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Für einen Ergebnistransfer in die Wirtschaft ist geplant, die Berechnungsergebnisse in Form eines interaktiv bedienbaren Programms mit einer grafischen Eingabeoberfläche zur Verfügung zu stellen, da die Zahl der erarbeiteten Nomogramme sehr groß ist. Abbildung 11 zeigt einen Entwurf. Auswählbar für den Anwender sind das Holzdeckensystem in den möglichen Ausbauzuständen eines schwimmenden Estrichs und einer abgehängten Unterdecke sowie die geometrischen Abmessungen der Decke. Weiterhin kann die Anregungsart der Decke variiert werden; es besteht die Möglichkeit zur Wahl zwischen einer Anregung mit dem Normhammerwerk, einem Fußgänger sowie einer benutzereigenen, spektral vorzugebenden Anregungsart. Als Ergebnis wird der abgestrahlte Schallleistungspegel berechnet. Neu aufgenommen wurde die Berechnung des Schwingungsnachweises nach EC5 [6] bzw. der modifizierte Nachweis nach Hamm/Richter [5]. Aus der linearen Frequenzdarstellung des Schallleistungspegels kann die erste Eigenfrequenz für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis abgelesen werden, für schalltechnische Belange erfolgt die Darstellung des Schallleistungspegels als Terzspektrum.
This paper investigates the prediction of low-frequency impact sound insulation for a solid timber floor formed from dowel-connected joists with Swiss hardwood.
A finite element model was developed for the dynamic response of the floor as it is neither homogeneous nor isotropic and has complex connections.
With point force excitation, a FEM model for the dynamic response of the floor was validated using experimental modal analysis in the laboratory.
Two different FEM models were developed, one using spring connectors and the other using join connectors. Good agreement between FEM and measurements in terms of the Modal Assurance Criterion (MAC) and eigenfrequencies was achieved for the first 14 modes with the spring connector model and for the first 7 modes with the join connector model.
However, for the vibroacoustic analysis it was necessary to use the join connector model due to the computational instabilities of the spring model above 100 Hz when it was coupled to the acoustic medium.
With mechanical excitation the radiated sound power from the underside of the timber floor was measured with sound intensity in order to calculate the radiation efficiency. Comparison of measurements and FEM showed reasonable agreement between 20Hz and 200Hz
In order to set up guidelines for the design of light-weighted ceilings for timber constructions to be used by engineers in practice, investigations based on both measurements and numerical models have been carried out [1, 2, 3].
The setup and the calibration of the numerical model of the structure are outlined briefly.
A semi-analytical approach for the prediction of radiated sound is presented, which is based on Integral Transform Methods. The method can be applied in the post processing of a Finite Element computation.
Thus as a first step the structure, consisting of a timber slab, a floating floor and a suspended ceiling, is built up in a Finite Element model, where the material properties of wood and the characteristics of the system are considered.
The model is parameterized in order to enable computations with varying geometry and material parameters and calibrated with the help of measurements using model updating techniques.
The velocity pattern resulting out of the FEM computation is transformed from the spatial into the wavenumber domain and from the time into the frequency domain using Fourier Transform Methods. Applying this velocity pattern as a boundary condition to the Helmholtz Equation, which results out of the Fourier Transform of the wave equation, the wavenumbers, which fulfil the radiation condition, can be selected and the pressure field in the adjacent acoustic fluid can be computed.
Due to the properties of the Fourier-Transform the radiated sound power can be calculated efficiently in the transformed domain out of pressure and velocity.
In a second part of the contribution the model for the air cushion in the suspended ceiling is discussed, where a FSI-model for the acoustic fluid and the structure is compared against engineering approaches using simplifications concerning mass distribution and transfer impedances between the individual nodes at the interface
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.
The multi-disciplinary research project “Vibroacoustic analysis in the planning process of timber constructions“ carried out in cooperation between the University of Applied Sciences Rosenheim, the ift Rosenheim and the Technical University Munich is a comprehensive study of direct as well as flanking structure-borne and airborne sound insulation of Cross Laminated Timber (CLT) elements and their junctions.
The aim is to optimize and simplify the acoustical planning process of wooden multi-storey buildings and thereby to contribute to the increase growth of timber construction industry in Europe. For a prediction of the acoustical performance of solid wood constructions, the vibration reduction index Kij is needed.
The vibration reduction index can be determined i.a. of the direction-averaged junction velocity level difference and the structural reverberation time. Both quantities need to be measured according to EN ISO 10848.
