ANGEWANDTE BAUPHYSIK III. Schallschutz

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2 ANGEWANDTE BAUPHYSIK III Schallschutz

3 88 Schallschutz Abbildung unten: Schwingungsbilder von Einzelton, Klang, Gespräch und Knall 1 Grundlagen 1.1 Allgemeine Begriffe Lärm Jede Art von Schall, der als Störung empfunden wird, unabhängig von der Tonhöhe und der Lautstärke. Dezibel db, db(a) Das Bel ist die Einheit des Schalldruckpegels. In der Praxis wird der Schalldruckpegel meist in Zehntel-Bel, den Dezibel (db), angegeben. Das Dezibel ist das in der Akustik verwendete Maß zur Angabe des Schallpegels eines Geräusches durch einen Einzahlwert, wobei das Geräusch aus einem Frequenzgemisch besteht. Der Schalldruckpegel ist eine rein physikalische Größe; er ist von der frequenzabhängigen Empfindlichkeit des menschlichen Ohres unabhängig. Der Zusatz A zum Schallpegel in db bedeutet, dass das Geräusch entsprechend der international festgelegten IEC-Bewertung A bewertet ist. Diese Bewertung berücksichtigt die frequenzabhängige Sensibilität des menschlichen Gehörs. Schwingungen Definition: Bei einer Schwingung wechselt die Energie zeitlich periodisch zwischen zwei verschiedenen Energieformen. Wellen Bei der Ausbreitung einer Welle wird Energie, jedoch keine Materie transportiert. Die Wellenlänge wird mit der Länge l [m] bezeichnet. Beim Übergang von einem Medium in ein anderes bleibt die Frequenz unverändert. Dies gilt jedoch nicht für die Wellenamplitude, die insbesondere beim Schallübergang von einem gasförmigen Medium in ein festes Medium sehr stark abfällt. Dies hat zur Folge, dass Luftschall kaum in Flüssigkeiten oder Fest- Körper eindringt. Aus dem gleichen Grund wird die Körperschall-Leitung in Mauerwerk oder Metall durch Einlegen von weichen Schichten (Kork, Gummi, Dämmstoffe) unterbrochen. Frequenz Die Akustik unterscheidet zwischen Tönen, Klängen und Geräuschen. Bei einer sinusförmigen Schwingung entsteht ein Ton, mehrere harmonische Schwingungen ergeben zusammen einen Klang und viele verschiedene Töne ohne gesetzmäßigen Zusammenhang bezeichnet man als Geräusch. Bei einem Ton verläuft die Schwingung in Abhängigkeit von der Zeit gleichmäßig. Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird als Frequenz bezeichnet, ihre Einheit ist das Hertz (1 Hz = 1/s). Mit zunehmender Frequenz nimmt auch die Tonhöhe zu. Helle Geräusche (z.b. Quietschen) haben deshalb eine hohe Frequenz, tiefe Geräusche (z.b. Brummen) sind niederfrequent. Der Hörfrequenzbereich des Menschen liegt im Bereich von etwa 16 Hz bis Hz. In der Bauakustik wird ein Frequenzbereich von 100 bis Hz betrachtet. In diesem Bereich liegen die meisten Wohngeräusche. Infraschall Vom menschlichen Ohr nicht mehr wahrnehmbare Schallwellen niedriger Frequenz (< 16 Hz).

4 89 Ultraschall Schall oberhalb der Hz-Grenze; wird vom menschlichen Gehör nicht mehr erfasst. Luftschall Kleine Druckschwankungen, welche sich in Luft wellenförmig ausbreiten und Bauteile und andere Körper, auf die sie auftreffen, zum Schwingen anregen. Körperschall Schall, der sich in festen Stoffen in Form von mechanischen Schwingungen ausbreitet. Trittschall Körperschall, der beim Begehen oder bei ähnlicher Anregung einer Decke entsteht und teilweise als Luftschall in einen angrenzenden Raum abgestrahlt wird. Dichtheit Da Luftschallwellen selbst durch kleinste Öffnungen und Undichtigkeiten in die Wand ohne großen Energieverlust eindringen, wird die Schalldämmung, insbesondere im hohen Frequenzbereich, stark abgemindert. Deshalb sollte unverputztes Mauerwerk zumindest einseitig vollflächig mit einem Putzüberzug versehen werden. Hellhörigkeit Unzureichende Schalldämmung im Wohnbereich. Besonders festzustellen bei Altund Nachkriegsbauten, die den heutigen Anforderungen an einen Mindestschallschutz (DIN 4109) nicht entsprechen. Schallabsorption Eigenschaft so genannter Schallabsorber, die Energie auftreffender Schallwellen z.t. in Wärme umzuwandeln. Schalldämmung Bauliche Maßnahmen zur Verringerung der Übertragung von Außenlärm in Räume bzw. der Schallübertragung zwischen Räumen. Abbildung unten: Akustischer Frequenzbereich des menschlichen Gehörs, der Sprache und des bauakustisch relevanten Spektrums Infraschall Hörbereich Ultraschall (Erschütterungen) Sprache fin Hz Bauakustik

5 90 Schallschutz Harmonische, elastische Schwingungen Bei einer harmonischen, elastischen Schwingung wechselt die Energie zwischen potentieller und kinetischer Energie. Bei einer Auslenkung aus der Ruhelage stellt sich eine Rückstellkraft F R ein, die zu der Auslenkung s proportional ist: F R = D s mit D = Federkonstante Die Rückstellkraft F R wird jederzeit von der Trägheitskraft F T in der Waage gehalten (actio=reactio): F R + F T = 0 mit F = T ms && Damit ergibt sich folgende Differentialgleichung: D &&s + m s = 0 Die allgemeine Lösung dieser Differentialgleichung lautet s=ŝ sin ω 0 t + ϕ 0 mit ( ) ŝ = Amplitude ω 0 t + ϕ 0 ω 0 = Kreisfrequenz ϕ 0 = Nullphase ( ) = Phase Die Sinusschwingung erreicht wieder den Ausgangswert, wenn T = 2π, also gilt: 2π ωd = = 2πf T mit T = Schwingungsdauer f = Frequenz Gedämpfte Schwingungen Bei gedämpften Schwingungen muss im Ansatz auch die Reibungskraft F Re berücksichtigt werden. In vielen Fällen (Luftreibung, innere Reibung in Flüssigkeiten) ist sie zu der Geschwindigkeit proportional: F Re = -bv = -bs Mit F T + F Re + F R = 0 erhält man dann && s b m s& 2 + ( / ) + ω 0 s = 0 mit ω 0 = Kreisfrequenz des ungedämpften Systems Die Lösung dieser Gleichung ist ( ) δt s=ŝ e sin ωdt + ϕ0 mit ω d = Kreisfrequenz des gedämpften Systems Zweimaliges Differenzieren und Koeffizientenvergleich ergibt δ = b 2m ω ω δ d = ( ) 1 2 d. h. die Amplitude nimmt exponentiell ab und die Eigenkreisfrequenz ist kleiner als die des ungedämpften Systems Erzwungene Schwingungen Eine erzwungene Schwingung stellt sich ein, wenn ein System (z.b. Wand) durch eine äußerliche, periodisch wirkende Kraft (z.b. Luftschall) zum Mitschwingen angeregt wird. Die Schwingung erfolgt in der Anregungsfrequenz. Die Schwingungsamplitude hängt stark vom Verhältnis zwischen der Erregerfrequenz f Err und der Eigenfrequenz des Systems f 0 ab. Im Fall f Err = f 0 spricht man von Resonanz. Bei längerer Erregung mit der Resonanzfrequenz und bei geringer Dämpfung kann, auch bei kleinen äußeren Kräften, ein Resonanzversagen eintreten. Die Schallübertragung von Raum zu Raum oder von außen nach innen erfolgt im Allgemeinen über erzwungene Schwingungen, der trennenden Bauteile. 1.2 Wellen Definition: Eine Welle ist ein zeitlich periodischer Vorgang, bei dem die einzelnen Teilchen (gekoppelte) Schwingungen ausführen. Wellengleichungen: x s=ŝ sin2πf t c t x s=ŝ sin2π T λ s=ŝ sin( ωt kx)

6 91 zeitliche Abhängigkeit f = Frequenz T = Schwingungsdauer ω = Kreisfrequenz örtliche Abhängigkeit c = Phasengeschwindigkeit λ = Wellenlänge k = Kreiswellenzahl λ Allgemein gilt: c = = λ f T Es gibt ein-, zwei- und dreidimensionale Wellen. Abhängig von der Bewegungsrichtung der Teilchen x relativ zur Ausbreitungsrichtung der Welle v unterscheidet man grundsätzlich zwischen Transversalwellen (x v) und Longitudinalwellen (x ll v) In Gasen existieren nur Longitudinalwellen. In der Bauphysik besitzen darüber hinaus die so genannten Biegewellen eine besondere Bedeutung. Biegewellen sind eine Form von Transversalwellen. Sie treten in plattenartigen Körpern auf und sind dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Platte sich membranartig verformt. gleiche Schallenergie liefert wie das zeitlich schwankende Geräusch. Zur Ableitung von L M wird die Messzeit T in n Abschnitte t 1, t 2,...t n unterteilt. I Schallpegel: L 1 1 = 10lg I0 L1 Intensität: I1 = I Mittlere Intensität: Li 1 I IM = ( ) ti Ii = ( 0 ) ti T T L( t ) 1 Mittelungspegel: LM = 10lg[( ) dt T ] I bzw. L M 1 M = 10lg = 10lg[( ) ti1010 ] I0 T Li Mittelungspegel Bei zeitlich schwankenden Schallpegelwerten wird der Mittelungspegel (energieäquivalenter Dauerschallpegel) über eine Mittelwertbildung der gemessenen Schallintensitäten bestimmt. Der Mittelungspegel L M ist so groß wie der A-bewertete Schallpegel eines gleich bleibenden Geräusches gleicher Frequenzzusammensetzung, welches am Messort die

7 92 Schallschutz Abbildung unten: Grenzfrequenzen von Platten aus verschiedenen Baustoffen abhängig von ihrer Dicke. Platten oder Schalen, deren Grenzfrequenz über etwa Hz liegt, werden als biegeweich bezeichnet (hinterlegter Bereich). 1 Glas 4 Vollziegel 7 Gasbeton 2 Schwerbeton 5 Gipsplatte 3 Sperrholz 6 Hartfaserplatten 1.3 Einschalige Bauteile Einschalige Bauteile sind Bauteile, die im akustischen Sinne als Ganzes schwingen. Die Schalldämmung von dichten, homogenen, einschaligen, Bauteilen hängt in erster Linie von ihrer flächenbezogenen Masse ab, je schwerer desto besser. Einschalige Bauteile sind z. B. Mauerwerks- und Betonwände als auch Massivdecken. Die Luftschalldämmung von Bauteilen steigt mit der Frequenz an, d. h., sie ist üblicherweise bei hohen Frequenzen besser als bei niedrigen. Bei einer bestimmten Frequenz, der Grenzfrequenz, tritt jedoch eine Verschlechterung des schalldämmenden Verhaltens ein. Günstig für den Schallschutz sind deshalb Bauteile, deren Grenzfrequenz außerhalb des bauakustischen Bereiches liegt. Derartige Bauteile bzw. Schalen sind biegesteife Bauteile mit einer Grenzfrequenz unter 200 Hz, z. B. Beton oder Vollziegelwände ab einer Dicke von ca. 10 cm, oder biege-weiche Bauteile mit einer Grenzfrequenz über Hz, z. B. Holzwerkstoff- oder Gipsbauplatten bis zu einer Dicke von ca. 2 cm. Problematisch für den Schallschutz sind die schon biegesteifen, aber noch zu leichten Baustoffe (porosierte Ziegel, Porenbeton etc.), deren Grenzfrequenz mitten im bauakustischen Bereich (zwischen 200 und Hz) liegt. Neben der Masse ist also auch die Biegesteifigkeit des einschaligen Bauteils von Bedeutung für die Schalldämmung. Anmerkung: Biegesteifigkeit wird hier als akustischer Begriff verwendet und bedeutet keinesfalls, dass das Bauteil aus statischer

8 93 Sicht weich oder nicht belastbar ist. Grenzfrequenz f gr Die Grenzfrequenz von Bauteilen ist die Frequenz, bei der die Wellenlänge des Luftschalls mit der Länge der freien Biegewelle der Bauteile übereinstimmt (Spuranpassung). Wenn im Bereich oberhalb der Grenzfrequenz eine Spuranpassung auftritt, dann wird die Luftschalldämmung verringert. Die Grenzfrequenz wird bestimmt durch das Verhältnis der flächenbezogenen Masse zur Biegesteifigkeit des Bauteils. 1.4 Mehrschalige Wände Wandkonstruktionen aus zwei oder mehreren im Abstand voneinander befindlichen Schalen zur Verbesserung des Wärme- und Feuchteschutzes sowie des Schallschutzes. Resonanzfrequenz f 0 Frequenz, bei der die Schwingungsamplitude der beiden Schalen gegeneinander ein Maximum erreicht. Eine zweischalige Baukonstruktion stellt ein Schwingungssystem dar, bei dem die Zwischenschicht (Luftpolster oder Dämmstoff) im Hohlraum als Feder zwischen zwei schwingenden Massen wirkt. Bei solchen Schwingungssystemen (Masse- Feder-System) lassen sich drei Frequenz- Abbildung rechts: Vergleich der Resonanzfrequenz zwischen einschaliger und zweischaliger Wand

