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Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten. Modellierung, numerische Simulation, Validierung - Teilprojekt 4: Bauteilprüfung, FEM-Modellierung und Validierung

Holzhäuser zeigen Pioniercharakter in Bezug auf Energieeinsparung und Nachhaltigkeit. Sie bestechen durch ihre Kombination von nachhaltiger Bauweise mit anspruchsvoller Ästhetik und moderner Architektur. Auf Grund dieser Vorteile nimmt die Anzahl der Holzbauten auch in der Geschossbauweise des urbanen Bereichs kontinuierlich zu. Gerade im Geschosswohnungsbau bieten sich moderne vorgefertigte Massivholzelemente wie Brettsperrholzelemente, Hohlkastenelemente oder Holz-Beton-Verbundelemente für eine baukonstruktiv kosteneffiziente Erstellung der Gebäude an. Verglichen mit Gebäuden in Mauerwerks- und Betonbauweise stellt jedoch die Planung eines Bauobjektes in Holzbauweise für den Architekten und die Fachplaner eine deutlich größere Herausforderung dar. Die Gründe hierfür liegen unter anderem im Mangel von bewährten Konstruktionen und Konstruktionswerkzeugen für den Schallschutz und die Gebrauchstauglichkeit (Schwingungsnachweis). Es besteht erheblicher Handlungsbedarf, zumal Holzbauten wesentliche Chancen hinsichtlich einer Verbesserung der (Lebenszeit)-CO2-Bilanz bieten. Die Folge des Mangels an geeigneter Konstruktionsunterstützung wird im Planungsprozess offensichtlich. Um die Anforderungen an den Schallschutz und an die Gebrauchstauglichkeit sicher erfüllen zu können, werden die Bauteile häufig durch Ersatzmodelle und vereinfachte konservative Ansätze überdimensioniert und dadurch unwirtschaftlich. Geeignete computergestützte Planungswerkzeuge, die eine Simulation der genannten bauphysikalischen und konstruktiven Eigenschaften bereits im frühen Planungsentwurf für das gesamte Bauwerk und nicht nur für einzelne Komponenten ermöglichen, können den Planungsaufwand nicht nur drastisch reduzieren, sondern auch zuverlässiger machen, die Qualität entscheidend erhöhen und damit letztendlich die Wettbewerbsfähigkeit von Holzbauten fördern. Notwendig hierzu ist eine geometrische, physikalische und mathematische Modellbildung sowie deren Validierung sowohl bzgl. einzelner Komponenten, der Kopplung von Bauteilen als auch bzgl. des gesamten Bauwerks. Die Computersimulation ist schließlich in einen modellorientierten Planungsprozess einzubetten, der eine praxisgerechte Verwendung in den Anwendungsfeldern Schall- und Schwingungsschutz im Holzbau erlaubt.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Schallschutz 1
DIN-Taschenbuch, Band 35/1
Anforderungen, Nachweise, Berechnungsverfahren
16., Aufl.
2021, 530 S., 210 mm, Softcover
Beuth

 

 

Es gab reichlich Bewegung im Bereich der Schallschutz-Normung: Die bedeutende Normenreihe DIN 4109 "Schallschutz im Hochbau" wurde in vielen Punkten überarbeitet und erweitert. Da sie zu den grundlegenden Dokumenten im Schallschutz gehört, war eine Neuauflage des DIN-Taschenbuchs 35/1 unabdingbar. Änderungen ergaben sich insbesondere in der Strukturierung von Anforderungen für Innenräume und Außenlärm, die dazu führte, dass die Normen DIN 4109-1 und DIN 4109-2 um die Inhalte von zwei Änderungsblättern erweitert wurden. Neu ist auch die DIN 4109-5, in der sich die Regelungen zum erhöhten Schallschutz finden. Ebenfalls neu aufgenommen in diesem Taschenbuch ist die DIN 18041 "Hörsamkeit in Räumen", welche eine große Bedeutung für die Barrierefreiheit hat. Das DIN-Taschenbuch 35/1 eignet sich somit für die entsprechenden Berufsgruppen und Sachverständigen als idealer Praxisbegleiter.

