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In wood framed buildings, floors are formed by fastening wood sheathing to joists spaced at a regular interval. The sheathing is typically fastened to the joist using screws so the resulting system is a complicated periodic point-connected plate-rib structure. It is shown that the point force mobility varies significantly with position. A machine installation generally is close to discontinuities, such as at: floor edges, joist-screw locations, joints between the sheathing plates, and due to workmanship. In such cases, moment excitation might become important at some frequencies and the neglect of moments a priori can ead to inaccurate prediction of the total emission. This paper presents measured point moment mobilities with respect to the distance to discontinuities for a timber joist floor where a single layer of chipboard forms the sheathing. It is shownthat the measured point moment mobility indicates an infinite plate behaviour. This includes for positions above a joist but between screw positions. To determine the relative contribution of moments and perpendicular forces to the total structure-borne sound power, case studies of two sources, a fan unit and a whirlpool bath, are described, for various locations on a timber joist floor.
Single equivalent excitation for the structure-borne power from machines on ribbed-plate structures
(2009)
Machines impart structure-borne power into connected and supporting structures through all contact points and by up to six components of excitation. It is recognised that considering all transmission paths for prediction purposes generally is not a practical approach, due to the large data and computational requirements. Reduced data sets and less computationally demanding procedures are sought which give the total power to the accuracy appropriate for the particular engineering design requirement. In this paper, single equivalent source and receiver values are considered for machines on ribbed-plate structures. In this case, large variations in the structural dynamics at the contact positions can be expected, and spatial averaging will lead to loss of accuracy. Single equivalent values have been assembled from measured source and receiver data. Case studies are described, for a fan unit and a whirlpool bath, on a timber-joist floor, which is a complicated periodic point-connected plate-rib structure. Approximate estimates of structure-borne power are compared with exact values obtained from full mobility matrix formulations. The case studies presented indicate the loss of accuracy of the prediction, which, in many situations, may be sufficiently small to allow such simplifications.
Vibrational active sources introduce structure-borne sound power to the supporting structure through all contact points and by up to six components of excitation. The total structure-borne sound power is a function of source activity, source mobility and receiver mobility and receiver mobility is expected to vary significantly with source position on lightweight structures such as timber joist floors. A case study is presented, in which the spatial variation in structure-borne sound power is examined for a fan unit mounted on a timber joist floor. The exact structure-borne power is obtained from measured source free velocity, and measured source and receiver mobility, where forces are assumed the dominant excitation mechanism. The exact calculations are computationally intensive and require large data sets, and this is generally not a practical approach for prediction purposes. In addition, manufacturers view their products as single entities and desire corresponding single values of source strength. A laboratory reception plate measurement procedure has recently been proposed which yields single equivalent values of source strength and source mobility. This paper investigates if this collapsed data format appropriately describes the dynamic behaviour of the source and especially inhomogeneous receiver structures, to obtain estimates of total structure-borne sound power within acceptable accuracy. Since measured receiver data is usually not available, an approximate method is described, of estimating the point and transfer mobility, based on infinite beam and infinite plate behaviour. The single equivalent receiver mobility then is easily obtained and, when used in combination with single equivalent source data, yields an approximate prediction of the total installed power. Single equivalent estimates of structure-borne sound power are compared with exact values obtained from full mobility formulations. Results indicate that the accuracy of the approximate prediction may be sufficient for such installations.
Die Holzbauweise wird zunehmend auch in öf-
fentlichen Gebäuden wie Verwaltungsgebäuden,
Schulen und Kindergärten eingesetzt. Gerade bei
Schulen und Kindergärten werden dadurch be-
reits junge Menschen mit dem natürlichen Bau-
stoff Holz durch seine angenehme Optik und
Haptik in positiver Weise vertraut gemacht.
Diesen „Wohlfühlkriterien“ vorangestellt sind na-
türlich gerade in öffentlichen Gebäuden die Si-
cherheitsaspekte der Statik und des Brandschut-
zes. Auch die Anforderungen an die Raumakus-
tik, den Schallschutz und das Schwingungsverhal-
ten der Decken sind zu berücksichtigen. Hierbei
beziehen sich die Anforderungen an das Schwin-
gungsverhalten auf spürbare Schwingungen, die
in einem Frequenzbereich unterhalb des mensch-
lichen Hörbereichs liegen. Die Anforderungen an
den (Tritt-) Schallschutz beziehen sich hingegen
auf abgestrahlte Körperschallschwingungen in-
nerhalb des Hörbereichs.