9 94 Schallschutz bereiche unterscheiden: a) f < f o (Frequenzbereich Kopplung) Die Anregung ist kleiner als die Eigenschwingung des Systems. In diesem Bereich schwingen beide Massen, als wenn sie starr miteinander verbunden wären. b) f = f o (Frequenzbereich Gegenkopplung) Die Anregung entspricht der Eigenschwingung des Systems (Resonanz). Beide Massen schwingen unter Zusammendrücken der Zwischenschicht gegeneinander mit größter Amplitude. Abbildung links: Frequenzbereich Kopplung Abbildung mitte: Frequenzbereich Gegenkopplung Abbildung rechts: Frequenzbereich Entkopplung c) f > f o (Frequenzbereich Entkopplung) Bei größer werdender Anregung (oberhalb der Resonanzfrequenz) entkoppeln sich die beiden Massen voneinander. Die Amplituden werden kleiner als die Anregung. Da die Luftschalldämmung zweischaliger Bauteile erst oberhalb ihrer Resonanzfrequenz f o wesentlich besser wird als die von gleich schweren einschaligen Bauteilen, sollten zweischalige Bauteile so aufgebaut sein, dass die Resonanzfrequenz f o unterhalb von 100 Hz auftritt. Die Lage der Resonanzfrequenz f o wird umso niedriger, je größer der Abstand der Schalen zueinander ist je geringer die dynamische Steifigkeit s der federnden Dämmschicht ist je größer die Flächengewichte der Schalen sind. Allerdings muss hier darauf geachtet werden, dass die Biegeweichheit der Schalen erhalten bleibt (Grenzfrequenz oberhalb Hz) Die Resonanzfrequenz zweier Massen mit federnder Zwischenschicht lässt sich allgemein ermitteln nach: 1 1 f0 = 500 s ' + m 1 m 2 ' ' mit f o = Resonanzfrequenz in Hz s = dynamische Steifigkeit der federnden Dämmschicht in 10 7 MN/m 3 m = flächenbezogene Masse der Einzelschale in kg/m Dynamische Steifigkeit s von Zwischenschichten Unter der dynamischen Steifigkeit von Zwischenschichten versteht man das

10 95 Federungsvermögen einer Luft- oder Dämmschicht. Die dynamische Steifigkeit ist das Ergebnis aus der Luftsteifigkeit und gegebenenfalls aus der Gefügesteifigkeit des Dämmstoffes. Die dynamische Steifigkeit einer federnden Zwischenschicht wird mit s bezeichnet und in MN/m 3 angegeben (siehe Norm DIN 52214) Längenbezogener Strömungswiderstand Der längenbezogene Strömungswiderstand [kpa s/m 2 ] ist eine von der Schichtdicke unabhängige Materialkonstante für ein schallabsorbierendes Material. Mit dem längenbezogenen Strömungswiderstand wird der Reibungswiderstand an den Porenwandungen poröser Dämmstoffe gegen die Bewegung von Luftteilchen bezeichnet. Anforderungen an den längenbezogenen Strömungswiderstand eines Dämmstoffes werden im Bereich Schallschutz und Raumakustik gestellt. In der Regel wird für weichfedernde Faserdämmstoffe nach DIN ein längenbezogener Strömungswiderstand von 5 kpa s/m 2 verlangt.

11 96 Schallschutz 2 Schallwellen 2.1 Allgemeines Abbildung unten links: Idealisierter und realer Schalldruckverlauf Abbildung oben rechts: Luftschallanregung einer Wand Abbildung unten rechts: Körperschallanregnung einer Wand Als Schall bezeichnet man mechanische Schwingungen und Wellen, die sich in Luft (Luftschall) oder in festen Stoffen (Körperschall) als Schallwelle ausbreiten. Beim Geräuscherzeuger (z. B. menschliche Stimme, Lautsprecher, Maschine) entsteht im allgemeinen Körperschall, der dann als Luftschall abgestrahlt wird. Treffen die Luftschallwellen auf ein trennendes Bauteil, z. B. eine Raumtrennwand, wird diese zu Schwingungen angeregt (Luftschallanregung). Die Schallenergie wird als Körperschall übertragen. Die Schwingung des trennenden Bauteils regt wiederum die Luft im Nachbarraum an, die Schallenergie setzt sich als Luftschall fort, bis sie auf das menschliche Ohr trifft. Eine andere Art der Anregung ist z. B. das Klopfen mit einem Hammer an ein Bauteil (Körperschallanregung), das dadurch in Schwingungen versetzt wird. Die Abstrahlung der Schallenergie erzeugt im Nachbarraum wiederum Luftschall. In Gebäuden wird vor allem die Körperschallanregung von Decken und Treppen berücksichtigt sie wird als Trittschall bezeichnet. 2.2 Schalldruck Der Schalldruck p [Pa] ist der Wechseldruck, der durch eine Schallwelle in Gasen oder

12 97 Flüssigkeiten erzeugt wird. Er überlagert sich mit dem statischen Druck (z. B. dem atmosphärischen Druck der Luft). 2.3 Schallmessung Schallpegel Das logarithmische Maß für die Schallstärke ist der Schallpegel L, angegeben in Dezibel [db]. Eine Erhöhung des Schallpegels um 3 db bedeutet eine Verdoppelung der Schallenergie. Was das menschliche Ohr als Schalleindruck wahrnimmt, sind die durch Schall verursachten periodischen Druckschwankungen der umgebenden Luft. Die Stärke (Amplitude) des Schalls wird dabei durch die Höhe der Druckschwankungen bestimmt, die sich mit dem atmosphärischen Luftdruck überlagern. Die in der Umwelt auftretenden Schalldrücke können sich sehr stark unterscheiden, weshalb der Schalldruck eine sehr unhandliche Größe darstellt. Zweckmäßigerweise wird ein logarithmisches Maß, der Schallpegel L, verwendet. Aufgrund der Definition des Schallpegels als logarithmiertes Verhältnis zweier Werte können zwei oder mehrere Schallpegel nicht direkt algebraisch addiert werden. Zur Ermittlung des Gesamtschallpegels muss die Summe unter dem Logarithmus nach folgender Gleichung gebildet werden: p p p Lges = lg + n p p p mit p = momentan herrschender Schalldruck p 0 = Schalldruck bei der Hörschwelle (= N/m 2 ) In der Praxis erfolgt häufig die Addition zweier Schallpegel näherungsweise mit Hilfe des untenstehenden Nomogramms. Entsprechend diesem Nomogramm ergeben zwei gleichstarke Schallquellen eine Pegelerhöhung um 3 db(a). Zwei gleichstarke Maschinen mit einem Geräuschpegel von je 70 db(a) erzeugen also zusammen einen Schallpegel von 73 db(a). Vom menschlichen Ohr wird diese Verdoppelung der Schallenergie jedoch nur bei leisen Geräuschen auch als doppelt so laut empfunden. Oberhalb von 40 db(a) wird erst eine Pegeländerung um 10 db(a) wie eine Verdoppelung beziehungsweise Halbierung des subjektiven Lautstärkeeindrucks empfunden. Abbildung unten: Nomogramm zur Addition zweier Schallpegel

13 98 Schallschutz A-Bewerteter Schallpegel L A (A-Schalldruckpegel) Der A-Schalldruckpegel L A, ausgedrückt in db(a), stellt die Grösse eines Störgeräusches dar, wobei das Lautstärkeempfinden des menschlichen Ohres berücksichtigt wird. Das menschliche Ohr ist bei gleichen Schallpegeln für hohe Frequenzen empfindlicher als für tiefe Frequenzen. Mit der Frequenzbewertungskurve A soll die Bestimmung der Lautstärke eines Störgeräusches mit einem einfachen, objektiven Messverfahren dargestellt werden. Die Schallstärke (der Schallpegel) wächst mit zunehmender Druckamplitude: 9 4 Untere Hörgrenze: p = 10 bar = 10 Pa 3 2 Schmerzgrenze: p = 10 bar = 10 Pa In Anpassung an die physiologische Hörempfindung benutzt man zur Angabe des Schallpegels L einen logarithmischen Maßstab: p 2 p L = 20 lg = 10 lg p 2 0 p 0 mit 10 5 p0 = 2 10 bar = 2 10 Pa als Bezugsdruck Abbildung links: Beispiele verschiedener Schallquellen und der dazugehörige Schallpegel

14 99 Der Schallpegel kann aber auch durch die wahrgenommene Schallintensität I [W/m 2 ] (Schallenergie, die je Zeiteinheit durch die Flächeneinheit strömt) gekennzeichnet werden: W I = A t mit da l ~ p 2, gilt L = 10 lg ( I ) lo W = Energie, A = Fläche, t = Zeitintervall mit I 0 = W/m 2 Abbildung oben: Maximale Lautstärken nach Tischendorf Abbildung unten: Schallpegel verschiedener Geräusche und deren Wirkung auf den Menschen

15 100 Schallschutz Lautstärke Das menschliche Ohr empfindet gleiche Schallpegel verschiedener Frequenzen als unterschiedlich laut. Dabei reagiert das Gehör auf tiefe Töne weniger empfindlich als auf hohe Töne. Die physiologische Lautstärkeempfindung beim Hören eines reinen Tons hängt einerseits vom Schallpegel, andererseits von der Frequenz des Tons ab. Es wurde deshalb neben dem physikalischen Maß des Schallpegels als zweites Maß die Lautstärke [Phon] eingeführt, die das Lautstärkeempfinden des menschlichen Ohres beschreibt. Bei einem reinen Ton von Hz entspricht die Phon-Zahl dem Zahlenwert in db. Die Lautstärke anderer reiner Töne ist als Zahlenwert des Schallpegels eines Hz- Tons festgelegt, der subjektiv als gleich laut empfunden wird. In der Praxis wird die Lautstärke im Allgemeinen mit Hilfe von Schallpegelmessern bestimmt, deren frequenzabhängige Empfindlichkeit der des menschlichen Ohres angepasst ist. Als Messwert ergibt sich dabei der so genannte bewertete Schallpegel. Bei der Überlagerung zweier Einzelpegel L 1 und L 2 bestimmt vor allem der größere Pegel den Gesamtpegel. Der Zuschlag zum größeren Pegel kann höchstens 3 db betragen. Für L 1 L 2 6 db kann L 2 vernachlässigt werden. 2.4 Schallausbreitung Schallwellen in Luft sind im Allgemeinen durch periodische Druckschwankungen charakterisiert. Im einfachsten Fall (reiner Ton) folgen die Druckschwankungen bezüglich ihrer zeitlichen und räumlichen Abhängigkeit einer Sinuskurve. λ Schallgeschwindigkeit: c = = f λ [m/s] T mit λ = Wellenlänge, T = Periodendauer, f = Frequenz In Luft liegt die Schallgeschwindigkeit c bei Normalbedingungen bei 340 m/s. Die Amplitude p bestimmt die Lautstärke, die Frequenz f bestimmt die Tonhöhe: f < 16 Hz Infraschall 16 Hz f Hz Hörbereich f > Hz Ultraschall Abbildung links: Die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres ist frequenzabhängig. Bei gleichem Schallpegel werden tieffrequente Töne leiser wahrgenommen als mittelfrequente um 1000 Hz.

