Einfluss von Anschlussfugen auf die Schalldämmung von Fenstern

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1 Dipl.-Ing. (FH) Bernd Saß ift Rosenheim Einfluss von Anschlussfugen auf die Schalldämmung von Fenstern Beurteilung der Schalldämmung von Bauanschlüssen mit Hilfe des Fugenschalldämm- Maßes R ST,w Einführung Die resultierende Schalldämmung flächiger, zusammengesetzter Bauteile lässt sich aus der Schalldämmung der einzelnen Elemente, z.b. der Fenster, Türen und Wände, rechnerisch bestimmen. Die dazugehörigen Rechenverfahren sind bekannt; jedoch wird in dieser Fragestellung die Anschlussausbildung zwischen den Bauteilen zur Zeit nicht berücksichtigt. Bei der Harmonisierung der Rechenverfahren in DIN EN [6] erscheint mit der Schalldämmung eines Schlitzes erstmals eine Bemessungsgröße für die Schalldämmung von Fugen in einer deutschen Norm. Das ift Rosenheim hat in den letzten Jahren umfangreiche Untersuchungen zur Anschlussproblematik durchgeführt. In einer ersten Phase wurde die Anschlussfuge zum Mauerwerk mit einem speziellen Messverfahren gezielt betrachtet [5], das mit dem in DIN EN /Anhang B) beschriebenen Verfahren identisch ist. Die Erfahrungen aus diesen Prüfungen können daher direkt verwendet werden. Zusätzlich wurden Bauanschlüsse im Prüfstand simuliert, um die Auswirkungen am fertig eingebauten Element zu bewerten. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen hier vorgestellt werden. Messverfahren zur Bewertung von Anschlussfugen Um in der ersten Phase die Fugen zu bewerten wurde mit dem Fugenschalldämm-Maß eine Messgröße gewählt, die nicht in den bekannten Seite 1 von 1

2 Prüfnormen enthalten ist, jedoch gut zur akustischen Bewertung von Fugen geeignet ist. Der Grundgedanke ist eine sogenannte Fugenschalldämmung R ST, deren wesentliches Merkmal der Bezug der Schallpegeldifferenz D auf die Fugenlänge l - anstelle des sonst beim Schalldämm-Maß erforderlichen Flächenbezuges - ist [1,2]: l SN R = + ST D 10 lg db (1) Gleichung (1) A ln S N = 1 m² l N = 1 m Diese Annahme ist gültig für den Fall, dass die Länge des Bauteils sehr viel größer als die Breite ist und die Fugentiefe kleiner als die Wellenlänge des einfallenden Schalls ist. Dies ist bei Fugen zwischen Fenstern und dem Baukörper in der Regel der Fall. Mit Hilfe einer speziell vom ift entwickelten Messanordnung lässt sich dieses Messverfahren auf Fugenfüllstoffe anwenden. Die Prüfungen können nach der ift-richtlinie Bestimmung der Fugenschalldämmung durchgeführt werden. Die Messanordnung besteht aus einem hochschalldämmenden Element, das in den Fensterprüfstand eingebaut wird. In dieses Element wird eine Vorrichtung montiert, die die Ermittlung des Fugenschalldämmaßes erlaubt; das Ergebnis ist das bewertete Fugenschalldämmaß R ST,w. Die Vorrichtung besteht aus zwei mit Sand gefüllten Aluminiumprofilen, zwischen denen die Anschlussfuge simuliert wird (Bild 1). Seite 2 von 2

3 Öffnung für Einschubkassetten hochschalldämmendes Element b t Füllstoff = Probekörper Bild 1 Prüfanordnung für Fugenfüllstoffe Ergebnis der Prüfung ist das bewertete Fugenschalldämmaß R ST,w, mit dessen Hilfe es möglich ist, Fugenfüllstoffe wie Schaum und Mineralfaser, mit und ohne Abdichtung zu vergleichen. Anmerkung: Ein Vergleich der Fugenschalldämmaße R ST,w mit den Schalldämmaßen R w der anschliessenden Bauteile ist nur mit Hilfe des nachfolgend beschriebenen Berechnungsverfahrens möglich. Direkte Vergleiche der Fugenschalldämmung mit den Schalldämmaßen der verwendeten Bauteile (z.b. Wand, Fenster) sind nicht zulässig. Die ermittelten Fugenschalldämmaße R ST,w werden anhand der Fugengeometrie korrigiert. Korrekturen gibt es für Kanten und Ecken durch Beugungs- und Resonanzerscheinungen, d.h. Korrektur um 3 db, und für unterschiedliche Fugentiefen. Beträgt z. B. die Fugentiefe 60 mm, so ist das Fugenschalldämmaß gegenüber dem an einer Messanordnung mit 100 mm Fugentiefe ermittelten Messwert um 1 bis 2 db zu vermindern. Seite 3 von 3

