"Schall + Holz" von Dr.-Ing. Andreas Rabold

Holzbau Kompakt
Holzbau kompakt – Ein kleines Kompendium
zur Berechnung und Bemessung von
mehrgeschossigen Holzbauwerken
Schall + Holz
Referent Dr.-Ing. Andreas Rabold
Vortrag am 07. November 2011 in der Hochschule Augsburg
pro Holz
Bayern
Holzbau Kompakt
www.netzwerkholzbau.de
Schall + Holz
Impressum
Die Veranstaltungsreihe Holzbau Kompakt wird
durchgeführt vom
•
Netzwerk Holzbau Augsburg
Kontakt
Netzwerk Holzbau
c/o Regio Augsburg Wirtschaft GmbH
Andreas Thiel
www.netzwerkholzbau.de
Ansprechpartner
Martina Medrano
[email protected]
Tel.: 0821 45010-220
Mit freundlicher Unterstützung von:
•
den Zimmerer-Innungen Augsburg,
Donau-Ries, Dillingen, Günzburg
•
Bayerische Ingenieurekammer Bau
• Bayerische Architektenkammer
Treffpunkt •
Architektur Schwaben
Hochschule Augsburg
Das Netzwerk Holzbau ist ein Projekt des Regionalmanagements
im Wirtschaftsraum Augsburg der Regio Augsburg Wirtschaft
GmbH und wird unterstützt von:
Das Regionalmanagement der Regio
Augsburg Wirtschaft GmbH wird gefördert
durch das Bayerische Staatsministerium
für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und
Technologie.
2 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Holzbau Kompakt
Veranstaltungsreihe Holzbau Dr.-Ing.
Kompakt
Andreas Rabold
Schall + Holz
Feuer + Holz
Schall + Holz
Montag, 24. Oktober 2011
Hochschule Augsburg
Montag, 7. November 2011
Hochschule Augsburg
18.30 Uhr
18.30 Uhr
Begrüßung
Brandsicher hoch hinaus
- Lösungen für den mehrgeschossigen
Holzbau (mit Pause)
21.00 Uhr
Diskussion & Get together
Begrüßung
Schallschutz in der Geschoßbauweise
- Lösungen für Holzbauelemente
(mit Pause)
21.00 Uhr
Diskussion & Get together
Referentin
Dr. Mandy Peter
bauart Konstruktions
GmbH & Co. KG
Referent
Dr.-Ing. Andreas Rabold
ift Rosenheim und
Hochschule Rosenheim
Die Niederlassungsleiterin der bauart
Konstruktions GmbH & Co.KG ist ö.b.u.v.
Sachverständige der IHK München. Nach
dem Studium und der Promotion im Bauingenieurswesen war sie als Lehrbeauftragte an der Technischen Universität tätig.
Der Schwerpunkt ihrer zahlreichen Publikationen ist der Brandschutz im Holzbau.
Der Referent ist nach einem HolztechnikStudium und der Promotion im Bauingenieurwesen als Prüf- und Produktingenieur
am ift Rosenheim tätig. Zusätzlich ist er als
Lehrbeauftragter an der Hochschule Rosenheim aktiv. Seine Lehr- und Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Bauund Raumakustik für den Holzbau.
Gebaute Beispiele
Statik / Konstruktion + Holz
Montag, 21. November 2011
Hochschule Augsburg
Montag, 5. Dezember 2011
Hochschule Augsburg
18.30 Uhr
18.30 Uhr
Begrüßung
Statik / Konstruktion + Holz
(mit Pause)
Holzbau mit System (mit Pause)
21.00 Uhr
Begrüßung
21.00 Uhr
Diskussion & Get together
Referent
Arthur Schankula
SCHANKULA-Architekten
Diskussion & Get together
Referent
Prof. Dr. François Colling
Als Büroinhaber von SCHANKULAArchitekten betreibt Arthur Schankula die
Entwicklung mehrerer Holz-Bausysteme,
meist im Rahmen öffentlich geförderter
Forschungsaufträge. Durch seine Mitarbeit
im Netzwerk Holz der TU München bzw.
in diversen Publikationen setzt er sich
mit den Möglichkeiten des Holzbaus
auseinander.
Hochschule Augsburg, Fakultät für
Architektur und Bauwesen. Lehr- und
Forschungsschwerpunkte sind Holzbau
und Baustatik. Er ist Leiter der Prüf-,
Überwachungs- und Zertifizierungsstelle
(PÜZ) für Holzbau, von der IHK Schwaben ö.b.u.v. Sachverständiger für Holzbau sowie Autor von Fachbüchern und
Bemessungssoftware.
Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de // 3
Holzbau Kompakt
Schall + Holz
Schall + Holz
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Referent
Dr.-Ing. Andreas Rabold
ift Rosenheim und
Hochschule Rosenheim
ift Rosenheim
Lackermannweg 26, D-83071 Stephanskirchen
Telefon: +49 (80 31) 261 2256
Telefax: +49 (80 31) 261 2508
E-Mail: [email protected]
website: www.ift-rosenheim.de
Programm
18.30 Uhr
Begrüßung
Schallschutz in der Geschoßbauweise
- Lösungen für Holzbauelemente
(mit Pause)
21.00 Uhr
Diskussion & Get together
Der zunehmende Anteil mehrgeschossiger Holzbauten am Gesamt-Bauvolumen erfordert eine ausreichende Berücksichtigung der besonderen schalltechnischen Aspekte dieser Bauweise. Hierbei nimmt die Schalldämmung der Trennbauteile wie der
Trenndecke eine zentrale Stellung ein. Zunächst ist die Einhaltung der gesetzlichen
Schalldämmung nachzuweisen. Für die Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung
können Planungsdaten der neuen DIN 4109 verwendet werden. Diese sind durch zusätzliche Eingangsdaten für den Holständer- und Massivholzbau zu ergänzen. Weiterhin ist es sinnvoll, den Einfluss der Schalldämmung auf das subjektive Empfinden des
Bewohners zu berücksichtigen. Hierzu werden Konstruktionshilfen für den Holzbau
vorgestellt und anhand von Beispielen illustriert.
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Augsburg 07.11.2011
Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
Augsburg 07.11.2011
Schallschutz inSchallschutz
derinGeschoßbauweise
der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
1
- Lösungen für Holzbauelemente
Schallschutz in der Geschoßbauweise
Einleitungfür Holzbauelemente
-1.Lösungen
ZumEinleitung
Schutz gegen unzumutbare Belästigungen aus fremden Wohnbereichen werden in DIN
1.
4109 [1] u.a. Anforderungen an die Trittschalldämmung von Trenndecken gestellt. Diese
Anforderungen
können
von heute
üblichen Trenndeckenkonstruktion
beiwerden
fehlerfreier
Zum
Schutz gegen
unzumutbare
Belästigungen
aus fremden Wohnbereichen
in DINAusführung sowohl
Holzbauweise
in Massivbauweise
problemlos eingehalten
werden.
4109
[1] u.a. in
Anforderungen
an als
die auch
Trittschalldämmung
von Trenndecken
gestellt. Diese
Dies
spiegelt
sich
auch
in
Güteprüfungen
am
Bau
wider.
Dennoch
wird
die
TrittschallübertraAnforderungen können von heute üblichen Trenndeckenkonstruktion bei fehlerfreier Ausfühgungsowohl
bei Umfragen
unter den
von Mehrfamilienhäusern
meist als werden.
die störendste
rung
in Holzbauweise
alsBewohnern
auch in Massivbauweise
problemlos eingehalten
Geräuschquelle
[2], [16].
Dies
spiegelt sich genannt
auch in Güteprüfungen
am Bau wider. Dennoch wird die Trittschallübertragung bei Umfragen unter den Bewohnern von Mehrfamilienhäusern meist als die störendste
Geräuschquelle
genannt [2],Nachweis
[16].
Da der messtechnische
für die Anforderungen nach DIN 4109 mit einem Norm-
Hammerwerk als Anregungsquelle durchgeführt wird, ist zunächst die Übereinstimmung zwi-
Da
der dem
messtechnische
Nachweis
für die(dem
Anforderungen
DIN 4109 mit einem
Normschen
Ergebnis dieser
Messung
bewertetennach
Norm-Trittschallpegel
L’n,w
bzw. Ln,w)
Hammerwerk
als
Anregungsquelle
durchgeführt
wird,
ist
zunächst
die
Übereinstimmung
zwiund dem subjektiven Empfinden des Bewohners bei der üblichen Anregung durch Begehen
schen
dem Ergebnis
dieser Messung
(dem 2bewerteten
Norm-Trittschallpegel
) subn,w bzw. Ln,w
der Decke
zu hinterfragen.
In Abschnitt
wird hierzu
auf die KorrelationL’zwischen
dem
und dem subjektiven Empfinden des Bewohners bei der üblichen Anregung durch Begehen
jektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN ISO 717-2 [3] bewerteten Normder Decke zu hinterfragen. In Abschnitt 2 wird hierzu auf die Korrelation zwischen dem subTrittschallpegel eingegangen. Daraus können Zielwerte für die Bauteiloptimierung abgeleitet
jektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN ISO 717-2 [3] bewerteten Normund für die konstruktive
Umsetzung
angewendet
werden.
3 behandelt
die Planung
Trittschallpegel
eingegangen.
Daraus können
Zielwerte
für die Abschnitt
Bauteiloptimierung
abgeleitet
und
den
Nachweis
im
Bauvorhaben
unter
Berücksichtigung
der
holzbauspezifischen
und für die konstruktive Umsetzung angewendet werden. Abschnitt 3 behandelt die Planung Flankenübertragung.
und
den Nachweis im Bauvorhaben unter Berücksichtigung der holzbauspezifischen Flankenübertragung.
