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I. Dokumenteninformationen Dipl.-Ing. (FH) Bernd Saß

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Bewertung der Schalldämmung von Einbaufugen

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Anwendung des Fugenschalldämm-Maßes

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Das Werkzeug der Fugenschalldämmung gewinnt in der Praxis an Bedeutung: hiermit ist es möglich, geeignete Systeme zur Anschlussfugenausbildung für konkrete Situationen auszuwählen. Die Untersuchungen der letzten Jahre haben jedoch auch gezeigt, dass ein dauerhaft dichter und damit auch schalldichter Anschluss in aller Regel nur mit Abdichtungen auszuführen ist, z. B. mit elastischem Dichtstoff; eine Hinterfüllung mit Montageschaum allein ist nicht ausreichend. Besonders bei der Auswahl von komprimierten Dichtungsbändern und Multifunktionsbändern ist auf eine besondere Sorgfalt bei Planung und Ausführung zu achten. Eine zusätzliche raumseitige Abdichtung wird vom ift Rosenheimausdrücklich empfohlen, sobald Anforderungen an die Schalldämmung des Außenbauteils gestellt werden.

Abstract

17491 Zeichen (gesamt inkl. Leerzeichen), 7 Bilder, 2 Tabellen

Bilder Zeichen Titel/Rubrik Ausgabe

© 2011 Institut für Fenstertechnik e.V.; Theodor-Gietl-Straße 7-9; 83026 Rosenheim www.ift-Rosenheim.de; [email protected]; Tel./Fax 08031/261-0/290

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Dipl.-Ing. (FH) Bernd Saß ift Rosenheim

Bewertung der Schalldämmung von Einbaufugen Anwendung des Fugenschalldämm-Maßes 1

Einleitung

Ein wichtiges Kriterium zur Planung der Luftschalldämmung von Bauelementen wie Fenstern und Türen ist die Dichtigkeit der Einbaufuge, also der Übergang zwischen Bauteil und umgebendem Baukörper. Eine Möglichkeit, die Schallübertragung über solche Bauteile zu bewerten ist das sogenannte Fugenschalldämm-Maß, ein auf die Länge der Bauteilfuge bezogenes Schalldämm-Maß. Funktionsfugen im öffenbaren Bereich, z. B. eines Fensters oder einer Tür, können ebenfalls mit Fugenschalldämm-Maßen beschrieben werden, auch wenn sie bei der Prüfung im betriebsfertigen Zustand in aller Regel mit berücksichtigt werden. Dennoch besteht auch bei Bauelementen mittlerweile die Möglichkeit, die Schalldämmung eines betriebsfertigen Elementes aus der Schalldämmung der Bauteile (z. B. des Türblattes) und der Fugenschalldämmung der zugehörenden Dichtungen (Falz- und Bodendichtung) zu bestimmen. Das ift Rosenheim hat zur Bestimmung der Fugenschalldämmung ein Prüfverfahren entwickelt, mit dem inzwischen eine umfangreiche Prüferfahrung vorliegt. Dieser Beitrag zeigt aktuelle Erkenntnisse aus der Prüftätigkeit und die zwischenzeitlich durchgeführten Arbeiten aufgrund der Einführung in Prüf- und Bewertungsnormen. Der Schwerpunkt dieses Artikels liegt auf der Fugenschalldämmung von Füllstoffen, wie sie in Bauanschlussfugen verwendet werden. Gerade bei solchen Füllstoffen hat sich in Reaktionen aus der Praxis gezeigt, dass die Anwendung der Fugenschalldämm-Maße eine Kenntnis der Zusammenhänge erfordert und bei unsachgemäßer Verwendung zu Schadensfällen führen kann. Diese werden in einem separaten Abschnitt beschrieben.

