Holzbau Kompakt. Holzbau kompakt Ein kleines Kompendium zur Berechnung und Bemessung von mehrgeschossigen Holzbauwerken

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1 Holzbau Kompakt Holzbau kompakt Ein kleines Kompendium zur Berechnung und Bemessung von mehrgeschossigen Holzbauwerken Referent Dr.-Ing. Andreas Rabold Vortrag am 07. November 2011 in der Hochschule Augsburg pro Holz Bayern

2 Holzbau Kompakt Dr.-Ing. Andreas Rabold Impressum Die Veranstaltungsreihe Holzbau Kompakt wird durchgeführt vom Netzwerk Holzbau Augsburg Kontakt Netzwerk Holzbau c/o Regio Augsburg Wirtschaft GmbH Andreas Thiel Ansprechpartner Martina Medrano Tel.: Mit freundlicher Unterstützung von: den Zimmerer-Innungen Augsburg, Donau-Ries, Dillingen, Günzburg Bayerische Ingenieurekammer Bau Bayerische Architektenkammer Treffpunkt Architektur Schwaben Hochschule Augsburg Das Netzwerk Holzbau ist ein Projekt des Regionalmanagements im Wirtschaftsraum Augsburg der Regio Augsburg Wirtschaft GmbH und wird unterstützt von: Das Regionalmanagement der Regio Augsburg Wirtschaft GmbH wird gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie. 2 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München

3 Holzbau Kompakt Veranstaltungsreihe Holzbau Kompakt Dr.-Ing. Andreas Rabold Feuer + Holz Montag, 24. Oktober 2011 Hochschule Augsburg Montag, 7. November 2011 Hochschule Augsburg Uhr Begrüßung Brandsicher hoch hinaus - Lösungen für den mehrgeschossigen Holzbau (mit Pause) Uhr Diskussion & Get together Uhr Begrüßung Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente (mit Pause) Uhr Diskussion & Get together Referentin Dr. Mandy Peter bauart Konstruktions GmbH & Co. KG Die Niederlassungsleiterin der bauart Konstruktions GmbH & Co.KG ist ö.b.u.v. Sachverständige der IHK München. Nach dem Studium und der Promotion im Bauingenieurswesen war sie als Lehrbeauftragte an der Technischen Universität tätig. Der Schwerpunkt ihrer zahlreichen Publikationen ist der Brandschutz im Holzbau. Referent Dr.-Ing. Andreas Rabold ift Rosenheim und Hochschule Rosenheim Der Referent ist nach einem Holztechnik- Studium und der Promotion im Bauingenieurwesen als Prüf- und Produktingenieur am ift Rosenheim tätig. Zusätzlich ist er als Lehrbeauftragter an der Hochschule Rosenheim aktiv. Seine Lehr- und Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Bauund Raumakustik für den Holzbau. Gebaute Beispiele Montag, 21. November 2011 Hochschule Augsburg Statik / Konstruktion + Holz Montag, 5. Dezember 2011 Hochschule Augsburg Uhr Begrüßung Uhr Begrüßung Holzbau mit System (mit Pause) Uhr Diskussion & Get together Statik / Konstruktion + Holz (mit Pause) Uhr Diskussion & Get together Referent Arthur Schankula SCHANKULA-Architekten Als Büroinhaber von SCHANKULA- Architekten betreibt Arthur Schankula die Entwicklung mehrerer Holz-Bausysteme, meist im Rahmen öffentlich geförderter Forschungsaufträge. Durch seine Mitarbeit im Netzwerk Holz der TU München bzw. in diversen Publikationen setzt er sich mit den Möglichkeiten des Holzbaus auseinander. Referent Prof. Dr. François Colling Hochschule Augsburg, Fakultät für Architektur und Bauwesen. Lehr- und Forschungsschwerpunkte sind Holzbau und Baustatik. Er ist Leiter der Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle (PÜZ) für Holzbau, von der IHK Schwaben ö.b.u.v. Sachverständiger für Holzbau sowie Autor von Fachbüchern und Bemessungssoftware. Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München // 3

4 Holzbau Kompakt Dr.-Ing. Andreas Rabold Referent Dr.-Ing. Andreas Rabold ift Rosenheim und Hochschule Rosenheim ift Rosenheim Lackermannweg 26, D Stephanskirchen Telefon: +49 (80 31) Telefax: +49 (80 31) website: Programm Uhr Begrüßung Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente (mit Pause) Uhr Diskussion & Get together Der zunehmende Anteil mehrgeschossiger Holzbauten am Gesamt-Bauvolumen erfordert eine ausreichende Berücksichtigung der besonderen schalltechnischen Aspekte dieser Bauweise. Hierbei nimmt die Schalldämmung der Trennbauteile wie der Trenndecke eine zentrale Stellung ein. Zunächst ist die Einhaltung der gesetzlichen Schalldämmung nachzuweisen. Für die Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung können Planungsdaten der neuen DIN 4109 verwendet werden. Diese sind durch zusätzliche Eingangsdaten für den Holständer- und Massivholzbau zu ergänzen. Weiterhin ist es sinnvoll, den Einfluss der Schalldämmung auf das subjektive Empfinden des Bewohners zu berücksichtigen. Hierzu werden Konstruktionshilfen für den Holzbau vorgestellt und anhand von Beispielen illustriert. 4 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München

