Schallschutz im Holzbau

von Andreas Rabold

 

Das Wohlbefinden des Menschen kann durch unerwünschten Lärm stark beeinträchtigt werden. Gerade bei Leichtbauweisen - so auch im Holzbau - gilt es, das bauphysikalisch begründete Regelwerk zum Schallschutz zu beachten und bei den sensiblen Bauteilen wie Decken oder Wohnungstrennwänden in den Bauteilaufbauten zu berücksichtigen.

Zum Schutz gegen unzumutbare Belästigungen aus fremden Wohnbereichen werden in DIN 4109 (1) Anforderungen an die Schalldämmung der Trennbauteile zwischen den Wohnbereichen gestellt. Gerade im mehrgeschossigen Holzbau gilt als wichtigs­tes Trennbauteil die Decke, an die Anforderungen für die Luft- und die Trittschalldämmung gestellt werden. Für die Luftschalldäm­mung gilt das Schalldämm-Maß R - also der Widerstand des Bauteils gegenüber der Schallübertragung. Für die Trittschall­dämmung ist der Norm-Trittschallpegel maßgeblich - also der tatsächlich übertragene Pegel bei Anregung der Decke mit einem Norm-Hammerwerk.

Diese Anforderungen sind mit heute üblichen Trenndeckenkonstruktionen bei fehlerfreier Ausführung sowohl in Holzbauweise als auch in Massivbauweise problemlos einzuhal­ten. Dies belegen auch Güteprüfungen der Luft- und Trittschall­dämmung von Trenndecken auf der Baustelle. Dennoch wird bei Umfragen unter den Bewohnern von Mehrfamilienhäusern in der Regel die Trittschallübertragung im Massivbau wie auch im Holz­bau als die störendste Geräuschquelle genannt. (2, 3)

Die Beurteilung der Trittschallübertragung von Trenndecken an­hand des bewerteten Norm-Trittschallpegels (L'n,w) als alleinige Bewertungsgröße scheint somit - unabhängig von der Bauweise - nicht ausreichend zu sein, um dem subjektiven Empfinden des Be­wohners gerecht zu werden.

Schalltechnische Bauteiloptimierung

Als Voraussetzung für die Auswahl geeigneter Deckenkonstruk­tionen im mehrgeschossigen Holzbau ist im ersten Schritt ein passendes Beurteilungskriterium für die Trittschallübertragung zu wählen. Da der messtechnische Nachweis für die Anforderun­gen laut DIN 4109 mit einem Norm-Hammerwerk als Anregungs­quelle durchgeführt wird, ist die Übereinstimmung zwischen dem Ergebnis dieser Messung (dem bewerteten Norm-Trittschallpegel L'n,w beziehungsweise Ln,w) und dem subjektiven Empfinden des Bewohners bei der üblichen Anregung durch Begehen der Decke zu hinterfragen. Die Ergebnisse solcher Untersuchungen zeigen relativ einheitlich, dass kein brauchbarer Zusammenhang zwi­schen den beiden Größen existiert.

Zielwerte für die Bauteilentwicklung aus dem Zusammenhang zwischen dem L<sub>AFmax,n</sub> und dem L’<sub>n,w</sub> + C<sub>I,50-2500</sub> (Quelle: Andreas Rabold)
Korrelation von L’<sub>n,w</sub> und subjektivem Empfinden:<br>links: Zusammenhang zwischen dem bewerteten Norm-Trittschallpegel L’<sub>n,w</sub> und dem A-bewerteten Trittschallpegel L<sub>AFmax,n</sub> beim Begehen von Holzdecken; dunkelgraue Quadrate: Messungen im Institut für Fenstertechnik Rosenheim (5), hellgraue Kreise: Messungen an der Hochschule Rosenheim (6), hellbraune Dreiecke: Messungen im Deckenprüfstand von Knauf, Iphofen (7).<br>rechts: frequenzabhängige Darstellung der Trittschallübertragung beim Begehen einer Decke.<br>(Quelle: Andreas Rabold)

Zur Veranschaulichung dieses Resultats werden Ergebnisse von Norm-Hammerwerks-Messungen mit den Trittschallübertra­gungen beim Begehen der Decken verglichen und die Ursache der schwachen Korrelation - die frequenzabhängige Darstellung einer typischen Trittschallübertragung beim Begehen einer Holz­decke - aufgezeigt. Wie anhand der Pegel deutlich ersichtlich ist, erfolgt die gesamte Übertragung beim Begehen der Decke un­ter 100 Hertz. Im Gegensatz hierzu wird bei der Bewertung des Norm-Trittschallpegels nach DIN EN ISO 717-24 ausschließlich der Frequenzbereich von 100 bis 3.150 Hertz verwendet.