16 101 Ein Frequenzverhältnis von 1 : 2 entspricht einer Oktave, 1 : 1,25 entspricht einer Terz. Bei nicht-sinusförmigen Schallsignalen unterscheidet man zwischen Klang, Geräusch, Rauschen und Knall. Man erhält sie durch Überlagerung sinusförmiger Wellen unterschiedlicher Frequenzen (Fourier-Analyse). Schall breitet sich in gasförmigen, flüssigen und festen Körpern aus: Luftschall: Longitudinalwelle (c 340 m/s) Wasserschall: Longitudinalwelle (c = 1450 m/s) Körperschall: Longitudinalwelle Transversalwelle Biegewelle Bei der Schallpegelmessung mit Hilfe von Mikrophonen wird die Schallwelle im Allgemeinen in eine Wechselspannung umgewandelt, deren Effektivwert durch ein Messgerät angezeigt wird Dopplereffekt Der Dopplereffekt tritt auf, wenn sich der Abstand zwischen Sender und Empfänger verändert. Sich nähernde Sender werden von einem sich in Ruhe befindlichen Empfänger aufgrund der höheren Frequenz subjektiv lauter wahrgenommen als sich entfernende, mit tieferer Frequenz. Bei Bewegung des Senders beträgt die aufgenommene Frequenz des Empfängers (in Ruhe): f = f E 0 mit 1 ± v S c f E = aufgenommene Frequenz des Empfängers f 0 = Senderfrequenz v S = Sendergeschwindigkeit - Annäherung + Entfernung Beispiel Ein Motorradfahrer nähert sich mit einer Geschwindigkeit von 120 km/h. Das Motorgeräusch hat eine Frequenz von 1000 Hz. m f Hz s E = 33, 3 ± m 340 s Die vom Empfänger aufgenommene Frequenz des sich nähernden Motorrades beträgt 1100 Hz, die aufgenommene Frequenz des sich entfernenden Motorrades beträgt nur noch 900 Hz. Überschallknall Ein Überschallknall wird wahrgenommen, wenn v s c. Dabei bildet sich eine kegelförmige Kopfwelle (Machscher Kegel, siehe Vorlesungsfolien) mit dem Öffnungswinkel α, für den folgendes gilt sin α 2 = c v s Schallausbreitung im Gelände Bei Vernachlässigung der Dämpfung gilt für die Intensität I einer Kugelwelle P I = 4 2 r mit P = Leistung, r = Abstand Für zwei Schallpegel L 1 und L 2 in den Abständen r 1 und r 2 ergibt sich also I L -L = 10 lg 2 I lg 1 I0 I0 I L2-L 1 = 10 lg 2 r = 20 lg 2 I1 r1 r L2 L 1 = 1 20 lg r2 Bei linear ausgedehnten Schallquellen ergibt sich r L2 L 2 = 1 10 lg r1 Für Kugelwellen mit Dämpfung gilt 2 r I I 1 2 = 1 exp d r2 r1 r ( ) 2 mit d = Dissipationskonstante r L L 2 2 = 1 20 lg K r2 r1 r1 ( )

17 102 Schallschutz mit K = d 10lg e = Dämpfungskonstante Die Dämpfung ist frequenzabhängig. Besonders große Dämpfungswerte besitzen poröse Stoffe: Watte: K 40 db / m Filz: K 500 db / m 3 Schallschutz 3.1 Arten des Schallschutzes Unter baulichem Schallschutz werden Maßnahmen verstanden, die die Schallübertragung von einer Schallquelle außerhalb oder innerhalb eines Gebäudes in einen Raum in dem Ruhe gewünscht wird verringern. Ein ausreichender Schallschutz soll Menschen Ruhe und Entspannung im eigenen häuslichen Bereich ermöglichen. Der bauliche Schallschutz gehört zu den wichtigsten Kriterien für die Qualität eines Wohnhauses bzw. einer Wohnung, eines Arbeitsplatzes und schutzbedürftiger Räume. Im Bereich des baulichen Schallschutzes wird unterschieden zwischen Luftschalldämmung, Trittschalldämmung und Schallabsorption. Luftschalldämmung Darunter ist die Verringerung der Luftschallübertragung z.b. zwischen zwei aneinander grenzenden Wohnungen durch eine entsprechende Trennwand zu verstehen. Trittschalldämmschicht aufliegt und durch elastische Randstreifen von der angrenzenden Wand schalltechnisch getrennt ist. Schallabsorption Schallabsorption ist die Minderung an Schallenergie innerhalb eines Raumes. Schallabsorption ist die Differenz zwischen der auf eine Oberfläche auftreffenden Schallenergie und der reflektierten Schallenergie. Zu dieser Minderung an Schallenergie kommt es, da Begrenzungsflächen und Gegenstände in einem Raum den Schall absorbieren (= schlucken), das heißt, sie reflektieren nur einen Teil der auftreffenden Schallwellen. Als Beispiel sei das Anbringen schallabsorbierender Platten an Wänden und Decken in großen Räumen genannt, um die Halligkeit des Raumes zu vermindern. Trittschalldämmung Standardbeispiel für die Trittschalldämmung einer Decke ist der schwimmende Estrich auf einer Rohdecke. Er besteht aus einer Estrichplatte, die auf einer

18 103 4 Luftschalldämmung 4.1 Kennzeichnende Grössen Abbildung unten: Kennzeichnende Größen für die Luftschalldämmung mit Einheiten und Definitionen Schalldämm-Maß R Die luftschalldämmende Eigenschaft eines Bauteils wird durch das Schalldämm- Maß R gekennzeichnet. Die Einheit dieses Schalldämm-Maßes ist das Dezibel [db]. Das Schalldämm-Maß R eines Bauteils wird im Prüfstand entsprechend den Vorgaben der Norm DIN ermittelt. Der Prüfstand ist so ausgelegt, dass der Schall nur durch das zu prüfende Bauteil und nicht über die daran angrenzenden bzw. flankierenden Bauteile übertragen wird. Das Schalldämm-Maß R ist gleich der Schallpegeldifferenz zwischen Senderaum (L 1 ) und Empfangsraum (L 2 ) plus einem Korrekturwert, der die Fläche des zu prüfenden Bauteils und die äquivalente Absorptionsfläche im Empfangsraum berücksichtigt: S R = L1 - L log A mit S = schalldurchlässige Fläche, A = äquivalente Absorptionsfläche Die Bestimmung des Schalldämm-Maßes R erfolgt innerhalb des bauakustischen Frequenzbereiches von 50 bis 3150 Hz. Das Schalldämm-Maß R eines Prüflings ist mit Terzbandfiltern bei den Mittenfrequenzen 100 Hz, 125 Hz, 160 Hz,..., 2500 Hz, 3150 Hz (16 Einzelwerte s. DIN Teil 4) zu messen und anzugeben (mehrere Werte im Gegensatz zur Rw).

19 104 Schallschutz Abbildung unten links: Schematische Darstellung eines Prüfstandes zur Ermittlung des Schalldämm-Maßes R einer Wand Abbildung unten rechts: Schematische Darstellung eines Prüfstandes mit bauähnlicher Flankenübertragung zur Ermittlung des Schalldämm-Maßes R einer Wand Schalldämm-Maß R Das Schalldämm-Maß R [R Strich ] berücksichtigt zusätzlich zur Schallübertragung durch das trennende Bauteil die Schallübertragung durch flankierende Bauteile wie Wände und Decken die Schallübertragung durch weitere Nebenwege wie Undichtigkeiten, Kanäle, Schächte, Rohre u. a. Das Schalldämm-Maß R beschreibt somit die Schalldämmung, wie sie z. B. in einem Wohngebäude zwischen aneinander grenzenden Räumen besteht. Mit dem Schalldämm-Maß R wird auch die Schalldämmung von Bauteilen gekennzeichnet, die in einem Prüfstand mit genormter bauähnlicher Flankenübertragung untersucht werden. Dieser in DIN genormten bauähnlichen Flankenübertragung liegen flankierende Bauteile mit einer mittleren flächenbezogenen Masse von etwa 450 kg/m 2 zugrunde. Das Schalldämm-Maß ist bei leichteren Flanken entsprechend nach unten zu korrigieren. Unterschiedlich große Schallübertragung über flankierende Bauteile kann für das gleiche trennende Bauteil im Prüfstand und zwischen Räumen in Gebäuden zu verschiedenen Werten des Schalldämm- Maßes R führen. Zur Angabe des Schalldämm-Maßes R gehören daher immer eindeutige Angaben zur Beschaffenheit der flankierenden Bauteile. Auch das Schalldämm-Maß R eines Bauteils ist mit Terzbandfiltern bei den Mittenfrequenzen 100 Hz, 125 Hz,..., 3150 Hz zu messen und anzugeben (mehrere Werte im Gegensatz zu R w ).

20 Bewertetes Schalldämm-Maß R w bzw. R w Abbildung unten: Schalldämm-Maß R einer Kalksandsteinwand mit Wärmedämm- Verbundsystem Bewertetes Schalldämm-Maß R w Das bewertete Schalldämm-Maß R w beschreibt die Luftschalldämmung eines Bauteils bei alleiniger Schallübertragung über dieses Bauteil ohne die in der Praxis stets vorhandene zusätzliche Schallübertragung über flankierende Bauteile (Labormessung) mit einem einzigen Wert. Bewertetes Schalldämm-Maß R w Findet die Schallübertragung nicht nur über trennende, sondern auch über flankierende Bauteile statt (realer Fall), spricht man von dem Schalldämm-Maß R w (sog. R- Strich -Wert). Der R w -Wert stellt die resultierende Schalldämmung zwischen zwei Räumen dar, unter Berücksichtigung aller Schallübertragungswege (bei Messungen am Bau auch die Übertragung über weitere Nebenwege wie Kanäle, Leitungen, Undichtigkeiten, u. a.). Die Schallschutz- Mindestanforderungen der DIN 4109 sind R w -Werte. Das bewertete Schalldämm-Maß R w bzw. R w kennzeichnet die schalldämmenden Eigenschaften eines trennenden Bauteils bzw. die Schalldämmung zwischen Räumen durch einen einzigen Zahlenwert. Zur Ermittlung dieses Wertes wird die Messkurve des Schalldämm-Maßes R bzw. R nach dem Verfahren der Norm DIN mit der dort festgelegten Bezugskurve B verglichen: Zur Bewertung von Messergebnissen in Terzbandbreite ist die Bezugskurve (B)

21 106 Schallschutz Abbildung unten: Bestimmung des bewerteten Schalldämm-Maßes R w bzw. R w. Das Bauteil mit der aufgetragenen Messkurve M hat ein R w bzw. R w von 41 db. parallel zu sich selbst in Ordinatenrichtung um ganze db soweit zu verschieben, bis die mittlere Abweichung im ungünstigen Sinn so groß wie möglich, jedoch nicht größer als 2,0 db ist. Die mittlere Abweichung im ungünstigen Sinn wird bestimmt, indem die Summe der ungünstigen Abweichungen durch die Anzahl der Messfrequenzen (16) geteilt wird (( u 1 + u u n ) geteilt durch 16) 2 db. Eine ungünstige Abweichung bei einer bestimmten Frequenz liegt dann vor, wenn das Messergebnis niedriger als der Bezugswert ist (nur Unterschreitungen zählen!). Es werden nur die Abweichungen im ungünstigen Sinn berücksichtigt. 1 n u v 2 db 16 v= 1 Der Ordinatenwert bei 500 Hz der so verschobenen Bezugskurve B v ist die entsprechende Einzahl-Angabe für das bewertete Schalldämm-Maß R w bzw. R w. Je höher das bewertete Schalldämm-Maß ist, desto besser ist die Luftschalldämmung des trennenden Bauteils Bewertetes Schall-Längsdämm- Maß R L,w Die Dämmung der Schallübertragung über flankierende Bauteile wird durch das bewertete Schall-Längsdämm-Maß R L,w (Index L ) in db gekennzeichnet Resultierendes Schalldämm- Maß R w, res Das resultierende Schalldämm-Maß R w,res beschreibt die Schallübertragung von Bauteilen, die aus mehreren Einzelbauteilen verschiedener Schalldämmung bestehen. Beispiele sind Fassaden (Außenwand mit Fenstern, Rollladenkästen und Türen) oder Dächer mit Einbauten (z.b. Dachflächenfenster). Das resultierende Schalldämm-Maß R w,res wird im Regelfall aus den Werten der Schalldämm-Maße R w, 1, R w,2, R w, 3... sowie der Flächen S 1, S 2, S 3... der Einzelbauteile rechnerisch ermittelt (Beiblatt 1 zu DIN 4109, Abschnitt 11). 4.2 Luftschalldämmung einschaliger Bauteile Die Luftschalldämmung einschaliger massiver Wände hängt überwiegend von der flächenbezogenen Masse ab. Bei einschaligen Wänden mit einer Masse über 85 kg/m 2 führt eine Verdoppelung der flächenbezogenen Masse überschlägig zu einer Erhöhung des Schalldämm-Maßes R w um etwa 8 db. Wärmedämm-Verbundsysteme auf Massivwänden führen insbesondere bei vollflächiger Verklebung von steifen Dämmstoffplatten und einer Außenputzschicht geringer flächenbezogener Masse ( 12 kg/m 2 bzw. 10 mm) zu einer Verringerung des Schalldämm-Maßes R w um bis zu 6 db. Wird die Dämmschicht dagegen nur teilweise verklebt oder werden weiche Dämmstoffplatten (dynamische

