Schalltechnische Planung und Bauteiloptimierung im Holzbau - Teil 1: Grundlagen -
Seite 2 Motivation
Motivation Anforderungen an Luft- und Trittschalldämmung nach ÖNORM B 8115 R w gemessen mit Lautsprecher L n,w gemessen mit Norm-Hammwerk
Motivation Prüfung der Luft- und Trittschalldämmung im Labor F(t)
Motivation Übertragungswege am Bau Df Dd Fd Df Dd DFf Ff Anforderungen / Zielwerte für: L n,w und R w inklusive Nebenwegsübertragung Fd, Df, Ff Können aus den Laborwerten L n,w und R w ermittelt werden
Seite 6 Motivation DIN 4109 von 1989 DIN 4109 neu weiterhin in Überarbeitung VDI 4100:12-10 Zielwerte für: L nt,w und D nt,w
Seite 7 Motivation SSt 1 entspricht Mindestschallschutz nach DIN 4109 Sprache mit normaler Sprechweise Im allgemeinen nicht verstehbar Gehgeräusche Im allgemeinen störend Aussagen vorrangig für den Massivbau gültig! [VDI 4100: 1994-09]
Seite 8 Motivation SSt 1 ca. 3 db über DIN 4109 Niveau Sprache mit normaler Sprechweise Im allgemeinen nicht verstehbar Gehgeräusche Im allgemeinen kaum störend für tiefe Frequenzen nicht im vollen Umfang anwendbar [VDI 4100: 12-10]
Seite 9 Übersicht Teil 1: Normative Anforderungen contra subjektives Empfinden des Bewohners Standardkonstruktionen und Optimierungsansätze Teil 2: Luft- und Trittschallprognose Ausführungsbeispiele Typische Ausführungsfehler
Seite 10 Anforderungen contra subjektives Empfinden 80 db Bau-Schalldämm-Maß R' 70 a) Vergleich Holzbau - Massivbau b) Mittelwert Massivbau: R w = 64 71 db Mittelwert Holzbau: R w = 66 71 db 30 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände
Seite 11 Anforderungen contra subjektives Empfinden 80 db Bau-Schalldämm-Maß R' 70 a) Vergleich Holzbau - Massivbau Mittelwert Massivbau: 30 b) R w + C tr,-00 = 54 db Mittelwert Holzbau: R w + C tr,-00 = 39 48 db 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände
Seite 12 Anforderungen contra subjektives Empfinden Vergleich von 13 typischen Gebäudetrennwände in Holzbauweise
Seite 13 Anforderungen contra subjektives Empfinden F(t) L LGeher [db] LGeher [db] L Geher [db] 30 30 10 10 16 16 31,5 31,5 125 125 2 2 f [Hz] [Hz] Frequenz [Hz]
Seite 14 Trittschall richtig bewerten LAF max,n in db(a) 30 30 70 L n,w in db
Seite 15 Trittschall richtig bewerten Bewertungsbereich Trittschallmessung L nw F(t) L LGeher [db] LGeher [db] L Geher [db] 30 30 10 10 16 16 31,5 31,5 125 125 2 2 f [Hz] [Hz] Frequenz [Hz] 31
Seite 16 Bauteiloptimierung welche Zielwerte? LAF max,n in db(a) n = 35 r = 0,86 σ = 2,9 db störend 30 46 30 70 L n,w + C I,- in db 53 kaum wahrnehmbar
Seite 17 Bauteiloptimierung welche Zielwerte? LAF max,n in db(a) n = 35 R 2 = 0,94 r = 0,97 σ = 1,5 db störend 30 0 0,6 11,2 2 3 4 5 6 7 Lautheit N GD in sone kaum wahrnehmbar
Bauteiloptimierung welche Zielwerte? Zielwerte für Trittschallpegel in Skandinavien [Hagberg 09] Subjektive Beurteilung durch Bewohner
Einfluss der Flankenübertragung? 70 70 L'n,w in db 30 30 70 L'n,w + CI,- in db 30 30 70 L n,w in db L n,w + C I,- in db n = 14 Bausituationen n = 14 Bausituationen L n,w - L n,w = 0 8 db L n,w + C I,- L n,w + C I,- = -2 3 db
Einfluss der Flankenübertragung? 70 L n,w = 36 db L n,w = 44 db L n bzw. L'n in db L n L n,w + C I,- = 53 db L n,w + C I,- = 54 db 30 L nw + C I,- = 10log(Σ10 0,1Ln,i ) 15 db L n 10 63 125 2 0 1000 00 f in Hz
Seite 21 Übersicht Teil 1: Normative Anforderungen contra subjektives Empfinden des Bewohners Standardkonstruktionen und Optimierungsansätze Teil 2: Luft- und Trittschallprognose Ausführungsbeispiele Typische Ausführungsfehler
Seite 22 Doppelwandresonanz? 80 db 70 Schalldämm-Maß R a) zweischalig Vergleich einschalig / zweischalig 30 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f
Seite 23 Doppelwandresonanz? 80 db 70 Schalldämm-Maß R a) zweischalig Vergleich einschalig / zweischalig 30 b) einschalig 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f
Seite 24 Beplankungs-Eigenmoden? Messung der Eigenmoden Ständerraster der Wand Schwingungsaufnahmen an 15 Messpunkten 1,15 Mio. Messpegel
Seite 25 Beplankungs-Eigenmoden?
