, um wieviel der Fußbodenbelag das Trittschallschutzmaß einer vorgegebenen Decke erhöht - hat ein Belag z.b. ein VM = 22 db, dann hat er bei der vorgegebenen Decke das Trischallschutzmaß z.b. von -15 db auf 7 db gehoben VM in [db] Gehbeläge Linoleum Teppich Holzfußböden Riemenböden auf Lagerhölzern Parkett 15

19 19 schwimmende Estriche Zementestriche d = 5cm 25 Anhydritestriche d = 4cm 25 Asphaltestriche d = 3cm 25 Vorherberechnung des Trittschallschutzes Berechnung TS-Schutz: Fertigdecke (Rohdecke + Fußbodenaufbau) TSM fertig = TSM eq + VM + 2 db in [db] TSM eq = äquivalentes Trittschllschutzmaß der Rohdecke VM = größer der beiden VM s von Estrich oder Gehbelag 2dB Sicherheitszuschlag oder L n,w, fertig = L n,w,eq - L w + 2dB Welches Trittschallschutzmaß hat eine 18cm dicke Betondecke mit Gehbelag? Geg.: TSM eq (Betondecke) = -10dB VM (schwerer Estrich) = 24dB VM (Linoleum) = 15dB (ist kleiner als 24dB von Estrich, wird also vernachlässigt) Rechnung: TSM fertig = -10dB + 24 db - 2 db = 12 db Es gibt zwei Wege, um durch einen Fußboden eine Trittschallminderung zu erzielen: - weichfedernder Gehbelag - schwimmender Estrich Gehbeläge - bei Rohdecken, die bereits dem Luftschallschutz genügen kann die Trittschall-dämmung nur durch einen weichfedernden Gehbelag erfolgen - je weichfedernder, um so niedriger ist die Resonanzfrequenz f R und um so größer ist die Dämmwirkung Schwimmender Estrich Wirkungsweise: - Masse m - Feder (Dämmschicht) - Der Estrich liegt auf einer Dämmschicht und ist von den Wänden durch Randstreifen aus Dämmaterial getrennt. - über Steigerung der Masse ist keine Verbesserung möglich, da m auf kg/m² begrenzt ist - maßgebend ist daher die dyn. Steifigkeit s der Dämmschicht (je kleiner desto besser) dyn. Elastizität dyn. Steifigkeit s = d (Dicke) in [MN/m³]

20 20 - für einen guten Trittschallschutz nicht über 30 MN/m³ - geeignet sind Faserdämmstoffe, Schaumstoffplatten, Korkschrotmatten, Holzwolle- Leichtbauplatten Dämmstoff Dicke im eingebauten Zustand in [mm] dynam. Steifigkeit s in [MN/m³] Glasfaserplatte 6 32 Kokosfaser-Rollfilz 11,9 29 Korkplatten, lose verlegt Polystyrol-Hartschaumplatten Holzwolle-Leichtbauplatten Kennzeichnung von Dämmstoffen DIN Faserdämmstoffe DIN Schäume Typ T oder TD (D = druckfest) Bsp.: Bezeichnung für einen Faserdämmstoff: DIN Min P - T B1-20/15 Min = Dämmschicht aus Mineralfasern P = Plattenform T = für Trittschallzwecke 20 = dyn. Steifigkeit in [MN/m³] 040 = Wärmeleitfähigkeit in [W/mK] B1 = schwerentflammbarer Baustoff B1 20/15 = Nenndicke und Dicke im eingebauten Zustand in [mm] Die Wirkung schwimmender Estriche auf Holzbalkendecken ist um ca. 10 db schlechter als auf Massivdecken, weil... - geringere Masse der Decke - geringere Steife der Holzbalkendecke. Lösung 1: Massebelegung (falls Sparren sichtbar bleiben sollen) m 1 schwimmender Estrich Dämmschicht m 2 5cm Massebelegung, z.b. Gehwegplatten Holzbalkendecke Lösung 2: abgehängte Decke (beste Möglichkeit, den Trittschall zu dämpfen)