Alternatively, vibration reduction indices for a T- or cross-junction can be derived following the procedures described in prEN ISO 12354-1:2016. However, further knowledge and data of the sound transmission across junctions of CLT is inevitable for a reliable prediction.
In this paper a collection of frequency dependent vibration reduction indices for CLT structures will be presented and compared, involving L-, T- and cross-junctions measured by six international laboratories.
Vertraulichkeit und ungestörtes Arbeiten mit Raum-in-Raum-Systemen in offenen Bürolandschaften
(2016)
Die vermehrt verwendete Betonkernaktivierung von Stahlbetondecken zur Kühlung und ggf. Beheizung von Mehrpersonenbüros schränkt die sonst übliche Ausführung einer schallabsorbierenden Decke stark ein. Das klassische Bürokonzept mit vollflächig schallabsorbierenden Decken und Stellwänden ist in diesen Fällen nicht mehr anwendbar. Alternativ zu diesem Stellwandkonzept wird in diesen Mehrpersonenbüros zunehmend ein sog. Trennwandkonzept umgesetzt. Dabei wird auf die Schallabsorption an der Decke vollständig verzichtet, aber dafür raumhohe, beidseitig hoch schallabsorbierende Stellwände ausgeführt. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, diese beiden Konzepte für Mehrpersonenbüros auf die Sprachverständlichkeit am Telefon, auf die Konzentrationsfähigkeit und auf die akustische Behaglichkeit am Arbeitsplatz zu vergleichen. Darüber hinaus wurde die Wirkung von tieffrequenten Absorbern untersucht. Zur Beurteilung der Bürokonzepte wurden Hörversuche durchgeführt. Hierzu wurden die raumakustischen Verhältnisse der Bürosituationen in realen Büroräumen mit Hilfe gemessener, binauraler Raumimpulsantworten auralisiert. Zum Vergleich wurde ein Mehrpersonenbüro ohne raumakustische Maßnahmen hinzugezogen. Mit diesem Verfahren sind unterschiedliche Bürosituationen direkt miteinander vergleichbar.
Es wurden Stoßstellendämm-Maße Kij für verschiedene Bauteilverbindungen von BSPH-Elementen gemessen. Diese zeigen eine gute Übereinstimmung zu anderen Werten aus der Literatur (kurze Übersicht in [5]).
Bei den Stoßstellen wurde der Einfluss von Elastomerlagern untersucht. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Einfluss auf die Kij. Eine Berechnung der Kij mithilfe von Kopplungsverlustfaktoren ηij, welche aus einem SEAModell resultieren, zeigen eine ausreichende Übereinstimmung.
Weitere Schritte der Modellierung zur Überprüfung dieser Erkenntnisse und zur Abbildung von Elastomeren sind notwendig.
Der Beitrag ist Teil des gemeinsam von der TU München, der HS Rosenheim und dem ift Rosenheim durchgeführten DFG-AiF Forschungsvorhabens Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten. Das IGF-Vorhaben 17328 N/1 der Forschungsvereinigung HS Rosenheim wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Untersuchungen zur Sprachverständlichkeit als raumakustischer Parameter von Mehrpersonenbüros
(2011)
Auf Basis empirischer Daten wurde die Diffusität des Körperschallfeldes von Brettsperrholz-Bauteilen in realistischer Größe beschrieben und Verteilungsschätzungen in Abhängigkeit der verwendeten Antwortanzahl durchgeführt. Ein näherungsweise diffuses Körperschallfeld liegt im Beispiel nur in einigen Terzbändern im mittleren Frequenzbereich vor. Damit ist eine Energiebestimmung mit wenigen Antwortpositionen nur dort möglich.
Die Energiebestimmung über die Schnelle ist bei tiefen Frequenzen für einige Frequenzbänder ohne Moden nicht geeignet, da hier die Voraussetzung nicht gegeben ist, dass die kinetische gleich der potenziellen Energie ist. Hochfrequent hat der Krafteinleitungsort bezogen auf die Elementstöße Einfluss auf die Antwortstreuungen. Darüber hinaus ist bei tiefen wie auch bei sehr hohen Frequenzen eine hohe Antwortanzahl notwendig.
Within the scope of the research project "VibWood", operational vibration analyses of timber floor constructions were carried out. In order to understand the vibration behaviour of and the sound transmission through the layers of the constructions the coupling between them was investigated. The transfer function from the point of excitation to a pattern of receiving positions located on each of the layers of the construction was measured using a swept sine excitation. As a result, the frequency range of decoupling between the base floor and the floating floor and between the base floor and the suspended ceiling could be identified and the individual vibration behavior analyzed. The measurements also included the radiated sound power from the suspended ceiling. There is indication that there is not necessarily a correlation between the eigenmodes of the suspended ceiling and the maxima of the radiated sound power
SEA based prediction for integrated vibroacoustical design optimization of multi-storey buildings
(2015)
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.