Seite 26 Beplankungs-Eigenmoden? Zusammenhang Messung - Berechnung 0 3 300 FEM-Berechnung mit linienförmiger Lagerung des Beplankungsrandes Messwerte (Bereichsgrenzen) 2. Breitenmode Frequenz [Hz] 2 0 1 1. Breitenmode 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Längenmode n x [-] Schwingungen als homogene Platte
Seite 27 Ursachenforschung Doppelwandresonanz Beplankungs-Eigenmoden 70 db Bau-Schalldämm-Maß R' f r,1 = 80 Hz f 1,1 = Hz 30 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 f 1,2 = 75 Hz f r,2 = Hz Frequenz f
Seite 28 Bauteiloptimierung Trennfugenbreite Beplankungs-Eigenmoden Schalldämm-Maß R 80 db 70 30 a) 45 mm Trennfugenbreite 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f
Seite 29 Bauteiloptimierung 80 Trennfugenbreite db 70 Schalldämm-Maß R b) 170 mm Trennfugenbreite 30 a) 45 mm Trennfugenbreite 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f
Seite 30 Bauteiloptimierung 80 db Trennfugenbreite 70 Ständerraster Schalldämm-Maß R c) 170 mm Trennfuge Ständerraster e = 31,3 cm b) 30 a) 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f
Seite 31 Umsetzung Trennfuge vergrößert Wanddicke der Einzelwand reduziert Ständerraster reduziert
Seite 32 Umsetzung 90 db 80 Schalldämm-Maß R bzw. R' 70 a) 30 b) 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände
Seite 33 Umsetzung 90 db 80 Schalldämm-Maß R bzw. R' 70 Optimierte Konstruktion a) 30 b) 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände
Seite 34 Umsetzung Einzahlwerte und Spektrum- Anpassungswerte Optimierter Wandaufbau: R w = 67 db R w + C tr-00 = 57 db Mittelwerte Massivbau (zum Vergleich): R w = 64...71dB R w + C tr-00 = 54... db
Seite 35 Umsetzung Ständerwerk durch Massivholz o. Holzwerkstoffplatten ersetzt Trennfuge vergrößert Dämmplatten in der Trennfuge
Seite 36 Umsetzung 90 db 80 Schalldämm-Maß R bzw. R' 70 a) Optimierte Konstruktion 30 b) 63 125 2 0 1000 00 Hz 00 Frequenz f a) Mittelwert Trennwände Massivbau b) Mittelwert Holzständer-Trennwände
Seite 37 Umsetzung Einzahlwerte und Spektrum- Anpassungswerte Optimierter Wandaufbau: R w = 75 db R w + C tr-00 = 61 db Mittelwerte Massivbau (zum Vergleich): R w = 64...71dB R w + C tr-00 = 54... db
Seite 38 Einführung / Anforderungen Anforderungen an den bewerteten Norm-Trittschallpegel L n,w d.h. inklusive der Trennwand an der die Treppe angeschlossen ist. Die Schalldämmung der Wand beeinflusst entscheidend die Trittschalldämmung der Treppe.