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Kurzbeschreibung des Verfahrens

Die Fugenschalldämmung wird mit dem Kürzel RST oder RS gekennzeichnet. Die Labormessung erfolgt im Zweiraumverfahren, wie es z.B. in EN ISO 140-3 beschrieben ist mit der Besonderheit, dass die Bezugsfläche mit der Länge der Fuge verknüpft wird (Gleichung 1). Für die Ausbildung der zu untersuchenden Fuge ist eine Prüfvorrichtung erforderlich, die die geometrischen Verhältnisse der zu untersuchenden Fuge so genau

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wie möglich nachbildet und gleichzeitig eine (bis auf die Fuge) geringe Schalltransmission aufweist.  S l R S  L 1  L 2  10  log N   A  lN 

Gleichung 1

Legende: RS

Fugenschalldämm-Maß in dB

L1,L2 Schallpegel im Sende- und Empfangsraum in dB SN, lN Bezugsfläche- und länge (jeweils 1) A

Äquivalente Absorptionsfläche in m²

l

Fugenlänge in m

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Prüferfahrungen des ift

Seit den 1990er Jahren führt das ift Rosenheim Prüfungen der Fugenschalldämmung durch. Währenddessen wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes und von firmenbezogenen Prüfungen die Fugenschalldämmung für zwei Bauteilgruppen untersucht: für Füllstoffe in Bauanschlussfugen und für öffenbare Fugen. Besonders für fugenfüllende Materialien hat es in der letzten Zeit eine Entwicklung hin zu Montagessystemen mit Dichtungsbändern gegeben, für die auch jeweils das Fugenschalldämm-Maß bestimmt worden ist.

b

110 mm

l = 1200 mm

t = 100 mm

Bild 1

Beispiel für die Nachbildung einer idealisierten Bauteilfuge zur Untersuchung eines Füllstoffes.

Bild 2

Beispiel für die Nachbildung einer konkreten Bauteilfuge zur Untersuchung eines modernen Multifunktions-Dichtungsbandes.

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Um allgemein zugängliche Daten zur Verfügung zu stellen, wurden die Messdaten katalogisiert und unter Berücksichtigung von Sicherheitsabschlägen veröffentlicht, z. B. im „Leitfaden zur Montage“ ab Ausgabe 2006 [8]. Mit der Ausgabe 2010 [9] wurde die Tabelle um Multifunktionsbänder ergänzt. Die Werte für Bauanschlussfugen sind Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1

Beispiele für die Fugenschalldämmung von Anschlussfugen Variante

Fugenschalldämm-Maß RS,w in dB Fugenbreite 10 mm

20 mm

30 mm

15

10

5

35..45

30..40

25..35

Montageschaum

 50

 47

 45

Dichtband, zu 80 % komprimiert

 40

–

–

Multifunktionsband, zu 65 % komprimiert

 40

 35

–

Beidseitig versiegelt

 55

 54

 53

Einseitig Bauanschlussfolie  1 mm

 40

 35

 30

Beidseitig Bauanschlussfolie  1 mm

 50

 45

 40

Leere Fuge Mineralfaser gestopft

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Einbringung des Verfahrens in die Normung

Derzeit wird das Prüfverfahren in den folgenden Normen bzw. Richtlinien beschrieben:  EN 12354-3 (Rechenmodell)  NEN 5273 (Prüfverfahren) und  ift-Richtlinie SC-01/2 (Prüfverfahren) Somit fehlte bislang ein genormtes Prüfverfahren auf internationaler Ebene (CEN oder ISO), um einerseits die Prüfvorschrift allgemein zugänglich zu gestalten und andererseits Bauteildaten für Fugen und Dichtungen in nationale und internationale Bauteilsammlungen aufnehmen zu können. Das ift Rosenheim hat sich dafür eingesetzt, die beschriebene Lücke in der Normung zu schließen. Im Rahmen der Überarbeitung und Neusortierung der Normenreihe EN ISO

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140 für Schallmessungen unter der Kenn-Nummer ISO 10140 ist ein Abschnitt für die Bestimmung der Fugenschalldämmung erarbeitet worden. Hierin sind im Wesentlichen das niederländische Verfahren nach NEN 5273 und die ift-Richtlinie SC-01/2 zusammengefasst worden. Das Papier liegt mittlerweile (Stand November 2010) im Entwurf unter der Bezeichnung E DIN EN ISO 10140-1/A1:2010-09 vor. Auch bei der Erarbeitung des neuen Bauteilkataloges zu DIN 4109 ist für das Thema Fugen ein eigenes Kapitel erstellt worden. Analog zum „Leitfaden zur Montage“ wurden darin gesicherte Kennzahlen für Bauanschlussfugen sowie von öffenbaren Fugen bei Türen zusammengestellt.