Um dem Problem der geringen Korrelation zwischen realem Ge­hen und dem bewerteten Norm-Trittschallpegel zu begegnen, wurde in DIN EN ISO 717-24 ein Spektrum-Anpassungswert CI eingeführt. Durch die zusätzliche Berücksichtigung des Spektrum- Anpassungswerts (L'n,w + C I,50-2500) wird die Korrelation deutlich verbessert (Zielwerte für die Bauteilentwicklung aus dem Zusam­menhang zwischen dem LAFmax,n und dem L'n,w + C I,50-2500).

Zur Festlegung der Zielwerte für eine gute Trittschalldämmung lässt sich nun das subjektive Empfinden berücksichtigen. Die in einigen europäischen Ländern bereits umgesetzte Anforderung an den Norm-Trittschallpegel L'n,w + C I,50-2500 ≤ 53 dB (3) entspricht den Zielwerten für die Bauteilentwicklung aus dem Zusammen­hang zwischen dem LAFmax,n und dem L' n,w + C I,50-2500 - im Beispiel rechts in etwa einem LAFmax,n ≤ 35-37 dB (A). Erfahrungsgemäß ist oberhalb dieser Grenze mit störenden Trittschallübertragun­gen zu rechnen. (8) Für einen L' n,w + C I,50-2500 ≤ 46 dB beträgt der A-bewertete Trittschallpegel in etwa L AFmax,n ≤ 30 dB (A) und ist, je nach Umgebungsgeräusch, kaum noch wahrnehmbar. Zur kon­struktiven Umsetzung in der Decke stehen für die schalltechnische Optimierung zwei Möglichkeiten zur Verfügung: die Erhöhung der Masse und die Verbesserung der Entkopplung. Durch die Erhö­hung der Masse in Form einer Rohdeckenbeschwerung oder einer Beschwerung der Unterdecke wird die Anregbarkeit (Admittanz) reduziert und damit eine geringere Schallabstrahlung erreicht. Die Entkopplung durch einen schwimmenden Estrich oder eine abgehängte Unterdecke reduziert oberhalb der genügend tief ab­zustimmenden Resonanzfrequenz die Übertragung der Bauteil­schwingungen innerhalb der Konstruktion.

Messwerte optimierter Holzdecken durch Erhöhung der Masse im Vergleich zu Stahlbetondecken<br>(Quelle: Andreas Rabold)
Messwerte optimierter Holzdecken durch abgehängte Unterdecken – im Neubau und in der Altbausanierung – im Vergleich zu Stahlbetondecken (Quelle: Andreas Rabold)

Die Erarbeitung von Konstruktionshilfen für schalltechnisch op­timierte Deckenaufbauten erfolgte durch numerische Berech­nungen der Trittschallübertragung. (5) Anhand der numerischen Berechnungen des validierten Modells ließen sich die Wechsel­wirkungen der Deckenkomponenten mit geringem Aufwand unter­suchen und optimierte Konstruktionen erarbeiten. Nach der mess­technischen Überprüfung der optimierten Konstruktionen wurden die Ergebnisse in Form von Konstruktionshilfen für verschiedene Holzdeckenkonstruktionen und Holz-Beton-Verbunddecken zu­sammengestellt. Zusätzlich überprüfte man die Konstruktionen auf ihre Schwingungsanfälligkeit.

Als Beispiel für optimierte Deckenkonstruktionen zeigen die beiden obigen Abbildungen den Vergleich der Messergebnis­se einer Massivholzdecke und einer Holzbalkendecke mit den Norm-Trittschallpegeln konventioneller Stahlbetondecken. Als Optimierungsansatz wurde hier die schallabstrahlende Ebene (Massivholzelement beziehungsweise Unterdecke) beschwert. Ein Beispiel für optimierte Decken durch effektive Entkopplung ist in der Abbildung darunter zu sehen. Die Gegenüberstellung zeigt, dass sich bei entsprechender Konstruktion die gute Trittschall­dämmung einer Stahlbetondecke auch mit deutlich leichteren De­cken erreichen lässt.

