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Institute
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
e
mente oder Holz
-
Beton
-
Verbu
nd
elemente für eine bau
-
konstruktiv kosteneffizie
n
te Erste
l
lung der Gebäude an.
Verglichen mit Gebäuden in Mauerwerks
-
und Betonbauweise ist jedoch die Pl
a
nung e
i
nes
Bauobjektes in Holzbauweise für den Architekten und die Fachplaner eine deutlich größ
e-
re
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
e
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
Integrated Vibro-Acoustical Design Optimization of Mult
i-storey Buildings
Andreas Rabold
1
, Stefan Kollmannsberger
2
, Ernst Rank
2
1
ift Rosenheim, 83026 Rosenheim, Germany, Email: ra
bold@ift-rosenheim.de
2
Technische Universität München, 80290 München, Ger
many, Email: kollmannsberger@bv.tum.de
Introduction
Timber
buildings
have
been
pioneering
building
constructions in terms of energy conservation and r
esource
efficiency. Low-energy-consumption or so called pas
sive-
houses built of timber are known to combine an
environmentally-friendly construction principle wit
h high
expectations on aesthetics and modern architecture.
The
number of multi-storey residential buildings erecte
d in
timber construction has been steadily increasing in
the last
few years, also in urban areas and centres.
Compared to similar construction projects built in
concrete
the design of a multi-storey building in timber con
struction
is more demanding and challenging to the architect
and
construction engineer. Reasons for this are tougher
requirements on fire safety regulations in these bu
ildings as
well as the absence of sufficient realized examples
and
design tools for the proof of performance of vibrat
ion
control and sound insulation. In a current project
[1] these
design tools shall be further developed by using a
combination of FEM and SEA for the proof of perform
ance.
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.
Die Altbausanierung nimmt im gesamten Baubereich eine immer bedeutendere Stellung ein. Falls die geplanten Sanierungsmaßnahmen nicht unter den Bestandsschutz von Baudenkmälern fallen, sind die Anforderungen der zum Zeitpunkt der Sanierung baurechtlich eingeführten Normen zu berücksichtigen. Das Bauteil, das bei der Sanierung eine besonders sorgfältige Planung erfordert, ist die Wohnungstrenndecke, die in Altbauten häufig als Holzbalkendecke ausgeführt wurde. Die vorhandenen Planungsgrundlagen für den Schallschutznachweis von Holzbalkendecken sind sowohl in der Normung als auch in der Literatur sehr lückenhaft. Um bessere Planungsdaten zu erhalten, wurde deshalb am ift Rosenheim zunächst ein Forschungsvorhaben durchgeführt, in dem die Luft- und Trittschalldämmung typischer Altbaudecken und deren Verbesserungen durch unterschiedliche Sanierungsmaßnahmen unter Laborverhältnissen ohne Flankenübertragung untersucht wurden [1], [2]. In einem weiteren Forschungsvorhaben [3] wurde in Kooperation mit der Hochschule Rosenheim die Flankenübertragung bei unterschiedlichen Mauerwerkstypen und Deckeneinbindungen ermittelt. Der vorliegende Beitrag beschreibt den Einfluss der Deckenkonstruktion auf die Schalldämmung und die Ermittlung der Planungswerte für die direkte Übertragung über die Decke. In einem noch folgenden zweiten Beitrag werden Planungsdaten für die Flankenübertragung bei Altbaukonstruktionen behandelt.
Die Altbausanierung nimmt im gesamten Baubereich eine immer bedeutendere Stellung ein. Falls die geplanten Sanierungsmaßnahmen nicht unter den Bestandsschutz von Baudenkmälern fallen, sind die Anforderungen der zum Zeitpunkt der Sanierung baurechtlich eingeführten Normen zu berücksichtigen. Das Bauteil, das bei der Sanierung eine besonders sorgfältige Planung erfordert, ist die Wohnungstrenndecke, die in Altbauten häufig als Holzbalkendecke ausgeführt wurde. Die vorhandenen Planungsgrundlagen für den Schallschutznachweis von Holzbalkendecken sind sowohl in der Normung als auch in der Literatur sehr lückenhaft. Um bessere Planungsdaten zu erhalten, wurde deshalb zunächst ein Forschungsvorhaben [1] durchgeführt, in dem die Luft- und Trittschalldämmung typischer Altbaudecken und deren Verbesserungen durch unterschiedliche Sanierungsmaßnahmen unter Laborverhältnissen ohne Flankenübertragung untersucht wurden. Die Ergebnisse wurden in einem ersten Beitrag [2] veröffentlicht. Im vorliegenden zweiten Beitrag werden die Ergebnisse eines weiteren Forschungsvorhabens [3] vorgestellt. Der Fokus lag hierbei auf der Ermittlung der Flankenübertragung bei unterschiedlichen Mauerwerkstypen und Deckeneinbindungen. Die Ergebnisse werden als Planungsdaten für die Flankenübertragung bei Altbaukonstruktionen dargestellt und die Anwendung des erarbeiteten Rechenmodells sowie die Validierung anhand von Baumessungen erläutert.