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 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.
To ensure that building regulations are satisfied, the sound pressure level due to machinery has to be predicted at the design stage of a new building.
With the increasing popularity of multistory timber dwellings, prediction becomes an important issue for designers and consultants. At present previous project experience is often used when considering the design of wall and floor constructions and the mounting positions for machinery.
Simple tools to calculate the sound pressure levels in rooms based on machinery data and construction details are not currently available.
The approach involves two stages: firstly the description of the source and secondly the prediction of vibration transmission across the building and sound radiation into the rooms.
In this paper a simple empirical model is proposed for the second stage. This approach is based on measured transmission functions that are defined as the average sound pressure level in a receiving room relative to the injected structure-borne sound power.
This is a logical extension of approaches to characterize structure-borne sound sources that also use a power based descriptor (e.g. prEN15657:2016-02: Acoustic properties of building elements and of buildings - Laboratory measurement of structure-borne sound from building service equipment for all installation conditions) and provides a simple method to estimate the sound pressure level in a room.
Numerical models for the prediction of vibroacoustical characteristics of light-weighted ceilings
(2013)
In order to set up guidelines for the design of light-weighted ceilings for timber constructions to be used by engineers in practice, investigations based on both measurements and numerical models have been carried out within the cooperative research project “VibWood”.
In this contribution the setup and the calibration of the numerical model of the structure as well as the prediction of radiated sound are discussed, where a special focus is set on a dimensionless description in order to deduce information for a wide range of system’s specifications.
The structure, consisting of a timber slab, a floating floor and a suspended ceiling, is built up in a Finite Element model, where the material properties of wood and the characteristics of the system (e.g.support conditions, contact phenomena dynamic properties of individual parts) are considered.
The model is parameterized in order to enable computations with varying geometry and material parameters.
After calibrating the FE-model with the help of measurements using model updating techniques dimensionless parameters are defined based on the Buckingham-π- Theorem and computations are carried out in order to specify guidelines for various systems. The radiation of sound is computed in a post processing using Integral Transform Methods.
A trend towards lightweight structures, e.g. timber structures, is noticeable in civil engineering, which implies the necessity to predict vibroacoustic characteristics like the transmission of structure-borne sound in order to fulfil requirements regarding serviceability. This contribution focuses on the investigation of junctions of building components e.g. between wall and ceiling. It is part of a joint research project with the aim to catalogue the coupling for a variety of junctions. The resulting database may serve to predict the transmission of structure-borne sound which is typically carried out either using a Finite Element (FEM) approach, suitable for the low frequency range, or by means of energy methods like the Statistical Energy Analysis (SEA) for the high frequency range. Therefore the so-called mid frequency gap emerges, which is examined and attempted to be closed. In this context SEA-averaging techniques are applied in the postprocessing of FEM calculations to obtain an adapted “SEAlike” approach. By varying the subsystems to be excited it is possible to determine Energy Influence Coefficients (EIC), which describe the specific energy content of the different subsystems with respect to the input power. Using this hybrid approach vibroacoustic predictions can be performed also in the mid frequency range. Inverting the EIC-matrix Coupling Loss Factors as well as Damping Loss Factors of the different subsystems can be calculated if the subsystem definition fulfils the SEA-requirements. The application of the method in combination to a classical SEA calculation and to laboratory measurements is presented.
Es wurden Stoßstellendämm-Maße Kij für verschiedene Bauteilverbindungen von BSPH-Elementen gemessen. Diese zeigen eine gute Übereinstimmung zu anderen Werten aus der Literatur (kurze Übersicht in [5]).
Bei den Stoßstellen wurde der Einfluss von Elastomerlagern untersucht. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Einfluss auf die Kij. Eine Berechnung der Kij mithilfe von Kopplungsverlustfaktoren ηij, welche aus einem SEA-Modell resultieren, zeigen eine ausreichende Übereinstimmung. Weitere Schritte der Modellierung zur Überprüfung dieser Erkenntnisse und zur Abbildung von Elastomeren sind notwendig.
Der Beitrag ist Teil des gemeinsam von der TU München, der HS Rosenheim und dem ift Rosenheim durchgeführten DFG-AiF Forschungsvorhabens Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten.
