Bachelor-Studiengang „Bauingenieurwesen“ Grundstudium / 2. Semester / Modul GS 6 Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial zur Vorlesung

Prof. Dr.-Ing. Martin Homann Labor Bauphysik - Laboratory of Building Physics [email protected]

Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 2

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Ziele des Schallschutzes Schallquellen

S10-050-1/1 D © 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Ziele des Schallschutzes Formulierung in Regelwerken (Textauszüge) 

Verordnung des europäischen Parlaments und Rates zur Festlegung harmonisierter Bedingungen für die Vermarktung von Bauprodukten: „Das Bauwerk muss derart entworfen und ausgeführt sein, dass der von den Bewohnern oder von in der Nähe befindlichen Personen wahrgenommene Schall auf einem Pegel gehalten wird, der nicht gesundheitsgefährdend ist und bei dem zufriedenstellende Nachtruhe-, Freizeit- und Arbeitsbedingungen sichergestellt sind.“



DIN 4109-1: „In dieser Norm sind Anforderungen an den Schallschutz mit dem Ziel festgelegt, Menschen in Aufenthaltsräumen vor unzumutbaren Belästigungen durch Schallübertragung zu schützen…“ „Es kann nicht erwartet werden, dass Geräusche von außen oder aus benachbarten Räumen nicht mehr bzw. als nicht belästigend wahrgenommen werden, auch wenn die in dieser Norm festgelegten Anforderungen erfüllt werden…“



VDI 4100: „Bei größerem Schutzbedürfnis und/oder bei besonders geringem Hintergrundgeräuschpegel (Grundgeräuschpegel) kann ein über die Anforderungen der DIN 4109-1 hinausgehender, höherer Schallschutz erforderlich sein. Hierdurch kann eine Beeinträchtigung durch Schallübertragung weiter gemindert werden…“ „In Ergänzung zu den Mindestanforderungen an den Schallschutz nach dem derzeitigen Entwurf der DIN 4109-1 werden nach dieser Richtlinie zusätzliche Schallschutzstufen (SSt) für die Planung und Bewertung des Schallschutzes von Gebäuden definiert. Mithilfe dieser Gütestufen kann der gewünschte Schallschutz zwischen den am Bau Beteiligten und den Bauherren vereinbart werden…“

S10-060-1/1 D

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Physikalische Begriffe Charakteristische Schallspektren

S21-060-1/1 D [Hering, E. u.a.: Physik für Ingenieure. Düsseldorf 1989]

Physikalische Begriffe Schalldruck p, Frequenz f, Schallgeschwindigkeit c, Wellenlänge  Schalldruck [Pa] [N/m²]

Frequenz [s-1] [Hz]



Schallgeschwindigkeit [m/s]

= 105 Pa



Wellenlänge  S21-010-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

/ [m]

Physikalische Begriffe Schallpegel ‫ ܮ‬als Funktion des Schalldrucks ‫݌‬

S21-090-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Physikalische Begriffe Schallpegel ‫ ܮ‬und Schalldruck ‫ ݌‬verschiedener Schallquellen Schallpegel ࡸ [dB] 160

Schalldruck ࢖ [Pa] 2.000

Feuerwerksknallkörper

140

200

Schmerzgrenze

120

20

Diskothek

100

2

Vertäubung

Laute Straße

80

0,2

Vegetative Schäden

Unterhaltungssprache

60

0,02

Schlafstörungen

Zerreißen einer Zeitung

40

0,002

Grenze zur Schadlosigkeit

Praktisch ruhig

20

0,0002

Unruhe

Empfindungsgrenze

0

0,00002

Schallquelle Düsentriebwerk

S21-100-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Folgen bei Dauereinwirkung Lähmung, Schock

Physikalische Begriffe Frequenzbereiche von Musikinstrumenten und Singstimmen

S21-030-1/2 D [Fasold, W. u.a.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik. Köln 1987]

Physikalische Begriffe Frequenzbereiche von Musikinstrumenten und Singstimmen

S21-030-1/2 D [Fasold, W. u.a.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik. Köln 1987]

Physikalische Begriffe Frequenzbereiche der Akustik

S21-040-1/1 D © Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Physikalische Begriffe Frequenzbereich der Bauakustik in Oktaven und Terzen Frequenzbereich der Bauakustik

= 100

200

400 Oktave

   = 200

250

S21-050-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

1600

3200 Hz

2

315 Terz

800

400 Hz √2 

Bandmittenfrequenz ∙

Physikalische Begriffe Schallgeschwindigkeit ܿ verschiedener Medien Medium PVC-P (weich) Schwefelhexafluorid Gummi Luft Öl Wasser PVC-U (hart) Holz (Buche) Beton C20/25 Beton C30/37 Glas Aluminium Eisen Marmor Diamant S21-020-1/1 D

ࢉ [m/s] 80 130 150 340 1.340 1.480 2.250 3.300 3.650 3.840 5.300 5.100 5.170 6.150 18.000

Physikalische Begriffe Beispiele für Wellenlängen  von Luft und Beton Medium

ࢉ [m/s]

Luft

340

Beton C20/25

3.650

S21-025-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

ࢌ [s-1] 100 200 400 800 1.600 3.200 100 200 400 800 1.600 3.200

 [m] 3,40 1,70 0,85 0,43 0,21 0,11 36,5 18,3 9,13 4,56 2,28 1,14

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Hören Schematischer Schnitt durch das Ohr Ohrmuschel

äußerer Gehörgang

Hammer Amboss Steigbügel

Trommelfell

Hörschnecke Gleichgewichtsnerv Hörnerv

Paukenhöhle ovales Fenster Ohrtrompete

Außenohr S22-010-1/1 D © 2018 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Mittelohr

Innenohr

Hören Kurven gleicher Lautstärkepegel (Isophonen)

S22-040-1/1 D nach [DIN ISO 226]

Hören Frequenzbewertungskurven

S22-050-1/1 D nach [DIN EN ISO 9612]

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Schallausbreitung im Freien Schallpegelabnahme in Abhängigkeit vom Radius ‫ ݎ‬und der Oberflächenbeschaffenheit ܱ

S23-040-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallausbreitung im Freien Schalldruckpegel in einer Entfernung und bei Abstandsverdoppelung Art der Schallquelle

Schalldruck und Schalldruckpegel in einer Entfernung

und SchalldruckpegelSchalldruck Schalldruckpegel bei abnahme ∆ bei Abstandverdoppelung Abstandverdoppelung