22 107 Steifigkeit 8 MN/m 3 ) aus elastifiziertem Polystyrol oder Mineralfasern und Putze höherer flächenbezogener Masse eingesetzt ( 20 kg/m 2 bzw. 15 mm), dann kann sich auch eine Erhöhung des Schalldämm-Maßes R w ergeben. Für die Praxis ist aus neueren Prüfstandsergebnissen zu folgern, dass Wärmedämm-Verbundsysteme aus geeigneten Dämmplatten mit geringer dynamischer Steifigkeit (elastifiziertes Polystyrol oder Mineralfasern) und mit schweren Putzschichten keine Verminderung der Schalldämmung von Massivwänden erwarten lassen. Für die Praxis ist bekannt, dass für das resultierende Schalldämm-Maß R w,res die Schalldämmung der Fenster mit bestimmend ist. Wenn das Schalldämm-Maß der Fenster mehr als 10 db niedriger als das Schalldämm-Maß der Wand ist, hängt das resultierende Schalldämm-Maß R w,res bei üblichen Fensterflächenanteilen der Fassade überwiegend von der Schalldämmung der Fenster ab. 4.3 Luftschalldämmung zusammengesetzter Flächen Die gesamte Schalldämmung R ges eines Bauteils mit örtlich unterschiedlicher Schalldämmung lässt sich nach folgender Formel berechnen: R = R -10lg 1+ S ( R0 R 1 ) 1 ges S0 mit R 0 = Schalldämmung der Wand, R 1 = Schalldämmung der Teilfläche, S 1 = Teilflächengröße, S 0 = Wandfläche inklusiv Teilfläche Daraus ergibt sich: R ges wird stark von der Schalldämmung des schlechteren Teils bestimmt nachteilig sind Löcher oder Fugen (Verputzen von Mauerwerk!) Massengesetz Vereinfachend wird angenommen, dass keine Randeinflüsse wirken (Wandgröße = ) und dass alle Wandbereiche gleichphasig schwingen (keine Biegeschwingungen). Der Widerstand, den die Wand den auftreffenden Schallwellen entgegensetzt, beruht dann allein auf der Trägheit ihrer Masse. In Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Schallwellen auf die Wand ergibt sich für das theoretische Schalldämm-Maß R ϑ : ωm' R ϑ = lg 2ρc cos ϑ mit ω = Kreisfrequenz m = Flächenmasse ρ = Dichte der Luft c = Schallgeschwindigkeit ϑ = Einfallswinkel Setzt man die Zahlenwerte ein, so folgt m'f R = 20lg 127 cosϑ Bei gleichmäßigem Schalleinfall aus allen Raumrichtungen muss über alle vorkommenden Einfallswinkel gemittelt werden. Es ergibt sich ein um ca. 3 db verminderter Wert für die Schalldämmung: m f Massengesetz: R = 20 ' lg db Bei sehr biegeweichen Platten aus Gummi oder Blei ergeben sich mit obiger Gleichung annähernd richtige Werte. Im Normalfall werden in der Praxis jedoch erheblich kleinere Werte gemessen Koinzidenzeffekt Bei höheren Frequenzen verschlechtert sich die Schalldämmung. Ursache ist die verstärkte Anregung von Biegewellen, hervorgerufen durch den Effekt der Spuranpassung bzw. Koinzidenz. Im Fall der Koinzidenz ist die Geschwindigkeit der Spurwelle des Luftschalls genau so groß wie die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle. Im Bereich der Grenzfrequenz f Gr ist der Effekt besonders ausgeprägt. Für f Gr gilt näherungsweise fgr = 60 ρ d Edyn mit d = Wanddicke [m] p = Dichte [kg/m 3 ] E dyn = dynamischer E-Modul [MN/m 2 ] Wird die Wanddicke d über der Grenzfrequenz in einer doppellogarithmischen Darstellung aufgetragen, so ergeben sich für verschiedene Materialien parallel zueinander verlaufende Geraden. Einschalige Wände, deren Grenzfrequenz mindestens Hz beträgt, heißen biegeweich, unterhalb von 200 Hz werden sie als biegesteif bezeichnet. Nach DIN 4109, Teil 2 ergibt sich für das bewertete Schalldämm-Maß R w die auf der linken Seite dargestellte Abhängigkeit von der flächenbezogenen Masse m des einschaligen

23 108 Schallschutz Bauteils. Für die Praxis gilt, dass das bewertete Schalldämm-Maß 53 db (bzw. 55 db) durch eine einschalige Wand oder Decke mit m 410 kg/m 2 (bzw. 480 kg/m 2 ) erreicht werden kann, wenn für die angrenzenden einschaligen Wände oder Decken gilt m 250 kg/m 2. Gilt für die flankierenden Bauteile m 200 kg/m 2, so reduziert sich das Schalldämm-Maß um 1 db. Abbildung unten: Bewertetes Schalldämm-Maß R w (Rechenwerte) von verputzten, einschaligen, biegesteifen Wänden und Decken in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Masse 4.4 Luftschalldämmung zweischaliger Bauteile Zweischalige Massivwände, wie sie z. B. als Trennwände für Reihen- oder Doppelhäuser ausgeführt werden, haben im Vergleich zu einer gleich schweren einschaligen Wand meist ein deutlich höheres Schalldämm-Maß. Bei Wänden aus zwei Wandschalen mit einer flächenbezogenen Masse m 150 kg/m 2 und durchgehender Trennfuge mit eingelegten Faserdämmplatten Typ T (Trittschalldämmplatten) nach DIN , kann ein um 12 db höheres Schalldämm-Maß R w angesetzt werden. Die hohe Schalldämmung zweischaliger Wände ist überwiegend von der flächenbezogenen Masse der einzelnen Schalen, deren Abstand, der Hohlraumfüllung und der mechanischen Verbindung der Schalen abhängig. Von besonderer Bedeutung ist eine schallbrückenfreie Ausführung der Trennfuge. Selbst kleine Schallbrücken im Bereich der Wände oder Betondecken können die Schalldämmung wesentlich verringern. Zweischalige Wände können auch aus einer

24 109 Abbildung unten links: Schallschutzverbesserung von Massivwänden durch Trockenputz und Vorsatzschalen Abbildung unten rechts: Bewertetes Schalldämm-Maß von einschaligen Massivwänden mit und ohne Vorsatzschale

25 110 Schallschutz Kombination von einer Massivwand und einer biegeweichen Vorsatzschale oder aus zwei leichten biegeweichen Schalen, die an einem geeigneten Ständerwerk befestigt sind, bestehen. Bei zweischaligen Bauteilen kann der Schall auf drei unterschiedlichen Wegen übertragen werden: A: Schale 1 > Luft > Schale 2 B: Schale 1 > Steg > Schale 2 C: Flankenübertragung Der Übertragungsweg A kann durch das Modell Feder-Masse-System erfasst werden. Das Feder-Masse-System wird bei der Resonanzfrequenz zu Eigenschwingungen angeregt. Nach DIN kann die Eigenfrequenz zweischaliger Bauteile abgeschätzt werden. Abbildung oben: Laborergebnis zum Einfluss der Dämmstoffdicke d auf die Schalldämmung von zweischaligen Ständerwänden mit getrennter Unterkonstruktion (Schalenabstand 100 mm, Bekleidung je 12,5 mm Gipskartonplatten). Abbildung unten: Einflussfaktoren auf die Schalldämmung

26 111 5 Trittschalldämmung 5.1 Allgemeines Decken können durch Begehen, Haushaltsgeräte (z. B. Waschmaschinen), aufprallende Gegenstände u. ä. zu Körperschall angeregt werden. Dieser Körperschall kann die sich über angrenzende Bauteile wie Decken und Wände im Gebäude sowohl horizontal als auch vertikal ausbreitenden und als Luftschall in weiter entfernt liegenden Räumen eines Hauses zu hören ist. Der durch Begehen von Decken entstehende Körperschall wird als Trittschall bezeichnet. Die Verringerung der Übertragung von Trittschall durch bautechnische Maßnahmen wird Trittschalldämmung genannt. 5.2 Kennzeichnende Größen Zur Kennzeichnung der Trittschalldämmung werden überwiegend drei Größen verwendet: Der bewertete Norm-Trittschallpegel L n, w bzw. L n, w beschreibt die Trittschalldämmung gebrauchsfertiger Decken, d.h. der Rohdecke einschließlich der Deckenauflage (schwimmender Estrich, Fussbodenbelag) Der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel L n, w, eq kennzeichnet das Trittschallverhalten von Rohdecken Das Trittschallverbesserungsmaß L schließlich beschreibt die trittschalldämmenden Eigenschaften von Deckenauflagen (schwimmender Estrich, Fussbodenbelag) Abbildung rechts: Kennzeichnende Grössen mit Definitionen für die Trittschalldämmung

27 112 Schallschutz Abbildung unten: Schematische Darstellung eines Prüfstandes zur Ermittlung des Trittschallpegels einer Decke 5.3 Messung des Trittschallpegels Messtechnisch lässt sich die Trittschalldämmung einer Decke folgendermaßen ermitteln: Die zu prüfende Decke wird mittels eines genormten Hammerwerks zu Körperschall angeregt. Der Luftschallpegel, der durch die Schallabstrahlung der Decke im darunter liegenden Raum entsteht, wird als Trittschallpegel bezeichnet. Er stellt ein Maß für die Trittschalldämmung dar. Dabei ist die Trittschalldämmung um so größer, je kleiner der Trittschallpegel im Empfangsraum ist. Der Norm-Trittschallpegel L n ist derjenige Trittschallpegel, der bei der Anregung einer Decke mit dem Norm-Hammerwerk im Empfangsraum eines Prüfstandes ohne Flankenübertragung gemessen und auf eine Absorptionsfläche A 0 =10m 2 bezogen wird. Hat der Empfangsraum eine äquivalente Absorptionsfläche A und beträgt der Messwert bei dieser Absorptionsfläche L T, so ergibt sich der Norm-Trittschallpegel L n aus A Ln = LT + 10 lg A0 Er kennzeichnet die Trittschalldämmung einer Decke mit oder ohne Deckenauflage und ohne Schallübertragung über flankierende Bauteile. L n und L T hängen stark von der Frequenz ab. Der bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w wird analog der Vorgehensweise bei der Bestimmung des bewerteten Schalldämm-Maßes durch Vergleich der Messkurve mit einer vorgegebenen Bezugskurve ermittelt. Bei der L n,w -Bestimmung wird die Bezugskurve so verschoben, dass die mittlere Überschreitung der Bezugskurve durch die Messkurve so groß wie möglich wird, aber nicht mehr als 2,0dB beträgt. Der Ordinatenwert der so verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz ist die Einzahl-Angabe für den bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w. In der Vergangenheit wurde anstelle von L n,w das Trittschallschutzmaß TSM verwendet. Hier gilt folgender Zusammenhang: TSM = 63 db L n,w Prüfstände für Laborprüfungen, Messverfahren und Auswertungsmethoden sind in der Norm DIN 52210, Teile 1-4, festgelegt Norm-Trittschallpegel L n Wenn der Norm-Trittschallpegel in einem Prüfstand mit festgelegter bauähnlicher Flankenübertragung oder in einem Gebäude gemessen wird, trägt er die Bezeichnung L n. Es gilt dann A L ' n = L ' T + 10 lg A0 Der Norm-Trittschallpegel L n bzw. L n ist mit Terzbandfiltern bei den Mittenfrequenzen 100Hz, 125 Hz,..., 2500 Hz, 3150 Hz zu messen und anzugeben.

28 Bewerteter Norm-Trittschallpegel L n, w bzw. L n, w Der bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w (Trittschallschutzmaß TSM) bzw. L n,w kennzeichnet die Trittschalldämmung einer Decke durch einen einzigen Zahlenwert. Je niedriger der bewertete Norm-Trittschallpegel ist, desto besser ist die Trittschalldämmung des trennenden Bauteils. Ihm liegen die Norm-Trittschallpegel L n bzw. L n zugrunde. Zur Ermittlung dieses Wertes wird die Messkurve des Norm-Trittschallpegels nach dem Verfahren der Norm DIN mit der dort festgelegten Bezugskurve B verglichen. Die Bezugskurve B wird zur Bewertung parallel zu sich selbst um jeweils 1 db so weit verschoben, bis die Summe der Überschreitungen ( u 1 + u u n ) geteilt durch die Anzahl aller Messfrequenzen (das sind 16) 2dB beträgt. 1 n uv 2dB 16 v= 1 Der Ordinatenwert der verschobenen Bezugskurve Bv bei 500 Hz ist dann der bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w bzw. L n, w. Im bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w ist die Schallübertragung über flankierende Bauteile eingeschlossen; dagegen ist im bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w keine Flankenübertragung enthalten. Auch für den bewerteten Norm-Trittschallpegel wird der Index P für Trittschallpegel aus Prüfstandsmessungen und der Index R für den abgeminderten Rechenwert verwendet Äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel L n, w, eq Der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w,eq kennzeichnet das Trittschallverhalten von Rohdecken ohne Deckenauflage (z. B. schwimmender Estrich, Teppichboden) Trittschallverbesserungsmaß L w einer Deckenauflage Das Trittschallverbesserungsmaß L w ist eine Einzahlangabe, welche die trittschalldämmenden Eigenschaften einer Deckenauflage (z. B. schwimmender Estrich, Teppichboden) kennzeichnet. Das Trittschallverbesserungsmaß ermöglicht somit den Vergleich verschiedener Deckenauflagen bezüglich ihrer trittschalldämmenden Wirkung und die Berechnung der Verringerung des Trittschallpegels einer Rohdecke durch eine Deckenauflage. Der bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w einer gebrauchsfertigen Decke ist gleich der Differenz des äquivalenten bewerteten Norm- Trittschallpegels L n,w,eq der Rohdecke und des Trittschallverbesserungsmaßes L w der Deckenauflage: L n, w = L n, w, eq L w Abbildung links: Schematische Darstellung der Schallüberttragung in einem Prüfstand zur Ermittlung der Norm-Trittschallpegel einer Decke ohne Nebenwege Abbildung rechts: Schematische Darstellung der Schallüberttragung in einem Prüfstand zur Ermittlung der Norm-Trittschallpegel einer Decke mit Nebenwegen

