Akustisches Verhalten von Wand- und Deckenverbindungen im Massivholzbau

Aktuelle Prognosemodelle zur Berechnung der Schalldämmung zwischen benachbarten Räumen wie z.B. in der Normenserie EN 12354 definiert, sowie zur messtechnischen Ermittlung notwendiger Parameter für die Flankenübertragung (Normenserie EN ISO 10848) sind bei Massivholzkonstruktionen nur begrenzt anwendbar. Grund hierfür ist, dass die entsprechenden Vorgaben vorwiegend auf den Massivbau, also annähernd homogene, isotrope Materialien - wie etwa Stahlbeton - abgestimmt sind. Die heute stark eingeschränkte Berechenbarkeit der schalltechnischen Eigenschaften solcher Konstruktionen bildet die Basis im Sinne einer wissenschaftlichen Herausforderung für das Dissertationsprojekt mit dem Titel „Das akustische Verhalten von Wand- und Deckenverbindungen im Massivholzbau“. Die Arbeit ist Teil der Doktoratsinitiative „DokIn’Holz“ und behandelt einen Aspekt dieser schallschutztechnischen Problemstellungen. Der Fokus der Arbeit liegt insbesondere auf der Flankenübertragung und den akustischen Eigenschaften von Stoßstellen. Ziel ist es, neben neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen über das Schall- und Schwingungsverhalten von Wand- und Deckenverbindungen im Massivholzbau auch Vorschläge über die akustisch effiziente Umsetzung in der Praxis zu erarbeiten. Die derzeitigen Berechnungsverfahren für den Schallschutz sollen erweitert werden, um die Genauigkeit bei der Vorhersage zu erhöhen. Es wird beabsichtigt, eine Methodik zu entwickeln, welche kohärent mit dem bestehenden internationalen Normenwerk ist. Dazu werden gängige numerischen Berechnungsmethoden wie die Finite Elemente Methode (FEM) und die Statistische Energie Analyse (SEA) kombiniert, um eine umfassende Betrachtung zu ermöglichen. Bei dieser wissenschaftsgeleiteten Forschungsarbeit wird aber auch auf Praxisrelevanz geachtet. Generell werden die akustischen Vorteile von Holz wie z.B. eine hohe innere Dämpfung hervorgehoben, diese leisten somit einen Beitrag zu einem effizienten Schallschutz.
Die Analyse der Strukturintensität ermöglicht beispielsweise eine sehr tiefgehende Untersuchung der Verteilung und des Flusses akustischer Energie in den verschiedensten Bauteilen. Die folgende Abbildung zeigt das Ergebnis einer derartigen Berechnung von zwei über eine typische Stoßstelle (1) verbundenen Plattenstreifen aus Brettsperrholz. Die roten Pfeile zeigen die Vektoren der Strukturintensität (2). Die Farbschattierung stellt den Betrag der Strukturintensität im entsprechenden horizontalen Querschnitt dar, die graue Fläche zeigt im überproportionalen Maßstab die Verformung des Elements. Eine variable Verbindungssteifigkeit der Platten an der Stoßstelle bestimmt die übertragene Energie. Diese Art der Berechnung ermöglicht insbesondere in umfassenderen Modellen eine effektive Identifizierung der wesentlichen Übertragungspfade. Des Weiteren sollen Verbindungssteifigkeiten und Eigenschaften verschiedener Stoßstellen in praktischen Messungen ermittelt werden. Diese werden in einem Berechnungsmodell implementiert, um die übertragene akustische Energie für verschiedene Bausituationen prognostizieren zu können.

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