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Grenzen des Verfahrens

Aufgrund der bei diesen Prüfungen nicht zu vermeidenden, sehr kleinen Übertragungsfläche der Schallenergie besteht bei der Laborprüfung oft das Problem, dass der Abstand zur Maximalschalldämmung der Prüfanordnung nicht eingehalten werden kann. In einigen Fällen liegt das Prüfergebnis sogar im Bereich der maximalen Schalldämmung der Prüfvorrichtung. Für die Aussage der Prüfung bedeutet dies, dass in diesen Fällen der von den Umgebungsbedingungen unabhängige Wert („tatsächliche Wert“) gleich oder größer als der bei der Prüfung ermittelte Wert der Fugenschalldämmung ist. Aus Sicht des ift ist dies ein deutlicher Fortschritt zu dem vorherigen Zustand, dass kein Wert vorliegt. Wird mit dem so ermittelten Fugenschalldämm-Maß gerechnet, so ist man im Ergebnis auf der sicheren Seite. Die verschiedenen Fugenelemente sind untereinander vergleichbar hinsichtlich ihrer Schalldämmung. Das stellt insbesondere bei Dichtprofilen zur Beurteilung der Austauschbarkeit einen wesentlichen Vorteil dar.

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Anwendung der Fugenschalldämmung in der Praxis

Für den Planer einer Einbausituation stellt sich bei der Anwendung die Frage, wie mit dem neuen Kennwert der Fugenschalldämmung zu verfahren ist, um geeignete Systeme für eine konkrete Bausituation auszuwählen. Im ersten Schritt ist es wichtig zu wissen, wie sich die resultierende Schalldämmung aus Fenster und Einbaufuge zusammensetzt. Rechnerisch lassen sich resultierende Schalldämm-Maße für Bauteile mit den zugehörenden Fugenschalldämm-Maßen für Anschluss- oder Funktionsfugen nach Gleichung 2 bestimmen.

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Bewertung der Schalldämmung von Einbaufugen Seite 5 von 13 R  R  S l Rres  10  log10 10   10 10  S 

   

Gleichung 2

Legende: Rres resultierendes Schalldämm-Maß des Bauteils inkl. Anschlussfuge in dB Rs

Fugenschalldämm-Maß der Anschlussfuge in dB

R

Schalldämm-Maß des Bauteils in dB

S

Bauteilfläche in m²

l

Fugenlänge in m

Für den Anwendungsfall eines Fensters mit umlaufender Einbaufuge ist demnach neben den Schalldämm-Maßen von Fenster und Fuge das Verhältnis von umlaufender Fugenlänge l zur Fläche S des Fensters zu beachten. Dieses Verhältnis variiert je nach Fensterfläche und Längenverhältnis. Der Zusammenhang ist in Bild 3 grafisch dargestellt. Dabei ist das Verhältnis von Fugenlänge zu Fensterfläche bei großen Fenstern kleiner als bei kleinen Fenstern, was sich günstig auf die resultierende Schalldämmung auswirkt. Für die weitere Auswertung wird in drei Kategorien unterschieden: kleines, mittleres und großes Fenster. Die geometrischen Daten hierfür sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2

Einteilung in Fensterkategorien

(Breite × Höhe = S)

Fugenlänge l

Verhältnis l/S

kleines Fenster

0,8 m × 0,8 m = 0,64 m²

3,2 m

5 m/m²

mittleres Fenster

1,2 m × 1,5 m = 1,80 m²

5,4 m

3 m/m²

großes Fenster

2,85 m × 2,5 m = 7,1 m²

10,7 m

1,5 m/m²

Kategorie

Fenstergröße

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Bild 3

Zusammenhang zwischen den Fensterabmessungen und dem Verhältnis von Fensterumfang (l in m) zur Fensterfläche (S in m²)

Mit Kenntnis dieser Zusammenhänge kann nun das resultierende Schalldämm-Maß eines Fensters einschließlich der Einbausituation bestimmt werden. Bild 4 stellt diesen Zusammenhang grafisch dar. Es zeigt, dass der Einfluss der Fugenschalldämmung auf das resultierende Schalldämm-Maß mit größer werdendem Verhältnis von Fugenlänge zu Fensterfläche zunimmt. Anders ausgedrückt sind im Hinblick auf die Ausbildung der Fensterfuge kleine Fenster etwas kritischer zu bewerten als große. Um eine möglichst einfache Aussage zu treffen, soll im Folgenden der mittlere Größenbereich der Fenster betrachtet werden.