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Bauphysik-Kalender 2020
Bauphysik-Kalender
Schwerpunkt: Bau- und Raumakustik
2020, VI, 912 S., 598 SW-Abb., 116 Farbabb., 180 Tabellen. 244 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Lärmschutz, Schallschutz und Raumakustik sind wichtige Qualitätskriterien bei der Bewertung von Gebäuden bzw. Räumen in allen Kategorien. Daher geben in dieser Ausgabe des Bauphysik-Kalenders die anerkannten Fachleute aus Normungsgremien und Ingenieurpraxis Hintergrundinformationen und Erläuterungen zu DIN 4109, zu VDI 4100, zu DIN 18041 sowie zum DEGA-Schallschutzausweis. Nach 29 Jahren fand 2018 eine Novellierung von DIN 4109 statt. Die strukturellen Veränderungen und die einzelnen Teile von DIN 4109 werden vorgestellt und teilweise mit der Norm aus dem Jahre 1989 verglichen. Das überarbeitete Berechnungsverfahren und insbesondere die erstmalig normativ geregelten erhöhten Anforderungen an den Schallschutz im neuen Entwurf E DIN 4109-5:2019-05 werden aus erster Hand kommentiert und erläutert. Um die akustischen Möglichkeiten und den damit verbundenen baukonstruktiven Aufwand bereits im Vorfeld eines Projektes einschätzen zu können, werden - getrennt für Massiv- und Leichtbau - typische Wand-, Decken- und Dachkonstruktionen, die in DIN 4109 geregelt sind, hinsichtlich ihrer schallschutztechnischen Leistungsfähigkeit untersucht und die Ergebnisse strukturiert aufbereitet und dargestellt. Dies ermöglicht den Vergleich unterschiedlicher Baukonstruktionen und die Auswahl entsprechend den Randbedingungen. Ein weiteres maßgebliches Regelwerk wurde mit Überarbeitung der Norm DIN 18041 "Hörsamkeit in Räumen - Anforderungen, Empfehlungen und Hinweise für die Planung" von 2016 neu gefasst. Mehrere Beiträge befassen sich mit Schall lenkenden und absorbierenden Maßnahmen und geben Beispiele für die Dimensionierung und die räumliche Verteilung schallabsorbierender und reflektierender Flächen in Räumen. Neben den Erläuterungen zu technischen Regelwerken wird eine Vielzahl von Themen aus der Praxis, wie z.B. Schallschutz im Holzbau, bei zweischaligen Haustrennwänden von Doppel- und Reihenhäusern, Trittschalldämmung, Schalldämmung bei Fenstern, Türen und Vorhangfassaden und Schallmessung am Bau, behandelt und anhand von Beispi

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Susanne Locher-Weiß, Rainer Pohlenz
Baurechtliche und -technische Themensammlung. Heft 9: Schallschutzmängel
Juristisch kommentiert für Sachverständige. Technisch kommentiert für Juristen.
2019, 214 S., 67 teilw. farb. Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Thema "Schallschutz" ist sowohl in der Rechtsprechung als auch in den technischen Regelwerken seit Jahrzehnten ständig in Bewegung. Die beiden BGH-Entscheidungen, die bei geschuldetem üblichem Komfort ein über die Anforderungen der DIN 4109:1989 hinausgehendes Schallschutzniveau forderten, ohne aber das "Mehr" konkret festzulegen, haben zu Verunsicherung bei Bauschaffenden und Juristen geführt. In jüngster Zeit wurden die DIN 4109 sowie etliche Schallschutz-Regelwerke überarbeitet. Es gibt wenige Themen, bei denen Technik und Recht so eng und so anspruchsvoll miteinander verzahnt sind. Deshalb stellt das Sachgebiet Schallschutz hohe Anforderungen sowohl an den Juristen als auch an den gerichtlich oder außergerichtlich tätigen Sachverständigen. Das Buch soll Sachverständige mit der Denkweise und Herangehensweise der Juristen vertrauter machen; bei diesen wiederum möchte das Werk Verständnis für technische Problemstellungen wecken. Nach juristischen Gesichtspunkten gegliedert, werden Fälle mit typischen und auch untypischen Schallschutzmängeln beschrieben, die Sachverhalte analysiert, Empfehlungen daraus hergeleitet und anschließend juristisch kommentiert.

