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6. HolzBauSpezial Bauphysik HBS 2015

Statik versus Schallschutz | D. Müller

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Statik versus Schallschutz

Daniel Müller

PIRMIN JUNG Büro für Bauphysik AG

CH-Rain


Statik versus Schallschutz| D. Müller

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Statik versus Schallschutz

1. Einleitung

Bauingenieure/innen betrachten bei der Tätigkeit das Tragwerk eines Gebäudes, wobei

insbesondere die Bemessung von Bauteilen, Lastabtragungen, Aussteifungen, Auflagersi-

tuationen im Vordergrund stehen. Die Nachweisführung erfolgt aufgrund von berechne-

ten Spannungen in Gegenüberstellung mit statistisch ermittelten Festigkeits- und Steifig-

keitseigenschaften der einzusetzenden Materialien. Bauphysiker/innen ermitteln die

Schalldämmwerte von Bauteilen ebenso mit Steifigkeitswerten, Massen und Schalenab-

ständen. Die Aussage erfolgt anschliessend über einen Vergleich mit dem definierten

Anforderungswert.

Das Vorgehen beider Disziplinen scheint auf den ersten Blick ähnlich.

Vorgehen Statiker/innen Vorgehen Akustiker/innen

Auch wenn diese beiden Vorgehensweisen ähnlich sind, ist die Aussage eine ganz andere.

Während es sich im Nachweis des Tragwerkes in erster Linie um die Standfestigkeit eines

Gebäudes handelt, geht es im Schallschutz primär um das Zufriedenstellen von Komfort-

bedürfnissen. Natürlich spielt der Komfortanspruch auch bei der Statik beim Nachweis

der Gebrauchstauglichkeit eine Rolle. Umgekehrt kann beim Schallschutz auch die

Gesundheit gefährdet sein, wenn sich der Lärm im Übermass auswirkt.

Die Ansprüche an den Schallschutz haben in den vergangenen Jahren stark zugenom-

men. Im Vergleich zur Tragsicherheit eines Bauwerkes, welche vom Benutzer nicht direkt

spürbar ist, wird Lärm bewusst wahrgenommen. Unter anderem der Lärm der Nachbar-

schaft oder jener von vorbeifahrenden Fahrzeugen stört und gibt Anlass zu Reklamatio-

nen.

Für die Akustik stehen Messinstrumente zur Verfügung, um die Schalldämmung direkt

am Objekt zu beurteilen und zu quantifizieren. Bei Tragwerksbemessungen erfolgt ein

Vergleich der berechneten Spannungen mit reellen, am Objekt ermittelten Werten nur

selten, da dieser mit hohem Aufwand verbunden ist.

Der Unterschied zwischen den Anforderungen an das Ruhebedürfnis und der Standfestig-

keit eines Gebäudes zeigt sich damit bei der Einflussnahme von Sicherheitsbeiwerten.

Während bei der Bemessung von Tragwerken mit einem semi-probabilistischen Sicher-

heitskonzept gearbeitet wird, versuchen Akustiker/innen die Schalldämmwerte so realis-

tisch wie möglich zu ermitteln und arbeiten lediglich mit Projektierungszuschlägen von

einzelnen Dezibel.



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2. Elemente

Bei der Planung eines Gebäudes gibt es unzählige Anforderungen zu erfüllen. Die Tragsi-

cherheit und der Schallschutz sind nur zwei Punkte von vielen.

In jedem Bauprojekt sind die Aussteifung und das Tragsystem zu definieren.

Ingenieure/innen versuchen mit möglichst ideal angeordneten

Scheiben eine Aussteifung zu erreichen und die resultierenden

Lasten in das Fundament zu leiten. Durchlaufende, statisch

verbundene Elemente sind zwingend erforderlich.

Währenddessen prüfen und definieren Akustiker/innen unter

Berücksichtigung der einzelnen Nutzungseinheiten die Anforde-

rungen an den Schallschutz.

Geschlossene Wandscheiben werden dabei ebenso verwendet

wie bei Tragwerksplanungen.

Die Nutzungstrennungen sollen einen möglichst guten Schall-

schutz leisten können.