29 114 Schallschutz Abbildung unten: Bestimmung des bewerteten Norm-Trittschallpegels L n, w bzw. L n, w Beim Nachweis des baulichen Schallschutzes von Wohngebäuden dürfen zur Erfüllung der Anforderung an die Trittschalldämmung nach DIN 4109 (Mindestanforderungen) nur Deckenauflagen zugrunde gelegt werden, die feste Bestandteile eines Gebäudes sind (z.b. schwimmender Estrich). Austauschbare Deckenauflagen wie Teppichböden, PVC-Beläge mit Filzunterschicht u. ä. dürfen nur bei Gebäuden mit nicht mehr als zwei Wohnungen bei der Planung bzw. dem Nachweis eines ausreichenden Schallschutzes berücksichtigt werden. Sie müssen mit ihrem Trittschallverbesserungsmaß L w gekennzeichnet sein und mit einer Werksbescheinigung nach DIN geliefert werden Hinweise und Beispiele Die üblichen Massivdecken ohne Deckenauflage weisen eine geringe Trittschalldämmung auf. Der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w,eq solcher Decken beträgt normalerweise ca. 69 bis 86 db. Diese Werte sind vom erforderlichen Norm-Trittschallpegel L n,w, der nach DIN 4109, Tabelle 3, z.b. für Wohnungstrenndecken 53 db beträgt, sehr weit entfernt. Eine erhebliche Verbesserung der Trittschalldämmung von Massivdecken ist durch schwimmende Estriche möglich. Voraussetzung ist jedoch eine schallbrückenfreie Verlegung des Estrichs mit umlaufend eingelegten weichfedernden Randstreifen. Bei sorgfältiger und schallbrückenfreier Verlegung ist die Trittschalldämmung des Estrichs vor allem von der dynamischen Steifigkeit (Federungsvermögen) der verwendeten Trittschalldämmplatten abhängig. Die dynamische Steifigkeit der heute verfügbaren Mineralfaser- und Hartschaum- Dämmplatten beträgt bei Dicken z. B. von 22/20 mm oder 25/20 mm meist weniger als 20 MN/m 3, was einem Trittschallverbesserungsmaß L w von 28 bis 30 db entspricht. Wenn der schwimmende Estrich zusätzlich mit einem weich federnden Bodenbelag, z. B. einem Teppichboden ( L w 20 db) belegt wird, steigt das Trittschallverbesserungsmaß um bis zu 4 db an. Eine Verbesserung der Trittschalldämmung von Massivdecken ist auch durch biegeweiche Unterdecken möglich. Voraussetzung ist jedoch, dass die Trittschallübertragung nicht vorwiegend über die flankierenden Bauteile erfolgt (Beiblatt 1 zu DIN 4109, Abschnitt 2.6). 5.4 Trittschalldämmung von Rohdecke und Auflage Durch Aufbringen einer Auflage (Teppichboden, schwimmender Estrich) auf die Rohdecke wird die Trittschalldämmung unter Umständen stark verbessert. Zur Charakterisierung des jeweiligen Beitrags der beiden Komponenten wurden in der Praxis die sog. Bezugsdecke sowie die Bezugsauflage eingeführt. Charakterisierung der Auflage Bezugsdecke: eine ca. 12 cm dicke Stahlbetondecke mit L n,w,eq = 78 db L w = L n,w,eq L n,w = 78 db L n,w mit L w = Trittschallverbesserungsmaß L n,w = bewerteter Norm-Trittschall pegel der Bezugsdecke mit der zu

30 115 prüfenden Deckenauflage Charakterisierung der Rohdecke Bezugsauflage: L w =19 db L n,w,eq = L n,w + L w = L n,w + 19 db mit L n,w = bewerteter Norm-Trittschallpegel der zu prüfenden Decke mit der Bezugs-Deckenauflage Charakterisierung der fertigen Decke In der Praxis gilt für den bewerteten Norm- Trittschallpegel der fertigen Decke (inkl. Auflage) mit ausreichender Genauigkeit L n,w = L n,w,eq L w fo = 160 s ' m' Die Abhängigkeit des Trittschallverbesserungsmaßes ( L w ) eines schwimmenden Estrichs von der dynamischen Steifigkeit der Dämmschicht s, ist in der neben stehenden Tabelle dargestellt (Rechenwerte nach Beiblatt 1 zur DIN 4109). Das Trittschalldämmverhalten eines schwimmenden Estrichs kann durch Schallbrücken sehr stark beeinträchtigt werden. Daher ist besonders auf dichte Fugen (mehrlagige Dämmschichten mit versetzten Stößen) und sicheres Abdecken der Dämmschicht, sowie auf die Vermeidung von Beschädigungen an Dämmschicht und Abdeckung zu achten. 5.5 Trittschalldämmung von ein- und zweischaligen Decken Bei einschaligen Decken nimmt der bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w mit zunehmendem Flächengewicht der Decke ab, entsprechend nimmt die Trittschalldämmung zu. Der bewertete Norm-Trittschallpegel von Massivdecken mit schwimmenden Estrichen als wichtigstem Beispiel von zweischaligen Decken gleicht bis zur Eigenfrequenz f 0 dem von einschaligen Decken gleichen Flächengewichts. Für f f 0 nimmt die Trittschallminderung stark zu. Das Verbesserungsmaß L w des Estrichs hängt damit stark von der dynamischen Steifigkeit s der Dämmschicht und dem Flächengewicht m des Estrichs ab. 6 Schall-Längsleitung Luftschall zwischen zwei aneinandergrenzenden Räumen wird nicht nur über das trennende Bauteil übertragen. Es erfolgt auch eine Schallübertragung über Nebenwege, wie z.b. fankierende Bauteile, Undichtigkeiten, Lüftungsanlagen, Rohrleitungen und Ähnliches. Durch die Schallausbreitung über diese Nebenwege wird der Schalldämmung der trennenden Bauteile Abbildung oben: Einflußgrößen auf die Schallschutzverbesserung von leichten Deckensystemen Abbildung unten: Schallverteilung bei einem Boden mit Trittschalldämmung Fußbodenaufbau von oben nach unten: Fliesenbelag, Estrich, Trittschalldämmung, Massivdecke

31 116 Schallschutz eine Grenze gesetzt. Für das bewertete Schalldämm-Maß inkl. Flankenübertragung R W gilt R R w L, i, w R w = 10lg mit R W = bewertetes Schalldämm-Maß ohne Flankenübertragung R L,i,w = bewertetes Schallängsdämm- Maß des i-ten Bauteils S l R R n L, i, w = ' L, i, w + 10 lg -10 lg S0 l0 mit R L,i,w = bewertetes Schallängsdämm- Maß, im Prüfstand gemessen S = Fläche des trennenden Bauteils S 0 = Bezugsfläche (S 0 =10 m 2 ) l n = gemeinsame Kantenlänge l 0 = Bezugslänge (Decken: l 0 = 4,5m; Wände: l 0 = 2,8 m) Abbildung links: Darstellung der Abhängigkeit des Trittschallverbesserungsmaßes eines schwimmenden Estrichs von der dynamischen Steifigkeit der Dämmschicht

32 Schallübertragungswege Übertragung durch die Trennwand durch freie Öffnungen oder Undichtheiten in der Fläche (z.b. Steckdosen, Sanitärin stallationen) durch Schwächungen im Wandaufbau (z.b. Schattenfugen, verdeckten Fußleisten) Übertragung im Deckenbereich über durchlaufende Deckenbalken entlang einer durchlaufenden Deckenbekleidung durch den Deckenhohlraum (zwischen den Balken) Übertragung entlang einer flankierenden Wand (Flurwand/Außenwand) durch das Wandelement durch die Anschlussfuge durch die Tür und dann über den Flur entlang einer durchlaufenden Wärmedämmschicht Übertragung entlang durchlaufender Bauteile Sanitärinstallation Heizungsrohre Von besonderer Bedeutung ist die Schall-Leitung über angrenzende flankierende Bauteile. Diese sind immer vorhanden und gehen auch in Schallschutzberechnungen mit ein. Neben der Schallübertragung über das trennende Bauteil muss deshalb auch diese Längsübertragung über flankierende Bauteile berücksichtigt werden. Die Längsübertragung hängt von der Art des trennenden und des flankierenden Bauteils ab. Es ist zu beachten, dass sich reine Massivbau- Konstruktionen schalltechnisch ganz anders verhalten als Konstruktionen unter Verwendung von zweischaligen Bauteilen aus biegeweichen Schalen, wie man sie bei Gebäuden in Holzbauart sowie in Gebäuden mit Mischbauart (Holz/ Massiv) findet. 6.2 Reine Massivbauweise Bei alleiniger Verwendung massiver trennender und flankierender Bauteile (z.b. Mauerwerk) wird durch deren steife Verbindung die Schallübertragung über das flankierende Bauteil gedämmt, also gesenkt (sogenannte Stoßstellendämpfung). Abbildung unten links: Schall-Direktübertragung durch eine Trennwand Abbildung unten rechts: Schall-Längsleitung über flankierende Bauteile

33 118 Schallschutz Abbildung oben: Ermittlung der flächenbezogenen Masse m L,Mittel der flankierenden Bauteile, wobei das trennendes Bauteil biegesteif ist Abbildung unten: Ermittlung der flächenbezogenen Masse m L,Mittel der flankierenden Bauteiletrennendes, wobei das Bauteil biegeweich ist 6.3 Verwendung von zweischaligen Bauteilen aus biegeweichen Schalen Bei der Verwendung von zweischaligen Bauteilen aus biegeweichen Schalen (z. B. Holzständerwand, Holzbalkendecke) sind trennendes und flankierendes Bauteil praktisch unabhängig voneinander. Die im akustischen Sinne weiche Verbindung zwischen den Bauteilen trägt nicht zur Schalldämmung bei (keine Stoßstellendämmung ). 6.4 Kombination von Leichtbau und Massivbau Besondere Beachtung muss der Schall-Längsleitung bei der Kombination von Bauteilen aus biegeweichen Schalen und massiven Bauteilen geschenkt werden, z.b. bei Holzständerwänden mit flankierenden Massivwänden Holzbalkendecken in Massivbauten massiven Trennwänden mit durchlaufenden flankierenden Holzfassaden da die vom reinen Massivbau her bekannte Stoßstellendämmung hier nicht wirkt. Um das gleiche resultierende Schalldämm- Maß zu erreichen, müssen beim Einsatz einer Trennwand aus biegeweichen Schalen die flankierenden Massivbauteile eine höhere Schall- Längsdämmung (höhere Masse) aufweisen, als dies beim Einsatz einer schalltechnisch gleichwertigen massiven Trennwand nötig wäre. Für den umgekehrten Fall, flankierende Bauteile aus biegeweichen Schalen in Kombination mit trennenden Massivbauteilen, ist die Konstruktionsausbildung der flankierenden biegeweichen Bauteile von Einfluß auf die Schall-Längsdämmung (z. B. konstruktive Unterbrechung von Schallübertragungswegen).

