Schallschutz im Holzbau

Transkript

1 Schallschutz im Holzbau Akustische Eigenschaften einer neuartigen Holzdecke Prof. Dr.-Ing. Peter Lieblang

2 Aktueller Anlass: Die neue DIN 4109 Änderungen im Vergleich zu Ausgabe 1989:11

3 Warum neue Vorschriften?

4 Holzbalkendecken in Bbl. 1 zu DIN 4109:

5 Gliederung DIN 4109 (Ausgabe 2016:07) T1: Mindestanforderungen T2: Rechnerische Nachweise der Erfüllung der Anforderungen T4: Bauakustische Prüfungen T31: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Rahmendokument T32: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Massivbau T33: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Holz-, Leicht- und Trockenbau T34: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Vorsatzkonstruktionen T35: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Elemente T36: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) Gebäudetechnische Anlagen

6 Regelung des baulichen Schallschutzes Bauordnungsrechtliche Regelung des Schallschutzes verfolgt das Ziel der Gefahrenabwehr Bauordnungen enthalten keine Details sondern verweisen auf DIN 4109: einschließlich Beiblatt 1, die bauaufsichtlich eingeführte technische Baubestimmungen sind Die Einhaltung bauaufsichtlich eingeführter technischer Baubestimmungen ist in den Bauordnungen verbindlich vorgeschrieben Genehmigungspflichtige Bauvorhaben werden mit DIN 4109: nachgewiesen

7 Regelung des baulichen Schallschutzes (ETB)

8 Zukünftige MVV TB Aufgrund des EuGH-Urteils ist die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen erarbeitet worden, die zurzeit zur Notifizierung in Brüssel liegt Perspektive ist, dass im Oktober 2016 die MVV TB in Kraft tritt und damit die Musterliste der technischen Baubestimmungen ablöst Anschließend muss die Umsetzung in den Ländern erfolgen

9 Mindestanforderungen Änderungen beim Holzbau relevant

10 Änderungen

11 Anforderungen der DIN 4109 ( )

12 Aus Vorwort & Einleitung der DIN 4109 ( )

13 DIN 4109 kennzeichnende Größen

14 Anforderungen der DIN 4109: (Auszug)

15 A1-Änderung zu DIN 4109: liegt im Entwurf vor

16 Anforderungen (Auszug aus DIN : )

17 Anforderungen (Auszug aus DIN : )?

18 Einige Bemerkungen zu Anforderungen und Nachweisen Quantifizierung und Wahrnehmung von Schall Frequenzbewertung, Einzahlangaben

19 Wozu dient die Festlegung von Anforderungen? Lärm ist Hörschall, der die Ursache für Belästigungen, Beeinträchtigungen oder gar Schäden sein kann Unerwünschter, störender und/oder gesundheitsschädlicher Schall (DIN 1320) Ein Geräusch und ein Bewusstsein, dass dieses Geräusch wahrnimmt und darauf reagiert. Wer dem Phänomen Lärm auf die Spur kommen will, muss daher beim Hörer anfangen. Nicht das Geräusch, sondern die negative Reaktion darauf entscheidet, ob ein Lärm vorliegt Lärm ist das Geräusch der anderen (Tucholsky) Quelle: Schulte-Fortkamp, Bauphysik-Kalender 2009, Seite 5

20 Die Festlegung von Anforderungen soll eine Referenz für die Minderung von (hörbarem) Schall zwischen Quelle und Empfänger schaffen, so dass eine Bewertung (besser/schlechter) möglich wird. formuliert allgemein anerkannte Schutzziele auf der Grundlage typisierter Randbedingungen. gibt eine Hilfestellung für die vertragliche Vereinbarung einer Beschaffenheit/Qualität. kann nicht objektiv sein, weil die Wahrnehmung von Schall notwendigerweise subjektiv ist.