Nebst der Aussteifung betrachten Ingenieure/innen das Tragsys-

tem für die vertikale und horizontale Lastabtragung. Horizontale

Bauteile wie Decken und Dächer sind als geschlossen zu betrach-

ten und bedingen kaum eine spätere Anpassung bei einer allfälli-

gen Nutzungsänderung. Die statisch wirksamen vertikalen

Bauteile lassen nur bedingt Anpassungen im Grundriss zu und

sind somit als positioniert zu betrachten.

Innerhalb der Nutzungseinheiten gibt die Norm keine zwingende

Einhaltung von Schallschutzanforderungen an. Trotzdem sind die

Komfortansprüche zu beachten. Auch Zimmertrennwände inner-

halb einer Nutzungseinheit sollen einen genügenden Schallschutz

aufweisen.



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2.1. Zusammenspiel von Statik Schallschutz

Das Zusammenspiel von Statik zum Schallschutz lässt sich grob in drei Elemente eintei-

len:

Raumtrennende/Flächige/Aussteifende Bauteile wie Wände, Decken

Wohnungstrennwände, Treppenhäuser

Stützen für die vertikale Lastabtragung

Anschlüsse bei Decken zur Wand für die Aussteifung

Bei Elementen, bei welchen sowohl Anforderungen an die Statik als auch an den Schall-

schutz gestellt werden, soll eine Abstimmung beider Fachplaner/innen erfolgen. Solche

Konstruktionen werden als „Kombielemente“ bezeichnet. Beispiele sind eine Holzbeton-

Verbunddecke oder ein in Massivbau erstelltes Treppenhaus.

Ingenieure/innen machen in einer frühen Planungsphase einen Positionsplan mit dem

Tragwerkskonzept.



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Abbildung 1: Positionsplan Statik

Ebenfalls in einer frühen Planungsphase verfassen Akustiker/innen einen Anforderungs-

bericht, in welchem die Nutzungseinheiten und die Anforderungen an die Raumtrennun-

gen festgelegt werden.

Abbildung 2: Anforderungsplan Schallschutz

Der Positionsplan der Ingenieure/innen und der Anforderungsbericht der Akustiker/innen

sollen gemeinsam besprochen und aufeinander abgestimmt werden. Mögliche Konstrukti-

onen, bei welchen Anforderungen an die Statik als auch an den Schallschutz gestellt

werden, sollen dabei gemeinsam erarbeitet werden. Es sind nicht nur die Decken und die

Wände zu betrachten, sondern auch aussteifende Elemente und Anschlüsse bei

Geschossübergängen oder Verbindungen von Scheiben. Die Basisbesprechung bietet

Ingenieuren/innen die Möglichkeit, die nötigen Massen und Schichten in der Vorbemes-

sung mit einfliessen zu lassen.

Grundsätzlich sind Bauteile im Vorteil, welche beiden Anforderungen in einem Element

genügen. Falls dies nicht der Fall ist, wird mit zusätzlichen Schichten der Schallschutz

erfüllt.



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3. Beispiele aus der Praxis

Nachfolgend sind einige Beispiele aufgeführt, bei welchen das Zusammenspiel von

Schallschutz und Statik direkten Einfluss haben.

Liebrüti

Das Schulhaus Liebrüti ist ein dreigeschossiges Schulgebäude in Holzbauweise. Die Dach-

scheibe wird für Wind- und Erdbebeneinwirkungen als Aussteifungselement eingesetzt.

Mit einer Dreischichtplatte werden die Einwirkungen kontinuierlich in die raumtrennenden

Wände abgeleitet. Die zweischalig aufgebauten Wände bieten an, die Deckenscheibe

direkt über diesen zu trennen, womit die Schallnebenwegübertragungen reduziert

werden.

Eine Alternative wäre, die Dachscheibe örtlich mit Masse zu beschweren oder

innenliegend vollflächig eine zusätzliche abgehängte Decke (nicht Raumakustikdecke) zu

montieren.