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Christian Nocke
Raumakustik im Alltag
Hören - Planen - Verstehen.
2., überarb. u. erw. Aufl.
2019, 348 S., 118 Abb., 47 Tab., Hörbsp. als MP3-Dateien, Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Wie gelingt es, gutes Hören für alle Menschen an jedem Ort zu ermöglichen? Welche Faktoren beeinflussen die Akustik eines Raumes? Der Autor gibt Antwort auf diese und viele weitere Fragen und vermittelt das Verständnis für die Zusammenhänge der Raumakustik. Er beschreibt die raumakustischen Grundlagen und Anforderungen und veranschaulicht, wie im Planungsprozess die oft vernachlässigten raumakustischen Gestaltungsmöglichkeiten Berücksichtigung finden. Dabei geht es insbesondere um Räume des Alltags, wie Schulen, Büros, Restaurants oder Mehrzweckhallen, in denen durch wirksame Maßnahmen die akustischen Bedingungen optimiert werden können. Eine Zusammenstellung von Materialdaten rundet das Buch ab. Die überarbeitete Neuauflage wurde an die aktuellen Regelwerke (DIN 18041, VDI 2569, ASR A3.7) angepasst und durch weitere Projektbeispiele aus der Praxis ergänzt. Ein neues Kapitel widmet sich der Simulation von Schallausbreitung in Räumen zur Prognose raumakustischer Parameter.

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Mauerwerk-Kalender 2019
Mauerwerk-Kalender
Bemessung, Bauwerkserhaltung, Schallschutz
2019, 700 S., 500 SW-Abb., 100 Tabellen. 244 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Der Mauerwerk-Kalender 2019 enthält zum Schwerpunktthema Bemessung Beiträge mit Hintergrundwissen und Erläuterungen zur Bestimmung und Anwendung der Druckfestigkeitswerte von Mauerwerk als Verbundwerkstoff. Des Weiteren wird ein Berechnungsmodell für die Ermittlung der Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der verformungsbasierten Membranwirkung von unbewehrten ausfachenden Mauerwerkswänden vorgestellt. Für die richtige Bemessung von Befestigungen mit Injektionsdübeln werden das Tragverhalten und die Bewertung der Tragfähigkeit unter Bezugnahme auf die Technische Regel des DIBt "Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau" erläutert. Die Bauwerkssicherung mit dem Ziel der Sanierung und Erhaltung spielt im Mauerwerksbau eine wichtige Rolle, nicht nur für repräsentative Bauwerke unter Denkmalschutz. Diese bieten jedoch Möglichkeiten zu umfangreichen Untersuchungen an Material und Konstruktion und zur Erprobung von Ertüchtigungsmaßnahmen an Tragwerk und Gebäudehülle hinsichtlich der Standsicherheit und der energetischen Sanierung. Mehrere Beiträge vermitteln anhand von Beispielen aus der Praxis Methoden und Maßnahmen zur Bauwerkserhaltung. In der Rubrik Bauphysik gibt es u.a. den aktualisierten und überarbeiteten Standardbeitrag zum Schallschutz im Mauerwerksbau auf aktuellem Stand nach DIN 4109. Wie gewohnt werden auch im 44. Jahrgang die Eigenschaftswerte von Mauersteinen, Mauermörtel, Mauerwerk und Putzen unter Angabe der zugrunde liegenden Quellen zusammengestellt. Als Nachschlagewerk dient die vollständige aktuelle Übersicht über die erteilten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen bzw. allgemeinen Bauartgenehmigungen des Fachgebietes Mauerwerksbau. In diesem Zusammenhang stellt ein gesondertes Kapitel das neue Bauordnungsrecht vor.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Andreas Meier
Forschungsvorhaben Schallschutz gegen Außenlärm
Anforderungen zum baulichen Schallschutz gegen Außenlärm nach DIN 4109 unter Berücksichtigung des derzeitigen Stands der Technik als Grundlage für bauaufsichtliche Regelungen
Bauforschung, Band T 3383
2021, 136 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Aus bauaufsichtlicher Sicht besteht die Notwendigkeit, bei Außenlärmeinwirkung Anforderungen an die Schalldämmung von Gebäudehüllen zu stellen. Hierdurch sollen für die Nutzer innerhalb der Gebäude entsprechend der EU-Verordnung 305/2011 gesunde Arbeits- und Wohnverhältnisse sichergestellt werden. Entsprechende Regelungen befinden sich in DIN 4109 "Schallschutz im Hochbau", deren Neufassung aus dem Jahr 2016 bzw. 2018 auch für den Schallschutz gegen Außenlärm überarbeitet wurde.