Norm-Trittschallpegel der Wohnungstrenndecke: Deckenaufbau in einem viergeschossigen Gebäude (oben), Vergleich der Messergebnisse am Bau mit Laborergebnissen eines ähnlichen Aufbaus (ganz oben) (Quelle: Andreas Rabold)
Schalldämm-Maß der Wohnungstrenndecke: Deckenaufbau in einem viergeschossigen Gebäude (oben), Vergleich der Messergebnisse am Bau mit Laborergebnissen eines ähnlichen Aufbaus (ganz oben) (Quelle: Andreas Rabold)

Zum Beispiel in Bad Aibling

Zwei aktuelle mehrgeschossige Wohngebäude in Bad Aibling il­lustrieren die Schallschutzmaßnahmen (Bauherr: B & O, Architekt: Schankula Architekten). Bei den hier realisierten Konstruktionen werden die im Labor ermittelten Luft- und Trittschallwerte den Er­gebnissen der Baumessung inklusive der Flankenübertragung gegenübergestellt. Die Konstruktion der Decken und Wände erfolg­te in Massivholzbauweise. Die Trenndecke erhielt zusätzlich zum schwimmenden Zementestrich eine Beschwerung aus gebunde­nem Splitt. Die Untersicht der Trenndecke konnte wunschgemäß in weiten Bereichen sichtbar bleiben. Alle tragenden Wände sind aus Brandschutzgründen mit einer K 260-Kapselung aus Gipsfa­serplatten (2 x 18 Millimeter) versehen. Die Wohnungstrennwän­de wurden im zuerst erstellten viergeschossigen Gebäude als komplett getrennte Wandscheiben konstruiert. Im achtgeschos­sigen Gebäude ließ sich die Trennwandkonstruktion aufgrund der positiven Erfahrungen im ersten Bauwerk und ergänzender Labor­messungen auf eine kostengünstigere einschalige Konstruktion mit entkoppelter Installationsebene reduzieren.

Schankula Architekten: vier- (Vordergrund) und achtgeschossiger (Hintergrund) Wohnungsbau in Holz, Bad Aibling bei Rosenheim, 2010 / 2011 (Foto: B & O GmbH & Co. KG)

Die Ergebnisse der Luft- und Trittschallmessung am Bau wur­den mit den Ergebnissen ähnlicher Konstruktionen im Labor ohne Nebenwege verglichen. Den Norm-Trittschallpegel der Trennde­cke im viergeschossigen Wohngebäude zeigt die obenstehen­de Abbildung. Mit einem L' n,w + C I,50-2500 = 45 Dezibel liegt das Ergebnis inklusive der Flankenübertragung nach Zielwerte für die Bauteilentwicklung aus dem Zusammenhang zwischen dem LAFmax,n und dem L'n,w + CI,50-2500 (3) im "Komfortbereich". Die Be­wohner des Gebäudes bestätigen, dass Gehgeräusche kaum noch wahrnehmbar sind. Im achtgeschossigen Gebäude führte man die Trenndecke in den unteren Etagen vergleichbar aus, in den oberen Geschossen wurden Versuchsaufbauten mit Trockenestrich reali­siert.

ZE: Zement-, Anhydrit-, oder Fließestrich mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² TE: Gipsfaser-Trockenstrichelement mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² V20: Verlegespanplatten mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² TSD: Mineralfaser- oder Holzweichfaser-Trittschalldämmplatte mit der angegebenen dynamischen Steifigkeit s’ in MN/m³ Splitt: Kalksplitt in Pappwaben oder gebundener Splitt mit Latexmilch oder Zementemulsion mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² Beton: Holz-Beton-Verbund mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² MHD: Brettstapel-, Brettschichtholz-, Brettsperrholz-, Hohlkasten- oder Leimprofilholzdecken mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m², Elementhöhe nach Statik
V20, Dielen: Verlegespanplatten und Massivholzdielen mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² Betonpl.: Betonplatten, auf der Rohdecke verklebt oder im Sandbett verlegt, Kantenlänge ≤ 0,30 m mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m² Balken, Däm.: Balkenlage nach Statik mit Hohlraumdämmung aus Faserdämmstoff, d ≥ 100 mm HWF: Druckfeste Holzweichfaser-Dämmplatte, Rohdichte ρ = 140 kg/m³ Lattung: Massivholzlatten, 24 x 48 mm, geschraubt, geklammert oder genagelt, Achsabstand 417 mm Abh.: Federschienen und Abhänger mit Entkopplung durch Sylomer und Hohlraumdämmung aus Faserdämmstoff, d ≥ 100 mm GF, GKB: Gipsfaserplatten und Gipskartonplatten mit der angegebenen flächenbezogenen Masse m’ in kg/m²