 = 0 dB

Flächenquelle

Linienquelle

Punktquelle

Schallintensität nimmt im Nahfeld nicht ab ∙ ~ ∙ ~

1 √ 10 ∙ 10 ∙

∙ 2∙ ∙ 8

10·

1 10 ∙ 20 ∙

S23-050-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

 = 3 dB

 = 6 dB

∙ 4∙ ∙ 11

2

Schallintensität nimmt linear mit dem Abstand ab

20 ∙

Schallintensität nimmt im Verhältnis des Quadrates des Abstandes ab

Schallausbreitung im Freien Kombinierte Betrachtung der Schallpegelabnahme durch Flächen-, Linien- und Punktquelle Stadtgebiet Geländeausschnitt Flächenquelle ‫ = ܮ‬0 dB

Linienquelle ‫ = ܮ‬3 dB

Punktquelle ‫ = ܮ‬6 dB S23-060-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Schallausbreitung in Räumen Schallreflexion und Schallabsorption auftreffende SchallLeistung = 100 %

Reflexion:  ~ 96 %

Raumakustik: Schallabsorptionsgrad  = 1 -  S24-130-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

abgestrahlte Schall-Leistung

Dissipation:  ~ 3 % Transmission:  ~ 1 % Absorption:  =  +  ~ 4 % Bauakustik: p2 Schalldämm-Maß R = -10 log p 1 = -10 log 

Schallausbreitung in Räumen Verlauf des Schalldruckpegels im Raum

S24-090-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Nachhallzeit Definition

S31-010-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Nachhallzeit Sollwerte ܶௌ௢௟௟ für unterschiedliche Nutzungen

S31-030-1/1 D nach [DIN 18041]

Nachhallzeit Anzustrebender Bereich der Nachhallzeit ܶௌ௢௟௟ in Abhängigkeit von der Frequenz ݂

S31-040-1/1 D nach [DIN 18041]

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Schallabsorption Verlauf der frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrade ߙ verschiedener Absorber

S32-010-1/1 D nach [Fasold, Sonntag, Winkler: Bauphysikalische Entwurfslehre - Bau- und Raumakustik. Verlagsgesellschaft Rudolf Müller, Köln 1987]

Schallabsorption Kenngrößen von Plattenschwingern

S32-050-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallabsorption Kenngrößen von Lochplattenschwingern

S32-080-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallabsorption Beispiele für die Ausführung von Lochplattenschwingern

S32-100-1/1 D nach [Fasold, W. u.a.: Schallschutz + Raumakustik in der Praxis, Verlag für Bauwesen. Berlin]

Schallabsorption Schallabsorptionsgrade ߙ von Lochplattenschwingern

S32-110-1/1 D [Fa. Knauf]

Schallabsorption Kenngrößen von Helmholtzresonatoren

S32-120-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallabsorption Schallabsorptionsgrade ߙ von Raumbegrenzungsflächen Raumbegrenzungsfläche Mauerziegelwand, unverputzt, Fugen ausgestrichen Mauerwerk aus Hochlochziegeln, Löcher sichtbar, 6 cm vor Massivwand, Hohlraum leer Kalkzementputz Glattputz Tapete auf Kalkzementputz Spiegel, vor der Wand Tür, Holz, lackiert Stuckgips, unverputzter Beton Marmor, Fliesen, Klinker Fenster (Isolierverglasung, Kasten- und Verbundfenster) Parkettfußboden, aufgeklebt Parkettfußboden, auf Blindboden Parkettfußboden, hohlliegend Teppichboden, bis 6 mm Florhöhe Teppichboden, 7 mm bis 10 mm Florhöhe Bühnenöffnung mit Dekoration PVC-Fußbodenbelag (2,5 mm dick) auf Betonboden Linoleum auf Beton Gipskartonplatten 9,5 mm dick, 60 mm Wandabstand, Hohlraum kassettiert Furnierte Holz- und Spanplatte dicht vor festem Untergrund 4 mm Hartfaserplatte, kassettiert ohne Dämmstoff, Wandabstand 60 mm 4 mm Hartfaserplatte, kassettiert mit 40 mm Mineralwolleplatte, Wandabstand 60 mm 4 mm Hartfaserplatte, kassettiert ohne Dämmstoff, Wandabstand 120 mm Gipskartonplatte 9,5 mm dick, 25 mm Wandabstand Kino-Bildwand Bücherregal in Bibliotheken, bezogen auf die vertikale Buchrückenfl. vor einer Rückwand S32-160-1/1 D […]

125 0,03 0,11 0,03 0,02 0,02 0,12 0,10 0,02 0,01 0,28 0,04 0,20 0,15 0,02 0,04 0,40 0,01 0,02 0,31 0,04 0,22 0,67 0,26 0,27 0,10 0,30

Schallabsorptionsgrad  [-] Für die Oktavband-Mittenfrequenzen f [Hz] 250 500 1000 2000 0,03 0,03 0,04 0,05 0,22 0,36 0,32 0,55 0,03 0,02 0,04 0,05 0,02 0,03 0,03 0,04 0,03 0,04 0,05 0,07 0,10 0,05 0,04 0,02 0,08 0,06 0,05 0,05 0,02 0,03 0,04 0,05 0,01 0,02 0,02 0,03 0,20 0,10 0,06 0,03 0,04 0,05 0,06 0,06 0,15 0,10 0,10 0,05 0,07 0,07 0,06 0,06 0,04 0,06 0,20 0,30 0,07 0,12 0,30 0,50 0,40 0,60 0,70 0,80 0,02 0,01 0,03 0,05 0,02 0,03 0,03 0,04 0,08 0,04 0,07 0,09 0,04 0,05 0,06 0,06 0,19 0,14 0,07 0,05 0,21 0,14 0,07 0,06 0,15 0,06 0,05 0,05 0,16 0,10 0,08 0,11 0,10 0,20 0,30 0,50 0,40 0,40 0,30 0,30

4000 0,06 0,43 0,05 0,06 0,08 0,02 0,05 0,05 0,03 0,02 0,06 0,10 0,06 0,35 0,80 0,80 0,05 0,04 0,08 0,06 0,05 0,05 0,05 0,12 0,60 0,20

Schallabsorption Berechnung der äquivalenten Schallabsorptionsfläche Raumbeschreibung: __________________________________________________________________________ Raumvolumen: Fläche

Ausführung

Größe

Schallabsorptionsgrad und Schallabsorptionsfläche bei 125

250

 [m²]

0,163  /

 S32-180-1/1 D © Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

[-]

500

 [m²]

[-]

1000

 [m²]

[-]

 [m²]

[-]

= ______________m³ = ... Hz

2000

 [m²]

[-]

4000

 [m²]

[-]

[m²]

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Schallreflexion Geometrisch gerichtete Reflexion an einer ebenen Fläche