4 Übertragung der Fugenschalldämmung auf die Schalldämmung des gesamten Fensters Um mit den Fugenschalldämmaßen R ST richtig arbeiten zu können, muss man in die Schalldämmung R res des fertigen Bauteils mit Fuge umrechnen. Die Umrechnung erfolgt mit der Fugenlänge l, der Fläche S und Schalldämmung R des Bauteils nach (2). R RST 1 l 1m² R = res 10lg S 10 Gleichung (2) S 1m Mit Hilfe dieser Formel ist es beispielsweise möglich, die bewertete oder auch frequenzabhängige Schalldämmung von Fenstern mit Montagefugen abzuschätzen. Die Gleichung lässt sich unter Vorgabe der Randbedingungen grafisch darstellen; für eine Fugenlänge l von 5,5 m und einer Fensterfläche S von 1,88 m² (Norm-Prüfstand nach DIN EN ISO 140-1) ergibt sich die Grafik nach Bild 2. In die Grafik eingezeichnet ist ein Ablesebeispiel mit der Schalldämmung R w des Fensters von 40 db und einem Fugenschalldämm-Maß R ST,w von 48 db. Es ergibt sich im Beispiel ein resultierendes Schalldämm-Maß R w,res = 38 db Seite 4 von 4

5 Schalldämmung R w des Fensters mit Anschlußfuge 50 db 45 db 40 db 35 db 30 db 25 db 58 db 56 db 54 db 52 db 50 db 48dB 46 db 44 db 42 db 40 db 38 db 36 db 34 db 32 db 30 db Fugenschalldämmaß R ST,w des Anschlußes 20 db 20 db 25 db 30 db 35 db 40 db 45 db 50 db Schalldämmung R w des Fensters Bild 2 Grafische Ermittlung der Schalldämmung von Fenstern mit Ablesebeispiel Um verschiedene Anschlussfugen miteinander zu vergleichen, ist in Tabelle 1 eine Übersicht zu verschiedenen Fugenausbildungen mit den zugehörenden Fugenschalldämm-Maßen enthalten [3]. Tabelle 1 Orientierungswerte für Fugenschalldämmaße R ST,w in Abhängigkeit von der Fugenfüllung Zustand/ Füllung der Fuge Orientierungswerte Fugenschalldämmaß R ST,w in db b = 10 mm b = 20 mm leer Mineralfaser Montageschaum > 50 > 50 Versiegelung beidseitig, > 50 > 50 Zwischenraum mit Mineralfaser gefüllt imprägniertes Dichtungsband beidseitig, Zwischenraum mit Mineralfaser gefüllt, Kompression = 1:4 bis 1:5 > 50 Seite 5 von 5

6 Fenster mit Montagefugen im Prüfstand Zum Vergleich der rechnerischen Betrachtung mit Messergebnissen wurden in einer zweiten Phase Fenster mit unterschiedlichen Anschlussfugen im Fensterprüfstand nach DIN EN ISO realisiert. Bild 3 zeigt Beispiele dieser Messungen. Ein vollständig eingeschäumtes Fenster verliert danach beispielsweise 2 db Schalldämmung gegenüber einem beidseitig mit Dichtstoff abgedichteten Fenstereinbau (Einbau nach Prüfnorm). Es zeigt sich deutlich, dass bereits geringe Undichtigkeiten zu erheblichen Abminderungen in der Schalldämmung führen können. Aus diesen Erkenntnissen leitet sich die Anforderung an die Bauanschlussfuge aus akustischer Sicht ab, dass die Bauanschlussfuge umlaufend vollständig dicht sein muss, und zusätzlich mit etwas Masse - z.b. mit elastischem Dichtstoff - abgedichtet wird. Schalldämm-Maß R in db Fenstereinbau nach Norm R w 45 db leere Fuge Fenster-Wand 12 db umlaufende Haarfuge zur Wand 32 db ein Keilloch im Schaum 33 db Fuge Fenster Wand ausgeschäumt 43 db Frequenz f in Hz Bild 3 Schalldämmaße R w,p eines Fensters in Abhängigkeit unterschiedlicher Anschlussausbildungen und Fehlstellen zwischen Fenster und Wand Seite 6 von 6