2. Schalltechnische Bauteiloptimierung
2. Schalltechnische Bauteiloptimierung
2.1 Korrelation von Ln,w und subjektivem Empfinden
2.1 Korrelation von Ln,w und subjektivem Empfinden
Die Korrelation zwischen dem subjektiven Empfinden des Bewohners und dem nach DIN EN
Die
zwischen
dem subjektiven
Empfinden des wurde
Bewohners
und dem
nach DIN EN
ISOKorrelation
717-2 [3]
bewerteten
Norm-Trittschallpegel
bereits
in diversen
Projekten
ISO 717-2 [3] bewerteten Norm-Trittschallpegel wurde bereits in diversen Projekten
untersucht [9]-[16]. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen relativ einheitlich, dass
untersucht [9]-[16]. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen relativ einheitlich, dass
kein brauchbarer Zusammenhang zwischen den beiden Größen existiert. Zur
kein brauchbarer Zusammenhang zwischen den beiden Größen existiert. Zur
Veranschaulichung dieses
diesesResultats
Resultats
werden
in Abbildung
2 Ergebnisse
von NormVeranschaulichung
werden
in Abbildung
2 Ergebnisse
von NormHammerwerks-Messungen
nach
140-6
DINISO
EN 10140-2
ISO 10140-2
Hammerwerks-Messungen
nach
DINDIN
ENEN
ISOISO
140-6
bzw.bzw.
DIN EN
[4] mit [4]
denmit den
Trittschallübertragungen
beim
Begehen
der
Decken
verglichen
(zur
Messanordnung
Trittschallübertragungen beim Begehen der Decken verglichen (zur Messanordnung siehe siehe
Abbildung 1).
1).Zur
Zurgehörrichtigen
gehörrichtigen
Bewertung
wurde
der Trittschallübertragung
Abbildung
Bewertung
wurde
aus aus
der Trittschallübertragung
beim beim
Begehender
derDecke
Deckeder
der
A-bewertete
nachhallkorrigierte
Trittschallpegel
gebildet.
Begehen
A-bewertete
undund
nachhallkorrigierte
Trittschallpegel
LAFmax,nLAFmax,n
gebildet.
Die einzelnen
einzelnenPunkte
Punktein in
Abbildung
2- links,
jeweils
das Ergebnis
Deckenaufbaus
Die
Abbildung
2- links,
die die
jeweils
das Ergebnis
eines eines
Deckenaufbaus
darstellen,
schwache
Korrelation.
Die Die
Messungen
für diesen
Vergleich
darstellen, zeigen
zeigeneine
einesehr
sehr
schwache
Korrelation.
Messungen
für diesen
Vergleich
erfolgten
an an
der der
Hochschule
Rosenheim
[6] und
erfolgten im
imRahmen
Rahmeneiner
einerStudienarbeit
Studienarbeit
Hochschule
Rosenheim
[6]einem
und einem
Forschungsprojekt
Ergänzende
Messungen
wurdenwurden
im
Forschungsprojekt des
des ift ift Rosenheim
Rosenheim[5]. [5].
Ergänzende
Messungen
im
Firmenprüfstand
von
Knauf,
Iphofen
[7]
durchgeführt.
Die
Messungen
erfolgten
somit
in
drei
Firmenprüfstand von Knauf, Iphofen [7] durchgeführt. Die Messungen erfolgten somit in drei
unterschiedlich
und und
von von
unterschiedlichen
Messteams,
unterschiedlich dimensionierten
dimensioniertenPrüfständen
Prüfständen
unterschiedlichen
Messteams,
wodurch Unsicherheiten, die auf die begrenzten Prüfstandsabmessungen oder die spezielle
wodurch Unsicherheiten, die auf die begrenzten Prüfstandsabmessungen oder die spezielle
Anregung eines Gehers zurückzuführen sind, reduziert werden konnten. Um die Anregung
Anregung eines Gehers zurückzuführen sind, reduziert werden konnten. Um die Anregung
bei der Begehung der Decke reproduzierbarer zu gestalten, wurden die relevanten Eckdaten
beiden
derGeher
Begehung
der Decke
reproduzierbarer zu gestalten, wurden die relevanten Eckdaten
1
für
festgelegt.
1
für den Geher festgelegt.
1
Geher männlich, 75-85 kg, Gehen auf Socken mit 90-100 Schritt/Min. im Kreis u. Acht
1
Geher männlich, 75-85 kg, Gehen auf Socken mit 90-100 Schritt/Min. im Kreis u. Acht
1
1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011
Trittschalldämmung richtig bewerten | Andreas Rabold
Abbildung 1: Messung der Trittschallübertragung einer Decke. Links: Trittschallanregung durch das NormHammerwerk. Rechts: Anregung durch Begehen der Decke.
60
50
50
Geher [dB]
LLGeher
[dB]
L AF m ax,n in dB(A)
2
40
40
30
30
20
20
30
40
50
Ln,w in dB
60
70
10
16
31,5
60
125
f [Hz]
Frequenz
250
[Hz]
Abbildung 2: Korrelation von Ln,w und subjektivem Empfinden. Links: Zusammenhang zwischen dem bewerteten
Norm-Trittschallpegel Ln,w und dem A-bewerteten Trittschallpegel LAFmax,n beim Begehen von Holzdecken. Blaue
Quadrate: Messungen im ift Rosenheim [5], orange Kreise: Messungen an der HS Rosenheim [6], grüne Dreiecke: Messungen im Deckenprüfstand von Knauf, Iphofen [7]. Rechts: Frequenzabhängige Darstellung der
Trittschallübertragung beim Begehen einer Decke.
