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Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten

Modellierung, numerische Simulation, Validierung - Teilprojekt 4: Bauteilprüfung, FEM-Modellierung und Validierung
ift-Forschungsbericht, Juni 2017

Camille Châteauvieux-Hellwig, Markus Schramm, Andreas Rabold
Hrsg.: ift Gemeinnützige Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft mbH, Rosenheim
2018, 337 S., zahlr. Abb. u. Tab.
ISBN 978-3-86791-427-7

Inhalt

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.

Publikationslisten zum Thema:
Bauakustik, Holzbau, Holzhaus, Holzkonstruktion, Geschosswohnungsbau, Stoßverbindung, Schallübertragung, Massivholz, Brettsperrholz, Holzbauteil, Verbindung, T-Stoß, Stoßstelle, Trittschall, Reduzierung, Schalldämmmaß, Messergebnis, Messdaten, Modellbildung, Validierung, Bauteilprüfung, FEM-Berechnung, Eigenwertproblem,

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Armin Raabe, Peter Holstein
Akustik und Raumklima
Essentials
Raumkomfortbewertung und Energieeffizienz
2021, xiv, 61 S., XIV, 61 S. 27 Abb., 26 Abb. in Farbe. 210 mm, Softcover
Springer

Obwohl in dem Essential akustische Messmethoden in Räumen und Gebäuden behandelt werden, ist hier Akustik nicht als Bauakustik zu verstehen. Zusätzlich zu herkömmlichen Methoden zur Bewertung des Innenraumklimas und für eine energieeffiziente Klimatisierung lassen sich mit akustischen Methoden Informationen gewinnen, die bei der Raumklimagestaltung von Nutzen sein können: zur Analyse von Schallgeschwindigkeitsverteilungen als Informationsquelle über Temperatur- und Strömungsfelder in Räumen; zur akustischen Detektion von Undichten zum Nachweis unerwünschter Be- bzw. Entlüftung und damit von Energieverlusten. Die Verfahren stammen zum Teil aus anderen Wissensgebieten, u. a. der Meteorologie, Tomografie oder der bildlichen Darstellung von Schallquellen. Damit können sie als Alternativen und Ergänzungen zu den herkömmlichen Methoden einer energieeffizienten Raumklimagestaltung verstanden werden.

Saad Baradiy, Guido Dietze
PlanungsPraxis Schallschutz in Wohngebäuden
PlanungsPraxis
Planung und Auslegung nach DIN 4109 und VDI 4100
4., überarb. Aufl. 2021
2021, 106 S., 29.6 cm, Buch
Forum Verlag Herkert

Der Schallschutz ist ein entscheidender Faktor für Wohnkomfort und Wohnqualität. Die planerische Umsetzung gestaltet sich jedoch häufig schwierig: Neben den widersprüchlichen Vorgaben der VDI 4100, der DIN 4109 und den allgemein anerkannten Regeln der Technik, sind die speziellen Bedürfnisse der Bewohner zu berücksichtigen. Außerdem können Planungsfehler später kaum oder nur mit großem Aufwand nachgebessert werden. Die PlanungsPraxis berücksichtigt die aktuellen Anforderungen und unterstützt bei der planerischen Umsetzung von Schallschutzmaßnahmen, um die bestmögliche Schallschutzqualität zu erreichen.

Dominic Kampshoff
Volume 5. Basics Schallschutz
Basics - Haustechnik
2021, 76 S., 80 b/w ill., 80 b/w ld. 220 mm, Softcover
Birkhäuser Berlin

Bereits in der Entwurfsphase eines Bauvorhabens kann der Schallschutz eine bedeutende Rolle für die Gebäudeausrichtung sowie die Grundrissgestaltung spielen. Zu berücksichtigen sind hierbei der Lärm, der von außen auf ein Gebäude einwirkt, sowie der Lärm, der durch den Menschen und technische Anlagen innerhalb des Gebäudes verursacht wird. Basics Schallschutz vermittelt dem Leser ein grundlegendes Verständnis der schalltechnischen Anforderungen für das Planen und Konstruieren. Zunächst werden die Grundlagen der Akustik erläutert, wobei auf die physikalischen Grundbegriffe, die Schallentstehung und -ausbreitung sowie die Schallempfindung eingegangen wird. Dann wird erklärt, wie Schallimmissionen beurteilt und welche lärmmindernden und gestalterischen Möglichkeiten für die Planung werden können.; Sound protection may even play an important role at the design stage of a project, because the orientation of a building and its plan layout may influence it. Important factors to be taken into account are noise impacting on the building from the outside and noise generated by people and technical equipment inside the building. Basics Sound Insulation conveys to the reader a thorough understanding of sound protection requirements in the design and construction of a building. To start with, the basics of acoustics are explained, including basic terms of physics, how sound is generated and propagated, and how sound is perceived. This is followed by an explanation of how sound emissions are assessed and what sound-reducing and design options are available to the designer.

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

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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Forschungsberichte

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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.

Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen

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.

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.

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.

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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Nusser, Bernd; Lux, Christian; Stenitzer, Alexander; Müllner, Herbert
Horch - es regnet! Luft- und Regenschalldämmung von aufdachgedämmten Dächern
Holzbau Die Neue Quadriga, 2022

Krüger, Friedrich
Beschreibung und Bewertung von Geräuschen in engen Gleisbögen von Straßenbahnen
V+T Verkehr und Technik, 2022

Gantert, Ulrike
Luft-Wärmepumpe nahe Wohnbebauung möglich? Streitfrage: Geräuschimmissionen
GEG Baupraxis, 2022

Dworok, Philipp-Martin
Trittschallschutz von Holzbalkendecken im Altbau. Besser als gedacht?
Bauen plus, 2022

Neusser, Maximilian; Dolezal, Franz
Prognose der Schalldämmung von Außenwänden mit Wärmedämm-Verbundsystem. Entwicklung des Prognoseverfahrens als Beitrag zur Überarbeitung der ÖNORM B 8115-4
Bauphysik, 2022

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