7 Weitergehende Anforderungen aus der Bauphysik An die Anschlussfuge werden nicht nur Anforderungen seitens der Schalldämmung gestellt; sie muss auch anderen Gesichtspunkten genügen [4]. Diese sind im wesentlichen die Schlagregendichtheit, die Winddichtheit, die Wärmedämmung, die Dampfdichtheit. Aus diesen Anforderungen leitet sich die Forderung ab, dass die Fuge innen dampfdicht und außen regendicht auszuführen ist. In der praktischen Ausführung heisst dies, dass beispielsweise von innen mit dauerelastischer Dichtmasse und Hinterfüllband oder mit vorkomprimiertem Dichtband abzudichten ist. Bei vielen Anschlusssituationen ist diese Maßnahme aus Gründen der Schlagregendichtheit auch von außen erforderlich. Sind die erforderlichen Abdichtungsmaßnahmen durchgeführt, so ist im Umkehrschluss eine weitere Abdichtung zur Verbesserung der Schalldämmung nicht mehr notwendig. Die Füllung der Fuge mit Schaum oder Mineralwolle dient dann zur Vermeidung von Wärmebrücken. Fenster mit Montagefugen in praxisnaher Ausführung In der Nachfolge dieser Untersuchungen wurden in einer Reihe von Versuchen Fenster in Mauerwerksrahmen eingebaut und im Prüfstand untersucht. Ziel der Untersuchung war eine möglichst praxisnahe Anschlussausbildung. Das Beispiel in Bild 4 zeigt, dass die gesamte Anschlussausbildung wichtig für die Betrachtung der Schalldämmung ist; besonders sorgfältig muss der untere Fensteranschluss abgedichtet werden. Zudem können die Wandsysteme Einfluss auf die Schalldämmung nehmen; hier sind in erster Linie Wärmedämm-Verbundsysteme WDVS aus PS oder PU zu nennen, die in Verbindung mit dem Putz ein Resonanzsystem bilden (im Beispiel von Bild 4 bei 500 Hz). Seite 7 von 7

8 Schalldämm-Maß R in db R w a: Fenstereinbau nach Norm 48 db b: Fenster in Beton mit WDVS 44 db c: wie b, Anschlußfuge seitlich und oben gedichtet 44 db d: wie b, Anschlußfuge umlaufend abgedichtet 46 db Frequenz f in Hz Bild 4 Schalldämmaße R w,p eines Fensters in einer Betonwand mit WDVS im Vergleich zum Einbau nach Norm Die Messung im Normprüfstand wurde nicht an identischen Fenstern vorgenommen, so dass ein Vergleich nicht vollständig möglich ist. Die Unterschiede, die sich durch das WDVS und die Ausbildung des Fensterbankanschlusses ergeben, sind jedoch deutlich aus den Diagrammen abzulesen. Fazit Die Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass ein dauerhaft dichter und damit auch schalldichter Anschluss nur mit zusätzlichen Abdichtungen auszuführen ist, z.b. mit elastischem Dichtstoff; eine Hinterfüllung mit Montageschaum allein ist nicht ausreichend. Neuere Untersuchungen zeigen zudem, dass neben der Wahl des Abdichtungssystems der gesamte Bauanschluss die resultierende Schalldämmung beeinflusst. Hier sind insbesondere der untere Fensteranschluss und Wärmedämm-Verbundsysteme aus geschäumten Materialien zu nennen, die zu erheblichen Schall-Nebenwegen führen können. Seite 8 von 8

9 5 Literatur [1] Ertel H., Mechel F.P. Akustische Dichtungen von Fugen durch akustisch wirksame Nebenvolumen und akustische Lippendichtungen ; IBP, Bericht Nr. BS 35/79, [2] Ertel H., Mechel F.P. Experimentelle Untersuchungen von akustischen Fugendichtungen; Prinziplösungen für wirksame Dichtungskonstruktionen ; IBP, Bericht Nr. BS 57/81, [3] Froelich H Schalldämmung von Fugen, Informationszentrum Fenster Türen Fassaden e.v., ifz-info 4/96. Fachliche Bearbeitung durch ift Rosenheim. [4] Leitfaden zur Montage, RAL-Gütegemeinschaften Fenster und Haustüren, 2/97. Fachliche Bearbeitung durch ift Rosenheim. [5] R. Schumacher Schalltechnische Probleme bei Fensteranschlüssen, Rosenheimer Fenstertage Fachliche Bearbeitung durch ift Rosenheim. [6] DIN EN : Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften, Teil 3: Luftschalldämmung gegen Außenlärm [7] ift Richtlinie SC 01/1 Verfahren zur Ermittlung des Fugenschalldämm- Maßes Seite 9 von 9