Die Ursache der schwachen Korrelation wird in Abbildung 2 - rechts anhand der frequenzabhängigen Darstellung einer typischen Trittschallübertragung beim Begehen einer Holzdecke
gezeigt. Aus den Pegeln ist deutlich zu ersehen, dass beim Begehen der Decke nahezu die
gesamte Übertragung unterhalb von 100 Hz erfolgt. Im Gegensatz hierzu wird bei der Bewertung des Norm-Trittschallpegels nach DIN EN ISO 717-2 ausschließlich der Frequenzbereich
von 100 - 3150 Hz für den Einzahlwert (Ln,w) verwendet. Der Ln,w kann deshalb den für das
subjektive Empfinden relevanten Bereich unter 100 Hz nicht beurteilen. Eine bessere Korrelation ist somit nur durch eine veränderte Bewertung des Norm-Trittschallpegels zu erreichen. Um dem Problem der geringen Korrelation zwischen realem Geher und dem bewerteten Norm-Trittschallpegel zu begegnen, wurde in DIN EN ISO 717-2 ein SpektrumAnpassungswert CI eingeführt, der auch für den nach unten erweiterten Frequenzbereich bis
50 Hz angewendet werden kann (CI,50-2500). Durch die zusätzliche Berücksichtigung des
Spektrum-Anpassungswerts (Ln,w + CI,50-2500) wird die Korrelation deutlich verbessert.
Augsburg 07.11.2011
Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
3
2.2 Zielwerte der Bauteilentwicklung
Bevor die Korrelation zwischen LAFmax,n und Ln,w + CI,50-2500 für die Festlegung der Zielwerte
verwendet werden kann, ist zu hinterfragen, ob die Bewertung der Trittschallpegel beim Begehen der Decke durch die gebräuchliche A-Bewertung tatsächlich gehörrichtig ist. Hierzu
wird in Abbildung 3 - links die A-Bewertung der Trittschallpegel der wesentlich umfangreicheren und genaueren Bewertung nach Zwicker [17] gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass zumindest für diese Art der Anregung und im relevanten Wertebereich zwischen 25 und 45
dB(A) eine gute Übereinstimmung erreicht werden kann.
n = 35
50
LAF max,n in dB(A)
2
R
n == 0,94
35
r = 0,97
40
 = 1,5 dB
LAF
max,n
in dB(A)
50
30
r = 0,86
 = 2,9 dB
störend
40
30
20
0
0,6 1 1,2
2
3
4
Lautheit NGD in sone
5
6
7
kaum
wahrnehmbar
20
30
40
46
50
50…53
60
70
Ln,w + CI,50-2500in dB
Abbildung 3: Zielwerte für die Bauteilentwicklung. Links: Zusammenhang zwischen dem LAFmax,n und der Lautheit nach Zwicker [17]. Rechts: Zusammenhang zwischen dem LAFmax,n und dem Ln,w + CI,50-2500
Abbildung 3- rechts zeigt den nun deutlich besseren Zusammenhang zwischen den
A-bewerteten Trittschallegeln beim Begehen der Decke und den nach DIN EN ISO 717-2 mit
Ln,w + CI,50-2500 bewerteten Hammerwerks-Messungen. Hierdurch wird auch ersichtlich, dass
die in Abbildung 2 – links gezeigte, schwache Korrelation weniger durch die Art der
Anregung mit dem Norm-Hammerwerk als vielmehr durch die unzutreffende Bewertung über
den Ln,w verursacht wurde. Zur Festlegung der Zielwerte für eine gute Trittschalldämmung
kann nun das subjektive Empfinden berücksichtigt werden. Die in einigen europäischen
Ländern bereits umgesetzte Anforderung an den Ln,w + CI,50-2500 ≤ 53 dB [16] entspricht in
Abbildung 3 - rechts in etwa einem LAFmax,n ≤ 35 - 37 dB(A). Erfahrungsgemäß ist oberhalb
dieser Grenze mit störenden Trittschallüber-tragungen zu rechnen [13]. Für einen Ln,w + CI,502500 ≤ 46 dB beträgt der A-bewertete Trittschallpegel in etwa LAFmax,n ≤ 30 dB(A) und ist, je
nach Umgebungsgeräusch, kaum noch wahrnehmbar. Die diesen Zielwerten (Ln,w + CI,50-2500
≤ 53 dB bzw. ≤ 46 dB) zugeordneten A-bewerteten Trittschallpegel (LAFmax,n ≤ 35 dB(A) bzw.
≤ 35 dB(A)) ergeben in Abbildung 3 - links eine Halbierung der Lautheit, die auch in der
subjektiven Empfindung einer Halbierung entspricht.
1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011
4
Trittschalldämmung richtig bewerten | Andreas Rabold
2.3 Konstruktive Umsetzung
Für die konstruktive Umsetzung in der Bauteilentwicklung stehen für die schalltechnische
Optimierung im Wesentlichen zwei Möglichkeiten zur Verfügung. Die Erhöhung der Masse
und die Verbesserung der Entkopplung. Durch die Erhöhung der Masse in Form einer
Rohdeckenbeschwerung oder einer Beschwerung der Unterdecke wird die Anregbarkeit
(Admittanz) reduziert und damit eine geringere Schallabstrahlung erreicht. Die Entkopplung
durch einen schwimmenden Estrich oder eine abgehängte Unterdecke reduziert oberhalb
der genügend tief abzustimmenden Resonanzfrequenz die Übertragung der
Bauteilschwingungen innerhalb der Konstruktion. Die Erarbeitung von Konstruktionshilfen für
schalltechnisch optimierte Deckenaufbauten auf Basis dieser Ansätze erfolgte durch
numerische Berechnungen der Trittschallübertragung [5]. Hierzu wurde an der TU München
ein Berechnungsmodell auf Basis der Finiten Elemente Methode (FEM) erarbeitet und
anhand von Messergebnissen aus der Datenbank des ift Schallschutzzentrums validiert.