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Ulrich Schanda, Andreas R. Mayr, Fabian Schöpfer
Übertragungsfunktionen im Holzbau
Prognose der Schallübertragung aus haustechnischen Anlagen mit einem tabellarischen, praxistauglichen Ingenieurersatzverfahren
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3163
2020, 105 S., 64 Abb. u. 1 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Holzbau sind hierfür bislang keine Prognoseverfahren verfügbar. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Hierfür wird ein empirisches Verfahren basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen vorgeschlagen. Um ein empirisches Prognosemodell abzuleiten, wurden die vorhandenen Daten anhand von Kategorien gruppiert. Aus diesen Gruppen wurden repräsentative Spektren für die Übertragungsfunktionen abgeleitet. Damit ist nun erstmals eine Abschätzung des resultierenden Schalldruckpegels im Holzbau möglich.

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Bernd Saß, Sandra Heinrichsberger, Norbert Sack
Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3206
2020, 140 S., 81 Abb. u. 21 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Außenbauteilen benötigt. Für opake Ausfachungen (Paneele) lassen sich solche Angaben - im Gegensatz zu transparenten Ausfachungen (Verglasungen) - derzeit nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren existiert nicht. Durch die Erarbeitung eines Bauteilkatalogs für opake Ausfachungen könnten für standardisierte Paneele Angaben zur Luftschalldämmung ohne Messungen nachgewiesen werden. Die so verfügbaren Informationen zu den akustischen Eigenschaften könnten dann genutzt werden, um die Luftschalldämmung des kompletten Bauelementes (Fenster- bzw. Vorhangfassade) zu bestimmen. Die noch vorhandene Lücke (fehlende Eingangsdaten der Luftschalldämmung von Paneelen) bei der Bestimmung der Luftschalldämmung von Vorhangfassaden wäre somit geschlossen. Dadurch reduziert sich der Aufwand zum Nachweis erheblich. Dies beeinflusst sowohl die Kosten als auch den zeitlichen Ablauf in der Planung. Zusätzlich erhöht sich durch eine fundierte Datenbasis die Planungssicherheit.