= Einfallwinkel

S33-020-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann





Ausfallwinkel

Schallreflexion Geometrisch gerichtete Reflexion an einer gekrümmten Fläche

S33-030-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallreflexion Flüstergalerie-Effekt

S33-040-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallreflexion Geometrisch gerichtete Reflexionen an einer Ellipse

S33-050-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallreflexion Geometrisch gerichtete Reflexionen an konvex und konkav gekrümmten Flächen

S33-070-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Schallreflexion Laufweglängen des direkten Schalls ݈஽ und reflektierten Schalls ݈ோ

S33-100-1/1 D nach [DIN 18041]

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Raumakustische Planung Volumen ܸ und Volumenkennzahl ݇ von Räumen Volumenkennzahl ࢑ [m³/Platz]

maximales Volumen ࢂ࢓ࢇ࢞ [m³]

3…5

1.000

4…6

5.000

4…7

8.000

Musiktheater (Oper und Operette)

5…8

15.000

Kammermusiksäle

6…10

10.000

Konzertsäle für sinfonische Musik

8…12

25.000

Räume für Orgelmusik

10…14

30.000

Hauptnutzung des Raumes Versammlungsräume, Seminarräume Sprechtheater, Hörsäle, Plenarsäle, Kongressräume Mehrzwecksäle für Sprache und Musik

S34-020-1/1 nach [Fasold, W., Veres, E.: Schallschutz + Raumakustik in der Praxis. Verlag für Bauwesen, Berlin 1998]

Raumakustische Maßnahmen Schallabsorptions- und Schallreflexionsflächen in Räumen bis mittlerer Größe (ܸ ~ 250 m³)

S34-030-1/1 D nach [DIN 18041]

Raumakustische Maßnahmen Schallabsorptions- und Schallreflexionsflächen in mittelgroßen Räumen (ܸ ~ 250...5000 m³)

S34-040-1/2 D nach [DIN 18041]

Raumakustische Maßnahmen Schallabsorptions- und Schallreflexionsflächen in mittelgroßen Räumen (ܸ ~ 250...5000 m³)

S34-040-2/2 D nach [DIN 18041]

Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 2

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Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Verhalten von Bauteilen Schalldämm-Maß als Funktion der flächenbezogenen Masse

20 ∙

S41-020-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

‘ einschaliger Bauteile

∙

′

45

Verhalten von Bauteilen Schalldämm-Maß als Funktion der Frequenz

einschaliger Bauteile

20 ∙

S41-030-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

∙

′

45

Verhalten von Bauteilen Koinzidenz (Spuranpassung) einschaliger Bauteile

S41-050-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Luftschallschutz Dynamischer Elastizitätsmodul ‫ܧ‬ௗ௬௡ verschiedener Stoffe ࡱࢊ࢟࢔ [MN/m²]

Stoff Mineralische Baustoffe Gipskartonplatten Kalksandstein Leichtbeton Porenbeton Stahlbeton (ߩ = 2300 kg/m³) Ziegelmauerwerk Holz und Holzwerkstoffe Hartfaserplatten Holzspanplatten Sperrholz Buche, Eiche (längs zur Faser) Buche, Eiche (quer zur Faser) Fichte, Tanne, Kiefer (längs zur Faser) Fichte, Tanne, Kiefer (quer zur Faser) Metalle Aluminium Blei Kupfer Messing Stahl [1] [2]

Literaturquelle

3,2  10³ 3  10³ … 12  10³ 1,5  10³ … 3  10³ 1,4  10³ … 2  10³ 36,5  10³ 6  10³ … 14  10³

[1] [2] [1] [1] [1] [1]

3  10³ … 4,5  10³ 2  10³ … 5  10³ 5  10³ … 12  10³ 12,5  10³ 6  10² 10  10³ 3  10²

[1] [1] [1] [2] [2] [2] [2]

74  10³ 18  10³ 125  10³ 69  10³ 200  10³

[1] [1] [1] [1] [1]

Stoff Dämmstoffe Holzwolleleichtbauplatten Mineralfaserplatten Naturkork PS-Hartschaum PS-Partikelschaum(ߩ = 9 … 12 kg/m³) PS-Partikelschaum (ߩ = 12 … 15 kg/m³) PS-Partikelschaum (ߩ = 15 … 20 kg/m³) PS-Partikelschaum (ߩ = 20 … 25 kg/m³) PS-Partikelschaum (ߩ = 25 … 30 kg/m³) PS-Extruderschaum Polyurethan-Hartschaum Schaumglas Teppichboden Weichfaserdämmplatten Weitere Stoffe Gummi (Shore A 65) Gummi (Shore A 55) Gummi (Shore A 40, Naturkautschuk) Glas Luft (20 °C, frei, adiabatischer Zustand)

Schmidt, H.: Schalltechnisches Taschenbuch, 5. Auflage. Springer-Verlag, Berlin 1996 Lohmeyer, G.C.O., Bergmann, H., Post, M.: Praktische Bauphysik, 5. Auflage. Teubner Verlag, Wiesbaden 2005

S41-035-1/1 D […]

ࡱࢊ࢟࢔ [MN/m²]

Literaturquelle

100 … 200 0,15 … 0,4 15 … 25 0,17 0,6 … 0,12 1,2 … 2 2…4 4…8 8 … 30 30 1…6 1,3  10³ … 1,6  10³ 3,5 … 11 10 … 16

[1] [1] [1] [2] [1] [1] [1] [1] [1] [2] [2] [1] [1] [1]

15 10 5 60  10³ … 80  10³ 0,145

[1] [1] [1] [1] [1]

Verhalten von Bauteilen Koinzidenzgrenzfrequenz ݂௚ verschiedener einschaliger Bauteile

S41-070-1/1 D nach [Fischer, H.-M.: Lehrbuch der Bauphysik, Kapitel „Schall“. Stuttgart 2008]

Verhalten von Bauteilen Koinzidenzgrenzfrequenz ݂௚ verschiedener Baustoffschichten

S41-080-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Verhalten von Bauteilen Wirkungsweise zweischaliger Bauteile (Masse-Feder-Masse-System)

S41-110-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Verhalten von Bauteilen Schalldämmkurve zweischaliger Bauteile

S41-120-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Luftschallübertragung von Außenlärm Schalldämmung homogener und zusammengesetzter Bauteilflächen

erforderliches Schalldämm-Maß Rw , R‘w , Rw,res [dB]

70

Porenbeton, f = 0

Kalksandstein, f = 0

60

50

Porenbeton oder Kalksandstein / Fenster f = 0,2 f = 0,4 f = 0,6 f = 0,8

40

Einfachfenster mit MIG, Rw = 37 dB, f = 1 30

0

100

S43-220-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

200 300 flächenbezogene Masse des Wandbaustoffs m‘ [kg/m²]

