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Vor dem Hintergrund des Klimawandels ist die Nachhaltigkeit von Wohngebäuden von enormer Bedeutung für die Gesellschaft des 21sten Jahrhunderts. Niedrigenergie-und Passivhauskonzepte können entscheidend dazu beitragen, den Energieverbrauch in Deutschland maßgeblich zu reduzieren. Diese Konzepte erfordern neue Bauweisen und energieeffiziente gebäudetechnische Anlagen, insbesondere Heizungsanlagen, Wärmepumpen und Lüftungsanlagen. Zusätzlich zur Energieeffizienz wird aber bei modernen Gebäuden ein hoher Wohn- und Arbeitskomfort gefordert und geschuldet. Diesbezüglich ist der bauliche Schallschutz zu einem wesentlichen Qualitätskriterium von Wohngebäuden geworden. Der beim Betrieb von gebäudetechnischen Anlagen erzeugte Lärm wird zunehmend als Problem wahrgenommen, das die Wohnqualität, das Wohlbefinden und damit verbunden die Gesundheit negativ beeinträchtigen kann. Durch die permanente Lärmbelästigung am Arbeitsplatz, durch Verkehr etc. ist die Erholung von Lärmeinwirkungen im eigenen Wohnbereich unerlässlich und lässt der Nachhaltigkeit des
baulichen Schallschutzes eine große Bedeutung zukommen. Dieser kann momentan aufgrund fehlender Planungswerkzeuge für die von gebäudetechnischen Anlagen ausgehenden Schallimmissionen nicht gewährleistet werden. Im Rahmen eines aktuellen, kooperativen Forschungsvorhabens der Hochschule Rosenheim und der Hochschule
für Technik Stuttgart soll dieser Missstand beseitigt werden,indem aufeinander abgestimmte Mess-und Prognoseverfahren für die Körperschallerzeugung und Schallübertragung gebäudetechnischer Anlagen im Massivbau sowie im Holz- und Leichtbau erarbeitet, validiert und Anwendern bereitgestellt werden. Damit soll ein vollständiges Instrumentarium geschaffen werden, mit dem die Geräusche gebäudetechnischer Anlagen unter besonderer Berücksichtigung ihrer Körperschalleigenschaften von der Quelle über die Übertragung im Gebäude bis zum Einwirkungsort geschlossen beschrieben werden können. Die Methoden sollen den Anlagenhersteller für die Charakterisierung der Schallquellen und deren schalltechnische Optimierung zur Verfügung stehen und sollen von den Gebäudeplanern als Prognoseinstrument für die schalltechnische Planung und Auslegung genutzt werden können. Dies ist ausgesprochen anspruchsvoll, da gebäudetechnische Anlagen in vielen Fällen vor allem Körperschallquellen darstellen, deren physikalische Beschreibung aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Quellen und Empfangsstrukturen ungleich komplizierter ist als die von Luftschallquellen. So ist die Körperschallerzeugung und -übertragung im Massivbau bekanntermaßen völlig unterschiedlich gegenüber den im Holzbau vorliegenden Bedingungen. Dies erfordert eine separate Betrachtung der Anrege- und Übertragungsmechanismen für beide Gebäudearten und bedingt die Kooperation der HFT-Stuttgart (spezialisiert auf Massivbau) und der HS Rosenheim (spezialisiert auf Holz und Leichtbau). Durch die Beteiligung von Unternehmen aus der gewerblichen Wirtschaft wird zudem sichergestellt, dass die aktuellen Bedingungen des Bauwesens Berücksichtigung finden und die praktische Umsetzbarkeit der Lösungen gewährleistet ist.
Holzhäuser zeigen Pioniercharakter in Bezug auf Energieeinsparung und Nachha
l
tigkeit
und bestechen durch ihre Kombination von nachhaltiger Bauweise mit a
n
spruchsvoller
Ästhetik und moderner Architektur. Auf Grund dieser Vorteile
nimmt die Anzahl der Hol
z-
bauten auch in der Geschoßbauweise des urbanen B
e
reichs kontinuierlich zu. Gerade im
G
e
schoss
wohnungsbau bieten sich moderne vorgefertigte Massiv
holzelemente wie Brett
-
sperr
holz
elemente, Hohlkastenel
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mente oder Holz
-
Beton
-
Verbu
nd
elemente für eine bau
-
konstruktiv kosteneffizie
n
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lung der Gebäude an.