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Bild 4

Rechnerischer Einfluss der Fugenschalldämmung auf das resultierende SchalldämmMaß eines Fensters im eingebauten Zustand

Die zu treffende Aussage muss unter der Prämisse stehen, dass die Einbaufuge die Schalldämmung eines Fensters nicht verschlechtern darf. Dies veranschaulicht das Diagramm in Bild 4 mit einem Ablesebeispiel: beträgt die Fugenschalldämmung z. B. Rs,w = 35 dB (rote Kurve), so reduziert sich die Schalldämmung eines Fensters mit Rw = 35 dB (im Beispiel magenta) bei mittleren Fenstergrößen um etwa 6 dB. Bei einer Fugenschalldämmung von Rs,w = 45 dB (blaue Kurve) beträgt der Verlust bei dem gleichen Fenster etwa 1 dB. Es gilt also der Zusammenhang: je höher die Fugenschalldämmung, desto geringer der Verlust an Schalldämmung. In Bild 4 ist mit der grauen Linie die Forderung an die Einbaufuge grafisch eingetragen, dass die resultierende Schalldämmung um nicht mehr als 1 dB durch die Einbaufuge reduziert werden darf. Wendet man das 1-dB-Kriterium an, so muss in Abhängigkeit der Anforderung an das bewertete Schalldämm-Maß Rw des Fensters das Fugenschalldämm-Maß RS,w so ausgelegt werden, dass die Gesamtschalldämmung nicht verringert wird. Als Richtwert kann abgeleitet werden: RS,w  Rw + 10 dB

Gleichung 3

Wenn das Verhältnis nach Gleichung 3 gewährleistet ist, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Schalldämm-Maß Rw des Fensters um nicht mehr als 1 dB durch die ausgeführte Fuge mit dem dazugehörenden Fugenschalldämm-Maß RS,w verringert und damit keine wesentliche Verschlechterung eintritt. Diese Regel wurde bereits im

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„Leitfaden zur Montage“ veröffentlicht, um dem Anwender ein Planungswerkzeug an die Hand zu geben.

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Fenster mit Montagefugen im Prüfstand

Um die rechnerische Betrachtung mit Messergebnissen zu vergleichen, wurden Fenster mit unterschiedlichen Anschlussfugenausbildungen im Fensterprüfstand nach DIN EN ISO 140-1 untersucht. Bild 5 zeigt Beispiele dieser Messungen. Ein vollständig eingeschäumtes Fenster verliert danach beispielsweise 2 dB Schalldämmung gegenüber einem beidseitig mit Dichtstoff abgedichteten Fenstereinbau (Einbau nach Prüfnorm).

Schalldämm-Maß R in dB

Es zeigt sich deutlich, dass bereits geringe Undichtigkeiten der Anschlussfuge zu erheblichen Abminderungen in der Schalldämmung führen können. Daraus leitet sich die Anforderung an die Bauanschlussfuge aus akustischer Sicht ab. Die Bauanschlussfuge muss umlaufend vollständig luftdichtdicht und zusätzlich mit etwas Masse (z. B. mit elastischem Dichtstoff) abgedichtet sein.

60 Rw

Fenstereinbau nach Norm 45 dB

50

leere Fuge Fenster-Wand 12 dB umlaufende Haarfuge zur Wand 32 dB

40

ein Keilloch im Schaum

30

33 dB

Fuge Fenster – Wand ausgeschäumt 43 dB

20

10

125

250

500

1000

2000

Frequenz f in Hz

Bild 5

Schalldämmaße Rw,P eines Fensters in Abhängigkeit unterschiedlicher Anschlussausbildungen und Fehlstellen zwischen Fenster und Wand

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Weitergehende Anforderungen aus der Bauphysik