400

500

Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 2

3

4

Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Luftschallübertragung zwischen Räumen Prüfmethode für das bewertete Schalldämm-Maß ‘ Auswertegleichungen Senderaum

Empfangsraum

L1

L2

R'w SS

AE

Prüfobjekt (Wand) Horizontalschnitt S42-036-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

D = L1 ‐ L2

SS R' = D + 10 log AE

D:

Schallpegeldifferenz, in dB

R' :

Schalldämm-Maß, in dB

AE :

Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum, in m²

L1 :

Schallpegel im Senderaum, in dB

L2 :

Schallpegel im Empfangsraum, in dB

R'w :

Bewertetes Schalldämm-Maß, in dB

SS :

Bauteilfläche des Prüfobjekts, in m²

Schalldämm-Maß R‘ [dB]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Ermittlung des bewerteten Schalldämm-Maßes ‘

Messwertkurve M verschobene Bezugzkurve B‘

60 R‘w

Bezugskurve B

50

40

30

Bewertetes Schalldämm-Maß R‘w = 57 dB

125

250

500 1000 Frequenz f [Hz]

S42-040-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

2000

Empfundene Schutzwirkung RA = R‘w + C bzw. R‘w + Ctr

Luftschallübertragung zwischen Räumen Schallübertragungswege für den Luftschall in horizontaler Richtung

Ff Fd Dd Senderaum

Dd: Df: Ff: Fd:

Df

Empfangsraum

Direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung) und die flankierenden Bauteile (Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung) und das trennende Bauteil (Abstrahlung)

S42-020-1/1 D nach [DIN 4109-2 Bild 1]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Kenngrößen zur Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes ′

Senderaum

Empfangsraum

trennendes Bauteil R s,w Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R D,w

Vorsatzschale vor trennendem Bauteil R d,w

Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R F,w

Vorsatzschale vor flankierendem Bauteil R f,w

flankierendes Bauteil R F,w

flankierendes Bauteil R f,w

Stoßstelle S42-055-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

K

Horizontalschnitt

Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Bau-Schalldämm-Maß ′ ′

10 ∙

10

, ∙

,

 Trennbauteil

10

, ∙

 FlankeFlanke

,

10

, ∙

,

 TrennbauteilFlanke

,

:

bewertetes Schalldämm-Maß aus direkter Schallübertragung, in dB

,

:

bewertetes Flankendämm-Maß für den Übertragungsweg Ff, in dB

,

:

bewertetes Flankendämm-Maß für den Übertragungsweg Df, in dB

,

:

bewertetes Flankendämm-Maß für den Übertragungsweg Fd, in dB

S42-180-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (1)]

10

, ∙

 FlankeTrennbauteil

,

in dB

Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Schalldämm-Maß , für den direkten Schallübertragungsweg ,

,

∆

,

in dB

mit ∙

,

:

,

bewertetes Schalldämm-Maß des trennenden massiven Bauteils, in dB Beton, MW aus Betonsteinen, KS, MZ, Verfüllsteine (65 kg/m²  ′  720 kg/m²): Mauerwerk aus Leichtbeton (140 kg/m²  ′  480 kg/m²): Porenbeton (50 kg/m²  ′  150 kg/m²): Porenbeton (150 kg/m²  ′  300 kg/m²):

:

∆

in dB

Korrekturwert für entkoppelte Kanten, in dB ′  150 kg/m²: = 2 bis 3: ′ > 150 kg/m²: = 2 bis 3: ,

:

= 2 dB = 3 dB

= 4: = 4:

bewertete Verbesserung durch Vorsatzkonstruktionen, in dB einseitig angebracht: ∆ ∆ , bzw. ∆ , , zweiseitig angebracht: ∆ ∆ , 0,5 ∙ ∆ ,

S42-065-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (4), (5) und (9), DIN 4109-32 Gl. (13) bis (16), Tabelle 1]

,

= 30,9; = 30,9; = 32,6; = 26,1;

= 22,2 = 20,2 = 22,5 = 8,4

= 4 dB = 6 dB

bzw. ∆

,

∆

,

0,5 ∙ ∆

,

Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Schalldämm-Maß in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Masse

′

70 65

Schalldämm-Maß Rw [dB]

60 55 50 45 40

Beton, MW aus Betonsteinen, KS, MZ, Verfüllsteine MW aus Leichtbeton Porenbeton

35 30 50

65

S42-067-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

100

150 200 300 flächenbezogene Masse m‘ [kg/m²]

400

500

600 700 800

Luftschallübertragung zwischen Räumen Flächenbezogene Masse ′ eines Massivbauteils gesamt



′

′

′

in kg/m²

Wandbaustoff (Mauerwerk, Beton)



′

∙

in kg/m²

Putz



′ : : :

∙

in kg/m²

Dicke des Wandbaustoffs, in m Dicke des Putzes, in m Rohdichte des Wandbaustoffs, in kg/m³

:

Rohdichte des Putzes, in kg/m³

S42-070-1/1 D [DIN 4109-32 Gl. (11) und (12)]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Anzusetzende Rohdichte für das Mauerwerk (Wand) und Rohdichte für den Putz Art des Mauerwerks

[kg/m³]

Mauerwerk mit Normalmörtel (2,2   0,35) Mauerwerk mit Leichtmörtel (1,0   0,35) Mauerwerk mit Dünnbettmörtel 

> 1,0



Klassenbreite der

100 kg/m³ und



Klassenbreite der

50 kg/m³ und

Art des Putzes

 1,0  1,0

900 ∙

100

900 ∙

50

1.000 ∙

100

1.000 ∙

50

1.000 ∙

25

[kg/m³]

Gips- und Dünnlagenputze

1.000

Kalk- und Kalkzementputze

1.600

Leichtputze

900

Wärmedämmputze

250

S42-085-1/1 D [DIN 4109-32 Gl. (4) bis (8) und zu Gl. (12)]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertete Verbesserung der Direktschalldämmung ∆ Resonanzfrequenz der Vorsatzkonstruktion [Hz] 30 

 160

200 250 315 400 500 630 bis 1600 1600 <  5000 160 ∙

′∙

1 ′

1 ′

mit ′ S42-110-1/1 D [DIN 4109-34 Tabelle 1 und Gl. (1)]

durch Vorsatzkonstruktionen

Bewertete Verbesserung der Direktschalldämmung ∆ [dB] 0,5 ∙ 74,4 20 ∙ 0 -1 -3 -5 -7 -9 -10 -5 ′: dynamische Steifigkeit der Dämmschicht, in MN/m³ ′ : flächenbezogene Masse des Grundbauteils, in kg/m² ′ : flächenbezogene Masse der Vorsatzschale, in kg/m² : dynamischer Elastizitätsmodul der Hohlraumschicht, in MN/m² : Dicke der Hohlraumschicht, in m : bewertetes Schalldämm-Maß des Grundbauteils, in dB