Anhand der numerischen Berechnungen des validierten Modells konnten die
Wechselwirkungen der Deckenkomponenten mit geringem Aufwand untersucht und
optimierte Konstruktionen erarbeitet werden. Nach der messtechnischen Überprüfung der
optimierten Konstruktionen wurden die Ergebnisse, unterstützt durch eine systematische
Auswertung der Decken-Datenbank am ift-Schallschutzzentrum, in Form von
Konstruktionshilfen zusammengestellt (siehe Anhang). Als Beispiel für optimierte
Deckenkonstruktionen zeigt Abbildung 4
den Vergleich der Messergebnisse einer
Massivholzdecke und einer Holzbalkendecke mit den Norm-Trittschallpegeln konventioneller
Stahlbetondecken. Als Optimierungsansatz wurde hier die schallabstrahlende Ebene
(Massivholzelement bzw. Unterdecke) beschwert.
Abbildung 4: Messwerte optimierter Holzdecken durch Erhöhung der Masse im Vergleich zu Stahlbetondecken
[5]
Ein Beispiel für optimierte Decken durch effektive Entkopplung ist in Abbildung 5 gezeigt. Die
Gegenüberstellung zeigt, dass bei entsprechender Konstruktion die gute Trittschalldämmung
einer Stahlbetondecke auch mit deutlich leichteren Decken erreicht werden kann.
Augsburg 07.11.2011
Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
Abbildung 5: Messwerte optimierter Holzdecken durch abgehängte Unterdecken - im Neubau und in der
Altbausanierung - im Vergleich zu Stahlbetondecken [18]
3. Planung und Nachweis
Für das Verständnis der in diesem Abschnitt beschriebenen Prognosemodelle ist die Kenntnis der Schallübertragungswege erforderlich. Hierzu wurden in den letzten Jahren im Holzbau umfangreiche Forschungsvorhaben durchgeführt, deren Ergebnisse nun in die Normung
einfließen.
3.1 Übertragungswege
Die Luft- und Trittschallübertragung lässt sich im Holzbau durch die in Abbildung 6 dargestellten Übertragungswege beschreiben. Die Trittschallübertragung kann in die direkte Übertragung über die Decke und die Flankenübertragung aufgeteilt werden. Die Übertragung auf
dem Weg Df erfolgt vom Estrichaufbau in die Rohdecke und von dort in die flankierende
Wand. Der Einfluss dieses Übertragungsweges ist abhängig von der Ausführung der Rohdecke und der flankierenden Wand. Die Flankenübertragung auf dem Weg DFf erfolgt vom
Estrichaufbau in die obere flankierende Wand und von dort durch den Deckenstoß in die
untere flankierende Wand. Ihr Einfluss lässt sich in Abhängigkeit der Ausführung des Estrichaufbaus und der Ausführung der flankierenden Wände darstellen.
Df
DFf
Dd
Fd
Df
Ff
Dd
Fd
Df
Ff
Dd
Abbildung 6 Schematische Darstellung der Beiträge zur Schallübertragung im Holzbau:
Bild links Trittschallübertragung; Bild in der Mitte und rechts Luftschallübertragung
Direkte Schallübertragung (Weg Dd) und Beiträge der Flankenübertragung auf den Übertragungswegen Ff, Df, Fd und DFf
5
1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011
6
Trittschalldämmung richtig bewerten | Andreas Rabold
Die Luftschallübertragung in vertikaler und horizontaler Richtung kann zusätzlich zur direkten
Schallübertragung pro Bauteilstoß durch 3 Übertragungswege beschrieben werden. Zu der
direkten Übertragung auf dem Weg Dd kommen 3 Anteile der Flankenübertragung auf den
Wegen Ff, Df und Fd hinzu. Die Übertragung auf dem Weg Ff ist von der Ausführung der
flankierenden Bauteile und der Stoßstelle abhängig. Der Einfluss der gemischten Übertragungswege (Df und Fd) hängt zusätzlich von der Ausführung des Trennbauteils ab.