An die Dichtigkeit der Anschlussfuge werden nicht nur Anforderungen seitens der Schalldämmung gestellt, sie muss auch anderen Gesichtspunkten genügen. Diese sind unter anderen  die Schlagregendichtheit und  die Luftdichtheit. Daraus leitet sich ab, dass die Fuge innen dauerhaft luftdicht und außen schlagregendicht auszuführen ist. Für die praktische Ausführung bedeutet das, dass für die konkrete Anschlusssituation ein geeignetes Abdichtungs- und Montagesystem für den Einbau ausgesucht werden muss. Ein Beispiel für ein solches System kann eine geeignete innere dauerelastische Abdichtung, Ausfüllung der Fuge mit Dämmstoff und äußere Abdichtung mit vorkomprimiertem Dichtungsband sein. Die Füllung der Fuge mit Schaum oder Mineralwolle dient vorrangig zur Vermeidung von Wärmebrücken. In neuerer Zeit werden für den Einbau auch sogenannte Multifunktionsbänder eingesetzt, die diese Aufgaben (innen luftdicht, Wärmedämmung, außen schlagregendicht) in einem Produkt erfüllen können. Nachdem für diese Ausführung in der Regel keine zusätzliche elastische Abdichtung vorgesehen ist, die für sich betrachtet schon eine hohe Fugenschalldämmung gewährleistet (vgl. Tabelle 1) ist umso größere Sorgfalt bei der Auswahl eines geeigneten Multifunktionsdichtungsbandes für die gestellte Anforderung an die Schalldämmung geboten. Rückfragen aus der Praxis zeigen, dass in einzelnen Fällen die Fugenschalldämmung mit der Anforderung an die Schalldämmung des Fensters gleich gesetzt wird. Wie die Ausführungen nach Bild 4 zeigen, reduziert sich das resultierende Schalldämm-Maß in diesen Fällen beträchtlich, so dass hier von einer Fehlplanung gesprochen werden muss. Zur Vermeidung solcher Fehler ist die Regel nach Gleichung 3 mindestens einzuhalten.

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Fenster mit Montagefugen in praxisnaher Untersuchung

Die Lage des Fensters im umgebenden Baukörper kann sich unterschiedlich auf die Schalldämmung des gesamten Außenbauteils auswirken. Der „Leitfaden zur Montage“ gruppiert die in der Baupraxis häufig anzutreffenden Anschlusssituationen in unkritische (in Bild 6 grün umrandet) und kritische Anschlusssituationen ein (rot umrandet).

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Bild 6

Einfluss der Außenwand- und Einbausituation auf die Schalldämmung

Ergänzend dazu wurden in einer Reihe von Versuchen im Labor Fenster in Mauerwerksrahmen eingebaut und im Prüfstand untersucht. Ziel der Untersuchung war die Ermittlung des Einflusses der Fugenausbildung unter möglichst praxisnahen Bedingungen. Das Beispiel in Bild 7 zeigt, dass die umlaufende Anschlussausbildung wichtig für die Betrachtung der Schalldämmung ist. Besonders sorgfältig muss der untere Fensteranschluss abgedichtet werden. Zudem können die Wandsysteme Einfluss auf die Schalldämmung nehmen; kritisch können sich Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) aus EPS (expandiertem PolystyrolHartschaum) oder PU (Polyurethan) auswirken, die in Verbindung mit dem Putz ein Resonanzsystem bilden (im Beispiel von Bild 7 bei 500 Hz).

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Schalldämm-Maß R in dB

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60 Rw

a: Fenstereinbau nach Norm 48 dB

50

b: Fenster in Beton mit WDVS 44 dB 40

c: wie b, Anschlussfuge seitlich und oben gedichtet 44 dB

30

d: wie b, Anschlussfuge umlaufend abgedichtet 46 dB

20

10

125

250

500

1000

2000

Frequenz f in Hz

Bild 7

Schalldämmaße Rw eines Fensters in einer Betonwand mit WDVS im Vergleich zum Einbau nach Norm, Einbaulage kritisch nach Bild 6

Die Messung im Normprüfstand wurde nicht an dem identischen Fenster vorgenommen, so dass ein Vergleich nicht vollständig möglich ist. Die Unterschiede, die sich durch das WDVS und die Ausbildung des Fensterbankanschlusses ergeben, sind jedoch deutlich aus den Diagrammen abzulesen.

