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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
Holzbalkendecken sind bekannt für deren hohe Trittschallpegel im tieffrequenten Bereich, insbesondere unter 100 Hz. Auf den Frequenzbereich ab 50 Hz erweitere SpektrumAnpassungswerte (CI,50-2500) erreichen mitunter Werte bis 20 dB und belegen die schlechte Trittschalldämmung bei tiefen Frequenzen.
Konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung sind schwierig und meist mit einer deutlichen Erhöhung der flächenbezogenen Masse verbunden. Als alternative Maßnahme könnten auf den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 100 Hz abgestimmte Helmholtzresonatoren dienen, welche als konstruktive Komponente des Deckenaufbaus den tieffrequenten Trittschall absorbieren. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurden derartige Resonatoren entwickelt und auf deren verbessernde Wirkung hinsichtlich Trittschalldämmung untersucht.
In einem ersten Arbeitsschritt wurden die Helmholtzresonatoren auf deren vibroakustische Eigenschaften vermessen. Die Helmholtzresonatoren waren ausgebildet als quaderförmige Kästen aus Gipskartonplatten mit einer i.d.R. schlitzförmigen Öffnung (Resonatorhals). Es zeigte sich, dass die aus der Literatur gängigen Dimensionierungsregeln anwendbar sind, jedoch aus material- und fertigungstechnischen Gründen als auch aus anwendungsspezifischen Randbedingungen wie Einbaulage, Einbaugröße, etc. für diesen Anwendungszweck modifiziert werden müssen. Im Einzelnen wurde der Einfluss der Dichtigkeit und der Lagerung des Resonatorkastens, der Bedämpfung des Resonatorhohlraums, der Bedämpfung sowie der Geometrie und der Positionierung des Resonatorhalses untersucht. Die schallabsorbierende Wirkung konnte durch unterschiedliche Versuche zur Messung der Absorptionseigenschaften sowohl im freien Schallfeld als auch in einer Druckkammer als Modell eines Deckenhohlraums nachgewiesen werden.
In einem zweiten Arbeitsschritt wurde die schallabsorbierende Wirkung der Helmholtzresonatoren auf eine Verbesserung der tieffrequenten Trittschalldämmung der gesamten Holzbalkendecke untersucht. Es zeigte sich, dass die Ankopplung des Helmholtzresonators an die Luft des Deckenhohlraums die deutlich besseren Ergebnisse zeigt. Hierzu wurden für viele Varianten von Helmholtzresonatoren hinsichtlich deren Einbaulage, Positionierung, Bedämpfung und Lage des Resonatorhalses, etc. Luft- und Trittschallmessungen gemäß der Normenreihe DIN EN ISO 140 durchgeführt als auch durch Geher erzeugter Trittschall gemessen. Sowohl in den Schalldämm-Maßen als auch in den Norm-Trittschallpegeln im tieffrequenten Bereich konnten deutlich Verbesserungen erzielt werden. Speziell im gewählten Frequenzbereich der Abstimmung der Resonatoren (50 – 100 Hz) zeigten sich Verbesserungen in den durch Geher erzeugten Trittschallpegeln von 5 bis 10 dB pro Terz.