34 Reine Holzständerbauweise Bei der ausschließlichen Verwendung von Bauteilen aus biegeweichen Schalen ist die Schall- Längsleitung eines biegeweichen flankierenden Bauteils (z. B. Holzständerwand, Unterdecke) bei konstruktiv richtiger Ausführung des Anschlusses an das trennende Bauteil relativ gering, es wird kaum Schallenergie über das flankierende Bauteil übertragen. Grundsätzlich existieren bei flankierenden Bauteilen aus biegeweichen Schalen zwei Wege, auf denen Schall übertragen wird, unabhängig davon, ob es sich um Decken, Böden oder Wände handelt: Übertragung über den Hohlraum Übertragung über die Beplankung (z.b. Decklage, Wandschale) Alle Maßnahmen zur Verringerung der Schalllängsleitung greifen an diesen beiden Übertragungswegen an: Bedämpfung des Hohlraums oder Abschottung im Anschlußbereich des trennenden Bauteils, um eine Übertragung von Schallwellen zu minimieren Höhere Masse der Beplankung oder Decklage (z. B. doppelte Beplankung) senkt die Schall-Längsleitung Trennung der Beplankung des flankierenden Bauteils im Anschlußbereich an das trennende Bauteil, d. h. es existiert keine durchgehende Beplankung zwischen zwei Nachbarräumen (schalltechnisch besonders wirkungsvoll) 6.6 Schall-Längsleitung über flankierende Holzbalkendecken Neben der Funktion als trennendes Bauteil ist die Decke auch flankierendes Bauteil zwischen zwei nebeneinander liegenden Räumen. An Deckenkonstruktionen, vor allem an Deckenbekleidungen und Unterdecken, werden oft Anforderungen bezüglich deren Längsschalldämmung gestellt. Die in DIN 4109 für Wandanschlüsse an Holzbalkendecken angegebenen Schalllängsdämm-Maße sind relativ niedrig. Ist ein hoher Schallschutz gefordert, z. B. beim Anschluss einer Wohnungstrennwand an eine Holzbalkendecke, sind folgende Maßnahmen zu berücksichtigen: Abbildung oben: Korrekturwerte KL,2 für das bewertete Schalldämm-Maß R w,r trennender Bauteile mit biegeweicher Vorsatzschale, schwimmendem Estrich/Holzfußboden oder aus biegeweichen Schalen Abbildung unten: Korrekturwerte KL,1 für das bewertete Schalldämm-Maß R w,r von biegesteifen Wänden und Decken als tragende Bauteile bei flankierenden Bauteilen mit der mittleren flächenbezogenen Masse m L, Mittel

35 120 Schallschutz Abbildung links: Bewertetes Schalldämm-Maß von einschaligen, biegesteifen Wänden und Decken Abbildung unten: Nachweis für Massivbauart, trennendes Bauteil biegesteif hohe Masse der Decklage, z.b. zweilagige Ausführung Trennung der Decklage im Bereich der Trennwand, je vollständiger dabei die Trennung ist, desto besser. Eine durch die Trennwand voll unterbrochene Decklage hat eine geringere Schalllängsleitung als eine Beplankung, die lediglich durch eine Fuge getrennt ist Bedämpfung des vollständigen Deckenhohlraumes mit Faserdämmstoff im Trennwandbereich Bei Deckenkonstruktionen ohne untere Bekleidung mit sichtbaren Deckenbalken sind ausreichende Schall-Längsdämm-Maße für den Anschluss einer Wohnungstrennwand nicht zu erzielen, ausser die Deckenbalken sind oberhalb der senkrecht zu ihnen verlaufenden (tragenden) Trennwand unterbrochen. 6.7 Nachweis für die Massivbauart, trennendes Bauteil biegesteif Resultierendes R W,R =R W,R(300) +K L,1 +K L,2 Im Nachweisverfahren für die Massivbauart werden Korrekturwerte K L zur Ermittlung des resultierenden Schalldämm-Maßes bestimmt,wenn folgende Abweichungen für die Ausführung der flankierenden Bauteile vorliegen: 1. Die mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile weicht mehr als 25 kg/m² von 300kg/m² ab K L,1 2. Einzelne flankierende Bauteile sind mit einer biegeweichen Vorsatzschale oder einem schwimmenden Estrich versehen K L,2 3. Einzelne flankierende Bauteile bestehen aus Wänden mit biegeweichen Schalen (z.b. Metall- und Holzständerwände) oder sind Holzbalkendecken Beispiel: Decke = 432 kg/m² Fußboden mit schwimmenden Estrich trennendes Bauteil = 240 kg/m² flankierende Wand = 275 kg/m² 240 kg/m² 432 kg/m² 275 kg/m² Eine massive Trennwand mit einem Gewicht von 240 kg/m² wird von einer massive Außenwand ( m = 275 kg/m² ) und einer Flurwand mit biegeweicher Vorsatzschale flankiert. Die flächenbezogene Masse der Decke beträgt 432 kg/m², der schwimmende Estrich des Fußbodens ist durch die Trennwand konstruktiv getrennt ( vergleiche Abbildung links ). R W,Trennwand = 45 db nach DIN 4109, Bbl.1 Tab. 1

36 121 Die mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile beträgt: m L,Mittel = ( 275 kg/m² kg/m²) / 2 = 353,5 kg/m² K L,1 = 0 nach DIN 4109, Bbl. 1 Tab. 13 Zwei der flankierenden Bauteile sind biegeweich, bzw. haben eine biegeweiche Vorsatzschale: K L,2 = +3 nach DIN 4109, Bbl. 1 Tab. 15 Daraus folgt für das resultierende Schalldämm-Maß: R W,R =R W,R(300) +K L,1 +K L,2 R W,R = 45 db = 48 db Abbildung oben: Abhängigkeit des bewerteten Schalldämm-Maßes R w,r einer zweischaligen Leichtbauwand (mit einem R w,r = 59 db) von der flächenbezogenen Masse der flankierenden Bauteile Abbildung mitte: Übertragungswege des Schalls direkt und über flankierende Bauteile Abbildung unten: Schall-Längsdämmwerte massiver flankierender Wände von leichten Trennwänden, RDK = Rohdichteklasse

37 122 Schallschutz 7 Schallabsorption 7.1 Raumakustische Maßnahmen Raumakustische Maßnahmen dienen der Verbesserung von Hörverhältnissen und der Lärmpegelsenkung in Räumen. Dies geschieht in der Regel durch Absorption von Schallwellen und/oder Schallpegelverteilung im Raum. Mit Hilfe raumakustischer Maßnahmen wird Halligkeit eines Raumes reguliert Verständlichkeit für Sprache und Musik erhöht der Schallpegel im Raum gemindert Vorschriften DIN 1320 Akustik, Begriffe DIN 4109 Schallschutz im Hochbau Anforderungen Treffen Luftschallwellen auf die Oberfläche eines festen Körpers, werden diese teilweise reflektiert in Wärme umgewandelt (Dissipation) als Körperschall weitergeleitet und als Luftschall wieder abgestrahlt (Transmission) Absorption Der Teil der Schallenergie, der nicht in den Raum reflektiert wird, wird in der Begrenzungsfläche absorbiert. Die Qualität der Absorption wird durch den so genannten Schallabsorptionsgrad α ausgedrückt und ist stark frequenz und materialabhängig. Der Schallabsorptionsgrad α ist definiert durch das Verhältnis: nichtreflektierende Schallenergie α = auftreffende Schallenergie Dabei kann α eine Größe zwischen 0 und 1 einnehmen. Während α = 0 eine vollständige Reflexion bedeutet, zeigt der Wert α = 1 die vollständige Absorption an. Gelegentlich vorkommende Werte α > 1 resultieren aus Beugungserscheinungen, die eine Wirksamkeit des Absorbers über seine geometrische Begrenzung hinaus simulieren. In der Praxis wird der Schallabsorptionsgrad α häufig dazu benutzt, um eine qualitative Aussage über das Absorbermaterial zu treffen. Neben der Absorption von Schallenergie wird aber auch ein Teil der auftreffenden Schallwellen wieder in den Raum zurückgeworfen und von den anderen schallharten Begrenzungsflächen so lange reflektiert, bis die Schallenergie aufgebraucht ist. Dieses Schallfeld von sich überlagernden, reflektierten Schallwellen verstärkt den Direktschall noch erheblich. Abbildung links: Physikalische Vorgänge beim Auftreten von Schallwellen auf eine feste Oberfläche

38 Abbildung unten: Verschiedene Arten der Schallrefelxion mit dem dazugehörigen Verlauf des Schalldrucks 123

39 124 Schallschutz Abbildungen links: Schallreflexion in einer Oper Abbildung oben rechts: Gebiet schlechter Sprachverständlichkeit infolge fehlender früherer Reflexion in grossen Kreisräumen Abbildung unten rechts: Fokussierung der ersten Reflexion im Kreisraum bei aussermittiger Quelle, dargestellt an zwei Fächern von Schallstrahlen

40 125 Der Schallpegel im diffusen Schallfeld wird dadurch zusätzlich noch erhöht um ca. 3 db vor Flächen ca. 6 db vor Kanten ca. 9 db vor Ecken Dieser Effekt beruht darauf, dass etwa im Abstand von l/4 (l = Wellenlänge [m]) vor einer reflektierenden Fläche die auftreffende Schallwelle von der reflektierten überlagert wird und somit eine Druckerhöhung infolge erhöhter Teilchenbewegung stattfindet. Zur Verminderung unerwünschter Reflexionen an schallharten Begrenzungsflächen werden diese häufig mit Absorbern verblendet. Entsprechend den unterschiedlichen physikalischen Vorgängen bei der Schallabsorption lassen sich vier Absorbertypen mit unterschiedlichem Absorptionsverhalten unterscheiden: poröse Absorber Plattenabsorber Resonanzabsorber Akustikplatten Allen Absorbertypen ist gemein, dass die auftreffende Schallenergie in andere Energieformen, nämlich Wärme- und/oder Bewegungsenergie, umgesetzt wird. 7.2 Kennzeichnende Größen für die Schallabsorption Im Freien nimmt die Schallleistung einer Schallquelle mit wachsender Entfernung r mit 1/r 2 ab. Eine Verdoppelung der Entfernung führt so zu einer Verminderung des Schallpegels um 10 lg 4 db = 6 db. In kleineren, geschlossenen Räumen liegt durch die Reflexion der Schallwellen an den Raumbegrenzungsflächen meist ein räumlich konstanter Schallpegel vor. Abbildung oben: Unteschied zwischen Schalldämmung (wieviel Schall gelangt in den Nachbarraum) und Schallabsorption (wieviel Schall wird in den eigenen Raum zurückgeworfen) Abbildung rechts: Flüstergalerieeffekt am Beispiel der Sternkirche - an konkaven Begrenzungsflächen umlaufende Reflexion

41 126 Schallschutz Je nach Art der Begrenzungsflächen sind z.b. besonders Treppenräume von Mehrfamilienhäusern mit überwiegend schallharten Begrenzungsflächen häufig sehr hallig. Beim Begehen und bei Unterhaltungen entsteht oft ein so hoher Luftschallpegel, dass die Verständigung zwischen Personen erschwert und der in anschließende Wohnungen übertragene Schall als störend empfunden wird. Solche Luftschallpegel, welche die Verständlichkeit mindern, werden gelegentlich auch in größeren Gemeinschaftsräumen, Schwimmbädern, und Hauswirtschaftsräumen angetroffen. Abbildung unten: Schematisierte Raumimpulsantwort Eine der bautechnischen Möglichkeiten zur Senkung des Luftschallpegels besteht in der schallabsorbierenden Bekleidung von Begrenzungsflächen dieser Räume. In den nachfolgenden Abschnitten werden zwei Begriffe für Schallabsorber, der Schallabsorptionsgrad α s und die äquivalente Schallabsorptionsfläche A erläutert. Ferner zwei Begriffe, welche die Schallabsorption in Räumen kennzeichnen, die Nachhallzeit T und die Pegelminderung L durch Schallabsorption. Die abschließenden Beispiele sollen einen Eindruck über die schallabsorbierenden Eigenschaften verschiedener Schallabsorber vermitteln Schallabsorptionsgrad α s Der Schallabsorptionsgrad α s ist gleich dem Verhältnis von absorbierter zu auftreffender Schallenergie. Bei vollständiger Absorption ist der Schallabsorptionsgrad α s gleich eins, bei vollständiger Reflexion gleich Null.

42 127 Abbildung oben: Verlauf der Schallabsorption verschiedener Baustoffe in Abhängigkeit der Frequenz Abbildung unten: Verschiedene Arten von Schallabsorbern und deren prinzipieller Verlauf der Schallabsorption

43 128 Schallschutz Abbildung unten links: Beispiel der Auswirkung der Frequenz auf den Schallabsorptionsgrad einer Absorberplatte Abbildung unten mitte: Minderung des Schallpegels in einem Raum durch Vergrösserung der äquivalenten Absorptionsfläche Abbildung unten rechts: Nachhallbereiche verschiedener Räume in Abhängigkeit zum Volumen Der Schallabsorptionsgrad eines Schallabsorbers ist frequenzabhängig. Er wird mit Terzbandfiltern bei den Mittenfrequenzen 100 Hz, 125 Hz,..., Hz bestimmt. Für raumakustische Planungen ist die Kenntnis der frequenzabhängigen Absorptionsgrade erforderlich. Je nach Absorptionsspektrum wird in der Praxis zwischen Hoch-, Mittel- und Tieftonabsorbern unterschieden Äquivalente Schallabsorptionsfläche A eines Absorbers Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A (mit dem Schallabsorptionsgrad α s = 1) entspricht der Fläche S des betrachteten Absorbers multipliziert mit seinem Schallabsorptionsgrad α s. A = α s S Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A absorbiert demnach die gleiche Schallenergie wie die Absorberfläche S mit dem Schallabsorptionsgrad α s. Ein 10 m 2 großer Absorber mit dem Schallabsorptionsgrad α s = 0,8 hat demnach eine äquivalente Absorptionsfläche A = 8 m Äquivalente Schallabsorptionsfläche A eines Raumes Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A eines Raumes ist gleich der Summe seiner einzelnen äquivalenten Schallabsorptionsflächen n A = α s, v Sv v= 1 In die Ermittlung der Schallabsorptionsfläche A eines Raumes sind auch die in ihm befindlichen Einrichtungen und Personen einzubeziehen.