5 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold 1 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Schallschutz in der Geschoßbauweise - 1. Lösungen Einleitung für Holzbauelemente Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold 1 1. Zum Einleitung Schutz gegen unzumutbare Belästigungen aus fremden Wohnbereichen werden in DIN 4109 [1] u.a. Anforderungen an die Trittschalldämmung von Trenndecken gestellt. Diese Zum Anforderungen Schutz gegen können unzumutbare von heute Belästigungen üblichen Trenndeckenkonstruktion aus fremden Wohnbereichen bei werden fehlerfreier in DIN Ausführung sowohl [1] u.a. in Anforderungen Holzbauweise an als die auch Trittschalldämmung in Massivbauweise von Trenndecken problemlos eingehalten gestellt. Diese werden Anforderungen Dies spiegelt sich können auch von in heute Güteprüfungen üblichen Trenndeckenkonstruktion am Bau wider. Dennoch bei wird fehlerfreier die Trittschallübertragung sowohl bei Umfragen in Holzbauweise unter den als Bewohnern auch in Massivbauweise von Mehrfamilienhäusern problemlos eingehalten meist als werden. die störendste Ausführung Dies Geräuschquelle spiegelt sich genannt auch in Güteprüfungen [2], [16]. am Bau wider. Dennoch wird die Trittschallübertragung bei Umfragen unter den Bewohnern von Mehrfamilienhäusern meist als die störendste Geräuschquelle Da der messtechnische genannt [2], Nachweis [16]. für die Anforderungen nach DIN 4109 mit einem Norm- Hammerwerk als Anregungsquelle durchgeführt wird, ist zunächst die Übereinstimmung zwischen der dem messtechnische Ergebnis dieser Nachweis Messung für die (dem Anforderungen bewerteten nach Norm-Trittschallpegel DIN 4109 mit einem L n,w Da Norm- bzw. L n,w ) Hammerwerk und dem subjektiven als Anregungsquelle Empfinden durchgeführt des Bewohners wird, bei ist zunächst der üblichen die Übereinstimmung Anregung durch zwischen Begehen der Decke dem Ergebnis zu hinterfragen. dieser Messung In Abschnitt (dem 2 bewerteten wird hierzu Norm-Trittschallpegel auf die Korrelation L zwischen n,w bzw. L n,w dem ) subjektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN ISO [3] bewerteten Norm- und dem subjektiven Empfinden des Bewohners bei der üblichen Anregung durch Begehen der Decke zu hinterfragen. In Abschnitt 2 wird hierzu auf die Korrelation zwischen dem subjektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN ISO [3] bewerteten Norm- Trittschallpegel eingegangen. Daraus können Zielwerte für die Bauteiloptimierung abgeleitet Trittschallpegel und für die konstruktive eingegangen. Umsetzung Daraus können angewendet Zielwerte werden. für die Abschnitt Bauteiloptimierung 3 behandelt abgeleitet die Planung und und für den die Nachweis konstruktive im Umsetzung Bauvorhaben angewendet unter Berücksichtigung werden. Abschnitt der 3 behandelt holzbauspezifischen die Planung Flankenübertragung. den Nachweis im Bauvorhaben unter Berücksichtigung der holzbauspezifischen Flan- und kenübertragung. 2. Schalltechnische Bauteiloptimierung 2. Schalltechnische Bauteiloptimierung 2.1 Korrelation von L n,w und subjektivem Empfinden 2.1 Korrelation von L n,w und subjektivem Empfinden Die Korrelation zwischen dem subjektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN Die ISO Korrelation [3] zwischen bewerteten dem subjektiven Norm-Trittschallpegel Empfinden des wurde Bewohners bereits und dem in diversen nach DIN EN Projekten ISO [3] bewerteten Norm-Trittschallpegel wurde bereits in diversen Projekten untersucht [9]-[16]. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen relativ einheitlich, dass untersucht [9]-[16]. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen relativ einheitlich, dass kein brauchbarer Zusammenhang zwischen den beiden Größen existiert. Zur kein brauchbarer Zusammenhang zwischen den beiden Größen existiert. Zur Veranschaulichung Veranschaulichung dieses dieses Resultats Resultats werden werden in Abbildung in Abbildung 2 Ergebnisse 2 Ergebnisse von Normvon Norm- Hammerwerks-Messungen nach nach DIN DIN EN EN ISO ISO bzw. bzw. DIN EN DIN ISO EN ISO [4] mit [4] den mit den Trittschallübertragungen beim beim Begehen Begehen der der Decken Decken verglichen verglichen (zur Messanordnung (zur Messanordnung siehe siehe Abbildung 1). 1). Zur Zur gehörrichtigen Bewertung Bewertung wurde wurde aus aus der Trittschallübertragung der beim beim Begehen der Decke der der A-bewertete und und nachhallkorrigierte Trittschallpegel L AFmax,n L AFmax,n gebildet. gebildet. Die einzelnen Punkte in in Abbildung 2- links, 2- links, die die jeweils jeweils das Ergebnis das Ergebnis eines eines Deckenaufbaus Deckenaufbaus darstellen, zeigen eine eine sehr sehr schwache Korrelation. Die Die Messungen Messungen für diesen für diesen Vergleich Vergleich erfolgten im im Rahmen einer einer Studienarbeit an an der der Hochschule Hochschule Rosenheim Rosenheim [6] und [6] einem und einem Forschungsprojekt des des ift ift Rosenheim [5]. [5]. Ergänzende Ergänzende Messungen Messungen wurden wurden im im Firmenprüfstand von von Knauf, Knauf, Iphofen Iphofen [7] [7] durchgeführt. durchgeführt. Die Messungen Die Messungen erfolgten erfolgten somit in somit drei in drei unterschiedlich dimensionierten dimensionierten Prüfständen Prüfständen und und von von unterschiedlichen unterschiedlichen Messteams, Messteams, wodurch Unsicherheiten, die auf die begrenzten Prüfstandsabmessungen oder die spezielle wodurch Unsicherheiten, die auf die begrenzten Prüfstandsabmessungen oder die spezielle Anregung eines Gehers zurückzuführen sind, reduziert werden konnten. Um die Anregung Anregung eines Gehers zurückzuführen sind, reduziert werden konnten. Um die Anregung bei der Begehung der Decke reproduzierbarer zu gestalten, wurden die relevanten Eckdaten für bei den der Geher Begehung festgelegt. der Decke 1 reproduzierbarer zu gestalten, wurden die relevanten Eckdaten für den Geher festgelegt. 1 1 Geher männlich, kg, Gehen auf Socken mit Schritt/Min. im Kreis u. Acht 1 Geher männlich, kg, Gehen auf Socken mit Schritt/Min. im Kreis u. Acht

