BAUPHYSIK Aufgaben Schall- und Lärmschutz 1

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1 BAUPHYSIK Aufgaben Schall- und Lärmschutz 1 Lektion Aufgabe 14 Berechnen Sie die Pegelzunahmen L, wenn 2, 3, 5 und 10 identische Schallquellen gleichzeitig einwirken. Wie wird die Lautstärkezunahme subjektiv empfunden? Gegeben sei folgendes Terzpegelspektrum: f/hz k 1,25 1,6 2k 2,5 3,15 4k 5 L Terz L Oktav a) Berechnen Sie die zugehörigen Oktavpegel b) Tragen Sie Terz- und Oktavpegel in ein gemeinsames Diagramm ein c) Warum sind die Pegelspektren verschoben? Berechnen Sie alle Oktav- und Terzmittenfrequenzen im Bauakustikbereich ( Hz), ausgehend vom Bezugswert 1000Hz Berechnen Sie das Terz- und Oktavintervall mit 500Hz Mittenfrequenz 15 Gegeben sei folgendes Oktavpegelspektrum f/hz k 2k 4k 8k L L (A) L (A) Bestimmen Sie die A-bewerteten Oktavpegel sowie den A-bewerteten Gesamtpegel

2 BAUPHYSIK Aufgaben Schall- und Lärmschutz 2 Lektion Aufgabe 16 Der Physik-Hörsaal A111 besitzt ein Volumen von 310m 3. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß die menschliche Sprache hauptsächlich Frequenzanteile bei 500Hz aufweist. Im folgenden sollen alle akustischen Kenngrößen nur bei dieser Frequenz betrachtet werden. Die Teilflächen des Hörsaals weisen folgende Absorptionsgrade auf: Fenster 22m 2 =0.03 Boden,Wände,Tafel 220m 2 =0.02 Decke mit Akustikplatten 90m 2 =0.60 Nehmen wir an, daß die Vorlesung mit 60 Personen gut besucht ist und jede Person eine Schallschluckung von 0.50m 2 besitzt. a) Wie groß ist die Gesamtschallschluckung des besetzten Hörsaals? (89.1m 2 ) b) Welche Nachhallzeit ergibt sich daraus? (0.567s) c) Welche Schalleistung (in Watt) muß der Dozent abstrahlen, um einen Schallpegel von 65 zu erzeugen? ( W) d) Welchem Schalleistungspegel (bzgl. P o =10-12 W) entspricht dies? (79) e) Aufgrund der allgemeinen Unruhe im Publikum mißt man bei schweigendem Dozenten einen Untergrundpegel von 59. Welcher Gesamtpegel ergibt sich, wenn der Dozent zusätzlich noch mit 65 vorträgt? (66) f) Während einer Vorlesungsstunde (45min) möge der Dozent insgesamt 30min lang mit 65 dozieren. Die restliche Zeit vergeht mit Demonstrationsexperimenten und Denkpausen. Der Untergrundpegel von 59 soll dauernd vorherrschen. Welcher über 45min gemittelte äquivalente Dauerschallpegel ergibt sich, wenn außerdem noch mitten in der Vorlesung für 0.1s ein Überschallknall von 120 auftritt? (76) Die Nachhallmessung führt in einer Fertigungshalle (10m x 40m x 5m) zu unten stehendem Pegelverlauf. a) Wie groß ist die Nachhallzeit? (4,7 s) b) Wie groß ist die Schallschluckung? (69,3 m 2 ) c) Welche Schallschluckung würde den Geräuschpegel in der Halle um 3 reduzieren? (138,6 m 2 ) d) Wie groß wäre dann die Nachhallzeit? (2,35 s) e) Welche Pegelminderung ergibt sich bei einer Gesamtschallschluckung von 400m 2? (8 ) L/ ,5 1 1,5 2 2,5 3 t/s 17 In einer Wand (4m x 3m, R w =60) befindet sich eine Eingangstüre (1m x 2m, R w =28) a) Wie groß ist R w,res? (36) b) Wie groß ist R w,res bei angenommenem 2 mm Spalt ringsum (R w,spalt =0)? (29)