3.2 Prognose der Trittschalldämmung
Für die Berechnung des bewerteten Norm-Trittschallpegels L’n,w inklusive Flankenübertragung wurde die empirische Gleichung (1) erarbeitet:
(1)
L’n,w = Ln,w + K1 + K2 dB
Berechnung des Norm-Trittschallpegels L’n,w (inklusive Flankenübertragung)
Ln,w bewerteter Norm-Trittschallpegel ohne Flankenübertragung (Weg Dd)
K1 Korrektursummand zur Berücksichtigung der Flankenübertragung auf dem Weg Df
K2 Korrektursummand zur Berücksichtigung der Flankenübertragung auf dem Weg DFf
Die Werte für die direkte Trittschall- Übertragung der Decke können dem Bauteilkatalog der
neuen DIN 4109 entnommen werden (Tabelle 1), oder - falls es sich um einen dort nicht beschriebenen Aufbau handelt- durch Labormessungen (für Deutschland im Rahmen eines
allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses) ermittelt werden. Die Anteile der Flankenübertragung auf den Wegen Df und DFf wurden in [19], [21] für verschiedene Decken- und
Wandtypen untersucht und zu Korrektursummanden K1 und K2 zusammengefasst. Die Korrektursummanden K1 und K2 können Tabelle 2 und Tabelle 3 in Abhängigkeit der Ausführung
der Rohdecke, des Estrichs und der flankierenden Wände entnommen werden. Die Anteile
der 4 flankierenden Wände wurden hierbei in einen Wert zusammengefasst. Werden die
flankierenden Wände unterschiedlich ausgeführt – wobei für die Beurteilung in Tabelle 2 und
Tabelle 3 nur die raumseitige Beplankung maßgeblich ist – so ist der höhere Korrektursummand anzusetzen.
Tabelle 1 Auszug aus der Bauteilsammlung für neuen Bauteilkatalog der DIN 4109. (Die Legende zur
näheren Beschreibung der Indizes wird hier aus Platzgründen nicht dargestellt.)
Spalte
Zeile
1
Schnittzeichnung
2
Konstruktionsdetails
1)
10
≥ 50 mm Estrich
≥ 30 mm MFTrittschalldämmplatte
2)
(s‘  5 MN/m³; Typ T)
22 mm Verlegespanplatte 4)
220 mm Balken o. Stegträger 5)
2)
100 mm Hohlraumdämmung
7)
27 mm Federschiene
10)
12,5 mm Gipskartonplatte
3
Ln,w,P
(CI)
[dB]
4
Rw,P
(C,Ctr)
[dB]
46 (0)
70 (-3; -9)
Augsburg 07.11.2011
Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
Tabelle 2
Korrektursummand K1
Tabelle 3
Korrektursummand K2
7
1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011
8
Trittschalldämmung richtig bewerten | Andreas Rabold
3.3 Prognose der Luftschalldämmung im Holzrahmenbau
Das bewertete Schalldämm-Maß inklusive Flankenübertragung lässt sich aus der energetischen Addition der in Abbildung 6 dargestellten Übertragungswege nach Gleichung (2) berechnen.
R’w = -10 log (10
- 0,1 Rw
+ 10 - 0,1 Rij,w)
(2)
Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes R’w
Rw Schalldämmung des Trennbauteils ohne Flankenübertragung (Weg Dd)
Rij,w Flankendämm-Maß auf dem Weg ij = Ff, Df und Fd
Die Indizes ij stehen hierbei für die 3 Flankenübertragungswege (Ff, Df und Fd) je Bauteilstoß. Bei üblichen Raumgeometrien mit 4 flankierenden Bauteilen sind somit neben der direkten Übertragung 12 Anteile der Flankenübertragung zu berücksichtigen.
Für den Nachweis der Schalldämmung nach DIN 4109 wird angestrebt, die Anteile der gemischten Flankenübertragungswege Df und Fd in einen Korrektursummanden K zusammenzufassen [20].
R’w = -10 log (10
- 0,1 Rw
+  10
- 0,1 RFf,w
)+K
(3)
Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes R’w
Schalldämmung des Trennbauteils ohne Flankenübertragung (Weg Dd)
Rw
Flankendämm-Maß auf dem Weg Ff
RFf,w
K
Korrektursummand für die Flankenübertragungswege Fd und Df
Mit:
RFf,w = Dn,f,w + 10 log (STr/A0) – 10 log (lBau/l0)
(4)
Berechnung des bewerteten Flankendämm-Maßes auf dem Weg Ff
bewertete Norm-Flankenpegeldifferenz (Prüfwert im Labor für den Weg Ff)
Dn,f,w
Fläche des trennenden Bauteils in m²
STr
Bezugsabsorbtionsfläche (A0 = 10 m²)
A0
gemeinsame Kopplungslänge zwischen Trennbauteil und Flanke in m
lBau
Bezugslänge in m
l0
Die Eingangsdaten für die Schalldämmung des Trennbauteils und der NormFlankenpegeldifferenz der flankierenden Bauteile sind den Bauteilkatalogen der Normen zu
entnehmen, oder nach ISO 10140 bzw. ISO 10848 aus Laborprüfungen zu ermitteln. Die
Bezugslängen werden teilweise mit unterschiedlichen Werten angegeben. Für die Prognose
ist der Wert einzusetzen, der bei der bewerteten Norm-Flankenpegeldifferenz als Bezugslänge mit angegeben wird. Untersuchungen zur Größe von K lieferten im Durchschnitt Werte
von 0 bis -2 dB [22], [20]. In Einzelfällen wurden für die Prognose in Massivholzbauten jedoch auch Werte bis zu -7 dB ermittelt [23]. Für die Luftschallübertragung in Massivholzbauten wir deshalb ein genaueres Prognosemodell angestrebt.
3.4 Prognose der Luftschalldämmung im Massivholzbau
Für die Prognose der Luftschalldämmung im Massivholzbau kann das Schalldämm-Maß R'w
in der Bausituation nach Gleichung (2) ermittelt werden. Die hierzu erforderlichen Flankendämm-Maße Rij können entweder messtechnisch bestimmt werden oder nach (5) aus dem
Stoßstellendämm-Maß Kij berechnet werden.