6 2 Trittschalldämmung richtig bewerten Andreas Rabold 1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011 Abbildung 1: Messung der Trittschallübertragung einer Decke. Links: Trittschallanregung durch das Norm- Hammerwerk. Rechts: Anregung durch Begehen der Decke LAF max,n in db(a) L LGeher [db] L n,w in db , Frequenz [Hz] f [Hz] Abbildung 2: Korrelation von L n,w und subjektivem Empfinden. Links: Zusammenhang zwischen dem bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w und dem A-bewerteten Trittschallpegel L AFmax,n beim Begehen von Holzdecken. Blaue Quadrate: Messungen im ift Rosenheim [5], orange Kreise: Messungen an der HS Rosenheim [6], grüne Dreiecke: Messungen im Deckenprüfstand von Knauf, Iphofen [7]. Rechts: Frequenzabhängige Darstellung der Trittschallübertragung beim Begehen einer Decke. Die Ursache der schwachen Korrelation wird in Abbildung 2 - rechts anhand der frequenzabhängigen Darstellung einer typischen Trittschallübertragung beim Begehen einer Holzdecke gezeigt. Aus den Pegeln ist deutlich zu ersehen, dass beim Begehen der Decke nahezu die gesamte Übertragung unterhalb von 100 Hz erfolgt. Im Gegensatz hierzu wird bei der Bewertung des Norm-Trittschallpegels nach DIN EN ISO ausschließlich der Frequenzbereich von Hz für den Einzahlwert (L n,w ) verwendet. Der L n,w kann deshalb den für das subjektive Empfinden relevanten Bereich unter 100 Hz nicht beurteilen. Eine bessere Korrelation ist somit nur durch eine veränderte Bewertung des Norm-Trittschallpegels zu erreichen. Um dem Problem der geringen Korrelation zwischen realem Geher und dem bewerteten Norm-Trittschallpegel zu begegnen, wurde in DIN EN ISO ein Spektrum- Anpassungswert C I eingeführt, der auch für den nach unten erweiterten Frequenzbereich bis 50 Hz angewendet werden kann (C I, ). Durch die zusätzliche Berücksichtigung des Spektrum-Anpassungswerts (L n,w + C I, ) wird die Korrelation deutlich verbessert.