3 BAUPHYSIK Aufgaben Schall- und Lärmschutz 3 18 Eine massive Wand aus Kalksandsteinen (Flächenmasse m =250kg/m 2, Elastizitätsmodul E=18GPa, Dichte =2.0kg/dm 3 ) wird mit einer biegeweichen Vorsatzschale aus Gipskarton (m =30kg/m 2 ) verkleidet. a) Wie groß ist die Grenzfrequenz f g für Biegewellenanregung der Kalksandsteinwand? (155Hz) b) Welcher Abstand muß zwischen Mauer und Vorsatzschale gewählt werden, damit die Doppelwandresonanz f o kleiner 80 Hz wird? In der Zwischenschicht soll eine schallschluckende Einlage vorhanden sein, deren Steifigkeit gegenüber der Steifigkeit der Luftschicht vernachlässigbar ist. (1,9 cm) c) Welches bewertete Bauschalldämmaß erwartet man für die massive Mauer (ohne Verkleidung) aufgrund ihres Flächengewichtes (alte Norm 1989)? (47) d) Mit Vorsatzschale ergebe sich ein R w = 52. Auf welchen Wert verringert sich dieses Dämmaß, wenn 15% der Wandfläche von einer Türe mit R w '=27 eingenommen werden? (35) Eine Trennwand aus 2 x 12,5mm Gipskartonplatten ( =1200, E=3GPa) hat als Hohlraumdämmung (7cm dick) locker eingelegte Mineralwolle. a) Bestimmen Sie f 0 (richtige Formel finden) b) Bestimmen Sie f g (richtige Formel finden) c) Wie verändert sich welche Frequenz, wenn der Hohlraum mit Hartschaum ausgefüllt wird (vollflächiger Kontakt, s'=170mn/m 3 ) (richtige Formel finden) 19 Wie groß muß der Scheibenabstand eines Kastenfensters (Scheibendicke 4 und 6mm, =2500) sein, damit die Resonanz unterhalb 85Hz liegt? Weshalb sind unterschiedlich dicke Scheiben akustisch sinnvoll? (richtige Formel finden) Berechnen Sie für obige Situation alle 13 Schallübertragungswege gemäß DIN 4109: und bestimmen Sie so das Bauschalldämmmaß R w. Die Wände sollen aus Kalksandstein sein, die Decken aus Beton. (Lösung siehe Flankenschall_DIN4109_2013_11.xls)

4 BAUPHYSIK Aufgaben Schall- und Lärmschutz 4 20 In einem Prüfstand werden neben stehende Kurven für den Normtrittschallpegel einer Rohdecke (L' n,o ) und für die Trittschallminderung eines Estrichs ( L 1 ) bzw. eines Teppichbodens ( L 2 ) gemessen. a) Zeichnen Sie im Diagramm die Kurve des Normtrittschallpegels der Komplettdecke ein, die aus obigen Komponenten besteht. b) Bestimmen Sie L' nw der Komplettdecke. Zeichnen Sie dazu die richtige Lage der Bezugskurve ein. (56) c) Wie groß ist dabei die Summe der ungünstigen Abweichungen? (25) In unten stehender Tabelle sind die Meßergebnisse einer Trittschall-Messung angegeben. f/hz k 1,25 1,6 2 2,5 3,15 L n L Bezug a) Tragen Sie L n über f auf und bestimmen Sie L nw durch Verschiebung der angegebenen Trittschall-Bezugskurve b) Welcher Trittschallpegel ergibt sich bei 1,25kHz im Empfangsraum (75m 3, T=0,75s)? (78 )

5 BAUPHYSIK Aufgaben Schall- und Lärmschutz 5 21 Eine Autobahn kann als Linienschallquelle aufgefasst werden. Man misst in 50m Entfernung einen Pegel L=80. Bestimmen Sie am Messort: a) Schallintensität (10-4 W/m 2 ) b) Effektivwert des Schallwechseldruckes (0.2Pa) c) Bestimmen Sie die Schalleistung pro 100m Autobahn (3.14W) d) Welcher Pegel ist in 100m Entfernung zu erwarten? (77) In der Nähe der Autobahn verläuft zusätzlich eine Bahntrasse. Fährt ein Zug vorbei, so stellt man am Messort für die Dauer von 1 Minute eine Pegelzunahme von 5 fest. e) Wie groß wäre der Lärmpegel des Zuges bei gesperrter Autobahn? (83) In der Nachtzeit von 22 oo - 6 oo reduziert sich die Schallleistung der Autobahn um einen Faktor 4. Außerdem sollen tagsüber 60 Züge vorbeifahren (nachts keiner). f) Welcher über 24h gemittelte äquivalente Dauerschallpegel ergibt sich daraus? (79) Ein Kinderspielplatz (idealisiert als Punktschallquelle) zeigt in 50m Abstand folgendes vereinfachtes Oktavpegeldiagramm f Hz L(50m) L(A) L D /100m L (A) L D d L R L(200m) (A) a) Wie groß ist der Gesamtpegel? (81) b) Wie groß ist der A-bewertete Gesamtpegel? (81(A)) c) Welcher A-bewertete Schalleistungspegel (bzgl. P o =10-12 W) ist dem Spielplatz zuzuordnen? (Bodenreflexionen sind zu vernachlässigen) (126(A)) d) Welcher A-bewertete Gesamtpegel ergibt sich in 200m Abstand, wenn sich auf den letzten 150m Buschwerk mit den oben angegebenen charakteristischen Dämpfungswerten befindet? (54(A)) Gegeben sei eine Linienschallquelle und zusätzlich auf der Linie eine Punktschallquelle. In 1m Abstand betragen die Pegel jeweils 75 (Linie) und 90 (Punkt). a) Zeichnen Sie die Pegelverläufe als Funktion des Abstandes. Verwenden Sie für die Rechtsachse (Abstand) eine logarithmische Skala. b) In welchem Abstand herrschen gleiche Pegel? c) Wie sieht im Diagramm in etwa der Summenpegel aus?