Das IGF-Vorhaben 17328 N/1 der Forschungsvereinigung HS Rosenheim wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Die mithilfe der Abklingmethode ermittelten Verlustfaktoren sind bei mehreren Eigenfrequenzen pro Frequenzband zuverlässig. Die Ergebnisse der Resonanzbreitenmethode beziehen sich dagegen auf die Eigenfrequenzen und sind nur bei einer geringen Modenüberlappung zuverlässig. Beide Methoden sind gleichwertig, wenn mehrere Eigenschwingungen im Frequenzband vorhanden sind und die Modenüberlappung gleichzeitig gering ist. Für einseitig überlagerte Resonanzkurven wurde eine einfache Alternative der Resonanzbreitenmethode vorgeschlagen.
Die Ergebnisse wurden im Rahmen des gemeinsam von der TU München, der HS Rosenheim und dem ift Rosenheim durchgef¨uhrten DFG-AiF Forschungsvorhabens ”Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten” erarbeitet. Das IGF-Vorhaben 17328N/1 der Forschungsvereinigung HS Rosenheim wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
In den vergangenen Jahren hat der Holzbau auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau an Bedeutung gewonnen. Zur Gewährleistung des Schallschutzes zwischen fremden Wohneinheiten sind Werkzeuge zur Berechnung der Schallübertragung in leichten Baustrukturen, wie zum Beispiel Holzrahmenbaukonstruktionen nötig. Solche Prognosemodelle müssen für Ingenieuranwendungen robust sein und auf abstrahierten, einfachen Rechenmodellen beruhen. Um die komplexen bertragungsmechanismen in solchen Rechenmodellen abbilden zu können, ist jedoch zunächst eine detaillierte Kenntnis des Schwingungs- und Körperschallverhaltens dieser Konstruktionen nötig. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von Untersuchungen an einer konkreten Rahmenbaukonstruktion vorgestellt. Hierzu wurde im Labor für Schallmesstechnik an der Hochschule Rosenheim ein Leichtbauprüfstand errichtet. Grundlage für ein Prognosemodell könnten Berechnungsmethoden wie die Statistische Energieanalyse (SEA) darstellen. Um deren Anwendbarkeit zu prüfen, wurde die Verteilung der Körperschallenergie in einer Holzrahmenbauwand bei Anregung durch eine Punktquelle untersucht. Dabei wurde die Abnahme der Oberflächenschnelle mit steigendem Abstand zum Anregungspunkt sowie der Energiefluss in der Struktur mithilfe von Körperschallintensitäts-Messverfahren analysiert.
Messung von Körperschall-Nachhallzeiten inhomogener Strukturen am Beispiel einer Holzbalkendecke
(2012)
Messung von Körperschall - Nachhallzeiten inhomogener Strukturen am Beispiel einer Holzbalkendecke
(2011)
Körperschall-Nachhallzeiten sind für die Beschreibung des Energieflusses bei der Schallausbreitung in Gebäudestrukturen mitunter von besonderer Bedeutung. In der DIN EN ISO 10848-1 ist die Messung von Körperschall-Nachhallzeiten (homogener Strukturen) beschrieben. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde am Beispiel einer Holzbalkendecke untersucht, ob dieses einfache und praktikable Verfahren auch bei inhomogenen Strukturen mit akzeptabler Genauigkeit Anwendung finden kann. Dazu wurden unterschiedliche messtechnische Verfahren zur Bestimmung der Körperschall-Nachhallzeiten T angewandt und untereinander verglichen
Im Rahmen des AIF-Forschungsprojektes VibWood werden im Deckenprüfstand der HS Rosenheim unterschiedliche Holzdeckenkonstruktionen hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens im Bereich zwischen 4 Hz und 200 Hz untersucht. Parallel dazu werden diese Holzdeckenkonstruktionen an der TU München mittels FE-Berechnungen modelliert. Für die Untersuchungen steht ein Prüfstand zur Verfügung, welcher die Möglichkeit bietet, Decken oder Deckenelemente mit Abmessungen von max. 5,5 m x 5,5 m auf einer Stahlwinkelkonsole aufzulagern. Die Deckenelemente können so durch Messung der Übertragungsfunktionen hinsichtlich ihrer Schwingungsformen untersucht werden. Ein Ziel der Untersuchungen ist es, die tieffrequenten Schwingungen von Holzdecken mit Hilfe von Schwingungstilgern deutlich zu reduzieren. Es werden erste Ergebnisse der Validierung der FE-Modelle vorgestellt, insbesondere der Einfluss der Auflagerung der Deckenelemente auf die Übertragungsfunktion. Weiterhin werden Messergebnisse für unterschiedliche Anregungsarten diskutiert