Schalltechnische Planung und Bauteiloptimierung im Holzbau

Transkript

1 Schalltechnische Planung und Bauteiloptimierung im Holzbau - Teil 1: Grundlagen -

2 Seite 2 Motivation

3 Motivation Anforderungen an Luft- und Trittschalldämmung nach ÖNORM B 8115 R w gemessen mit Lautsprecher L n,w gemessen mit Norm-Hammwerk

4 Motivation Prüfung der Luft- und Trittschalldämmung im Labor F(t)

5 Motivation Übertragungswege am Bau Df Dd Fd Df Dd DFf Ff Anforderungen / Zielwerte für: L n,w und R w inklusive Nebenwegsübertragung Fd, Df, Ff Können aus den Laborwerten L n,w und R w ermittelt werden

6 Seite 6 Motivation DIN 4109 von 1989 DIN 4109 neu weiterhin in Überarbeitung VDI 4100:12-10 Zielwerte für: L nt,w und D nt,w

7 Seite 7 Motivation SSt 1 entspricht Mindestschallschutz nach DIN 4109 Sprache mit normaler Sprechweise Im allgemeinen nicht verstehbar Gehgeräusche Im allgemeinen störend Aussagen vorrangig für den Massivbau gültig! [VDI 4100: ]

8 Seite 8 Motivation SSt 1 ca. 3 db über DIN 4109 Niveau Sprache mit normaler Sprechweise Im allgemeinen nicht verstehbar Gehgeräusche Im allgemeinen kaum störend für tiefe Frequenzen nicht im vollen Umfang anwendbar [VDI 4100: 12-10]

9 Seite 9 Übersicht Teil 1: Normative Anforderungen contra subjektives Empfinden des Bewohners Standardkonstruktionen und Optimierungsansätze Teil 2: Luft- und Trittschallprognose Ausführungsbeispiele Typische Ausführungsfehler

10 Seite 10 Anforderungen contra subjektives Empfinden 80 db Bau-Schalldämm-Maß R' 70 a) Vergleich Holzbau - Massivbau b) Mittelwert Massivbau: R w = db Mittelwert Holzbau: R w = db Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände

11 Seite 11 Anforderungen contra subjektives Empfinden 80 db Bau-Schalldämm-Maß R' 70 a) Vergleich Holzbau - Massivbau Mittelwert Massivbau: 30 b) R w + C tr,-00 = 54 db Mittelwert Holzbau: R w + C tr,-00 = db Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände

12 Seite 12 Anforderungen contra subjektives Empfinden Vergleich von 13 typischen Gebäudetrennwände in Holzbauweise

13 Seite 13 Anforderungen contra subjektives Empfinden F(t) L LGeher [db] LGeher [db] L Geher [db] ,5 31, f [Hz] [Hz] Frequenz [Hz]

14 Seite 14 Trittschall richtig bewerten LAF max,n in db(a) L n,w in db

15 Seite 15 Trittschall richtig bewerten Bewertungsbereich Trittschallmessung L nw F(t) L LGeher [db] LGeher [db] L Geher [db] ,5 31, f [Hz] [Hz] Frequenz [Hz] 31

16 Seite 16 Bauteiloptimierung welche Zielwerte? LAF max,n in db(a) n = 35 r = 0,86 σ = 2,9 db störend L n,w + C I,- in db 53 kaum wahrnehmbar

17 Seite 17 Bauteiloptimierung welche Zielwerte? LAF max,n in db(a) n = 35 R 2 = 0,94 r = 0,97 σ = 1,5 db störend ,6 11, Lautheit N GD in sone kaum wahrnehmbar

18 Bauteiloptimierung welche Zielwerte? Zielwerte für Trittschallpegel in Skandinavien [Hagberg 09] Subjektive Beurteilung durch Bewohner

19 Einfluss der Flankenübertragung? L'n,w in db L'n,w + CI,- in db L n,w in db L n,w + C I,- in db n = 14 Bausituationen n = 14 Bausituationen L n,w - L n,w = 0 8 db L n,w + C I,- L n,w + C I,- = -2 3 db