7 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold Zielwerte der Bauteilentwicklung Bevor die Korrelation zwischen L AFmax,n und L n,w + C I, für die Festlegung der Zielwerte verwendet werden kann, ist zu hinterfragen, ob die Bewertung der Trittschallpegel beim Begehen der Decke durch die gebräuchliche A-Bewertung tatsächlich gehörrichtig ist. Hierzu wird in Abbildung 3 - links die A-Bewertung der Trittschallpegel der wesentlich umfangreicheren und genaueren Bewertung nach Zwicker [17] gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass zumindest für diese Art der Anregung und im relevanten Wertebereich zwischen 25 und 45 db(a) eine gute Übereinstimmung erreicht werden kann. LAF max,n in db(a) R n 2 = 0,94 35 r = 0,97 = 1,5 db LAF max,n in db(a) n = 35 r = 0,86 = 2,9 db störend ,6 1 1, Lautheit N GD in sone Ln,w + CI, in db kaum wahrnehmbar Abbildung 3: Zielwerte für die Bauteilentwicklung. Links: Zusammenhang zwischen dem L AFmax,n und der Lautheit nach Zwicker [17]. Rechts: Zusammenhang zwischen dem L AFmax,n und dem L n,w + C I, Abbildung 3- rechts zeigt den nun deutlich besseren Zusammenhang zwischen den A-bewerteten Trittschallegeln beim Begehen der Decke und den nach DIN EN ISO mit L n,w + C I, bewerteten Hammerwerks-Messungen. Hierdurch wird auch ersichtlich, dass die in Abbildung 2 links gezeigte, schwache Korrelation weniger durch die Art der Anregung mit dem Norm-Hammerwerk als vielmehr durch die unzutreffende Bewertung über den L n,w verursacht wurde. Zur Festlegung der Zielwerte für eine gute Trittschalldämmung kann nun das subjektive Empfinden berücksichtigt werden. Die in einigen europäischen Ländern bereits umgesetzte Anforderung an den L n,w + C I, db [16] entspricht in Abbildung 3 - rechts in etwa einem L AFmax,n db(a). Erfahrungsgemäß ist oberhalb dieser Grenze mit störenden Trittschallüber-tragungen zu rechnen [13]. Für einen L n,w + C I, db beträgt der A-bewertete Trittschallpegel in etwa L AFmax,n 30 db(a) und ist, je nach Umgebungsgeräusch, kaum noch wahrnehmbar. Die diesen Zielwerten (L n,w + C I, db bzw. 46 db) zugeordneten A-bewerteten Trittschallpegel (L AFmax,n 35 db(a) bzw. 35 db(a)) ergeben in Abbildung 3 - links eine Halbierung der Lautheit, die auch in der subjektiven Empfindung einer Halbierung entspricht.

8 4 Trittschalldämmung richtig bewerten Andreas Rabold 1. Internationale Schall- und Akustiktage Konstruktive Umsetzung Für die konstruktive Umsetzung in der Bauteilentwicklung stehen für die schalltechnische Optimierung im Wesentlichen zwei Möglichkeiten zur Verfügung. Die Erhöhung der Masse und die Verbesserung der Entkopplung. Durch die Erhöhung der Masse in Form einer Rohdeckenbeschwerung oder einer Beschwerung der Unterdecke wird die Anregbarkeit (Admittanz) reduziert und damit eine geringere Schallabstrahlung erreicht. Die Entkopplung durch einen schwimmenden Estrich oder eine abgehängte Unterdecke reduziert oberhalb der genügend tief abzustimmenden Resonanzfrequenz die Übertragung der Bauteilschwingungen innerhalb der Konstruktion. Die Erarbeitung von Konstruktionshilfen für schalltechnisch optimierte Deckenaufbauten auf Basis dieser Ansätze erfolgte durch numerische Berechnungen der Trittschallübertragung [5]. Hierzu wurde an der TU München ein Berechnungsmodell auf Basis der Finiten Elemente Methode (FEM) erarbeitet und anhand von Messergebnissen aus der Datenbank des ift Schallschutzzentrums validiert. Anhand der numerischen Berechnungen des validierten Modells konnten die Wechselwirkungen der Deckenkomponenten mit geringem Aufwand untersucht und optimierte Konstruktionen erarbeitet werden. Nach der messtechnischen Überprüfung der optimierten Konstruktionen wurden die Ergebnisse, unterstützt durch eine systematische Auswertung der Decken-Datenbank am ift-schallschutzzentrum, in Form von Konstruktionshilfen zusammengestellt (siehe Anhang). Als Beispiel für optimierte Deckenkonstruktionen zeigt Abbildung 4 den Vergleich der Messergebnisse einer Massivholzdecke und einer Holzbalkendecke mit den Norm-Trittschallpegeln konventioneller Stahlbetondecken. Als Optimierungsansatz wurde hier die schallabstrahlende Ebene (Massivholzelement bzw. Unterdecke) beschwert. Abbildung 4: Messwerte optimierter Holzdecken durch Erhöhung der Masse im Vergleich zu Stahlbetondecken [5] Ein Beispiel für optimierte Decken durch effektive Entkopplung ist in Abbildung 5 gezeigt. Die Gegenüberstellung zeigt, dass bei entsprechender Konstruktion die gute Trittschalldämmung einer Stahlbetondecke auch mit deutlich leichteren Decken erreicht werden kann.

