Fakultät für Angewandte Natur- und Geisteswissenschaften
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In der Diskussion um bezahlbares Bauen werden aktuell die Standards im Wohnungsbau hinterfragt, darunter auch die Schallschutzanforderungen. Die Wahrnehmung von Schallschutz ist subjektiv und wird von verschiedenen Faktoren wie Alter und individuellen Empfindlichkeiten beeinflusst. Nachbarschaftslärm kann zu Schlafstörungen und Belästigungen führen, während Verkehrslärm nachweislich Gesundheitsprobleme verursacht. Das Konzept „Einfach Bauen“ zielt darauf ab, das Bauen zu vereinfachen und nachhaltiger zu gestalten. Drei Forschungshäuser, die diesem Konzept folgen, wurden auf Schallschutz überprüft. Dabei erfüllten Wohnungstrennwände und -decken die Anforderungen. Die Untersuchung der Bewohnerzufriedenheit durch Befragungen in diesen Häusern zeigt, dass die Wahrnehmung von Lärm stark variiert. Die Zufriedenheit wird durch die Kommunikation mit den Nachbarn beeinflusst. Das Fallbeispiel verdeutlicht, dass Schallschutzanforderungen oft nicht den individuellen Lärmempfinden gerecht werden, da nicht-akustische Faktoren eine starke Rolle spielen. Die Erwartung eines reduzierten Schallschutzes bei „Einfach Bauen“ kann zu Fehlvorstellungen führen, wie der Auszug von Bewohnern aus Schallschutzgründen zeigt. Die derzeitigen Mindestanforderungen an den Schallschutz erweisen sich für sehr empfindsame Menschen als unzureichend. Es ist wichtig, dass die Bewohner über den zu erwartenden Schallschutz informiert werden, um ein harmonisches Zusammenleben zu ermöglichen.
Correlations between standardised and real impact sound sources in lightweight wooden structures
(2021)
This study aimed to understand the correlation between standard impact sound sources and real impact sources in lightweight floor structures. Six real impact sources (adult walking, child running, child jumping on the floor, and three objects falling) were used to be compared with standard impact sources (i.e. tapping machine and impact ball). Measurements were conducted on a lightweight timber joist floor. Impact sound pressure levels (SPLs) produced by the standard impact sources were measured on the four floor structures with or without carpet tiles. For the real impact sources, two walkers wearing socks and slippers walked at different speeds (normal and fast) along three paths, while two children ran along the three paths and jumped at four positions. Also, the SPLs generated by dropped objects were measured at five positions. Seven standardised single-number quantities (SNQs) were calculated for the tapping machine and the impact ball, while three noise ratings (LAeq, LAFmax, and LN) were also computed from the sound recordings of the real impact sources. Both the tapping machine and the impact ball showed similar frequency characteristics with the real impact sources across all the floor structures. All the SNQs for the tapping machine and the impact ball were highly correlated with the energy-based noise ratings of the adult walking and little differences were found across walking speeds and footwear. Similar tendencies were observed from other real impact sources, indicating the high correlations between the standardised SNQs of the tapping machine and the impact ball and the noise ratings.
This paper concerns the development and validation of Finite Element Methods (FEM) to simulate the dynamic response of a dowelled-joist timber floor. This is a solid floor comprised of timber joists connected using timber dowels with individual assemblies connected using inclined metal screws. The focus is on the structural dynamics in the low-frequency range up to 200 Hz which is the relevant range for impact sound insulation and vibration serviceability. Dowel connections between the joists that formed each assembly were modelled using either rigid or spring connectors in the FEM models. The validation against experimental modal analysis showed that both approaches were valid in terms of the eigenfrequencies, Modal Assurance Criterion (MAC) and the spatial-average velocity with point excitation. Whilst the FEM model with spring connectors had a higher number of correlated modes in the MAC analysis, this required removal of many spurious modes before predicting the response. The validated models were used to demonstrate the potential in predicting assessment parameters for vibration serviceability that are contained in EN 1995-1-1 (Eurocode 5). This predictive approach to the evaluation of vibration serviceability has the advantage in that it can be used for non-standard timber floors with non-standard boundary conditions or floor plans.
With the increasing mechanization of buildings, it is necessary to be able to predict both the structure-borne sound power input from building machinery and the subsequent propagation of structure-borne sound in the building. This paper considers lightweight constructions and describes the results of an experimental study in the laboratory on a T-junction that was constructed from a timber joist floor and two double leaf timber-frame walls. The focus in this paper is on the vibrational behaviour of one of the timber-frame walls. To assess the vibration pattern and the propagation of structure-borne sound, the surface velocity levels were measured on a grid on both leaves of the wall with point force excitation on one side. This grid allowed calculation of structural intensity vectors. The influence of elements such as the timber studs and tongue and grooved joints between the boards were apparent in different frequency regions. Experimental modal analysis was carried out using measurements on both leaves of the wall, giving information about the coupling in different frequency regions. The results give insight into how such a timber-frame wall could be modelled using statistical energy analysis.
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.
Untersuchungen zur Sprachverständlichkeit als raumakustischer Parameter von Mehrpersonenbüros
(2011)
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.
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.
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.
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.
Measured transmission functions from structure-borne sound sources in a timber-frame construction
(2015)
The aim of prEN 15657-2 is to provide engineering methods to estimate the structure-borne sound power input from machinery in situations where the source mobility matches or is lower than the receiver mobility. This situation often affects lightweight constructions such as timber-frame buildings. To estimate the sound pressure level in a room that is adjacent or distant from the room containing the source, the installed structure-borne sound power has to be propagated across at least one junction in the timber-frame construction. However, at present there are no generic, validated calculation models due to the complexity and the large variety of timber-frame constructions. A simplified approach to investigate and compare the structure-borne sound transmission is to treat the framed construction as a black box and only consider one parameter, a transmission function which is the ratio of the sound pressure level in the receiving room to the injected structure-borne sound power level. To get information about the variation of this transmission function in different timber-frame constructions, measurements were made in both the laboratory and the field. Experimental results are presented showing the variation due to different building configurations and the effect of the excitation position on the transmission function.
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.
This paper concerns the modelling of sound transmission across a timber-frame wall under mechanical excitation by a point force using Statistical Energy Analysis (SEA). The aim is to develop and experimentally validate a model that would be relevant to machinery such as a heating device or a ventilation system that are often connected to such walls. The prediction is compared against measurements on a wall that forms part of a lightweight test-rig in the Laboratory for Sound Measurement (LaSM) at the University of Applied Sciences Rosenheim. A basic timber frame was built with a single layer of tongue and grooved chipboard on each side of the wall. With this configuration the structure represented a lightweight construction with horizontal junctions in addition to the vertical junctions that are more typical with lightweight constructions formed from plasterboard. A series of SEA models were developed with an increasing degree of complexity regarding the partitioning of the structure into subsystems. Additional experimental work was carried out to determine coupling loss factors across the chipboard joints which were then incorporated in the model. The SEA predictions are compared with measured velocities on both leaves and sound pressure levels in the cavities.