Verglichen mit Gebäuden in Mauerwerks
-
und Betonbauweise ist jedoch die Pl
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nung e
i
nes
Bauobjektes in Holzbauweise für den Architekten und die Fachplaner eine deutlich größ
e-
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Herausforderung. Die Gründe hierfür liegen unter anderem im Mangel von be
währ
ten
Konstruktionen und Ko
n
struktionswerkzeugen für den Schallschutz und die Ge
brauchs
-
tauglichkeit (Schwingungsnachweis). Es besteht erheblicher Handlungsbedarf, zumal
Holzbau
ten wesentliche Chancen hinsichtlich einer Verbesserung der (L
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benszeit)
-
CO
2
-
Bilanz bieten.
Die Folge des Mangels an geeigneter Konstruktions
unterstützung wird im Pl
a
nungs
pro
-
zess offensichtlich. Um die Anforderungen an den Schallschutz und an die Gebra
uchs
-
taug
lichkeit sicher erfüllen zu können, werden die Bauteile häufig durch Ersatzmodelle
und vereinfachte konservative Ansä
t
ze überdimensioniert und dadurch unwirtschaftlich.
Geeignete computergestützte Planungswerkzeuge, die eine Simulation der g
e
nan
nten
bauphysikalischen und konstruktiven Eigenschaften bereits im frühen Planungsentwurf
für das gesamte Bauwerk und nicht nur für einzelne Kompone
n
ten er
mög
lichen, könnten
den Planungsaufwand nicht nur drastisch reduzieren, sondern auch zuverlässiger m
a
chen,
die Qualität entscheidend erhöhen und d
a
mit letztendlich die Wett
be
werbs
fähigkeit von
Holzbauten fördern.
Aus dieser Motivation heraus wird derzeit ein Kooperationsprojekt der TU
-
München der
Hochschule Rosenheim und des ift Rosenheim durchgeführt
.
Als Zielsetzung
des Projekts
ergibt sich ein Planungsprozess, der die numerische S
i
mulation und den Nach
weis vibr
o-
akustischer Gebäudeeigenschaften eng an ein umfasse
n
des Bauwerks
informationsmodell
(BIM) koppelt. Dies ermöglicht dem Fachplaner einen opt
imierten Entwurf einzelner Baute
i
le,
die Untersuchung deren (schwi
n
gungs
technischer) Kopplung sowie der vibroakust
i
schen
Eigenschaften des Gesamtgebäudes bereits in einem frühen Planungsstadium. In Kombin
a-
t
i
on mit der Methode der Statistischen
-
Energie
-
Ana
lyse (SEA) wird hierzu die Erwe
i
t
e
rung
vorhandener Finite
-
Elemente
-
Verfahren hi
n
sichtlich einer geometrisch
-
mechanischen und
vibroakustisch konsistenten Kopplung von Bauteilen sowie die Ableitung des volumenorie
n-
tierten G
e
samtmodells aus dem Bauwerks
in
fo
r
ma
tions
modell a
n
g
e
strebt.
Die schalltechnische Planung von Doppel- und Reihenhäusern
verlangt eine besondere Sorgfalt, da der Bauherr einerseits
ein Haus mit einer Grundrissgestaltung eines freistehenden
Einfamilienhauses bewohnt, andererseits durch die Gebäu-
detrennwand in unmittelbarer Nähe an seinen Nachbarn
grenzt. Die einschlägigen Normen berücksichtigen dies durch
höhere Anforderungen an die Gebäudetrennwand gegen-
über der Schalldämmung von Wohnungstrennwänden.
Der vorliegende Beitrag soll Planungshilfen für die Optimie-
rung der Ausführung von Haustrennwänden in Holzbauwei-
se und des fl ankierenden Daches über der Trennwand geben.
Hierbei wird auch der Einfluss der niederfrequenten Schall-
übertragung berücksichtigt, der von den Anforderungen der
Normen nicht oder nur teilweise erfasst wird
Schallschutz im Holzbau
(2013)
Bis in die 1990er Jahre wurde der Holzbau vornehmlich in ländlichen Regionen, allenfalls in stadtnahen Randgebieten gesehen. Seither hat sich viel getan. Ausgerechnet im urbanen Raum wächst der Wunsch nach Holzbauwerken aller Art. Neben vielen Alltagsaufgaben, die der Stadtreparatur oder der Sanierung des Bestands zuzuordnen sind und bei denen sich der Holzbau unauffällig bewährt, erregen neuartige Gebäude in der Fachwelt besonderes Aufsehen. Sie zeigen nicht nur die Machbarkeit mehrgeschossiger Holzbauten in den Innenstädten, sondern auch ihr städtebauliches und architektonisches Potenzial.