21 21 7. RAUMAKUSTIK Raum Orchester, Sprecher,... Zuhörer Störung Außenlärm, Haustechnik Mensch, Sprache + Raum = Höreindruck (Bewertung) Wichtigste Einflüsse: - Nachhallzeit - Absorptionsfläche - Echo 7.1 NACHHALLZEIT T 60 T 60 ist der wichtigste akustische Kennwert eines Raumes! DEF.: Die Nachhallzeit ist die Zeitspanne, die vergeht, bis der Schalldruckpegel im Raum nach Abschalten der Quelle um 60 db abgesunken ist. L 60 db t = T 60 t T 60 ist abhängig von t in [s] - Frequenz - Raumvolumen ( mittlere freie Weglänge) - Schluckvermögen der Raumbegrenzungen Nachhallzeit T 60 = 0,163 * V/A in [s] V = Raumvolumen in [m³] A = äquivalente Schallabsorptionsfläche in [m²] T 60 in [s] Nutzungsart des Raumes T 60 in [s] Konzertsäle 1,6-2 Hörsäle / Theater 0,9-1,1 Kammermusik 1,3-1,6

22 22 Klassenraum 0,8-1 Wohnräume 0,5 - Bei Überdämpfung ist der Raumeindruck weg! - In kleinen Räumen trägt reflektierter Schall zur besseren Hörbarkeit bei. Echofreiheit (Kriterien für Sprache) l 17m (Schall macht weniger als 17m Umweg) t 50ms Verzögerungen: bis 80 ms (Musik) bis 50 ms (Sprache) Mindestvolumen: 4m³/Person (Sprache) 10m³/Person (Konzert) 7.2 SCHALLABSORPTION (SCHALLSCHLUCKUNG)?? Luftschalldämmung Wieviel Schall gelangt in den Nebenraum? Schallabsorption Wieviel Schall wird in den eigenen Raum zurückgeworfen? z.b. gute Luftschalldämmung und schlechte Schallabsorption: Es gelangt zwar wenig Schall in den Nebenraum, dafür wird aber viel in den eigenen Raum zurückgeworfen. Der in einem Raum auftretende Schallpegel besteht aus... - dem direkt von der Schallquelle ausgehenden Anteil ( Direktschall ) - dem von den Wänden reflektierten Anteil ( Diffuses Schallbild ) meistens größer als der direkte Anteil! P e P r Absorber (offenporiges oder fasriges Material) Schallabsorptionsgrad:

23 23 α = P e - P r P e P e = auftreffende Schallenergie P r = reflektierte Schallenergie - (Totalreflektion) 0 α 1 (Totalabsorption) z.b. offenes Fenster) - je größer die Absorption, desto geringer die Nachhallzeit - α ist frequenzabhängig Äquivalente Schallabsorptionsfläche A: äquivalente Schallabsorptionsfläche äquivalente Schallabsorptionsfläche A = α S in [m²] α = Schallabsorptionsgrad S = tatsächliche, wirksame Oberfläche in [m²] Schallschluckende Materialien Es wird unterschieden in... poröse Absorber - Textilien, Mineralwolle, Filze, Holzfaserstoffe, Einkornbeton unverputzt - Umwandlung der Schallenergie in Wärmeenergie durch Reibung in den Poren - Absorption nimmt mit der Frequenz stark zu - mind. 1cm dick - gelochte Platten dienen nur der Abdeckung und Halterung des schallschluckenden Materials Resonanz-Absorber - Masse-Feder-System - irgendwelche Platten mit Luftabstand von Decke und Wand - evtl. mit Fasermatte im Hohlraum - hohe Absorption bei tiefen Frequenzen Verkleidung Schallabsorptionsgrad α bei den Frequenzen 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz glatter Gipsputz 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 0,04 25mm HWL, unverputzt unmittelbar an der Wand 0,05 0,1 0,5 0,75 0,6 0,7 24mm vor Wand, im Hohlraum Mineralwolle 0,15 0,7 0,65 0,5 0,75 0,7

24 24

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