Luftschallübertragung zwischen Räumen Flankenschallübertragungswege ‫( ݂ܨ‬trennendes Bauteil Wohnungstrennwand) F f

F f

F

F f

S42-184-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

f

Luftschallübertragung zwischen Räumen Flankenschallübertragungswege ‫( ݂ܦ‬trennendes Bauteil Wohnungstrennwand)

f

D

D f

D D

S42-186-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

f

f

Luftschallübertragung zwischen Räumen Flankenschallübertragungswege ‫( ݀ܨ‬trennendes Bauteil Wohnungstrennwand) F d

F

d

F

F d

S42-188-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

d

Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Flankendämm-Maß , für den Schallübertragungsweg vom Bauteil (i) auf Bauteil (j)

,



,

2

 Flanke Senderaum : :

,

∆

,

,

: : : 0:

:



,

2

 Flanke Empfangsraum

∆

10 ∙

,

 Vorsatzschalen vor Flanken

 Stoßstelle

∙

in dB

 Trennbauteil und Kopplungslänge

bewertetes Schalldämm-Maß des flankierenden massiven Bauteils im Senderaum, in dB bewertetes Schalldämm-Maß des flankierenden Bauteils im Empfangsraum, in dB gesamte bewertete Verbesserung des Schalldämm-Maßes durch zusätzlich angebrachte Vorsatzkonstruktionen auf dem Sende- (i) und/oder Empfangsbauteil (j) des betrachteten Übertragungsweges, in dB ∆ , bzw. ∆ , ∆ , einseitig angebracht: ∆ , ∆ , 0,5 ∙ ∆ , bzw. ∆ , ∆ , 0,5 ∙ ∆ , zweiseitig angebracht: ∆ , Stoßstellendämm-Maß auf dem Übertragungsweg ij, in dB, abhängig von der Art des Stoßes und dem Übertragungsweg, siehe Tabelle Fläche des Trennbauteils, die beiden Räumen gemeinsam ist, in m² gemeinsame Kopplungslänge der Verbindungsstelle zwischen dem trennenden und dem flankierenden Bauteil, in m Bezugskopplungslänge, 0 = 1 m

S42-140-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (10)]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Arten von Stoßstellen T-Stoß

Kreuzstoß

L-Stoß (Kante)

m'4

m'2

m'3

m'1

m'1

m'3

m'2

m'2

m'1

Das Bauteil besitzt nach der Stoßstelle dieselbe flächenbezogene Masse wie vor der Stoßstelle: ′ S42-150-1/1 D nach [DIN 4109-32]

′

′

′

′

′

Luftschallübertragung zwischen Räumen Stoßstellendämm-Maß bei verschiedenen Stoßausführungen (massiv, starr) Art des Stoßes Eckstoß Dickenwechsel T-Stoß

Kreuzstoß

Schallübertragungsweg 1-2 1-3 1-2 1-3

Mindestwert des Stoßstellendämm-Maßes 1 1 10 ∙ ∙ ∙

Hilfsgröße

[-] [dB] 2,7 5,7 ∙ 12 5∙ 2 5 12 4,7 5,7 ∙ 12 5,7 14,1 ∙ < 0,215 13 8 6,8 ∙  0,215 13 5,7 15,4 ∙ 12 8,7 17,1 ∙ < 0,182 13 9,6 11 ∙  0,182 13 auf dem Übertragungsweg ij

: gemeinsame Kopplungslänge der Verbindungsstelle zwischen dem trennenden und dem flankierenden Bauteil, in m : Bezugs-Kopplungslänge, = 1 m : Fläche des angeregten Bauteils im Senderaum, in m² : Fläche des abstrahlenden Bauteils im Empfangsraum, in m² S42-170-1/1 D [DIN 4109-32 Gl. (17), (23) bis (31)]

Stoßstellendämm-Maß 2 2

5,7 ∙

2

5,7 ∙

2

2

′ ′ ′ : flächenbezogene Masse des Bauteils i im Übertragungsweg ij, in kg/m² (angeregtes Bauteil) ′ : flächenbezogene Masse des anderen, die Stoßstelle bildenden Bauteils senkrecht dazu, in kg/m²

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Schalldämmung in Mehrfamilienhäusern, Bürogebäuden und gemischt genutzten Gebäuden Spalte 1 Zeile

2

Bauteile

3 4 5 Anforderungen ′ , ′ Bemerkungen [dB] [dB]

1

Decken unter allgemein nutzbaren Dachräumen, z.B. Trocken 53 böden, Abstellräumen und ihren Zugängen

2

Wohnungstrenndecken (auch Treppen)

3 4 5 6

Trenndecken (auch Treppen) zwischen fremden Arbeitsräumen bzw. vergleichbaren Nutzungseinheiten Decken über Kellern, Hausfluren, Treppenräumen unter Aufenthaltsräumen Decken über Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ähnliches unter Aufenthaltsräumen Decken Decken unter/über Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen

 52

-

 54

 50 a, b

Wohnungstrenndecken sind Bauteile, die Wohnungen voneinander oder von fremden Arbeitsräumen trennen.

 54

 53

-

 52

 50

 55

 50

Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume in alle Schallausbreitungsrichtungen.

 55

 46

7

Decken unter Terrassen und Loggien über Aufenthaltsräumen -

 50

8 8.1

Decken unter Laubengängen Balkone Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich über zwei Geschosse erstrecken Decken unter Bad und WC ohne/mit Bodenentwässerung Decken unter Hausfluren

-

 53  58

-

 50

≥ 54 -

≤ 53  50

9 10 11

S52-020-1/2 D [DIN 4109-1 Tabelle 2]

Wegen der verstärkten Übertragung tiefer Frequenzen können zusätzliche Maßnahmen zur Schalldämmung erforderlich sein. Bezüglich der Luftschalldämmung gegen Außenlärm siehe Abschnitt 7. Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume in alle Schallausbreitungsrichtungen.