9 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold 5 Abbildung 5: Messwerte optimierter Holzdecken durch abgehängte Unterdecken - im Neubau und in der Altbausanierung - im Vergleich zu Stahlbetondecken [18] 3. Planung und Nachweis Für das Verständnis der in diesem Abschnitt beschriebenen Prognosemodelle ist die Kenntnis der Schallübertragungswege erforderlich. Hierzu wurden in den letzten Jahren im Holzbau umfangreiche Forschungsvorhaben durchgeführt, deren Ergebnisse nun in die Normung einfließen. 3.1 Übertragungswege Die Luft- und Trittschallübertragung lässt sich im Holzbau durch die in Abbildung 6 dargestellten Übertragungswege beschreiben. Die Trittschallübertragung kann in die direkte Übertragung über die Decke und die Flankenübertragung aufgeteilt werden. Die Übertragung auf dem Weg Df erfolgt vom Estrichaufbau in die Rohdecke und von dort in die flankierende Wand. Der Einfluss dieses Übertragungsweges ist abhängig von der Ausführung der Rohdecke und der flankierenden Wand. Die Flankenübertragung auf dem Weg DFf erfolgt vom Estrichaufbau in die obere flankierende Wand und von dort durch den Deckenstoß in die untere flankierende Wand. Ihr Einfluss lässt sich in Abhängigkeit der Ausführung des Estrichaufbaus und der Ausführung der flankierenden Wände darstellen. Df DFf Dd Fd Df Ff Dd Df Fd Dd Ff Abbildung 6 Schematische Darstellung der Beiträge zur Schallübertragung im Holzbau: Bild links Trittschallübertragung; Bild in der Mitte und rechts Luftschallübertragung Direkte Schallübertragung (Weg Dd) und Beiträge der Flankenübertragung auf den Übertragungswegen Ff, Df, Fd und DFf

10 6 Trittschalldämmung richtig bewerten Andreas Rabold 1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011 Die Luftschallübertragung in vertikaler und horizontaler Richtung kann zusätzlich zur direkten Schallübertragung pro Bauteilstoß durch 3 Übertragungswege beschrieben werden. Zu der direkten Übertragung auf dem Weg Dd kommen 3 Anteile der Flankenübertragung auf den Wegen Ff, Df und Fd hinzu. Die Übertragung auf dem Weg Ff ist von der Ausführung der flankierenden Bauteile und der Stoßstelle abhängig. Der Einfluss der gemischten Übertragungswege (Df und Fd) hängt zusätzlich von der Ausführung des Trennbauteils ab. 3.2 Prognose der Trittschalldämmung Für die Berechnung des bewerteten Norm-Trittschallpegels L n,w inklusive Flankenübertragung wurde die empirische Gleichung (1) erarbeitet: L n,w = L n,w + K 1 + K 2 db (1) Berechnung des Norm-Trittschallpegels L n,w (inklusive Flankenübertragung) L n,w bewerteter Norm-Trittschallpegel ohne Flankenübertragung (Weg Dd) K 1 Korrektursummand zur Berücksichtigung der Flankenübertragung auf dem Weg Df Korrektursummand zur Berücksichtigung der Flankenübertragung auf dem Weg DFf K 2 Die Werte für die direkte Trittschall- Übertragung der Decke können dem Bauteilkatalog der neuen DIN 4109 entnommen werden (Tabelle 1), oder - falls es sich um einen dort nicht beschriebenen Aufbau handelt- durch Labormessungen (für Deutschland im Rahmen eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses) ermittelt werden. Die Anteile der Flankenübertragung auf den Wegen Df und DFf wurden in [19], [21] für verschiedene Decken- und Wandtypen untersucht und zu Korrektursummanden K 1 und K 2 zusammengefasst. Die Korrektursummanden K 1 und K 2 können Tabelle 2 und Tabelle 3 in Abhängigkeit der Ausführung der Rohdecke, des Estrichs und der flankierenden Wände entnommen werden. Die Anteile der 4 flankierenden Wände wurden hierbei in einen Wert zusammengefasst. Werden die flankierenden Wände unterschiedlich ausgeführt wobei für die Beurteilung in Tabelle 2 und Tabelle 3 nur die raumseitige Beplankung maßgeblich ist so ist der höhere Korrektursummand anzusetzen. Tabelle 1 Auszug aus der Bauteilsammlung für neuen Bauteilkatalog der DIN (Die Legende zur näheren Beschreibung der Indizes wird hier aus Platzgründen nicht dargestellt.) Spalte Zeile Schnittzeichnung Konstruktionsdetails L n,w,p (C I ) [db] 50 mm Estrich 1) mm MF- Trittschalldämmplatte (s 5 MN/m³; Typ T) 2) 22 mm Verlegespanplatte 4) 220 mm Balken o. Stegträger 5) 100 mm Hohlraumdämmung 2) 27 mm Federschiene 7) 12,5 mm Gipskartonplatte 10) R w,p (C,C tr ) [db] 46 (0) 70 (-3; -9)

