Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz?

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1 Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz?

2 Was ist Schall? Kenngrößen Luft Medium Schallgeschwindigkeit [m/s] 344 (ca km/h) Helium 965 Wasser 1480 Eisen 3700 Stahl 5050 Blei 1200 Quarz 5400 Silber 2700 PVC, hart 1450 PVC, weich 70 Physikalische Größe Formelzeichen Maßeinheit Formel Frequenz f = 1/T Hz = 1/s f = c / λ Wellenlänge λ m λ = c / f Periodendauer T = 1/f s T = λ / c Schallgeschwindigkeit c m/s c = λ f zum Vergleich Lichtgeschwindigkeit: ca km/s Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 2

3 Schalldruckpegel p 0 = 20 µpa = Pa Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 3

4 Schalldruckpegel Pegelminderung bei Abstandsverdoppelung: Punktschallquelle: -6 db Linienschallquelle: -3 db p 0 = 20 µpa = Pa Kugel Oberfläche: A(r) = 4 π r² Bei Verdoppelung des Radius A(2r) = 16 π r² Zylinder Mantelfläche: A M (r) = 2 π r h Bei Verdoppelung des Radius A M (2r) = 4 π r h Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 4

5 Schalldruckpegel Schallquellen Beispiele mit Abstand Schalldruckpegel L p in db Schalldruck p in N/m 2 = Pa als Schallfeldgröße Düsenflugzeug in 30 m Entfernung Schmerzschwelle ,2 Unwohlseinsschwelle p 0 = 20 µpa = Pa Kettensäge in 1 m Entfernung Disco, 1 m vom Lautsprecher Dieselmotor, 10 m entfernt Rand einer Verkehrsstraße 5 m Staubsauger in 1 m Entfernung Normale Sprache in 1 m Abstand Normale Wohnung, ruhige Ecke 110 6, , ,2 70 0, , ,0063 Ruhige Bücherei, allgemein Ruhiges Schlafzimmer bei Nacht Ruhegeräusch im TV- Studio Blätterrascheln in der Ferne 40 0, , , , Hörschwelle 0 0,00002 Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 5

6 Mittelungspegel Mittelungspegel Mittelungspegel und und arithmetischer arithmetischer Mittelwert Mittelwert eines eines Pegelverlaufes Pegelverlaufes Pegelverlauf arithmetischer Mittelwert ert Mittelungspegel Pegel [db(a)] Zeit [min.] L m T L(t) Mittelungspegel Beurteilungszeitraum Schallpegel zur Zeit t Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 6

7 Mittelungspegel Straße und Schiene Straße 61 db(a) Schiene 70 db(a) L m T L i Mittelungspegel Beurteilungszeit Pegel im Zeitintervall t i Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 7

8 Schallausbreitung 1 eintreffender Schall (Immission) 2 reflektierter Schall (Reflexion) 3 im Medium weitergeleiteter Schall (Körperschallübertragung) 4 absorbierter Schall (Absorption) 5 durchgehender Schall (Transmission, Schalldämmung) Schallbrechung, Refraktion Beugung, Diffraktion Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 8

9 Wann wird Schall zu Lärm? Lärm ist unerwünschter Schall. Lärm wird als störender, belästigender oder gefährdender Schall bezeichnet. Beide Definitionen zeigen, dass Lärm kein physikalisches, sondern ein psychologisch-medizinisches Phänomen ist, welches stark von subjektiven Einschätzungen geprägt ist. Lärm ist demzufolge auch nicht mit physikalischen Geräten messbar, weil sich die individuellen Empfindungen sich objektivierbaren Messverfahren entziehen. Messbar ist hingegen der auftretende Schall. Lärm kann das Wohlbefinden beeinträchtigen und bis zu beträchtlichen gesundheitlichen Schäden führen. Für das Auffinden und Minimieren von Lärm stehen normierte Verfahrensweisen und Schallschutz zur Verfügung. (Quelle: NA 001 Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDI) Kurt Tucholsky: Lärm ist das Geräusch der anderen. Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 9

10 Lärmminderung Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 10

11 Lärmminderung - aktiver Schallschutz Lärmminderungsmaßnahmen - Abrücken vom schutzbedürftigen Objekt (Lage) - Gradientenwahl - Lärmmindernde Straßenoberflächen - Lärmschutzwälle - Wall-/Wand-Kombinationen, Steilwälle - Lärmschutzwände - Einhausungen, teilabgedeckte Troglage - Geschwindigkeitsbeschränkungen Sonderfall: - Lärmschutz durch günstig angeordnete Zweckbauten (im städtischen Gebiet) Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 11