Rij,w = Ri,w/2 + Rj,w/2 + Rjj,w + Kij + 10 log (STr/lij l0)
(5)
Tabelle 4 zeigt für Massivholzbauteile einige Stoßstellendämm-Maße Kij für T- und KreuzStöße auf den Übertragungswegen Ff und Df bzw. Fd [24], [25], [26], [27].
Augsburg 07.11.2011
Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
Tabelle 4: Übersicht vorhandener Stoßstellendämm-Maße Kij für Massivholzelemente, m’ = 40 – 70 kg/m²,
m1/m2 = 1,7
Systemgeometrie
T-Stoß
F
Kreuz-Stoß
F
F
d
f
KFf
KFd
d
f
d
F
f
f
Messwert
23 dB, [26]
5 dB, [24]
22 dB, [24]
7 dB, [24]
Berechnung
9 dB
9 dB
13 dB
13 dB
Messwert
13 - 15 dB,
[25],[26]
15 dB, [24]
16 dB, [24]
Berechnung
6 dB
6 dB
9 dB
Wie Tabelle 4 zeigt, ergibt die Berechnung nach EN 12354 i.d.R. deutlich ungünstigere Werte für den T- und Kreuz-Stoß, wenn das flankierende Massivholzelement durch den Stoß
unterbrochen wird. Ursache hierfür ist die monolithische Verbindung und damit die fehlende
Unterbrechung des flankierenden Bauteils bei den in EN 12354 hinterlegten Stoßstellen aus
Mauerwerk oder Stahlbeton. Wird das flankierende Bauteil hingegen im Stoß nicht unterbrochen, ergibt die Prognose nach EN 12354 zu gute Werte, da die Schallableitung bei den
Massivholzelement-Stößen geringer ist. Eine sinnvolle Prognose der Flankenübertragung ist
somit nur anhand der gemessenen Stoßstellendämm-Maße möglich.
5. Zusammenfassung
Für die Zufriedenheit des Bewohners mit der Schalldämmung der Decke ist dessen
subjektives Empfinden der Trittschallübertragung maßgeblich. Als Maß für das subjektive
Empfinden kann der A-bewertete Trittschallpegel beim Begehen der Decke verwendet
werden. Da zwischen dem A-bewerteten Trittschallpegel und dem Ln,w als Einzahlbewertung
nach DIN EN ISO 717-2 kein ausreichender Zusammenhang besteht, wurde für die
Festlegung der zu erreichenden Zielwerte die zusätzliche Bewertung durch den SpektrumAnpassungswert CI,50-2500 verwendet. Anhand der nun ausreichenden Korrelation konnten
Zielwerte (Ln,w + CI,50-2500 ≤ 53 dB bzw. ≤ 46 dB) festgelegt und entsprechend ausgelegte
Deckenaufbauten als „Demonstratoren“ entwickelt werden. Im nächsten Schritt sind diese
Demonstratoren in Zusammenarbeit mit den Herstellern in Kosten-Nutzen optimierte
Konstruktionen umzusetzen und im ausgeführten Zustand am Bau zu prüfen. Zur Umsetzung
in der Bausituation kann die Flankenübertragung in Abhängigkeit der Bauteilausführung
ermittelt werden.
6. Danksagung
Der Autor bedankt sich für die hilfreichen Diskussionen und die Zusammenarbeit besonders
bei Prof. Schanda (HS Rosenheim), Dr. Rümler (Knauf Gips KG), Herrn Seidel (Knauf Gips
KG), Dr. Franz Dolezal (Holzforschung Austria) und Markus Schramm (ift Rosenheim).
Sowie für die finanzielle Unterstützung durch die AiF und den HAF bei den zitierten
Projekten.
9
1. Internationale Schall- und Akustiktage 2011
10
Trittschalldämmung richtig bewerten | Andreas Rabold
7. Literatur
[1]
DIN 4109, Schallschutz im Hochbau, Anforderungen und Nachweise November 1989 und
Beiblatt 1 zur DIN 4109 Schallschutz im Hochbau, Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, November 1989
[2]
Reichelt, H., Schall- und schwingungstechnische Lösungen im Holzbau, Projektarbeit,
Hochschule Rosenheim, 2008
[3]
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717-2:1996 + A1:2006. 2006
[4]
EN ISO 140-6:1998-8 Akustik; Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen – Teil 6: Messung der Trittschalldämmung von Decken in Prüfständen
bzw.