11 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold 7 Tabelle 2 Korrektursummand K 1 Tabelle 3 Korrektursummand K 2

12 8 Trittschalldämmung richtig bewerten Andreas Rabold 1. Internationale Schall- und Akustiktage Prognose der Luftschalldämmung im Holzrahmenbau Das bewertete Schalldämm-Maß inklusive Flankenübertragung lässt sich aus der energetischen Addition der in Abbildung 6 dargestellten Übertragungswege nach Gleichung (2) berechnen. R w = -10 log (10-0,1 Rw ,1 Rij,w ) (2) Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes R w R w Schalldämmung des Trennbauteils ohne Flankenübertragung (Weg Dd) R ij,w Flankendämm-Maß auf dem Weg ij = Ff, Df und Fd Die Indizes ij stehen hierbei für die 3 Flankenübertragungswege (Ff, Df und Fd) je Bauteilstoß. Bei üblichen Raumgeometrien mit 4 flankierenden Bauteilen sind somit neben der direkten Übertragung 12 Anteile der Flankenübertragung zu berücksichtigen. Für den Nachweis der Schalldämmung nach DIN 4109 wird angestrebt, die Anteile der gemischten Flankenübertragungswege Df und Fd in einen Korrektursummanden K zusammenzufassen [20]. R w = -10 log (10-0,1 Rw ,1 R Ff,w ) + K (3) Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes R w R w Schalldämmung des Trennbauteils ohne Flankenübertragung (Weg Dd) R Ff,w Flankendämm-Maß auf dem Weg Ff K Korrektursummand für die Flankenübertragungswege Fd und Df Mit: R Ff,w = D n,f,w + 10 log (S Tr /A 0 ) 10 log (l Bau /l 0 ) (4) Berechnung des bewerteten Flankendämm-Maßes auf dem Weg Ff D n,f,w bewertete Norm-Flankenpegeldifferenz (Prüfwert im Labor für den Weg Ff) S Tr Fläche des trennenden Bauteils in m² A 0 Bezugsabsorbtionsfläche (A 0 = 10 m²) l Bau gemeinsame Kopplungslänge zwischen Trennbauteil und Flanke in m Bezugslänge in m l 0 Die Eingangsdaten für die Schalldämmung des Trennbauteils und der Norm- Flankenpegeldifferenz der flankierenden Bauteile sind den Bauteilkatalogen der Normen zu entnehmen, oder nach ISO bzw. ISO aus Laborprüfungen zu ermitteln. Die Bezugslängen werden teilweise mit unterschiedlichen Werten angegeben. Für die Prognose ist der Wert einzusetzen, der bei der bewerteten Norm-Flankenpegeldifferenz als Bezugslänge mit angegeben wird. Untersuchungen zur Größe von K lieferten im Durchschnitt Werte von 0 bis -2 db [22], [20]. In Einzelfällen wurden für die Prognose in Massivholzbauten jedoch auch Werte bis zu -7 db ermittelt [23]. Für die Luftschallübertragung in Massivholzbauten wir deshalb ein genaueres Prognosemodell angestrebt. 3.4 Prognose der Luftschalldämmung im Massivholzbau Für die Prognose der Luftschalldämmung im Massivholzbau kann das Schalldämm-Maß R' w in der Bausituation nach Gleichung (2) ermittelt werden. Die hierzu erforderlichen Flankendämm-Maße R ij können entweder messtechnisch bestimmt werden oder nach (5) aus dem Stoßstellendämm-Maß K ij berechnet werden. R ij,w = R i,w /2 + R j,w /2 + R jj,w + K ij + 10 log (S Tr /l ij l 0 ) (5) Tabelle 4 zeigt für Massivholzbauteile einige Stoßstellendämm-Maße K ij für T- und Kreuz- Stöße auf den Übertragungswegen Ff und Df bzw. Fd [24], [25], [26], [27].