12 Beispiele für aktiven Schallschutz RQ 29,5 DTV = Kfz/24h Lkw-Anteil = 28 % Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 12

13 Lärmminderung - passiver Schallschutz Können mit aktiven Schallschutzmaßnahmen die Immissionsgrenzwerte nicht eingehalten werden, so besteht nach 42 BImSchG in Verbindung mit der Verkehrswege- Schallschutzmaßnahmenverordnung 24. BImSchV Anspruch auf passiven Schallschutz. Dieser kann bestehen aus: - Schallschutzfenstern - schallgedämmten Lüftern in überwiegend nachtgenutzten Räumen und taggenutzten Räumen mit sauerstoffverbrauchenden Energiequellen -ggf. Dachdämmung bei ausgebauten Dachgeschossen Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 13

14 Entschädigung Außenwohnbereiche Bei Überschreitung des Immissionsgrenzwertes für den Tag besteht nach den Richtlinien für den Verkehrslärmschutz an Bundesfernstraßen in der Baulast des Bundes VLärmSchR 97 ein Anspruch auf Entschädigung wegen verbleibender Beeinträchtigung. bebaute Außenwohnbereiche unbebaute Außenwohnbereiche Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 14

15 Ablaufschema Lärmsanierung - Lärmvorsorge (Quelle: Bayerisches Landesamt für Umweltschutz 2002) Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 15

16 Grenzwerte IGW tags [db(a)] IGW nachts [db(a)] an Krankenhäusern, Schulen, Kurheimen und Altenheimen in reinen und allgemeinen Wohngebieten und Kleinsiedlungsgebieten in Kerngebieten, Dorfgebieten und Mischgebieten in Gewerbegebieten Immissionsgrenzwerte nach Verkehrslärmschutzverordnung 16. BImSchV (Lärmvorsorge) IGW tags [db(a)] IGW nachts [db(a)] an Krankenhäusern, Schulen, Kurheimen und Altenheimen, in reinen und allgemeinen Wohngebieten sowie Kleinsiedlungsgebieten in Kerngebieten, Dorfgebieten, Mischgebieten 67 (70) 57 (60) 69 (72) 59 (62) in Gewerbegebieten 72 (75) 62 (65) Immissionsgrenzwerte nach VLärmSchR 97* (Lärmsanierung) (Werte in Klammern gelten für die Schiene) *) Richtlinien für den Verkehrslärmschutz an Bundesstraßen in der Baulast des Bundes VLärmSchR 97 Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 16

17 Straßenverkehrslärm messen oder berechnen? (I) Dr. Holger Figge Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung In 3 der 16. BImSchV ist gefordert: Der Beurteilungspegel ist für Straßen nach Anlage 1... zu dieser Verordnung zu berechnen. Der Beurteilungspegel ist also nicht durch Messungen, sondern durch ein Berechnungsverfahren zu ermitteln. Das Berechnungsverfahren ist in den Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen - RLS-90 enthalten, auf die in der Anlage zur 16. Verordnung verwiesen wird. Die Forderung, Lärm vor Ort zu messen, taucht dennoch immer wieder auf. Lärmgeplagte Anwohner wie Bürgermeister machen sich in Besprechungen, Schreiben und Petitionen für einen Nachweis durch Schallmessung stark. Eine Messung erfasst aber nur eine kurzfristige Situation, die sich wenig früher oder später ganz anders darstellen kann und somit nicht repräsentativ ist, da sich Verkehrsmenge und -zusammensetzung, Fahrgeschwindigkeiten, Wind- und Straßenverhältnisse und andere Gegebenheiten ständig ändern (können). Messungen sind auf Grund der örtlichen Gegebenheiten oft gar nicht möglich, z.b. wegen unerwünschter Schallhindernisse oder auftretender -reflexionen. Repräsentative Messungen würden aber jedenfalls einen unvertretbar hohen Aufwand erfordern. Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 17

18 Straßenverkehrslärm messen oder berechnen? (II) Demgegenüber basieren die Rechenmethoden der RLS-90 auf langfristigen, empirischen Untersuchungen, so dass Berechnungen in der Lage sind, allgemein gültige und vergleichbare Ergebnisse zu liefern. Sie gewährleisten eine Gleichbehandlung der vom Lärm Betroffenen. Sie können auch jederzeit von Fachleuten nachvollzogen und überprüft werden. Im Übrigen wären Messungen für eine Prognose, also eine Abschätzung des Lärms für ein kommendes Straßenbauvorhaben auf Jahre im Voraus, sowieso nicht möglich. Ebenso können geplante Lärmschutzmaßnahmen ausschließlich mit Hilfe von Berechnungen dimensioniert werden. Aus den vorher genannten Gründen ist auch die nachträgliche Prüfung der Wirksamkeit einer Lärmschutzwand unsinnig. Der Nachweis, dass Bauteile für Lärmschutzwände ihre schalldämmende und absorbierende Funktion erfüllen, wird im Schalllabor erbracht. Die Wände erhalten ein Zeugnis und können dann in gleicher Bauart draußen an der Straße errichtet werden. Zusammengefasst wird in allen konkreten Fällen von Lärmbetroffenheit nicht gemessen, sondern berechnet. Zitat Ende Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 18