DIN EN ISO 10140-3: 2010-12 Akustik - Messung der Schalldämmung von Bauteilen im
Prüfstand - Teil 3: Messung der Trittschalldämmung
[5]
Rabold, A., Rank, E., Anwendung der Finiten Elemente Methode auf die Trittschallberechnung, Teilbericht zum Kooperationsprojekt: Untersuchung der akustischen Wechselwirkungen von Holzdecke und Deckenauflage zur Entwicklung neuartiger Schallschutzmaßnahmen,
ibp Stuttgart, TU München, ift Rosenheim, DGfH 2009
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Erhardt, D., Morkötter, D., Gehversuche auf Holzdecken zum Vergleich mit den bewerteten
Norm-Trittschallpegeln gemäß DIN EN ISO 717, Studienarbeit, Hochschule Rosenheim,
2010
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Seidel, J., Trittschall- und Geher-Messungen im Deckenprüfstand der Fa. Knauf Gips KG,
Iphofen, 2010
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Mueller, D., Schmitz, S., Weber, M., Vergleich verschiedener Bewertungskurven für den
Trittschallpegel von Decken, Studienarbeit, Hochschule Rosenheim, 2010
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Jeon, J., Y., Jeong, J. H., “Objective and Subjective Evaluation of Floor Impact Noise”, Journal of Temporal Design in Architecture and the Environment, 2002, 2, 20-28
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Warnock, A.C.C.,” Low-frequency impact sound transmission through floor systems”, InterNoise, 2000
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Scholl, W., “Das Normhammerwerk muss laufen lernen“, Tagungsband DAGA, 2001
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and subjective evaluation of acoustical comfort. Proceedings of DAGA, 2003, 118–121
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Lang, J., Schallschutz im Wohnungsbau, Forschungsbericht ifip TU Wien, 2006
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Zwicker, E., Fastl, H., Widmann, U., Kurakata, K., Kuwano, S., Namba, S., Program for
calculating loudness according to DIN 45631 (ISO 532B), Journal of Acoustic Society of
Japan, 12, 39-42, 1991
[18]
Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S., Schallschutz, Holzbalkendecken in der Altbausanierung, Mikado plus, 3, 2008
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Holtz, F., Rabold, A., Hessinger, J., Buschbacher, H.P., Dedio, M., Biermann, A.: Verringerung der Schallabstrahlung von Holzständerwänden bei Trittschallanregung im mehrgeschossigen Holz-Wohnungsbau, Abschlußbericht des Labor für Schall- und Wärmemesstechnik zum DGfH-Forschungsvorhaben, 2003
[20]
Metzen, H.: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109 - Abschlussbericht
zum Projektteil "Berechnungsmodelle und Berechnungsansätze für den Holzbau", 2004
[21]
Holtz, F., Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S.: Ergänzende Deckenmessungen zum Vorhaben: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109, Abschlußbericht des Labor
für Schall- und Wärmemesstechnik zum DGfH-Forschungsvorhaben 2005
[22]
Schumacher, R; Saß, B; Pütz, M.: Schalllängsleitung bei Außen- und Innenwänden im Mehrgeschoss-Holzbau, DGfH- Forschungsbericht des ift Rosenheim (März 2002)
[23]
Holtz, F.; Rabold, A.; Hessinger, J.; Bacher, S.; Buschbacher, H.P.: Schall- Längsleitung von
Steildächern II, DGfH-Forschungsbericht der LSW - Labor für Schall- und Wärmemesstechnik GmbH, 2003
Augsburg 07.11.2011
Schallschutz in der Geschoßbauweise - Lösungen für Holzbauelemente | Andreas Rabold
[24]
Schramm, M., Vertikale Flankenübertragung bei Holzmassivdecken, Diplomarbeit Fachbereich Holztechnik, HS Rosenheim 2008
[25]
Dolezal, F., Bednar, T., Teibinger, M., Flankenübertragung bei Massivholzkonstruktionen,
Teil 1, Bauphysik 2008, 30, 143-151
[26]
Holtz, F., Rabold, A., Hessinger, J., Bacher, S., Ergänzende Deckenmessungen zum laufenden Vorhaben: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109, Forschungsbericht ift Rosenheim, 2005
[27]
Schramm, M., Dolezal, F., Rabold, A., Schanda, U., Stoßstellen im Holzbau - Planung, Prognose und Ausführung, Tagunsband DAGA'10, Berlin, 2010
Anhang
11
Holzbau Kompakt
Schall + Holz
Schall + Holz
16 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de
Notizen
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Holzbau Kompakt
Schall + Holz
Schall + Holz
Notizen
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de // 17
Holzbau Kompakt
Schall + Holz
Schall + Holz
18 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de
Notizen
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Holzbau Kompakt
Schall + Holz
Schall + Holz
Notizen
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de // 19
Holzbau Kompakt
www.netzwerkholzbau.de
Schall + Holz
Dr.-Ing. Andreas Rabold
Netzwerk Holzbau im Wirtschaftsraum Augsburg
Das Netzwerk Holzbau vereint unabhängige und beratende Institutionen sowie Unternehmen aus der Region um Augsburg. Das Netzwerk fördert betriebsübergreifend die Verbreitung des Holzbaus in der Region mit Öffentlichkeitsarbeit und Fachveranstaltungen. Ansprechpartner des Netzwerks stehen Kommunen, Architekten
und Planern auch bei Fragen rund um das Thema Holzkonstruktionen beratend zur
Verfügung.
In der Veranstaltungsreihe „Holzbau kompakt“ präsentiert das Netzwerk Holzbau Fachinformationen zum Holzbau für Bauingenieure, Architekten, Holzbauer,
Studenten des Bauingenieurswesens und der Architektur
Leistungen des Netzwerks
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20 // Bauart konstruktions GmbH & Co. KG, Niederlassung München | www.bauart-konstruktion.de