Massnahmen:

- Deckenscheiben wo möglich trennen

- Örtliche Beschwerung auf Dreischichtplatte

Abbildung 3: Dach bei Trennwand

Artho

Das Gebäude der Firma Artho wird für Büro- und Wohnnutzung verwendet. In den ersten

zwei Etagen sind Büroräume und im darüber liegenden Geschoss Wohnungen entstan-

den. Die Decke ist als Hohlkastenelement ausgeführt. Die Dachscheibe, in Form einer

Dreischichtplatte, läuft statisch über die Wohnungstrennwand durch. Die Messung ohne

innenseitige abgehängte Decke zeigt ein Resultat von Di,tot = 57dB. Nach der Montage

der geplanten abgehängten Decke wird diese um rund 8 dB erhöht. Der Einfluss dieses

Nebenweges durch die Deckenscheibe ist hoch.

Eine Abstimmung der Wohnungstrennwand ist unter Berücksichtigung der auftretenden

Nebenwege durch aussteifende Scheiben erforderlich um optimale Resultate zu errei-

chen.

Massnahmen:

- Deckenscheiben wo möglich trennen

- Zusätzliche abgehängte Decke

Abbildung 4: Dach bei Wohnungstrennwand



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Beromünster

Das Mehrfamilienhaus Beromünster ist ein dreigeschossiger Holzbau mit Blockholzplat-

ten. Innenseitig ist die Holzoberfläche sichtbar. Die aussteifenden Aussenwände wurden

über eine Dreischichtplatte im Bereich des Geschossübergans direkt miteinander verbun-

den. Mit dieser Massnahme ist die Statik zwar einfach gelöst, der Schallschutz reduziert

sich jedoch aufgrund der daraus entstehenden Nebenwege erheblich. Messungen ergaben

einen Luftschalldämmwert von Di,tot = 48dB (nach SIA 181) und erfüllen die Anforderun-

gen damit nicht. Als Lösung wurde innenliegend im mittleren Geschoss eine zusätzliche

Gipsfaserplatte d=18mm angebracht, welche die 35mm starke Blockholzplatte dämpft.

Durch diese Massnahme wurde eine Verbesserung von 7dB erreicht und damit die

Anforderungen erfüllt. Anschliessen wurde eine Dreischichtplatte montiert, um den visu-

ellen Charakter des geplanten Gebäudes beizubehalten.

Massnahmen

- Zusätzliche Beschwerung frequenzanfälliger

Plattenaufbauten

- Geschossübergang nicht mit durchlaufenden

Platten ausbilden

- Geschossübergang entkoppeln

Abbildung 5: Deckenauflager

Abbildung 6: Deckenauflager mit Massnahmen



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Kapuzinerweg

Der Kapuzinerweg ist ein Zweifamilienhaus mit einer Geschossdecke als Wohnungstren-

nung. Der Bauherr wollte einen optimalen Schallschutz erreichen. Die Konstruktionsauf-

bauten sind identisch mit dem vorher beschriebenen Projekt Beromünster.

Der Geschossübergang wurde jedoch entscheidend entkoppelt. In enger Zusammenarbeit

mit dem Ingenieur wurde eine Lösung gefunden, welche einerseits die Aussteifung über

die Wandscheiben ermöglicht und andererseits die Anforderungen der Akustik erfüllt.

Der für die Aussteifung eingesetzte Wandabschluss im Auflagerbereich ist durch einen

Betonriegel beschwert und mindert damit die Schallübertragung markant. Zudem sind

sämtliche Anschlüsse so gut wie möglich entkoppelt (Schalltrennlager im Wandlager und

Anschlag mit Weichfaserplatten).

Das Resultat überzeugt mit einem sehr hohen Schalldämmwert von Di,tot = 65dB.

Massnahmen:

- Deckenauflager vollständig entkoppelt

- Örtliche Befestigung für Aussteifung

gehalten

Abbildung 7: Deckenauflager entkoppelt

Bründler

Das Objekt Bründler ist ein Umbau eines bestehenden Gebäudes. In diesem wurden neue

Wohnungen in den damals als Estrich benutzen Teil des Gebäudes eingebaut. Die beste-

henden Wohnungen waren während der Bauzeit bewohnt. Die Deckenuntersicht wurde

nicht entfernt. Als statisches Element wurde eine Rippendecke konstruiert, welche selbst-

tragend von Auflager zu Auflager läuft und keine direkte Verbindung zur bestehenden

Balkenlage aufweist. Damit sind die Körperschallübertragungen optimal entkoppelt und

die Gesamtstärke des Deckenaufbaus ist reduziert. Die Schallmessungen zeigen ein

Ergebnis von Di,tot = 65dB, L‘tot =43dB.