21 Hörfläche

22 Männer Frauen Hörfläche und Spektrum von Sprache Vokale Konson. stimmhaft Konson. stimmlos

23 Bauakustik: Bezugskurven zur

24 Einzahlangabe als Vergleich mit einer Sollkurve

25 Möglichkeiten zur Formulierung von Anforderungen 1. Leistungsfähigkeit einer Konstruktion als Maßstab Eigenschaften der Schallquelle werden nicht betrachtet Empfangsraumeigenschaften werden ignoriert Bewerteter Norm-Trittschallpegel: L n,w 2. Wahrnehmung von Schall als Maßstab Neben der Konstruktion spielen auch die akustischen Eigenschaften der Schallquelle sowie Empfangsraum-eigenschaften und psychoakustische Effekte eine Rolle Bewerteter Standard-Trittschallpegel: L nt,w

26 Aspekte zum wahrnehmungsbasierten Schallschutz Schallwahrnehmung ist in jeder Hinsicht subjektiv! Informationsgehalt ist wesentlich, kann aber nicht berücksichtigt werden. Selbst einfache Wahrnehmungskriterien sind nur durch aufwändige Verfahren zu beschreiben. Der Grundgeräuschpegel ist von entscheidender Bedeutung, eine realistische Abschätzung ist aber nicht einfach (DIN 4109: geht von 25 db Grundgeräuschpegel aus, VDI 4100: geht von 20 db Grundgeräuschpegel aus).

27 Festlegung von Anforderungen Bauaufsichtliche Anforderungen (öffentlich-rechtlich) Werte in DIN 4109 Teil 1 Zweck: Genehmigungsfähigkeit eines Gebäudes Vertraglich vereinbarte Anforderungen (privatrechtlich) Freie Vereinbarung von Werten für den Schallschutz Ausdrückliche Angabe von (Zahlen-) Werten (z.b. auch Bbl. 2) Konkludente Vereinbarung von Werten, z. B. durch Beschreibung von Baukonstruktion / Baustoffen oder allg. Beschaffenheitsvereinbarung ( Komfortwohnung ) Sonst: mittlere Art und Güte Zweck: tatsächliche Realisierung eines bestimmten Schallschutzes

28 Beispiel Luftschall Pegeldifferenz

29 Beispiel Luftschall Pegeldifferenz Vorsatzschalen

30 Auf jedem Weg wird Energie übertragen L SR L ER

31 Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels Quelle: Scholl/Bietz, Abschlussbericht der PTB Integration des Holz- & Skelettbaus in die neue DIN 4109

32 Holzdecken nach DIN 4109: Teil 33

33 Holzdecken nach DIN 4109: Teil 33

34 Holzdecken nach DIN 4109: Teil 33

35 Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels

36

37 Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels

38 Holzdecken nach DIN 4109: Teil 33 Die Eingangsdaten für den rechnerischen Nachweis sind durch Messwerte abgesichert DIN 4109: Teil 33 enthält wesentlich mehr Konstruktionsarten für Holzbalkendecken als die alte Ausgabe Neben Balkendecken sind auch Brettstapeldecken enthalten (insgesamt 11 Tabellen mit typisierten Konstruktionen) Der bewertete Norm-Trittschallpegel dieser Konstruktionen liegt zwischen L n,w = 57 db und L n,w = 30 db (ohne Nebenwegübertragung)

39 Akustische Eigenschaften von Holz- bzw. Holzbalkendecken Literatur und Messungen

40 Alte Holzbalkendecken Quelle: Gösele/Reiher/Jehle Berichte aus der Bauforschung, Heft 14

41 Schallübertragung bei Holzbalkendecken Quelle: Gösele/Reiher/Jehle Berichte aus der Bauforschung, Heft 14

42 Verbesserungsmöglichkeiten (Luftschall) Quelle: Gösele/Reiher/Jehle Berichte aus der Bauforschung, Heft 14

43 Verbesserungsmöglichkeiten (Trittschall) Quelle: Gösele/Reiher/Jehle Berichte aus der Bauforschung, Heft 14

44 Verbesserungsmöglichkeiten

45 Schwimmende Estriche sind nur begrenzt wirksam Prinzipieller Verlauf der Trittschallmiderung durch Fußböden auf Dämmschichten (a) für Holzbalkendecken anzustrebender Verlauf (b) Trittschall-Verbesserungsmaß schwimmender Estriche auf Massivdecken Quelle: Gösele in Bauphysik Heft 2, 1999

46 Eigenschaften von Holzbalkendecken Hohe Norm-Trittschallpegel insbes. bei tiefen Frequenzen Verbesserung durch schwimmende Böden möglich, aber Wirksamkeit dieser Maßnahme (insbes. Schwimmender Estriche) ist begrenzt, denn eine Verbesserung findet nur oberhalb der Resonanzfrequenz des Systems statt Strategie könnte sein, massivdeckenähnliche Konstruktionen zu entwickeln Verbreitetes Beispiel ist die Brettstapeldecke