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Schalldämmung in Mehrfamilienhäusern, Bürogebäuden und gemischt genutzten Gebäuden Spalte 1

2

3 4 5 Anforderungen ′ , Zeile Bauteile ′ Bemerkungen [dB] [dB] 12 Treppen Treppenläufe und -podeste  53 Wohnungstrennwände sind Bauteile, die Wohnungen Wohnungstrennwände und Wände zwischen fremden Arbeits13  53 voneinander oder von fremden Arbeitsräumen trennen. räumen Für Wände mit Türen gilt die Anforderung ′ (Wand) (Tür) + 15 dB. Darin bedeutet (Tür) die erfor= derliche Schalldämmung der Tür nach Zeile 18 oder 14 Treppenraumwände und Wände neben Hausfluren  53 Zeile 19. Wandbreiten  30 cm bleiben dabei unberückWände sichtigt. Wände neben Durchfahrten, Sammelgaragen, einschließlich 15  55 Einfahrten 16 Wände von Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen  55 17 Schachtwände von Aufzugsanlagen an Aufenthaltsräumen  57 Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen in geschlos18 sene Flure und Dielen von Wohnungen und Wohnheimen  27 oder von Arbeitsräumen führen Bei Türen gilt nach Tabelle 1 - siehe auch Tabelle Türen 1, Fußnote c. Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen unmittelbar in 19 Aufenthaltsräume – außer Flure und Dielen – von Wohnungen  37 führen a Im Falle von baulichen Änderungen von vor 1. Juli 2016 fertiggestellten Gebäuden liegt die Anforderung bei ′ , ≤ 53 dB. b Beim Neubau von Gebäuden mit Deckenkonstruktionen, die DIN 4109-33:2016-07, Schallschutz im Hochbau — Teil 33: Daten für die rechnerischen Nachweise des Schallschutzes (Bauteilkatalog) — Holz-, Leicht- und Trockenbau, zuzuordnen sind, liegt die Anforderung bei ′ , ≤ 53 dB.

S52-020-2/2 D [DIN 4109-1 Tabelle 2]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Nachweis der Anforderungen an die Luftschalldämmung von trennenden Bauteilen Wände und Decken ′

2

,

in dB

5

,

in dB

Türen ′ ′ :

: 2 bzw. 5 dB: ,

bewertetes Bau-Schalldämm-Maß, in dB erforderliches Bau-Schalldämm-Maß, in dB Sicherheitsbeiwert (Unsicherheit der Prognose

), vereinfachte Ermittlung

Beispiel für Wände und Decken ′

2

54,8

2

52,8


30 mm, m' > 150 kg/m² d > 50 mm, m' > 100 kg/m²

3 4 5 6

Vertikalschnitt

Vertikalschnitt

vollständig getrennte Bodenplatte (und Fundament)

6

Bereich vollständiger Trennung Bereich unvollständiger Trennung Außenwand (einschalig) Außenwand (zweischalig)

getrennte Bodenplatte auf einem gemeinsamen Fundament

Luftschallübertragung zwischen Räumen Bewertetes Schalldämm-Maß ′ , zweischaliger massiver Trennwände ′

,

′

′

,

28 ∙ 0,6

′ ∆

,

:

, ,

: ′ , ′ : , ,

:

,

:

: : : :

∆

in dB

, ,

18 ,

5,5 ∙ 1

′

,

in dB in dB

,

′

,

in kg/m²

bewertetes Schalldämm-Maß einer gleich schweren einschaligen Wand, in dB Zuschlagswert für die Zweischaligkeit, in dB  DIN 4109-2 Tabelle 1 Korrekturwert zur Berücksichtigung flankierender Bauteile, in dB (Wände und Decken) flächenbezogene Masse beider Schalen, in dB Bezugsgröße, ′ = 1 kg/m² flächenbezogene Masse einer Schale der zweischaligen Wand, in kg/m² mittlere flächenbezogene Masse der unverkleideten, homogenen flankierenden Bauteile, in kg/m² , und , sind für den gewählten Empfangsraum zu ermitteln flächenbezogene Masse des jeweiligen unverkleideten massiven Flankenbauteils i, in kg/m² Anzahl der nicht verkleideten massiven Flankenbauteile, [-]

S42-227-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (18) und (20)]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Zuschlagswerte ∆ , unterschiedlicher Übertragungssituationen für zweischalige Haustrennwände Zeile

Situation (Vertikalschnitt)

Beschreibung

∆

a) b) c)

,

[dB]

1

vollständige Trennung der Schalen und der flankierenden Bauteile ab Oberkante Bodenplatte, auch gültig für alle darüber liegenden Geschosse, unabhängig von der Ausbildung der Bodenplatte und der Fundamente

12

2

Außenwände durchgehend mit

′  575 kg/m2 (z.B. Kelleraußenwände als „weiße Wanne“)

9

3

Außenwände durchgehend mit ′  575 kg/m2 (z.B. Kelleraußenwände als „weiße Wanne“) Bodenplatte durchgehend mit ′  575 kg/m2

3

S42-210-1/2 D [DIN 4109-2 Tabelle 1]

Luftschallübertragung zwischen Räumen Zuschlagswerte ∆ , unterschiedlicher Übertragungssituationen für zweischalige Haustrennwände

a b c

d

4

Außenwände getrennt Bodenplatte und Fundamente getrennt

9

5

Außenwände getrennt Bodenplatte getrennt auf gemeinsamen Fundament

6d

6

Außenwände getrennt Bodenplatte durchgehend mit

6d

′  575 kg/m2

Falls die einzelnen Schalen nicht schwerer als 200 kg/m2 sind, können die Zuschlagswerte ∆ , für zweischalige Haustrennwände aus Porenbeton für die Zeilen 1, 2, 3, und 4 um 3 dB und für die Zeilen 5 und 6 um 6 dB erhöht werden. Falls die einzelnen Schalen nicht schwerer als 250 kg/m2 sind, können die Zuschlagswerte ∆ , für zweischalige Haustrennwände aus Leichtbeton um 2 dB erhöht werden, wenn die Steinrohdichte  800 kg/m3 ist. Falls der Schalenabstand mindestens 50 mm beträgt und der Fugenhohlraum mit Mineralwolledämmplatten nach DIN EN 13162, Anwendungskurzzeichen WTH nach DIN 4108-10, ausgefüllt wird, können die Zuschlagswerte ∆ , bei allen Materialien in den Zeilen 1, 2, und 4 um 2 dB erhöht werden. Für eine Haustrennwand bestehend aus zwei Schalen je 17,5 cm Porenbeton der Rohdichteklasse 0,60 (oder größer) mit einem Schalenabstand von mindestens 50 mm, verfüllt mit Mineralwolledämmplatten nach DIN EN 13162, Anwendungskurzzeichen WTH nach DIN 4108-10, kann insgesamt ein ∆ , von +14 dB angesetzt werden. Zuschläge nach Fußnote a sind in diesem Zuschlag bereits berücksichtigt.

