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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

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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Sabine von Fischer
Das akustische Argument
Architektonisches Wissen
Wissenschaft und Hörerfahrung in der Architektur des 20. Jahrhunderts
2019, 367 S., m. 174 SW-Abb. 247 x 166 mm, Softcover
gta Verlag

 

 

Die Umwelt in ihren physikalischen und sensorischen Dimensionen ist ein virulentes Thema unserer Zeit. Das Buch erzählt, wie Geräusche, Klänge und Töne die Entwicklungen der Architektur des 20. Jahrhunderts maßgeblich beeinflussten. Detailliert recherchierte Fallstudien - vom Völkerbundpalast (1927) bis zum schallisolierten House of the Future von Alison und Peter Smithson (1957) - verdeutlichen, wie das wachsende bauphysikalische und wahrnehmungstechnische Wissen der Akustik die architektonische Praxis veränderte. An den Beispielen des ersten Schweizer Hochschulakustikers Franz Max Osswald (1879-1944), der an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich von 1924 an ein Laboratorium für angewandte Akustik einrichtete, seines Nachfolgers Willi Furrer (1906-1985) wie auch weiterer Akteure im In- und Ausland wird die Entwicklung der modernen Bau- und Raumakustik nachgezeichnet. Die Übertragung der Erkenntnisse aus den Laboratorien in gebaute Architektur stellte vielerlei Herausforderungen. Die Disziplinierung der Akustik ging mit der Entstehung und Ausformung einer neuen Berufsgruppe von Experten einher, deren Argumente mit den Sichtweisen der Architekten in den Dialog, zuweilen aber auch in Debatten eintraten.

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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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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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Lutz Weber, Agostino Troll, Sven Öhler
Geräuschübertragung durch technische Installationen im Leichtbau
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3161
2019, 112 S., 80 Abb. u. 5 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die von haustechnischen Anlagen hervorgerufenen Geräusche werden häufig als besonders störend wahrgenommen und unterliegen deshalb strengen Schallschutzanforderungen. Während für den Massivbau umfangreiche Erfahrungen vorliegen, ist über Installationsgeräusche im Holz- und Leichtbau bislang nur wenig bekannt. Deshalb wurde die Geräuschentstehung und -übertragung in Verbindung mit leichten mehrschaligen Bauteilen näher untersucht. Mit dem Forschungsvorhaben konnte der Kenntnisstand zur Entstehung und Übertragung von Installationsgeräuschen im Holz- und Leichtbau beträchtlich erweitert werden. Die an unterschiedlichen gebäudetechnischen Installationen und Deckenkonstruktionen durchgeführten messtechnischen Untersuchungen tragen zum verbesserten Verständnis der akustischen Zusammenhänge und der Wechselwirkung zwischen der Körperschallquelle und der angeregten Struktur bei. Außerdem wurde erstmals die Möglichkeit geschaffen, Installationsgeräusche in Gebäuden in Holz- und Leichtbauweise unter praxisnahen Bedingungen rechnerisch vorherzubestimmen.

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Stefan Bacher, Camille Châteauvieux-Hellwig, Melina Martin, Thomas Ecker, Michael Rudolph, Andreas Rabold
Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise
Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3179
2019, 120 S., 23 Abb. u. 10 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Mangelnde Planungsdaten erschweren es gerade klein- und mittelständigen Unternehmen, zu denen sehr viele Holzbaubetriebe gehören, den Einstieg in den mehrgeschossigen Holzbau, der nicht nur aus ökologischer Sicht vorteilhaft ist. So wurden auch in der neuen DIN 4109 nur drei Aufbauten für leichte Flachdächer berücksichtigt. Die Zielsetzung des Projektes besteht daher in der Bereitstellung von Planungsunterlagen für verschiedene Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen sowie den weiteren Leistungseigenschaften wie Wärme- und Feuchteschutz entsprechen. Die Untersuchungen wurden an praxisnahen Dachaufbauten durchgeführt, um die Einflussgrößen auf die Schalldämmung von Flachdächern und leicht geneigten Dächern beschreiben und Planungsunterlagen gut geeigneter Konstruktionen zur Verfügung stellen zu können.

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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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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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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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Uhde, Robert
Akustisch optimierter Open Space. Neubau CEWE, Oldenburg (kostenlos)
DBZ Deutsche Bauzeitschrift, 2019

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