Während die Kriterien des Brandschutzes und der
Statik bereits bei der Entwicklung eines Holzbau-
elements zur Marktreife berücksichtigt werden
und auch für die Raumakustik optimierte Holz-
bauelemente mit integriertem Schallabsorber zur
Verfügung stehen, liegen zum Schwingungsver-
halten weitgespannter Holzdecken und dem ent-
sprechenden Nachweis nach DIN 1052 [2] noch
zu wenige allgemein gültige Aussagen bzw. Kon-
struktionsregeln vor. Auch Decken mit geringen
Trittschallübertragungen bei den subjektiv domi-
nanten tiefen Frequenzen sind bislang nur verein-
zelt zu finden. Diese Ausgangssituation wurde
von zwei aktuellen Forschungsprojekten der
TU München, des ift-Rosenheim und des IBP
Stuttgart (Fraunhofer Institut für Bauphysik), un-
ter Koordination der DGfH aufgegriffen. Nach-
folgend wird der bisherige Stand der z.T. noch laufenden Projekte dargelegt, konstruktive Lö-
sungsansätze aufgezeigt und eine gelungene
Umsetzung an einem Schulgebäude in Rosen-
heim vorgestellt
Optimization of lightweight floors in the low frequency range with a FEM based prediction model
(2009)
The impact noise transmission at low frequencies is a well
known problem of lightweight floors, which is treated in
many publications. A satisfying solution, considering the
different construction principles of lightweight floors,
could not be found so far. To overcome this problem a
FEM based prediction model for the optimization of the
floor construction and the improvement of the impact
sound insulation has been developed and applied in a
current research project at th
e TU München. The details of
the prediction model were published in [1]-[3]. This
contribution gives an overview of the prediction model
and shows the results of the computations and the
construction rules developed for optimized lightweight
floors.
Schall- und schwingungsoptimierte Holzdecken - Bemessungs- und Konstruktionshilfen für die Praxis
(2009)
Die Holzbauweise wird zunehmend auch in öffentliche
n Gebäuden wie
Verwaltungsgebäuden, Schulen und Kindergärten einge
setzt. Gerade bei Schulen und
Kindergärten werden dadurch bereits junge Menschen
mit dem natürlichen Baustoff
Holz durch seine angenehme Optik und Haptik in posi
tiver Weise vertraut gemacht.
Diesen „Wohlfühlkriterien“ vorangestellt sind natü
rlich gerade in öffentlichen
Gebäuden die Sicherheitsaspekte der Statik und des
Brandschutzes. Auch die
Anforderungen an die Raumakustik, den Schallschutz
und das Schwingungsverhalten
der Decken sind zu berücksichtigen. Hierbei beziehe
n sich die Anforderungen an das
Schwingungsverhalten auf spürbare Schwingungen, di
e in einem Frequenzbereich
unterhalb
des menschlichen Hörbereichs liegen. Die Anforderu
ngen an den (Tritt-)
Schallschutz beziehen sich hingegen auf abgestrahl
te Körperschallschwingungen
innerhalb
des Hörbereichs.
Während die Kriterien des Brandschutzes und der Sta
tik bereits bei der Entwicklung
eines Holzbauelements zur Marktreife berücksichtigt
werden und auch für die
Raumakustik optimierte Holzbauelemente mit integrie
rtem Schallabsorber zur
Verfügung stehen, liegen zum Schwingungsverhalten w
eitgespannter Holzdecken und
dem entsprechenden Nachweis nach DIN 1052 [2] noch
zu wenige allgemein gültige
Aussagen bzw. Konstruktionsregeln vor. Auch Decken
mit geringen
Trittschallübertragungen bei den subjektiv dominant
en tiefen Frequenzen sind bislang
nur vereinzelt zu finden. Diese Ausgangssituation w
urde von zwei aktuellen
Forschungsprojekten der TU München, des ift- Rosenh
eim und des ibp Stuttgart
(Fraunhofer Institut für Bauphysik), unter Koordina
tion der DGfH aufgegriffen.
Nachfolgend wird der bisherige Stand der z. T. noch
laufenden Projekte dargelegt,
konstruktive Lösungsansätze aufgezeigt und eine gel
ungene Umsetzung an einem
Schulgebäude in Rosenheim vorgestellt.