S42-210-2/2 D [DIN 4109-2 Tabelle 1]

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Luft- und Trittschalldämmung zwischen Einfamilien-Reihenhäusern und zwischen Doppelh. Spalte 1 Zeile 1 2 3

Bauteile Decken

Decken Bodenplatte auf Erdreich bzw. Decke über Kellergeschoss

Treppen Treppenläufe und -podeste

4 5

2

Wände

3 4 5 Anforderungen ′ , ′ Bemerkungen [dB] [dB] Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für  41 die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume  46 in waagerechter oder schräger Richtung. Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume  46 in waagerechter oder schräger Richtung.

Haustrennwände zu Aufenthaltsräumen, die im untersten Ge 59 schoss (erdberührt oder nicht) eines Gebäudes gelegen sind Haustrennwände zu Aufenthaltsräumen, unter denen mindestens 1 Geschoss (erdberührt oder nicht) des Gebäudes vor 62 handen ist

S52-030-1/1 D [DIN 4109-1 Tabelle 3]

-

-

-

-

Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 2

3

4

Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Luftschallübertragung von Außenlärm Schallübertragungswege

Fd Dd Ff

Df

Empfangsraum Dd: Df: Ff: Fd:

Direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung) und die flankierenden Bauteile (Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung und Abstrahlung) Schallübertragung über die flankierenden Bauteile (Anregung) und das trennende Bauteil (Abstrahlung)

S43-010-1/1 D nach [DIN 4109-2 Bild 8]

Luftschallübertragung von Außenlärm Gesamtes bewertetes Bauschalldämm-Maß ′ ′

,,

,, ,

: : :  



, ∙

∙

,

,

: :

∙

,,

,

(ohne Flankenschallübertragung)

in dB

in dB

Auf die Außenbauteilfläche bezogenes Schalldämm-Maß der einzelnen Bauteile und Elemente, in dB Schalldämm-Maß des einzelnen Bauteils, in dB Anzahl der Bauteile und Elemente in der Außenbauteilfläche, [-] Fläche des einzelnen Bauteils, in m² Gesamte Außenbauteilfläche, in m²

Für Außenbauteile in Holz-, Leicht- und Trockenbauweise sowie Metall-Glas-Fassaden. Für Außenbauteile in Massivbauweise (Verbindung von biegesteifen Bauteilen der Fassade mit biegesteifen Bauteilen des Empfangsraums), falls ′ ,  40 dB (gesamte Außenbauteilfläche) und ,  50 dB (massives Außenbauteil) angestrebt. In anderen Fällen Ermittlung mit Flankenschallübertragung.

S43-045-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (35) und (37)]

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Festlegungen zur rechnerischen Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels Bestimmung des maßgeblichen Außenlärmpegels 

,



,



3 3

Straßenverkehr: Falls ∆

,

,

10



,

3

Korrektur ∆ für alle von der maßgeblichen Lärmquelle abgewandten Gebäudeseiten 

bei offener Bebauung:



bei geschlossener Bebauung bzw. bei Innenhöfen: ∆

S52-260-2/2 D [DIN 4109-2 Nr. 4.4.5]

∆

5 dB 10 dB

10

78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38

Stadt- und Gemeindestraßen

80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40

Bundes-, Landes-, Kreis- und Gemeindeverbindungsstraßen

Autobahn

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Diagramm zur Abschätzung des Beurteilungspegels von Straßenverkehr, Tag 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33

Korrekturwerte für Sonderfälle und Lage des Immissionsortes sind zu beachten.

S52-210-1/1 D [DIN 18005-1 Bild A.1]

Tag

5m 7m 10m 15m 20m 25m 30m 40m 50m 70m

m 100 m 150 m 2000m 25 m 300 m 400 m 500 700

m

0 100

m 0m 150

68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28

Stadt- und Gemeindestraße

71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31

Landes-, Kreis- und Gemeindeverbindungsstraße

75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35

Bundesstraße

Autobahn

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Diagramm zur Abschätzung des Beurteilungspegels von Straßenverkehr, Nacht 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22

Korrekturwerte für Sonderfälle und Lage des Immissionsortes sind zu beachten.

S52-220-1/1 D [DIN 18005-1 Bild A.2]

Nacht

5m 7m 10m 15m 20m 25m 30m 40m 50m 70m

m 100 m 150 m 2000m 25 m 300 m 400 m 500 700

m

0 100

m 0m 150

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Korrekturwerte zu den Diagrammen zur Abschätzung der Beurteilungspegel (Straße) Korrekturwert ∆ [dB]

Situation Zulässige Höchstgeschwindigkeit

Straßenoberfläche

Lage des Immissionsortes S52-215-1/1 D [DIN 18005-1]

Autobahn 80 km/h Stadtstraße 30 km/h

- 2,5

Offenporiger Asphalt auf Außerortsstraßen mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von mehr als 60 km/h

-3

Unebenes Pflaster auf Straßen mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von 50 km/h und mehr

+6

Unebenes Pflaster auf Straßen mit zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von 30 km/h und mehr

+3

Weniger als 100 m Entfernung von einer Lichtsignalanlage

+2

In Straßenschluchten (beidseitige, mehrgeschossige und geschlossene Bebauung)

+2

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß ′ , , der Außenbauteile ′

,

in dB

,

:

Maßgeblicher Außenlärmpegel, in dB : Korrekturwert für die Raumart, in dB

[dB]

einzuhaltende Mindestanforderung ′ , , [dB]

Bettenräume in Krankenanstalten und Sanatorien

25

35

Aufenthaltsräume in Wohnungen, Übernachtungsräume in Beherbergungsstätten, Unterrichtsräume und Ähnliches

30

30

Büroräume und Ähnliches

35

30

Korrekturwert Raumart

S52-085-1/1 D [DIN 4109-1]

Bauordnungsrechtlich erforderlicher Mindestschallschutz Erforderliches gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß ′ ′

,

′

,

,

,

,

der Außenbauteile

in dB

,

mit

10 ∙

′

,

,

′

,

,

: :

0,8 ∙



in dB

Gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß der Außenbauteile, in dB Gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß der Außenbauteile ohne Korrektur für die Raumgeometrie, in dB  DIN 4109-1 Gl. (6)

:

Korrekturwert für das erforderliche gesamte bewertete Schalldämm-Maß für den Außenlärm, in dB

:

Vom Raum aus gesehene Außenbauteilfläche, in m²

:

Grundfläche des Raumes, in m²

S52-080-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (32) und (33)]

Luftschallübertragung von Außenlärm Nachweis der Anforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen ′

2

,

′

,

:

′

,

,

2 dB:

,

in dB

,

gesamtes bewertetes Schalldämm-Maß, in dB :

erforderliches gesamtes Schalldämm-Maß, in dB ), vereinfachte Ermittlung

Sicherheitsbeiwert (Unsicherheit der Prognose

Beispiel

,

,

45

>

′

,

2

46,7

2

44,7

 Anforderung an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen ist nicht erbracht (1/10 dB-Rundungsregel)