19 Straßenverkehrslärm messen oder berechnen? (III) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Schallpegel an einem Immissionspunkt können gemessen oder berechnet werden. Insbesondere bei Straßen- und Schienenlärm bildet die Berechnung von Lärmimmissionen die wesentliche Grundlage für die Lärmvorsorge und die Lärmsanierung sowie den Anspruch auf Lärmminderungsmaßnahmen. Die Lärmmessung eignet sich hierfür nicht, da die Messung immer von den jeweils gerade vorherrschenden Randbedingungen abhängt (beispielsweise Witterungseinflüsse, Hintergrundgeräusche oder auch schwer erfassbare auch längerfristige zeitliche Schwankungen der Verkehrsstärke) und demzufolge immer nur Momentaufnahmen zulässt. Eine Lärmberechnung wird nach der 16. BImSchV ausdrücklich gefordert. Dort sind auch die Berechnungsgrundlagen zu finden. Die Berechnungsverfahren sind so konzipiert, dass in nahezu allen Fällen die Ergebnisse von Vergleichsmessungen unter denen der Berechnung liegen. Es ist demnach gerechtfertigt, Vertrauen in die Berechnung zu haben und vorsichtig mit Messungen zu sein. Zitat Ende Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 19

20 Rechenverfahren (I) Rechenverfahren Straße und Schiene Nach Verkehrslärmschutzverordnung (16. BImSchV) sind die Beurteilungspegel zu berechnen. Für Straße und Schiene grundsätzlich gleiche Vorgehensweise: - zunächst Berechnung eines Mittelungspegels L (25) m für eine Standardsituation - dann Korrektur mit schalltechnischen Einflussgrößen für die spezielle Situation Straße, Berechnung nach den Richtlinien für Lärmschutz an Straßen RLS-90 L (25) m (Verkehrsstärke, Lkw-Anteil) berechnet für: Abstand: Straßenoberfläche: zulässige Höchstgeschwindigkeit: freie Schallausbreitung 25 m von der Mitte des Fahrstreifens nicht geriffelter Gussasphalt 100 km/h mittlere Höhe 2,25 m Beurteilungspegel: L r = L m (25) + D v + D StrO + D Stg + D s + D BM + D B + K D v - D StrO - D Stg - K - Korrektur für zulässige Höchstgeschwindigkeit Korrektur für unterschiedliche Straßenoberfläche Korrektur für Steigung und Gefälle Kreuzungszuschlag Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 20

21 Rechenverfahren (II) Schiene, Berechnung nach Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Schienenwegen - Schall 03 L m (25) (mittl. Anz. der Züge einer Zugklasse pro h, Anteil der Fahrzeuge mit Scheibenbremsen) berechnet für: Abstand: Fahrbahnart: Geschwindigkeit: Zuglänge: freie Schallausbreitung 25 m von der Achse des Gleises Schotterbett, Holzschwelle 100 km/h 100 m mittlere Höhe 2,0 m Beurteilungspegel: L r = L m (25) + D Fz + D l,v + D Fb + D s + D BM + D B + S D Fz - D l,v - D Fb - S - Korrektur zur Berücksichtigung der Fahrzeugart Korrektur für Zuglänge und Geschwindigkeit Korrektur für unterschiedliche Fahrbahnen Korrektur um minus 5 db(a) zur Berücksichtigung der geringeren Störwirkung des Schienenverkehrs Straße und Schiene D s - D BM - D B - Pegeländerung durch unterschiedliche Abstände Pegeländerung durch Boden- und Meteorologiedämpfung Pegeländerung durch topographische und bauliche Gegebenheiten (Mehrfachreflexion, Abschirmung) Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 21