13 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold 9 Tabelle 4: Übersicht vorhandener Stoßstellendämm-Maße K ij für Massivholzelemente, m = kg/m², m1/m2 = 1,7 Systemgeometrie T-Stoß Kreuz-Stoß F F F d d d F f f f f Messwert 23 db, [26] 5 db, [24] 22 db, [24] 7 db, [24] K Ff Berechnung 9 db 9 db 13 db 13 db K Fd Messwert db, [25],[26] 15 db, [24] 16 db, [24] Berechnung 6 db 6 db 9 db Wie Tabelle 4 zeigt, ergibt die Berechnung nach EN i.d.r. deutlich ungünstigere Werte für den T- und Kreuz-Stoß, wenn das flankierende Massivholzelement durch den Stoß unterbrochen wird. Ursache hierfür ist die monolithische Verbindung und damit die fehlende Unterbrechung des flankierenden Bauteils bei den in EN hinterlegten Stoßstellen aus Mauerwerk oder Stahlbeton. Wird das flankierende Bauteil hingegen im Stoß nicht unterbrochen, ergibt die Prognose nach EN zu gute Werte, da die Schallableitung bei den Massivholzelement-Stößen geringer ist. Eine sinnvolle Prognose der Flankenübertragung ist somit nur anhand der gemessenen Stoßstellendämm-Maße möglich. 5. Zusammenfassung Für die Zufriedenheit des Bewohners mit der Schalldämmung der Decke ist dessen subjektives Empfinden der Trittschallübertragung maßgeblich. Als Maß für das subjektive Empfinden kann der A-bewertete Trittschallpegel beim Begehen der Decke verwendet werden. Da zwischen dem A-bewerteten Trittschallpegel und dem L n,w als Einzahlbewertung nach DIN EN ISO kein ausreichender Zusammenhang besteht, wurde für die Festlegung der zu erreichenden Zielwerte die zusätzliche Bewertung durch den Spektrum- Anpassungswert C I, verwendet. Anhand der nun ausreichenden Korrelation konnten Zielwerte (L n,w + C I, db bzw. 46 db) festgelegt und entsprechend ausgelegte Deckenaufbauten als Demonstratoren entwickelt werden. Im nächsten Schritt sind diese Demonstratoren in Zusammenarbeit mit den Herstellern in Kosten-Nutzen optimierte Konstruktionen umzusetzen und im ausgeführten Zustand am Bau zu prüfen. Zur Umsetzung in der Bausituation kann die Flankenübertragung in Abhängigkeit der Bauteilausführung ermittelt werden. 6. Danksagung Der Autor bedankt sich für die hilfreichen Diskussionen und die Zusammenarbeit besonders bei Prof. Schanda (HS Rosenheim), Dr. Rümler (Knauf Gips KG), Herrn Seidel (Knauf Gips KG), Dr. Franz Dolezal (Holzforschung Austria) und Markus Schramm (ift Rosenheim). Sowie für die finanzielle Unterstützung durch die AiF und den HAF bei den zitierten Projekten.