44 Nachhallzeit T Physikalisch gesehen ist der Nachhall die Abnahme der Schallenergie in einem geschlossenen Raum nach dem Abschalten der Schallquelle. Die Nachhallzeit T [s] eines Raumes ist die Zeitspanne, in der der Schallpegel in einem Raum mit dem Volumen V und der Schallabsorptionsfläche A nach Abschalten der Schallquelle um 60 db abgenommen hat. T = 0, 163 V A Die Nachhallzeit T ergibt sich in der Einheit s, wenn V in m 3 und A in m 2 eingesetzt wird. Vorschriften (DIN 1320 Akustik, Grundbegriffe; DIN Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen; VDI 2569 Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro) Pegelminderung L durch Schallabsorption Die Pegelminderung L durch Schallabsorption ist gleich der Minderung des Schallpegels, der sich in einem Raum mit der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A 1 nach Vergrößerung dieser Fläche auf den Wert A 2 ergibt: A L = 10lg 2 [db] A1 In dieser Gleichung können die äquivalenten Absorptionsflächen A 1 und A 2 durch die Nach- hallzeiten T 1 und T 2 ersetzt werden. Die Pegelminderung ist nur in größerem Abstand von der Schallquelle erreichbar, da in deren Nähe der Direktschall überwiegt Hinweise und Beispiele In Treppen- oder großen Gemeinschaftsräumen von Mehrfamilienhäusern lässt sich der Schallpegel durch den Einbau von Schallabsorbern um etwa 3 bis 8 db verringern. Eine größere Pegelminderung um beispielsweise 10 db ist nur möglich, wenn der betrachtete Raum im ursprünglichen Zustand nur eine sehr kleine äquivalente Absorptionsfläche (dichter Wand- und Deckenputz, glatter Boden etc.) aufweist und diese vorhandene äquivalente Absorptionsfläche auf das Zehnfache vergrößert werden kann. Schallabsorber müssen bezüglich ihres Absorptionsgrades auf den frequenzabhängigen Schallpegel der Schallquelle abgestimmt sein. Hohen Schallpegeln in störenden Frequenzbereichen müssen auch hohe Absorptionsgrade in den gleichen Bereichen entsprechen. Fachfirmen bieten raumakustische Bekleidungen mit hohen Absorptionsgraden im vorwiegend unteren, mittleren und hohen Frequenzbereich an. Wenn es in einem Raum auf gute Hörsamkeit ankommt, sollte die äquivalente Schallschluckfläche eine bestimmte Größe haben. Soll dagegen der Schallpegel im Raum möglichst gering sein, dann ist eine möglichst große äquivalente Absorptionsfläche vorzusehen.

45 130 Schallschutz Auch in Schächten mit Abwasserleitungen lässt sich der Luftschallpegel durch eine schallabsorbierende Auskleidung, die im Frequenzbereich der Installationsgeräusche wirksam ist, um 5 bis 10 db verringern. Dies führt zu einer entsprechend verringerten Schallübertragung in die angrenzenden Räume. Bei schallabsorbierenden Bekleidungen von Wänden und Decken ist zu bedenken, dass durch die wärmedämmenden Eigenschaften der verwendeten Materialien Feuchtigkeitsprobleme entstehen können, wenn diese Bekleidungen nicht hinterlüftet oder raumseitig mit einer Dampfsperre versehen sind. 8 Anforderungen an den Schallschutz in Gebäuden In der Norm DIN 4109/11.89 sind Anforderungen an den Schallschutz von Gebäuden festgelegt mit dem Ziel, Menschen in Aufenthaltsräumen vor unzumutbaren Belästigungen durch Schallübertragung zu schützen. Diese Norm wurde zusammen mit dem Beiblatt 1 in fast allen Bundesländern bauaufsichtlich eingeführt und ist damit geltendes Baurecht. Die dort angegebenen Anforderungen sind Mindestanforderungen, die stets einzuhalten sind. Das Beiblatt 2 zu DIN 4109/11.89 nennt Vorschläge für einen erhöhten Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohnund Arbeitsbereich. Außerdem sind in diesem Beiblatt Vorschläge für einen normalen und einen erhöhten Schallschutz für den eigenen Wohn- und Arbeitsbereich enthalten. Die Richtlinie VDI 4100/9.94 nennt Definitionen und zugehörige Kennwerte für drei Schallschutzstufen zur Planung und Bewertung des Schallschutzes von Wohnungen. Die Kennwerte der Schallschutzstufe I stimmen im wesentlichen mit den Anforderungen der Norm DIN 4109 überein. Die Schallschutzstufen II und III enthalten Empfehlungen für einen erhöhten Schallschutz, wobei in die Schallschutzstufe III auch Kennwerte für einen erhöhten Schutz gegen Außenlärm einbezogen sind. 8.1 DIN Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung von Innenbauteilen Zur Unterscheidung der kennzeichnenden Größen für Luft- und Trittschalldämmung von Bauteilen zwischen Anforderungswerten und Werten aus einer Bauteilprüfung wurde in der DIN 4109 unten stehende Kennzeichnungsweise festgelegt. Der Rechenwert für ein Bauteil ergibt sich aus dem Prüfstandswert (DIN 52210) vermindert um das Vorhaltemaß von 2 db (z.b. R w,r = R w,p - 2 db). Abbildung links: Kennzeichnende Größen der Luftschalldämmung von Innenbauteilen

46 131 Die erforderliche Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- oder Arbeitsbereich ist in DIN 4109, Tabelle 3 festgelegt. Des Weiteren werden in DIN 4109 Anforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen gestellt ( Tab. 8, Tab. 9 und Tab. 10 ) Bei Erfüllung der Anforderungen nach DIN 4109 kann nicht erwartet werden, dass Geräusche aus benachbarten Räumen nicht mehr wahrgenommen werden. Vielmehr ergibt sich auch bei Einhaltung dieser Anforderungen die Notwendigkeit gegenseitiger Rücksichtnahme durch Vermeiden unnötigen Lärms. Es ist zu beachten, dass auch bei Einhaltung der Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz der Geräuschpegel in Wohnungen so hohe Werte erreichen kann, dass er insbesondere abends oder nachts als Belästigung empfunden wird. Anmerkungen Wasch- und Toilettenräume werden bei den Anforderungen an die Luftschalldämmung wie Aufenthaltsräume behandelt Die Luftschalldämmung eines Bauteils ist im Allgemeinen in beiden Übertragungsrichtungen gleich Auf die im Entwurf der DIN 4109, Ausgabe 1979 vorgesehene Anhebung der Anforderungen an die Luftschalldämmung von Wohnungstrennwänden und decken Abbildung links: Erforderliche Luft- und Trittschalldämmung, Auszug aus DIN 4109, Tabelle 3:

47 132 Schallschutz wurde insbesondere wegen der Auswirkungen auf die Bauausführung und die Baukosten weitgehend verzichtet Die im Vergleich mit DIN 4109, Ausgabe 1962 angehobenen Anforderungen an den Trittschallschutz von Wohnungstrenndecken sind heute mit schwimmenden Estrichen leicht zu erreichen Der vorliegende Entwurf der DIN 4109 stellt einen Kompromiss zwischen gesundheitlichen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten dar 8.2 DIN Anforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen Erforderliches resultierendes Schalldämm-Maß Die Norm DIN 4109 ermöglicht die Ermittlung des erforderlichen resultierenden Schalldämm- Maßes R w,res für Außenbauteile zum Schutz gegen Außenlärm. Dabei kann ein Außenbauteil aus mehreren Bauteilen mit unterschiedlichen Schalldämm-Maßen und Flächen bestehen. Als Beispiel sei eine Außenwand mit Einbauten wie Fenster und Türen genannt. Die Ermittlung des erforderlichen resultierenden Schalldämm-Maßes R w, res setzt die Kenntnis des maßgeblichen Außenlärmpegels am Standort des betrachteten Wohnhauses voraus. Dieser ist den Lärmkarten der Gemeinden zu entnehmen oder nach DIN zu ermitteln. Nachstehend wird die Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels und des erforderlichen resultierenden Schalldämm- Maßes R w,res nach dem Verfahren der DIN 4109 in vereinfachter Form beschrieben Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels Falls keine Lärmkarte existiert wird der maßgebliche Außenlärmpegel nach DIN oder aus Schallpegelmessungen ermittelt. Bei Verkehrslärm ist der maßgebliche Außenlärmpegel im wesentlichen von der Verkehrsbelastung, dem Abstand von der Straße und der Art der Bebauung abhängig. Beispiel Verkehrsbedingter Außenlärmpegel einer Wohnsammelstraße mit einer Verkehrsbe lastung von Kraftfahrzeugen je Tag bei 20 m Entfernung zwischen Hausfront und Straßenmitte: 63 db Abschlag für offene Bebauung und straßen abgewandte Gebäudeseite: 5 db Entsprechender Orientierungswert des maßgeblichen Außenlärmpegels: 58 db Erforderliches resultierendes Schalldämm-Maß R w, res Bei bekanntem maßgeblichen Außenlärmpegel ist das erforderliche resultierende Schalldämm-Maß R w,res für das gesamte Außenbauteil zu ermitteln Auswahl geeigneter Bauteile Wenn das erforderliche Schalldämm-Maß R w getrennt für Außenwand und Fenster bzw. Dach und Fenster ermittelt ist, können geeignete Bauteile ausgewählt werden. Ein ausgewähltes Bauteil ist geeignet, wenn sein bewertetes Schalldämm-Maß (Rechenwert R w,r oder R w, R ) gleich oder größer als das erforderliche Schalldämm-Maß ist. Anforderungen an den Schallschutz gegen Außenlärm sind in DIN 4109, Teil 5 enthalten. Dabei darf die der maßgeblichen Lärmquelle abgewandte Gebäudeseite ohne besonderen Nachweis einen Lärmpegelbereich niedriger, bei Innenhöfen zwei Lärmpegelbereiche niedriger eingestuft werden. Die Berechnung des erforderlichen Schalldämm-Maßes von Außenwänden R ges ist in der VDI 2719 angegeben: R =L -L +10 lg S ges A +k ges a i mit L a = Außenlärmpegel L i = zulässiger Lärmpegel im Raum S ges = Außenwandfläche A = äquivalente Absorptionsfläche k = Korrekturgröße Schienenlärm: k = 1 db Fluglärm: k = 2 db Straßenverkehr (v = 50 km/h): k = 9 db Straßenverkehr (v = 80 km/h): k = 3 db

48 Nachweis des ausreichenden Mindestschallschutzes Der Nachweis eines ausreichenden Luft- und Trittschallschutzes ist erbracht, wenn die Konstruktion den Anforderungen von DIN 4109, Teil 3 entspricht. DIN 4109, Teil 6 gilt analog für Außenbauteile. Bei neu eingeführten Bauteilen oder Bauarten ist der Nachweis mit Hilfe von Zeugnissen anerkannter Prüfstellen zu erreichen. Dabei ist die Eignung im allgemeinen durch eine Eignungsprüfung nachzuweisen, bei der Untersuchungen sowohl an Labormustern als auch an eingebauten Teilen durchgeführt werden. Für Fenster und Wohnungsabschlusstüren liegen zur Zeit noch keine Eignungsprüfungen vor. Für diese Bauteile kann eine Genehmigung im Einzelfall auf der Basis einer Güteprüfung (Baumessung) oder Baumuster-Prüfung (Labormessung) erreicht werden. Eine Güteprüfung kann auch bei Verdacht auf einen Baufehler empfehlenswert sein (Planungs-, Ausschreibungs-, Einbaufehler, fehlerhaft hergestellte, gekennzeichnete oder ungeeignete Baustoffe). Abbildung links: Kennzeichnende Grössen der Trittschalldämmung für den Nachweis für die Eignung von Bauteilen

49 134 Schallschutz Abbildung unten: Kennzeichnende Grössen der Luftschalldämmung für den Nachweis zur Eignung von Bauteilen 1 Bauteile Wände, Decken Schallübertragung als trennende über flankierende 1) R w Bauteile Bauteile und Nebenwege Kennzeichnende Größen Kennzeichnende Kennzeichnende Rechenwert 5) Größe bei Größe bei Eignungsprüfung I Eignungsprüfung III in Prüfständen in Bauten im nach DIN bezugsfertigen oder bezogenen Zustand R w,p R w,b R w,r Schallübertragung 2) über das trennende R w Bauteil Wände, Decken Schallübertragung als flankierende nur über das 3) R L,w Bauteile flankierende Bauteil R w,p R w,b R w,r R L,w,P R L,w,B R L,w,R Schallübertragung Fenster, Türen nur über das R w R w,p R w,b R w,r trennende Bauteil Schallübertragung Schächte, Kanäle nur über 4) D K,w Nebenwege D K,w,P D K,w,B D K,w,R 1) Bewertetes Schalldämm-Maß in db mit Schallübertragung über flankierende Bauteile. 2) Bewertetes Schalldämm-Maß in db ohne Schallübertragung über flankierende Bauteile. 3) Bewertetes Labor-Schall-Längsdämm-Maß in db. 4) Bewertete Schachtpegeldifferenz in db. 5) Der Rechenwert ist bei Ausführungen nach Beiblatt 1 zu DIN 4109 den dortigen Angaben zu entnehmen. Bei Eignungsprüfungen nach Zeile 3 muss der Wert bei Wänden, Decken, Fenster, Schächten und Kanälen um 2 db ( Vorhaltemaß), bei Türen um 5 db verringert werden. Bei Eignungsprüfungen nach Zeile 4 können die Werte unverändert als Rechenwerte verwendet werden.