22 Bewertungsverfahren nach DEGES (I) Lästigkeitsmaß für eine Wohneinheit (WE): LKM r 0,1*L 0,1*IGW WE = 2 2 (für L r > IGW, sonst 0) mit L r Beurteilungspegel an der Wohneinheit und IGW Immissionsgrenzwert oder anderer Zielwert Lästigkeitsmaß LKM W Nacht IGW = 49 db(a) M Nacht IGW = 54 db(a) M Tag IGW = 64 db(a) Immissionsgrenzwertüberschreitung Lr IGW [db(a)] Lästigkeitsmaß über der Immissionsgrenzwertüberschreitung für verschiedene Arten der baulichen Nutzung und Zeitbereiche Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 22

23 Bewertungsverfahren nach DEGES (II) Für ein Gebiet innerhalb des Konfliktbereiches ergibt sich daraus ein Lästigkeitsmaß als Summe der Lästigkeitsmaße der WE: LKM GEB = LKMWE und, wenn mit der Lärmschutzmaßnahme verschiedene Gebiete, z.b. Wohngebiet und Mischgebiet oder Mischgebiet und Kleingartenanlage, geschützt werden, ein Lästigkeitsmaß für den Konfliktbereich: LKM KB = LKMGEB Werden die LKM (der Index KB wird im weiteren weggelassen) für den Fall ohne Lärmschutz (ols) und dem Fall mit Lärmschutz (mls) ermittelt, so kann daraus die Effektivität der Maßnahme bestimmt werden: ols Effektivität = LKM LKM LKMoLS Die Effektivität alleine sagt noch nicht viel aus, da ohne Beschränkung der Kosten immer 100 % erreicht werden kann. mls Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 23

24 Bewertungsverfahren nach DEGES (III) Die Ermittlung der kapitalisierten Kosten der Lärmschutzmaßnahmen erfolgt in Anlehnung an die ABBV*. In die Berechnung gehen die Kostenkomponenten einmalige Kosten (Grunderwerb, Entschädigungen), Baukosten, jährliche Betriebs- und Unterhaltungskosten und zusätzliche Erneuerungskosten sowie die Nutzungsdauer bzw. Restnutzungsdauer ein. Je höher die Beeinträchtigungen (LKM) sind, umso höher dürfen die Kosten zur Problembewältigung sein. Um das zum Ausdruck zu bringen, werden die relativen Kosten 1 (Kosten pro LKM ols ) und die relativen Kosten 2 (Kosten pro (LKM ols LKM mls )) eingeführt: relative Kosten 1= Kosten LKM ols relative Kosten Das Verhältnis vom Schutzzweck zu den Kosten wird hier wie folgt definiert: 2 = Kosten LKM ol S LKM mls Effizienz = Effektivität relative Kosten 1 = 1 relative Kosten LKMoLS = LKM 2 Kosten mls Die hier eingeführten Kenngrößen müssen immer im Komplex betrachtet werden. Beispielsweise ist eine Lösung mit hoher Effizienz und gleichzeitig niedriger Effektivität zu verwerfen. *) Verordnung zur Berechnung von Ablösungsbeträgen nach dem Eisenbahnkreuzungsgesetz, dem Bundesfernstraßengesetz und dem Bundeswasserstraßengesetz (Ablösungsbeträge-Berechnungsverordnung - ABBV) 01. Juli 2010 Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 24

25 Bewertungsverfahren nach DEGES (IV) Maßgebender Beurteilungspegel: Bei der Festlegung der Position der maßgeblichen Immissionspunkte wird pro Geschoss wie folgt vorgegangen: Alle Fassaden mit mehr als 5 m Länge werden in Teilfassaden zerlegt. Für jede Teilfassade wird ein Immissionspunkt berechnet (I und II) Für jede verbleibende Fassade mit mehr als 2,5 m Länge wird je ein Immissionspunkt berechnet (III). Für alle verbleibenden Fassaden wird geprüft, ob mehrere aufeinander folgende kurze Fassaden zusammen eine Länge von mehr als 5 m aufweisen. Ist dies der Fall (IV), so werden sie als eine Fassade behandelt und dementsprechend Immissionspunkte gesetzt. Für die restlichen Fassaden werden keine Immissionspunkte untersucht. Da die Methode der VBEB* in den gängigen Schallberechnungsprogrammen implementiert ist, lässt sich das relativ problemlos realisieren. Der Rechenaufwand ist allerdings nicht zu unterschätzen. Ist die Anzahl der Wohneinheiten pro Geschoss nicht bekannt, so erfolgt eine Abschätzung aus 0,8 x Bruttogeschossfläche dividiert durch die mittlere Wohnungsgröße der Region. *) Vorläufige Berechnungsmethode zur Ermittlung der Belastetenzahlen durch Umgebungslärm vom Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 25

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Wie funktioniert wirkungsvoller Lärmschutz? 29