20 Einfluss der Flankenübertragung? 70 L n,w = 36 db L n,w = 44 db L n bzw. L'n in db L n L n,w + C I,- = 53 db L n,w + C I,- = 54 db 30 L nw + C I,- = 10log(Σ10 0,1Ln,i ) 15 db L n f in Hz

21 Seite 21 Übersicht Teil 1: Normative Anforderungen contra subjektives Empfinden des Bewohners Standardkonstruktionen und Optimierungsansätze Teil 2: Luft- und Trittschallprognose Ausführungsbeispiele Typische Ausführungsfehler

22 Seite 22 Doppelwandresonanz? 80 db 70 Schalldämm-Maß R a) zweischalig Vergleich einschalig / zweischalig Hz 00 Frequenz f

23 Seite 23 Doppelwandresonanz? 80 db 70 Schalldämm-Maß R a) zweischalig Vergleich einschalig / zweischalig 30 b) einschalig Hz 00 Frequenz f

24 Seite 24 Beplankungs-Eigenmoden? Messung der Eigenmoden Ständerraster der Wand Schwingungsaufnahmen an 15 Messpunkten 1,15 Mio. Messpegel

25 Seite 25 Beplankungs-Eigenmoden?

26 Seite 26 Beplankungs-Eigenmoden? Zusammenhang Messung - Berechnung FEM-Berechnung mit linienförmiger Lagerung des Beplankungsrandes Messwerte (Bereichsgrenzen) 2. Breitenmode Frequenz [Hz] Breitenmode Längenmode n x [-] Schwingungen als homogene Platte

27 Seite 27 Ursachenforschung Doppelwandresonanz Beplankungs-Eigenmoden 70 db Bau-Schalldämm-Maß R' f r,1 = 80 Hz f 1,1 = Hz Hz 00 f 1,2 = 75 Hz f r,2 = Hz Frequenz f

28 Seite 28 Bauteiloptimierung Trennfugenbreite Beplankungs-Eigenmoden Schalldämm-Maß R 80 db a) 45 mm Trennfugenbreite Hz 00 Frequenz f

29 Seite 29 Bauteiloptimierung 80 Trennfugenbreite db 70 Schalldämm-Maß R b) 170 mm Trennfugenbreite 30 a) 45 mm Trennfugenbreite Hz 00 Frequenz f

30 Seite 30 Bauteiloptimierung 80 db Trennfugenbreite 70 Ständerraster Schalldämm-Maß R c) 170 mm Trennfuge Ständerraster e = 31,3 cm b) 30 a) Hz 00 Frequenz f

31 Seite 31 Umsetzung Trennfuge vergrößert Wanddicke der Einzelwand reduziert Ständerraster reduziert

32 Seite 32 Umsetzung 90 db 80 Schalldämm-Maß R bzw. R' 70 a) 30 b) Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände

33 Seite 33 Umsetzung 90 db 80 Schalldämm-Maß R bzw. R' 70 Optimierte Konstruktion a) 30 b) Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände

34 Seite 34 Umsetzung Einzahlwerte und Spektrum- Anpassungswerte Optimierter Wandaufbau: R w = 67 db R w + C tr-00 = 57 db Mittelwerte Massivbau (zum Vergleich): R w = dB R w + C tr-00 = db

35 Seite 35 Umsetzung Ständerwerk durch Massivholz o. Holzwerkstoffplatten ersetzt Trennfuge vergrößert Dämmplatten in der Trennfuge

36 Seite 36 Umsetzung 90 db 80 Schalldämm-Maß R bzw. R' 70 a) Optimierte Konstruktion 30 b) Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände

37 Seite 37 Umsetzung Einzahlwerte und Spektrum- Anpassungswerte Optimierter Wandaufbau: R w = 75 db R w + C tr-00 = 61 db Mittelwerte Massivbau (zum Vergleich): R w = dB R w + C tr-00 = db

38 Seite 38 Einführung / Anforderungen Anforderungen an den bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w d.h. inklusive der Trennwand an der die Treppe angeschlossen ist. Die Schalldämmung der Wand beeinflusst entscheidend die Trittschalldämmung der Treppe.