47 Holzdecken nach DIN 4109: Teil 33

48 Eigenschaften von Brettstapeldecken Bei Dicken der Massivholzplatte von d ~ 12 cm ist die Platte relativ leicht (50 kg/m²) Leichte Massivdecken (alte Stahlbetondecken, Stahlsteindecken) weisen etwa die dreifache flächenbezogene Masse auf In der Praxis hat die Trittschalldämmung regelmäßig eine höhere dynamische Steifigkeit in DIN vorausgesetzt (dort: s 6 MN/m³)

49 Strategie für den Trittschallschutz von Holzdecken Ziel sollte ein Norm-Trittschallpegel der Rohdecke sein, dessen Spektrum dem einer leichten Massivdecke ähnlich ist, d. h. insbesondere moderate Pegel im tieffrequenten Bereich Die flächenbezogene Masse der Rohdecke sollte möglichst oberhalb von 150 kg/m² liegen Idealerweise hat die Decke eine hohe Steifigkeit Bei Hohlräumen in der Decke sollten diese bedämpft werden können

50 Prototyp einer neuartigen Holzbalkendecke Flächenbezogene Masse ca. 270 kg/m² Konstruktiv handelt es sich um Plattenbalken mit Platte in der Zugzone Hohe Steifigkeit durch geklebte Verbindung, gleichzeitig ideal biegeweiche Masse in Form einer Schüttung Zusätzliche Hohlraumbedämpfung oberhalb der Schüttung einfach möglich Flexibel durch Raster von 62,5 cm Messungen am Prototyp einer neuartigen Holzbalkendecke sind im Bauphysiklabor der TH Köln durchgeführt worden

51 Neuartige Opitz-Holzdecke (Opitz Power Floor) Quelle: Opitz Holzbau

52 Neuartige Opitz-Holzdecke (Opitz Power Floor) Quelle: Opitz Holzbau

53 Norm-Trittschallpegel der Rohdecke Opitz Power Floor m ~ 270 kg/m² 14 cm Stahlbetondecke m ~ 330 kg/m²

54 Wirkung schwimmender Estriche Rohdecke: L nw = 78 db, m ~ 250 kg/m2 Fertigdecke: L nw = 52 db Quelle: Uni Stuttgart

55 Machbarkeitsstudie Untersuchung zweier Estriche Brio 23 einlagig (m ~ 30 kg/m²) auf 12 mm Knauf TPE (s 40 MN/m³) Estrichfugen nur verschraubt Brio 23 zweilagig (m ~ 60 kg/m²) auf mm Knauf TPE (s ~ 27 MN/m³) Estrichfugen nur verschraubt Bei Prognose mit Methoden für Massivdecken erhält man: L n,eq,0,w = 78,8 db, f 0 ~ 96 Hz Verifizierung durch Messung

56 Verbesserung durch schwimmenden Estrich (Knauf Brio) ΔL n,w = 18 db

57 Verbesserung durch schwimmenden Estrich (Knauf Brio) ΔL n,w = 25 db

58 Vergleich mit kschwerer Massivdecke

59 Ausbildung der Stoßstelle im Bauwerk Quelle: Opitz Holzbau

60 Durchbrüche für Leitungsführung (Schotts) Quelle: Opitz Holzbau

61 Bisherige Erkenntnisse zum Opitz Power Floor Das Spektrum des Norm-Trittschallpegels liegt zwischen dem einer Holzbalken- und einer (leichten) Massivdecke schwimmende (Trocken-) Estrichen sind wirksam Bei hohen Frequenzen ist für den vorhandenen Prüfaufbau die Genauigkeitsgrenze des Verfahrens erreicht, Verifizierung in einem nebenwegfreien Prüfstand erforderlich Tastversuch zur Identifizierung von Leckagen mit einer akustischen Kamera hat keine Erkenntnisse geliefert Flexibilität der Konstruktion (Raster, Querschnittshöhe) bietet noch Optimierungspotential

62 Ausblick Das Spektrum des Norm-Trittschallpegels liegt zwischen dem einer Holzbalken- und einer (leichten) Massivdecke schwimmende (Trocken-) Estrichen sind wirksam Bei hohen Frequenzen ist für den vorhandenen Prüfaufbau die Genauigkeitsgrenze des Verfahrens erreicht, Verifizierung in einem nebenwegfreien Prüfstand erforderlich Tastversuch zur Identifizierung von Leckagen mit einer akustischen Kamera hat keine Erkenntnisse geliefert Flexibilität der Konstruktion (Raster, Querschnittshöhe) bietet noch Optimierungspotential