14 10 Trittschalldämmung richtig bewerten Andreas Rabold 1. Internationale Schall- und Akustiktage Literatur [1] DIN 4109, Schallschutz im Hochbau, Anforderungen und Nachweise November 1989 und Beiblatt 1 zur DIN 4109 Schallschutz im Hochbau, Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, November 1989 [2] Reichelt, H., Schall- und schwingungstechnische Lösungen im Holzbau, Projektarbeit, Hochschule Rosenheim, 2008 [3] DIN EN ISO 717-2, Akustik - Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Teil 2: Trittschalldämmung (ISO 717-2: AM1:2006); Deutsche Fassung EN ISO 717-2: A1: [4] EN ISO 140-6: Akustik; Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen Teil 6: Messung der Trittschalldämmung von Decken in Prüfständen bzw. DIN EN ISO : Akustik - Messung der Schalldämmung von Bauteilen im Prüfstand - Teil 3: Messung der Trittschalldämmung [5] Rabold, A., Rank, E., Anwendung der Finiten Elemente Methode auf die Trittschallberechnung, Teilbericht zum Kooperationsprojekt: Untersuchung der akustischen Wechselwirkungen von Holzdecke und Deckenauflage zur Entwicklung neuartiger Schallschutzmaßnahmen, ibp Stuttgart, TU München, ift Rosenheim, DGfH 2009 [6] Erhardt, D., Morkötter, D., Gehversuche auf Holzdecken zum Vergleich mit den bewerteten Norm-Trittschallpegeln gemäß DIN EN ISO 717, Studienarbeit, Hochschule Rosenheim, 2010 [7] Seidel, J., Trittschall- und Geher-Messungen im Deckenprüfstand der Fa. Knauf Gips KG, Iphofen, 2010 [8] Mueller, D., Schmitz, S., Weber, M., Vergleich verschiedener Bewertungskurven für den Trittschallpegel von Decken, Studienarbeit, Hochschule Rosenheim, 2010 [9] Hveem, S., Homb, A., Haagberg, K., Rindel, J. H., Low-frequency footfall noise in multistorey timber frame buildings, NKB report 1996:12 E [10] Jeon, J., Y., Jeong, J. H., Objective and Subjective Evaluation of Floor Impact Noise, Journal of Temporal Design in Architecture and the Environment, 2002, 2, [11] Warnock, A.C.C., Low-frequency impact sound transmission through floor systems, Inter- Noise, 2000 [12] Scholl, W., Das Normhammerwerk muss laufen lernen, Tagungsband DAGA, 2001 [13] Burkhart, C., Tieffrequenter Trittschall Messergebnisse, mögliche Ursachen, Tagungsband DAGA 2002 [14] B. Rasmussen, J. H. Rindel: Sound insulation of dwellings Legal requirements in Europe and subjective evaluation of acoustical comfort. Proceedings of DAGA, 2003, [15] Kühn, B., Blickle R., Trittschalldämmung und Gehgeräusche-Immission von Geschossdecken aus Holz, WKSB, 2004, 52 [16] Lang, J., Schallschutz im Wohnungsbau, Forschungsbericht ifip TU Wien, 2006 [17] Zwicker, E., Fastl, H., Widmann, U., Kurakata, K., Kuwano, S., Namba, S., Program for calculating loudness according to DIN (ISO 532B), Journal of Acoustic Society of Japan, 12, 39-42, 1991 [18] Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S., Schallschutz, Holzbalkendecken in der Altbausanierung, Mikado plus, 3, 2008 [19] Holtz, F., Rabold, A., Hessinger, J., Buschbacher, H.P., Dedio, M., Biermann, A.: Verringerung der Schallabstrahlung von Holzständerwänden bei Trittschallanregung im mehrgeschossigen Holz-Wohnungsbau, Abschlußbericht des Labor für Schall- und Wärmemesstechnik zum DGfH-Forschungsvorhaben, 2003 [20] Metzen, H.: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN Abschlussbericht zum Projektteil "Berechnungsmodelle und Berechnungsansätze für den Holzbau", 2004 [21] Holtz, F., Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S.: Ergänzende Deckenmessungen zum Vorhaben: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109, Abschlußbericht des Labor für Schall- und Wärmemesstechnik zum DGfH-Forschungsvorhaben 2005 [22] Schumacher, R; Saß, B; Pütz, M.: Schalllängsleitung bei Außen- und Innenwänden im Mehrgeschoss-Holzbau, DGfH- Forschungsbericht des ift Rosenheim (März 2002) [23] Holtz, F.; Rabold, A.; Hessinger, J.; Bacher, S.; Buschbacher, H.P.: Schall- Längsleitung von Steildächern II, DGfH-Forschungsbericht der LSW - Labor für Schall- und Wärmemesstechnik GmbH, 2003

15 Augsburg Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente Andreas Rabold 11 [24] Schramm, M., Vertikale Flankenübertragung bei Holzmassivdecken, Diplomarbeit Fachbereich Holztechnik, HS Rosenheim 2008 [25] Dolezal, F., Bednar, T., Teibinger, M., Flankenübertragung bei Massivholzkonstruktionen, Teil 1, Bauphysik 2008, 30, [26] Holtz, F., Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S., Ergänzende Deckenmessungen zum laufenden Vorhaben: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109, Forschungsbericht ift Rosenheim, 2005 [27] Schramm, M., Dolezal, F., Rabold, A., Schanda, U., Stoßstellen im Holzbau - Planung, Prognose und Ausführung, Tagunsband DAGA'10, Berlin, 2010 Anhang

16 Holzbau Kompakt Notizen Dr.-Ing. Andreas Rabold 16 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München

17 Holzbau Kompakt Notizen Dr.-Ing. Andreas Rabold Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München // 17

18 Holzbau Kompakt Notizen Dr.-Ing. Andreas Rabold 18 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München

19 Holzbau Kompakt Notizen Dr.-Ing. Andreas Rabold Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München // 19

20 Holzbau Kompakt Dr.-Ing. Andreas Rabold Netzwerk Holzbau im Wirtschaftsraum Augsburg Das Netzwerk Holzbau vereint unabhängige und beratende Institutionen sowie Unternehmen aus der Region um Augsburg. Das Netzwerk fördert betriebsübergreifend die Verbreitung des Holzbaus in der Region mit Öffentlichkeitsarbeit und Fachveranstaltungen. Ansprechpartner des Netzwerks stehen Kommunen, Architekten und Planern auch bei Fragen rund um das Thema Holzkonstruktionen beratend zur Verfügung. In der Veranstaltungsreihe Holzbau kompakt präsentiert das Netzwerk Holzbau Fachinformationen zum Holzbau für Bauingenieure, Architekten, Holzbauer, Studenten des Bauingenieurswesens und der Architektur Leistungen des Netzwerks Sie möchten Mitglied werden oder unsere Aktivitäten unterstützen? Dann nehmen Sie Kontakt zu uns auf: Netzwerk Holzbau, Wirtschaftsraum Augsburg A³ Tel.: +49 (0) // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München