39 Seite 39 Ausgangssituation: Vergleich - Holzbau - Massivbau 70 Stahl-Holz-Treppe mit 2 Befestigungspunkten an der Trennwand Trennwand in Holzbauweise L n,w = db Trennwand in Massivbauweise L n,w = db n in db Norm-Trittschallpegel L Frequenz f in Hz

40 Seite Optimierung / Umsetzung Optimierungsansatz: vollständige Entkopplung der Treppe von der Trennwand Befestigung der Treppe nur an den Seitenwänden, An- und Austritt Reduzierung der Trittschallübertragung von der Treppe in die Trennwand Erhöhte Spannweiten erfordern eine verbesserte Treppenstatik (Erhöhung der Rohr-Querschnitte)

41 Seite 41 Optimierung / Umsetzung Holz-Treppe an 2-schaliger Holzständerwand ohne Befestigung an der Trennwand 4 Befestigungen an Trennwand L n,w = 36 db L n,w + C I,-00 = 48 db Befestigung mit Eckauflager, Wange mit 1 cm Abstand von der Trennwand L n,w = 28 db L n,w + C I,-00 = 38 db n in db Norm-Trittschallpegel L Frequenz f in Hz

42 Seite 42 Optimierung / Umsetzung Stahl-Holz-Treppe an 2- schaliger Holzständerwand über weiches Elastomerlager angebunden 4 Befestigungen an Trennwand L n,w = 35 db L n,w + C I,-00 = 47 db Befestigung mit weichem Elastomerlager in Trennwandmitte L n,w = 28 db L n,w + C I,-00 = 37 db n in db Norm-Trittschallpegel L Frequenz f in Hz

43 Seite 43 Trenndecke

44 Seite 44 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? Einschalige Rohdecken Vereinfachtes System Estrich: Masse m 1 m 1 Dämmplatte: Feder s s Rohdecke: Masse m 2 m 2

45 Seite 45 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? L in db Estrich: Masse m 1 Dämmplatte: Feder s Rohdecke: Masse m 2 m 1 m 2 s f 0 = 1 2π 1 s' m m f f in Hz

46 Seite 46 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? L in db 30 Estrich: m 1 = 1 kg/m² Dämmplatte: s = 6 MN/m³ Beschwerung: 1 kg/m² 10 Rohdecke: kg/m² m 2 = 0 kg/m² 0 f 0 < Hz f f in Hz

47 Seite 47 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? 70 a) L n in db b 1 ) mm Zementestrich mm MFT, s' = 6 MN/m³ 100 mm Splitt, m' = 1 kg/m² 146 mm Brettsperrholz Element Ln,w + CI,- = 42 db 30 a) b 2 ) b) Stahlbetondecken (Referenz) f in Hz

48 Seite 48 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? Mehrschalige Rohdecken Vereinfachtes System Estrich: Masse m 1 m 1 Dämmplatte: Feder s 1 m 1+2 Rohdecke: Masse m 2 Luftschicht: Feder s 2 Abhänger: Feder s s 3 2 s 1+2 s 3 Unterdecke: Masse m 3 m 3 m 2 s 1

49 Seite 49 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? a) mm Zementestrich mm MFT, s' = 6 MN/m³ 24 mm Dielen 2 mm Balken + Dämmung 130 mm Abhänger + Dämmung 2x12,5 mm Gipsfaserplatten 70 L n in db a) L n,w + C I,- = 46 db b) 53 mm Estrich in Profilblech 12,5 mm Sylomerstreifen 24 mm Dielen 2 mm Balken + Einschub 130 mm Abhänger + Dämmung 2x12,5 mm Gipsfaserplatten 30 b) L n,w + C I,- = 42 db f in Hz