50 135 Abbildung oben: Nachweis zur Eignung eines Bauteils bezüglich der erforderlichen Trittschalldämmug Abbildung unten: Nachweis zur Eignung eines Bauteils bezüglich der erforderlichen Luftschalldämmug Eignungsnachweis von Bauteilen mit Schallschutzanforderungen Nachweis der Eignung eines Bauteils bezüglich der Erfüllung der Schallschutzanforderungen nach DIN 4109 Schallschutz im Hochbau Anforderungen Der Nachweis der Eignung von Bauteilen kann nach DIN 4109 geführt werden: ohne bauakustische Messungen mit bauakustischen Messungen (Eignungsprüfungen) Bei der Nachweisführung mit bauakustischen Messungen wird unterschieden zwischen: Bewertung bei Messungen in Prüfständen nach DIN (Eignungsprüfung I) Prüfung von Sonderbauteilen und Sonderbauarten in ausgeführten Bauten (Eignungsprüfung III) Der Nachweis der Eignung ohne bauakustische Messung ist erfüllt, wenn die Ausführung des Bauteils den im Beiblatt 1 zu DIN 4109 enthaltenen Beispielen entspricht. Der Nachweis der Eignung durch bauakustische Messungen im Rahmen einer Eignungsprüfung ist erfüllt, wenn unter Beachtung des Vorhaltemaßes neben stehende Anforderungen erfüllt werden. Dabei werden die Rechenwerte aus Messungen unter Abzug des Vorhaltemaßes von 2 db ermittelt. 8.4 VDI Schallschutz von Wohnungen, Kriterien für Planung und Beurteilung Die Richtlinie enthält ein dreistufiges Klassifizierungssystem für den Schallschutz von Wohnungen, sogenannte Schallschutzstufen. Für die Schallschutzstufe I übernimmt sie die Kennwerte für den Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich der Norm DIN 4109 und für den Schallschutz im eigenen Bereich die Vorschläge für normalen Schallschutz nach Beiblatt 2 zu DIN Bei Einhaltung der Kennwerte der Schallschutzstufe II finden die Bewohner im all-

51 136 Schallschutz Ruhige Wohnlage, die in Prospekten oder Anzeigen zu einem Bauprojekt genannt werden, als Zusicherung eines erhöhten Schallschutzes gewertet. Diese Wertung behalten Gerichte auch dann bei, wenn im Prospekt, in der Anzeige oder in der Baubeschreibung nur die Angabe Schallschutz nach DIN 4109 aufgeführt wird. Eine Wohnung kann nach der Richtlinie VDI 4100 nur dann in eine bestimmte Schallschutzstufe eingestuft werden, wenn der bauliche Schallschutz in allen Aufenthaltsräumen dieser Wohnung den Anforderungen der betreffenden Schallschutzstufe entspricht, ggf. können für verschiedene Räume auch unterschiedliche Schallschutzstufen ausgewiesen werden. In einem solchen Fall wird die gesamte Wohnung jedoch der niedrigsten Schallschutzstufe zugeordnet. Nach der Richtlinie VDI 4100 setzt die Einstufung einer Wohnung in eine Schallschutzstufe auch das Einhalten der entsprechenden Kennwerte für den Schallschutz im eigenen Wohnund Arbeitsbereich voraus. Dieser Schallschutz kann besonders bei offener Grundrissgestaltung häufig nicht erreicht werden; dadurch werden insbesondere große und großzügig aufgeteilte Komfortwohnungen oft zu schlecht eingestuft. Aus diesem Grund wird empfohlen, nicht generell die Schallschutzstufen II oder III nach VDI 4100 zu vereinbaren, sondern die erhöhten Anforderungen für Luftschalldämmung, Trittschalldämmung (auch für Außenbereiche wie Terrassen, Balkone, Loggien u.ä.), Dämmung gegen Außenlärm und die Anforderung hinsichtlich der Geräusche von Wasserinstallationen und sonstigen haustechnischen Anlagen, einzeln festzulegen. Für die zahlenmäßige Festlegung bieten die Werte der Schallschutzstufen II und III eine gute Grundgemeinen Ruhe und müssen bei üblichen Wohngegebenheiten ihre Verhaltensweise mit Rücksicht auf die Nachbarn nicht besonders einschränken. Die Kennwerte der Schallschutzstufe III sind so festgelegt, dass die Bewohner ein hohes Maß an Ruhe finden können. Normales Sprechen in Nachbarwohnungen ist nicht mehr hörbar und Geräusche von außen sind durch die höhere Schalldämmung der Außenbauteile (R w, res nach DIN 4109 plus 5 db) kaum wahrzunehmen. Die Werte der Schallschutzstufe III sind als Planungsgrundlage für Wohnungen zu empfehlen, die hinsichtlich ihrer Ausstattung gehobenen Komfortansprüchen entsprechen. 8.5 Bemerkungen zur Vereinbarung eines erhöhten Schallschutzes Sowohl in Beiblatt 2 zur DIN 4109 als auch in der Richtlinie VDI 4100 wird darauf hingewiesen, dass ein gegenüber den Mindestanforderungen der DIN 4109 erhöhter Schallschutz ausdrücklich zwischen Entwurfsverfasser und Bauherr bzw. Bauherr und späterem Eigentümer vereinbart werden muss. Diese Vereinbarungen müssen eindeutig sein, um spätere Auslegungsunsicherheiten und rechtliche Auseinandersetzungen zu vermeiden. Vereinbarungen über erhöhten Schallschutz müssen so früh wie möglich getroffen werden, da sie bereits bei der Planung und der Abfassung der Ausschreibungsverzeichnisse zu berücksichtigen sind. Durch Gerichte werden vielfach bereits Attribute wie Komfort oder lage. Falls ein erhöhter Schallschutz für den eigenen Wohn- und Arbeitsbereich gewünscht wird, sollten die entsprechenden Vereinbarungen ebenfalls so früh wie möglich getroffen werden. In Zweifelsfällen sollte vorab mit einem Fachberater geklärt werden, inwieweit bei einem vorgegebenen Grundriss Schallschutz im eigenen Bereich zu verwirklichen ist. 8.6 Rechenverfahren In DIN 4109 Beiblatt 1 sind die Rechenverfahren zum Nachweis eines ausreichenden Schallschutzes in Gebäuden in Holz- und Skelettbauart dargestellt. Für die Massivbauart und die Skelett- und Holzbauart gibt es getrennte Rechenverfahren. Für die Durchführung des Nachweisverfahrens nach Massivbauart wird auf Beiblatt 1 zu DIN 4109, Abschnitt 1 bis 3.3 verwiesen. Hier soll nur auf das Rechenverfahren und den häufig verwendeten vereinfachten Nachweis für Gebäude in Skelett- und Holzbauart eingegangen werden. Bei der Skelett- und Holzbauart müssen für die Ermittlung (Berechnung) der resultierenden Schalldämmung das bewertete Schalldämm- Maß R w,r des trennenden Bauteils (z.b. Raumtrennwand) und die einzelnen Schall-Längsdämm-Maße R L,w,R der flankierenden Bauteile (z.b. Flurwand, Fassade, Decke, Boden) bekannt sein. Diese Werte können den Ausführungsbeispielen des Beiblatts 1 zu DIN 4109 oder Herstellerkatalogen entnommen werden.

52 Rechenverfahren für Skelett- und Holzbauten Die rechnerische Ermittlung der resultierenden Schalldämmung zwischen zwei Räumen erfolgt nach Beiblatt 1, DIN 4109 (Abschnitt 5.4) mit Hilfe einer logarithmischen Gleichung. Ohne Rechnung mit Logarithmen kann die Ermittlung ersatzweise mit dem nachfolgenden stufenweisen Additions-Schema für Schalldämm- Maße erfolgen: Es werden also in mehreren Stufen jeweils zwei Schalldämm-Werte zu einem neuen Wert zusammengefügt. Weil über jeden Schallübertragungsweg zusätzlich Schallenergie in den zu schützenden Raum gelangt, nimmt das sich ergebende Schalldämm-Maß von Stufe zu Stufe ab. Der Korrekturwert R ist jeweils von dem kleineren der beiden betrachteten Schalldämm-Werte zu subtrahieren, um den neuen Zwischenwert bzw. den Endwert zu erhalten. Die Zwischenwerte werden für ausreichende Rechengenauigkeit auf eine Nachkommastelle ermittelt. Der Endwert ist das resultierende bewertete Schalldämm-Maß, das auf ganze db abgerundet wird. Abbildung rechts: Additionsverfahren zum vereinfachten Nachweis eines Bauteils

53 138 Schallschutz Vereinfachter Nachweis für Skelettund Holzbauten Für die Skelett- und Holzbauart ist nach Beiblatt 1 zu DIN 4109 Abschnitt 5.3 ein stark vereinfachter Nachweis zulässig, der zwar keine genaue Optimierung ermöglicht, aber leicht anwendbar ist. Dieser vereinfachte Nachweis besagt, dass das bewertete Schalldämm-Maß R w,r der Trennwand und die Schall-Längsdämm-Maße R L,w,R der vier Flankenbauteile jedes mindestens 5 db größer sein muss als das angestrebte resultierende Schalldämm-Maß erf. R w,r. R w,r erf. R w,r + 5 db R L,w,R erf. R w,r + 5 db Nachweisverfahren Trittschall dämmung Der rechnerische Nachweis des Trittschallschutzes erfolgt für Holzbalkendecken in Skelett- und Holzbauten entweder auf der Grundlage von Beispielkonstruktionen aus Beiblatt 1 zu DIN 4109, oder aus Messwerten. Ausführungsbeispiele für geeignete Holzbalkendecken zur Verwendung in Skelett- und Holzbauten und deren bewertete Norm-Trittschallpegel L n,w,r (Trittschallschutzmasse TSM) sind Beiblatt 1 zu DIN 4109 Tabelle 34 zu entnehmen.

54 139

55 140 Schallschutz 9 Schallschutztechnische Größen

56 141 α α

57 142 Schallschutz 10 Literatur DIN 4109/11.89 Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise Beiblatt 1 zur DIN 4109/11.89 Schallschutz im Hochbau; Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren Beiblatt 2 zur DIN 4109/11.89 Schallschutz im Hochbau; Hinweise für Planung und Ausführung; Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz; Empfehlungen für den Schallschutz im eigenen Arbeits- und Wohnbereich Beiblatt 3 zur DIN 4109/6.96 Schallschutz im Hochbau; Berechnung von R w, für den Nachweis der Eignung nach DIN 4109 R aus Werten des im Labor ermittelten Schalldämm-Maßes R w DIN bis 7 Bauakustische Prüfungen; Luft- und Trittschalldämmung VDI 4100/09.94 Schallschutz von Wohnungen; Kriterien für Planung und Beurteilung Paulmann, Klaus: Neue Untersuchungen zur Luftschalldämmung von Wänden mit Wärmedämmverbundsystemen Bauphysik 16 (1994), Heft 4 Fasold, Sonntag, Winkler: Bauphysikalische Entwurfslehre Bau- und Raumakustik. Verlagsgesellschaft R. Müller, Köln, 1987 Gösele, Schüle: Schall, Wärme, Feuchte 10. Auflage, Bauverlag GmbH, 1997 Ammon, J.: Handbuch der Vorwand-Installation Gentner Verlag, 2. Auflage, 1996 Heckl, M., Müller, H.A.: Taschenbuch der Technischen Akustik 2. Auflage, Springer Verlag, 1995 Gebr. Knauf Westdeutsche Gipswerke: Trockenbau-Systeme Auflage 3/92 CD-Rom: Praxis Bauausführung 2000, WEKA Baufachverlage GmbH RWE-Energie Bauhandbuch Ausgabe, Essen Fraunhofer-Institut für Bauphysik: Auswirkungen der neuen Wärmeschutzverordnung auf den Schallschutz von Gebäuden IBP-Bericht B-BA 2/1996; Fraunhofer IRB- Verlag; 1997

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