10 Fazit Das Werkzeug der Fugenschalldämmung gewinnt in der Praxis an Bedeutung: hiermit ist es möglich, geeignete Systeme zur Anschlussfugenausbildung für konkrete Situationen auszuwählen. Die Untersuchungen der letzten Jahre haben jedoch auch gezeigt, dass ein dauerhaft dichter und damit auch schalldichter Anschluss in aller Regel nur mit Abdichtungen auszuführen ist, z. B. mit elastischem Dichtstoff; eine Hinterfüllung mit Montageschaum allein ist nicht ausreichend. Besonders bei der Auswahl von komprimierten Dichtungsbändern und Multifunktionsbändern ist auf eine besondere Sorgfalt bei Planung und Ausführung zu achten. Eine zusätzliche raumseitige Abdichtung wird vom ift an dieser Stelle ausdrücklich empfohlen, sobald Anforderungen an die Schalldämmung des Außenbauteils gestellt werden. Untersuchungen an praxisnah eingebauten Fenstern zeigen zudem, dass neben der Wahl des Abdichtungssystems die gesamte Einbausituation die resultierende Schalldämmung

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beeinflusst. Hier sind insbesondere der untere Fensteranschluss zu nennen und Wärmedämm-Verbundsysteme aus geschäumten Materialien, die zu erheblichen SchallNebenwegen führen können.

11 Literatur [1]

Ertel H., Mechel F. P. Akustische Dichtungen von Fugen durch akustisch wirksame Nebenvolumen und akustische Lippendichtungen IBP, Bericht Nr. BS 35/79, 6.7.79

[2]

Ertel H., Mechel F. P. Experimentelle Untersuchungen von akustischen Fugendichtungen; Prinziplösungen für wirksame Dichtungskonstruktionen IBP, Bericht Nr. BS 57/81, 12.3.79

[3]

R. Schumacher Schalltechnische Probleme bei Fensteranschlüssen Rosenheimer Fenstertage 1992

[4]

Forschungsbericht Konstruktionsmerkmale für schalldämmende Wohnungseingangstüren und Bürotüren aus Holz und Holzwerkstoffen ift Rosenheim 1996

[5]

[Froelich H Schalldämmung von Fugen Informationszentrum Fenster Türen Fassaden e.V., ifz-Info 4/96

[6]

Leitfaden zur Planung und Ausführung der Montage von Fenstern und Haustüren RAL-Gütegemeinschaft Fenster und Haustüren e.V. und Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks, 2/97

[7]

Saß, B, Schumacher R. Schalldämmung von Fugen Daga 2003

[8]

Leitfaden zur Planung und Ausführung der Montage von Fenstern und Haustüren RAL-Gütegemeinschaft Fenster und Haustüren e.V. und Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks, 12/2006

[9]

Leitfaden zur Planung und Ausführung der Montage von Fenstern und Haustüren RAL-Gütegemeinschaft Fenster und Haustüren e.V. und Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks, 10/2010

[10] Saß, B. Schalldämmung von Fugen und Schlitzen Daga 2010 [11] EN 12354-3 Berechnung der akustischen Eigenschaften aus den Baueileigenschaften – Teil 3: Luftschalldämmung gegen Außenlärm Berlin, Beuth Verlag GmbH [12] ift-Richtlinie SC-01/2 Verfahren zur Ermittlung des Fugenschalldämm-Maßes von Fugen, die mit Füllstoffen und/oder Dichtungen ausgefüllt sind ift Rosenheim, September 2002

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[13] Entwurf zu DIN 4109-3.5 Bauteilkatalog, Teil Elemente (Internes Papier, letzter Bearbeitungsstand 2009-11) [14] E DIN EN ISO 10140-1/A1:2010 Akustik – Messung der Schalldämmung von Bauteilen im Prüfstand – Teil 1: Anwendungsregeln für bestimmte Produkte – Änderung 1: Leitlinie zur Bestimmung des Schalldämm-Maßes von Fugen, die mit Füllstoffen und/oder Dichtungen ausgefüllt sind (ISO 10140-1:2010/DAM 1:2010) Berlin, Beuth Verlag GmbH [15] NEN 5273: 2005 Acoustic performance of sealing – Laboratory measurement based on EN ISO 140-3

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