Massnahmen

- Schallentkoppeltes Element in die

bestehende Struktur, ohne Schallbrücken

Abbildung 8: Aufbau Trenndecke



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Gartenstrasse

Die Überbauung Gartenstrasse besteht aus mehreren Mehrfamilien- und Einfamilienhäu-

sern. Die gewählte Konstruktion für die nutzungstrennenden Decken ist ein Holz-

Betonverbundsystem. Mit diesem wird einerseits die Statik mit dem Beton als Druck- und

mit dem Holz als Zugglied gelöst und andererseits auch sehr gute Schalldämmwerte

erreicht. Die Auflagerbereiche können mit dem Überbeton zusätzlich fixiert und

beschwert werden, womit die Schallübertragungen reduziert werden. Das HBV-Element

überzeugt als eine Art Kombielement, in welchem effizient und kostengünstig die Statik

und der Schallschutz mit wenigen Schichten gelöst werden kann. Damit wird im Projekt

Gartenstrasse ein Resultat von Di,tot = 63dB, L‘tot =41dB erreicht und kann somit auch im

tieffrequenten Bereichen optimale Werte zeigen.

Massnahmen

- Kombielement als HBV- Decke

Abbildung 9: HBV-Decke

Rotkreuz

Im Projekt Rotkreuz sind fünf Mehrfamilienhäuser mit einer Brettsperrholzbauweise

erstellt worden. Die Wohnungstrennenden Wände sind zweischalig aufgebaut und werden

statisch als aussteifend wirkende Wandscheiben eingesetzt. Die Brettsperrholzplatten

werden mit einer Vorsatzschale vor einer allfälligen Schallanregung geschützt. Dadurch

erhält der Ingenieur wichtige Freiheiten für die Gestaltung der Anschlüsse.

Dieser mehrschichtige Aufbau zeigt in tiefen Frequenzbändern Einbrüche, kann aber mit

Di,tot = 66dB problemlos die erhöhten Anforderungen erfüllen.

Massnahmen

- Entkoppelte Vorsatzschalen

Abbildung 10: Wohnungstrennwand



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Hungerbühl

Im Hungerbühl ist ein Mehrfamilienhaus in Hybridbauweise entstanden. Der Architekt

hatte den Wunsch, dass die statisch wirksamen Stützen in Holz sichtbar bleiben.

Die Nutzungseinheiten sind geschossweise getrennt und mit einer Filigrandecke als

Betondecke ausgebildet. Die durchlaufenden Holzstützen werden im Deckenbereich

getrennt und durch den durchlaufenden Beton entsteht ein Massesprung. Dieser wirkt

sich positiv auf die Schalldämmwerte aus.

Massnahmen

- Massesprung im Geschossübergang

- Zusätzliche Bekleidung der Stütze

- Entkopplung mit Trennlager

Abbildung 11: Stützen bei Geschoss

4. Zusammenfassung

Bei der Bemessung von Tragwerken und der Begleitung des Schallschutzes ist eine enge

Zusammenarbeit zwischen Akustikern/innen und Ingenieuren/innen sehr wichtig. Die

Zusammenarbeit sollte in einer möglichst frühen Planungsphase erfolgen. Nach dem

Definieren des Tragwerkskonzepts und der Zusammenstellung der Anforderungen an den

Schallschutz sind die Bauteile gemeinsam bezüglich Statik und Schallschutz auszulegen.

Dadurch können Lösungen gefunden werden, welche nicht nur kostengünstig sondern

auch effizient sind. Insbesondere die raumtrennenden Bauteile, lastabtragende Stützen,

Aussteifungselemente und Anschlüsse im Geschossübergang oder im Bereich von Trenn-

wänden sollen beachtet werden.

Besonders interessant sind Kombielemente, welche sowohl Schallschutz als auch Statik

beinhalten.

Die interdisziplinäre Zusammenarbeit wird in Zukunft weiter zunehmen – und das macht

auch Sinn, denn nur damit können alle Wünsche und Bedürfnisse befriedigt werden.

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