Auf diesen Seiten untersuchen namhafte Experten die Stadtentwicklung der jüngsten Zeit und loten in diesem Kontext die Möglichkeiten des Holzbaus aus. Neben den baurechtlichen Voraussetzungen wird der aktuelle technische Stand des Holzbaus ebenso dargestellt wie sein ökologischer und energetischer Nutzen. Die Nachhaltigkeit als 300 Jahre altes Prinzip der Forstbewirtschaftung ist nun auch Maxime für das Planen, Bauen und Betreiben von Gebäuden. Dass die Entwicklung der Städte neues Potenzial für den Holzbau freisetzt und sich hier Städteplaner, Architekten und Ingenieure die Vorteile des Baustoffes zu Nutze machen, belegt eine Dokumentation 22 beispielgebender Gebäude der letzten Jahre.
Mit Unterstützung des Landesbetriebs ForstBW und der Nachhaltigkeitsstrategie Baden-Württemberg – Themenfeld Zukunftsfähige Entwicklung von Städten und Regionen, Projekt Bauen mit Holz – wurde das Buch „Urbaner Holzbau – Chancen und Potenziale für die Stadt“ von Peter Cheret, Kurt Schwaner und Arnim Seidel herausgegeben, dessen Inhalte hier in verkürzter Form wiedergegeben sind.
Die schalltechnische Planung von Doppel- und Reihenhäusern
verlangt eine besondere Sorgfalt, da der Bauherr einerseits
ein Haus mit einer Grundrissgestaltung eines freistehenden
Einfamilienhauses bewohnt, andererseits durch die Gebäu-
detrennwand in unmittelbarer Nähe an seinen Nachbarn
grenzt. Die einschlägigen Normen berücksichtigen dies durch
höhere Anforderungen an die Gebäudetrennwand gegen-
über der Schalldämmung von Wohnungstrennwänden.
Der vorliegende Beitrag soll Planungshilfen für die Optimie-
rung der Ausführung von Haustrennwänden in Holzbauwei-
se und des fl ankierenden Daches über der Trennwand geben.
Hierbei wird auch der Einfl uss der niederfrequenten Schall-
übertragung berücksichtigt, der von den Anforderungen der
Normen nicht oder nur teilweise erfasst wird.
It is common for timber ceiling constructions to include a suspended ceilings made of plasterboard. In order to minimize the radiation from impact excitation, especially in the low frequency range below 100 Hz, a detailed analysis of the vibration behaviour was necessary.
An experimental modal analysis was carried out and the radiated sound power from the suspended ceiling was measured using a sweep sine excitation by a shaker connected to the top layer of the timber floor construction.
Since the experimental modal analysis was conducted using a high frequency resolution and with a non-stationary sound field, it was necessary to check the validity of the intensity measurements by comparing it with 1/3-octave band measurements. The results show very good agreement.
By this means the radiation efficiency can be measured simultaneously with an experimental modal analysis of a structure.
Competitive wooden floor systems - multi-objective optimization based on acoustics improvement
(2013)
The objective of this research project is the design of lightweight timber floor systems which have similar thicknesses to those of concrete floors but which perform better than concrete in terms of their environmental life cycle impact and in terms of airborne and impact sound insulation.
The availability of superior lightweight acoustic designs will increase the share of timber based floors within the Swiss construction market and will contribute to higher wood utilization in general.
A program for systematically developing validated finite element models for the development of lightweight timber floor systems has been proposed.
The use of Swiss hardwoods in floor systems will be studied and implemented where possible. Keywords: lightweight timber, sound transmission, impact noise
In this contribution a method for the prediction of the radiated sound out of the velocity field of a vibrating ceiling is presented. The numerical method was validated via measurements on a real structure using a pp-probe. It is based on Integral Transform techniques and can be applied in the postprocessing of a FEM simulation
(harmonic analysis) [1]. The method was verified by measurements on the real structure and can be used for parametrical studies.
Rounding off the Parts 1 and 2 of this publication nomograms, based on dimensionless parameters, can be developed to predict the sound radiation of light weight slabs. Hereby different sets of geometry as well as different configurations of ceilings can be studied in order to describe the acoustical and dynamical behaviour of wooden ceilings.