Seite 39 Ausgangssituation: Vergleich - Holzbau - Massivbau 70 Stahl-Holz-Treppe mit 2 Befestigungspunkten an der Trennwand Trennwand in Holzbauweise L n,w = db Trennwand in Massivbauweise L n,w = db n in db Norm-Trittschallpegel L 30 10 63 125 2 0 1000 00 00 Frequenz f in Hz
Seite Optimierung / Umsetzung Optimierungsansatz: vollständige Entkopplung der Treppe von der Trennwand Befestigung der Treppe nur an den Seitenwänden, An- und Austritt Reduzierung der Trittschallübertragung von der Treppe in die Trennwand Erhöhte Spannweiten erfordern eine verbesserte Treppenstatik (Erhöhung der Rohr-Querschnitte)
Seite 41 Optimierung / Umsetzung Holz-Treppe an 2-schaliger Holzständerwand ohne Befestigung an der Trennwand 4 Befestigungen an Trennwand L n,w = 36 db L n,w + C I,-00 = 48 db Befestigung mit Eckauflager, Wange mit 1 cm Abstand von der Trennwand L n,w = 28 db L n,w + C I,-00 = 38 db n in db Norm-Trittschallpegel L 70 30 10 63 125 2 0 1000 00 00 Frequenz f in Hz
Seite 42 Optimierung / Umsetzung Stahl-Holz-Treppe an 2- schaliger Holzständerwand über weiches Elastomerlager angebunden 4 Befestigungen an Trennwand L n,w = 35 db L n,w + C I,-00 = 47 db Befestigung mit weichem Elastomerlager in Trennwandmitte L n,w = 28 db L n,w + C I,-00 = 37 db n in db Norm-Trittschallpegel L 70 30 10 63 125 2 0 1000 00 00 Frequenz f in Hz
Seite 43 Trenndecke 1 2 3 4
Seite 44 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? Einschalige Rohdecken Vereinfachtes System Estrich: Masse m 1 m 1 Dämmplatte: Feder s s Rohdecke: Masse m 2 m 2
Seite 45 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? L in db Estrich: Masse m 1 Dämmplatte: Feder s Rohdecke: Masse m 2 m 1 m 2 s 30 10 f 0 = 1 2π 1 s' m 1 + 1 m 2 0-10 63 125 f 0 2 0 1000 00 f in Hz
Seite 46 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? L in db 30 Estrich: m 1 = 1 kg/m² Dämmplatte: s = 6 MN/m³ Beschwerung: 1 kg/m² 10 Rohdecke: kg/m² m 2 = 0 kg/m² 0 f 0 < Hz f 0-10 63 125 2 0 1000 00 f in Hz
Seite 47 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? 70 a) L n in db b 1 ) mm Zementestrich mm MFT, s' = 6 MN/m³ 100 mm Splitt, m' = 1 kg/m² 146 mm Brettsperrholz Element Ln,w + CI,- = 42 db 30 a) b 2 ) b) Stahlbetondecken (Referenz) 10 63 125 2 0 1000 00 f in Hz
Seite 48 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? Mehrschalige Rohdecken Vereinfachtes System Estrich: Masse m 1 m 1 Dämmplatte: Feder s 1 m 1+2 Rohdecke: Masse m 2 Luftschicht: Feder s 2 Abhänger: Feder s s 3 2 s 1+2 s 3 Unterdecke: Masse m 3 m 3 m 2 s 1
Seite 49 Konstruktive Umsetzung was ist wichtig? a) mm Zementestrich mm MFT, s' = 6 MN/m³ 24 mm Dielen 2 mm Balken + Dämmung 130 mm Abhänger + Dämmung 2x12,5 mm Gipsfaserplatten 70 L n in db a) L n,w + C I,- = 46 db b) 53 mm Estrich in Profilblech 12,5 mm Sylomerstreifen 24 mm Dielen 2 mm Balken + Einschub 130 mm Abhänger + Dämmung 2x12,5 mm Gipsfaserplatten 30 b) L n,w + C I,- = 42 db 10 63 125 2 0 1000 00 f in Hz