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Lutz Weber, Bernd Kaltbeitzel
Schallschutz bei Wärmedämm-Verbundsystemen im Holz- und Leichtbau
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3127
2019, 82 S., 46 Abb. u. 5 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) können die Schalldämmung von Außenwänden in starkem Maße verändern und müssen deshalb beim baulichen Schallschutznachweis berücksichtigt werden. Im Gegensatz zum Massivbau sind geeignete akustische Planungswerkzeuge für den Leichtbau jedoch bislang nicht verfügbar. Ziel des Vorhabens war es deshalb, ein Prognoseverfahren für das bewertete Schalldämm-Maß von Holz- und Leichtbauwänden mit WDVS zu entwickeln. Den Ausgangspunkt des Forschungsvorhabens bildete eine Messreihe, bei der die Schalldämmung von Leichtbauwänden mit WDVS systematisch untersucht wurde. Die Messungen erfolgten in einem bauakustischen Prüfstand, wobei zur Verminderung des baulichen Aufwandes ein spezieller Prüfaufbau mit demontierbarem WDVS und verkleinerter Prüffläche Verwendung fand. Insgesamt wurden 56 verschiedene Wände untersucht. Als wichtigstes Ergebnis des durchgeführten Forschungsvorhabens steht nun auch für den Leichtbau - in ähnlicher Weise wie im Massivbau - ein zuverlässiges Verfahren zur Vorherberechnung des bewerteten Schalldämm-Maßes von Außenwänden mit WDVS zur Verfügung. Die akustischen Einflüsse und Zusammenhänge wurden untersucht und sind nun auch für WDVS auf Leichtbauwänden weitgehend verstanden. Für den Spektrum-Anpassungswert Ctr,50-5000 wurden geeignete Planungshinweise zur Vermeidung von baulichen Schallschutzmängeln erarbeitet.

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Holger Techen, Jochen Krimm
Bestimmung der akustischen Wirksamkeit von Fassadenoberflächen im Stadtraum
Akustische Wirksamkeit von Fassadenoberflächen und -strukturen im Hinblick auf eine akustische Bewertung des Außenraumes / Stadtraumes an der Empfängerposition - Bestimmung von Transformationseffekten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3150
2019, 88 S., 83 Abb. u. 10 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Infolge des anhaltenden Zuzugs in die Metropolen, werden die bestehenden städtischen Strukturen stark nachverdichtet. Durch die hierfür notwendigen Neubauten, nimmt die Zahl der Fassadenflächen im Stadtraum deutlich zu. In der Folge führt dies zu mehr Lärm im Stadtraum, da der Schall der vorhandenen Verkehrslärmquellen an den, zumeist schallhart ausgeführten Fassaden reflektiert wird. Die Lärmerhöhung entsteht durch die Summierung der Reflexionen mit dem vorhandenen Direktschall. In der Akustik ist das Phänomen lange bekannt, jedoch beziehen sich aktuelle Messverfahren, technische Regeln und normierte Berechnungen nur auf die Materialität und nicht auf den Kontext der Anordnung im Stadtraum. Aufgrund der, daraus resultierenden, ungenügenden Datenlage konnte dieser Effekt bisher keinen Eingang in die Planungspraxis finden. Hauptziel des Forschungsprojektes war die Bestimmung der akustischen Wirkung von Fassadenoberflächen im Kontext des umgebenden Stadtraums. Für diesen Zweck wurde ein mobiles Fassadenlabor entwickelt um verschiedene Fassadenoberflächen an ausgewählten Standorten in Abhängigkeit des in situ vorhandenen Lärms akustisch zu bestimmen.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Teller, Pascal; Rohlfing, Jens
Simulierte Vorbeifahrt im Akustikrollenprüfstand. Vergleich zur Außengeräuschprüfstrecke (kostenlos)
IBP-Mitteilung, IBP Report, 2020

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Tchorz, Jürgen; Gigla, Birger
"Die Bedeutung der Akustik für die Raumqualität wird gegenüber Form, Gestaltung oder Ausstattung deutlich unterschätzt". Experteninterview (kostenlos)
Bauen plus, 2020

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Lieblang, Peter
Acoustic and environmental properties. An innovative concrete-wood composite ceiling for solid structures
BFT International, 2020

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Blödt, Adrian
Schallschutz bei Massivholzbauweise. Bauakustik
mikado plus, 2020

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Veres, Eva
Ein verspäteter Nachruf auf Prof.-Ing. Wolfgang Fasold
Bauphysik, 2020

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