S43-120-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (49)]

Bauphysik, Teilgebiet Schall Lehrmaterial Vorlesung - Inhalt 1 2

3

4

Ziele des Schallschutzes Grundlagen 2.1 Physikalische Begriffe 2.2 Hören 2.3 Schallausbreitung im Freien 2.4 Schallausbreitung in Räumen Raumakustik 3.1 Nachhallzeit 3.2 Schallabsorption 3.3 Schallreflexion 3.4 Raumakustische Planung Bauakustik 4.1 Verhalten von Bauteilen 4.2 Luftschallübertragung zwischen Räumen 4.3 Luftschallübertragung von Außenlärm 4.4 Trittschallübertragung

Trittschallübertragung Laborprüfmethode für den bewerteten Norm-Trittschallpegel ′

,

Auswertegleichung L'n = Li + 10 log

Normhammerwerk

AE A0

5 Hämmer à 400 g aus 4 cm Höhe fallend 10 Schläge/s

Li AE Mikrofon Vertikalschnitt S45-041-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

A0 :

Bezugs-Absorptionsfläche, A0 = 10 m²

L'n :

Norm-Trittschallpegel, in dB

L'n,w : Bewerteter Norm-Trittschallpegel, in dB AE :

Äquivalente Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum, in m²

Li :

Gemessener Trittschallpegel, in dB

Trittschallübertragung Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels ′

,

M: Messwertkurve B‘: verschobene Bezugzkurve Norm-Trittschallpegel L‘n [dB]

60

B: B

L‘n,w

50

Bezugskurve

B‘ M

40

Bewerteter Norm-Trittschallpegel L‘n,w = 50 dB

30

20

125

250

500 1000 Frequenz f [Hz]

S45-060-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

2000

Empfundene Schutzwirkung LA = L‘n,w + Cl

Trittschallübertragung Schallübertragungswege für den Trittschall

Empfangsraum

Dd

Df

Empfangsraum

Df

Df

Df

Df

Df Empfangsraum

Dd: Direkte Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung und Abstrahlung) Df: Schallübertragung über das trennende Bauteil (Anregung) und die flankierenden Bauteile (Abstrahlung) S45-010-1/1 D nach [DIN 4109-2 Bild 4]

Trittschallübertragung Flankenschallübertragung im Massivbau

Dd

S45-020-1/1 D © 2016 Prof. Dr.-Ing. Martin Homann

Df (Rohdecke)

Trittschallübertragung Bewerteter Norm-Trittschallpegel ′

,

(Massivdecken)

übereinander liegende Räume ′

,

,

,

, ,

:

∆ :

:

, ,

∆

unterschiedliche Raumanordnungen in dB

′: ′ : ′ :

,

,

, ,

in dB

∆

äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel der Rohdecke, in dB 164 35 ∙ ′ in dB für 100 kg/m²  ′  720 kg/m² , , , bewertete Trittschallminderung durch eine Deckenauflage, in dB  DIN 4109-34 Gl. (3) und (5) oder Bilder 1 und 2 Korrekturwert für die Trittschallübertragung über die flankierenden Bauteile, in dB Massivdecken ohne Unterdecke (falls

:

′

′

,



′ ):

0,6

5,5 ∙

′

′, Korrekturwert zur Berücksichtigung der Übertragungssituation zwischen Sende- und Empfangsraum, in dB  DIN 4109-2 Tabelle 2 flächenbezogene Masse der Rohdecke ohne Deckenauflage, in kg/m², mit = 2.400 kg/m³ (Normalbeton) mittlere flächenbezogene Masse der Rohdecke, in kg/m² mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile auf der Empfangsraumseite, in kg/m²

S45-085-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (25), (26) und (29) sowie DIN 4109-32 Gl. (21)]

Trittschallübertragung Bewertete Trittschallminderung ∆

schwimmender Estriche

schwimmende Mörtelestriche ∆

13 ∙

14,2 ∙

in dB

20,8

mit 6 MN/m³  ′  50 MN/m³ und 60 kg/m² 

′  160 kg/m²

schwimmende Gussasphalt- oder Fertigteilestriche ∆

0,21 ∙

5,45 ∙

0,46 ∙

mit 15 MN/m³  ′  40 MN/m³ und 15 kg/m²  mit 15 MN/m³  ′  50 MN/m³ und 58 kg/m² 

:

:

23,8

′  40 kg/m² (Fertigteilestriche) ′  87 kg/m² (einlagige Gussasphaltestriche)

flächenbezogene Masse der Estrichplatte, in kg/m² dynamische Steifigkeit der Dämmschicht, in MN/m³

S45-115-1/1 D [DIN 4109-34 Gl. (3) und (5)]

in dB

Trittschallübertragung zur Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels ′ Korrekturwert Lage der Empfangsräume (ER)

[dB]

ER

Lage der Empfangsräume (ER)

… [dB]

ER

neben oder schräg unter der angeregten Decke

+5 b

ER

, ,

über der angeregten Decke (Gebäude mit tragenden Wänden)

ER

wie vor, jedoch ein Raum dazwischenliegend

+10 c

ER +10 b

über der angeregten Decke (Skelettbau)

+ 20

ER a b c

Norm-Hammerwerk nach DIN EN ISO 10140-5:2014-09, Anhang E. Voraussetzung: Zur Sicherstellung einer ausreichenden Stoßstellendämmung müssen die Wände zwischen angeregter Decke und Empfangsraum starr angebunden sein und eine flächenbezogene Masse ′  150 kg/m2 haben. Dieser Korrekturwert gilt sinngemäß auch für Bodenplatten.

S45-320-1/1 D [DIN 4109-2 Tabelle 2]

Trittschallübertragung Haustrennwand mit zwei biegesteifen Schalen und Trennfuge

Senderaum

Empfangsraum

Empfangsraum

Vertikalschnitt S45-070-1/1 D nach [DIN 4109-2 Bild 5]

‫ = ்ܭ‬15 dB

Trittschallübertragung Nachweis der Anforderungen an die Trittschalldämmung ′

3 dB

,

:

′

,

′

, ,

in dB

, ,

bewerteter Norm-Trittschallpegel, in dB :

3 dB:

zulässiger bewerteter Norm-Trittschallpegel, in dB Sicherheitsbeiwert (Unsicherheit der Prognose

), vereinfachte Ermittlung

Beispiel ′

,

3

47,3

3

50,3

>

, ,

 Anforderung an die Trittschalldämmung ist nicht erfüllt (1/10 dB-Rundungsregel)

S45-370-1/1 D [DIN 4109-2 Gl. (49)]

50