Der gezeigte Vergleich der Baumessungsergebnisse mit den Laborergebnissen ohne Flan­kenübertragung belegt auch, dass die tieffrequente Trittschall­übertragung unter 100 Hertz durch die Flankenübertragung am Bau kaum beeinflusst wird. Beide Messkurven liegen in diesem Frequenzbereich nahe beieinander. Auch die Einzahlwerte inklu­sive Spektrumanpassungswert unterscheiden sich um nur drei Dezibel. Dies bestätigt auch die statistische Auswertung der im Institut für Fenstertechnik Rosenheim für Trenndecken vor­handenen Vergleiche zwischen Labor- und Baumessungen. Die Differenzen lagen dort zwischen 0 und drei Dezibel. (11)

Bei der Luftschalldämmung hingegen dominiert die Flankenüber­tragung (siehe Abbildung oben rechts). Hier wird das Schalldämm- Maß von Rw = 77 Dezibel für die Trenndecke ohne Nebenwege auf Rw = 59 Dezibel inklusive Nebenwege reduziert. Der Zielwert (Schallschutzstufe II nach VDI 4100:2007) wurde sicher erreicht. Aufgrund der Kapselung der flankierenden Wände mit Gipsfaser­platten lässt sich in der Planungsphase zeigen, dass eine zusätzli­che Entkopplung des Deckenauflagers mit Elastomeren für dieses Bauvorhaben nicht erforderlich ist.

 

Fazit

Für die Zufriedenheit der Bewohner mit der Schalldämmung ei­ner Decke ist das subjektive Empfinden der Trittschallübertragung maßgeblich. Als Maß für dieses Empfinden lässt sich der A-be­wertete Trittschallpegel beim Begehen der Decke verwenden. Da zwischen diesem Trittschallpegel und dem L'n,w als Einzahl­bewertung nach DIN EN ISO 717-24 kein ausreichender Zusam­menhang besteht, wurde für die Festlegung der zu erreichenden Zielwerte die zusätzliche Bewertung durch den Spektrum-Anpas­sungswert CI,50-2500 verwendet.

Anhand der nun ausreichenden Korrelation ließen sich Zielwerte (L' n,w + CI,50-2500 ≤ 53 Dezibel beziehungsweise ≤ 46 Dezibel) festlegen und entsprechend ausgelegte Deckenaufbauten als "Demonstratoren" entwickeln. Wie erste Prüfergebnisse in aus­geführten Objekten zeigen, erfüllen Holzbaukonstruktionen bei guter planerischer und technischer Umsetzung die Zielwerte an den Schallschutz auch in der subjektiven Wahrnehmung. Dies ist gerade im städtischen mehrgeschossigen Bauen von entschei­dender Bedeutung für die Akzeptanz der Gebäude.

 

Der Autor:

Andreas Rabold Dr., Bauingenieur, geb. 1968, Holztechnik­studium an der Hochschule Rosenheim, anschließendes Bauingenieurstudium und Promotion an der TU München, Tätigkeit als Produktingenieur und Prüfstellenleiter am IFT Rosenheim, Lehrbeauftragter an der Hochschule Rosenheim; Lehr- und Forschungsschwerpunkt: Bauakustik für den Holzbau

 

Literaturverweise und Quellen

1 DIN 4109, Schallschutz im Hochbau, Anforderungen und Nachweise November 1989 und Beiblatt 1 zur DIN 4109 Schallschutz im Hochbau, Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, November 1989.

2 Hendrik Reichelt: Schall- und schwingungstechnische Lösungen im Holzbau, Hochschule Rosenheim, 2008.

3 Judith Lang: Schallschutz im Wohnungsbau, Forschungsbericht ifip TU Wien, 2006.

4 DIN EN ISO 717-2, Akustik – Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen – Teil 2: Trittschalldämmung (ISO 717-2:1996 + AM1:2006); Deutsche Fassung EN ISO 717-2:1996 + A1:2006, 2006.

5 Andreas Rabold / Ernst Rank: Anwendung der Finite-Elemente-Methode auf die Trittschallberechnung, Teilbericht zum Kooperationsprojekt: Untersuchung der akustischen Wechselwirkungen von Holzdecke und Deckenauflage zur Entwicklung neuartiger Schallschutzmaßnahmen, IBP Stuttgart u.a. 2009.

6 Daniel Erhardt / Dennis Morkötter: Gehversuche auf Holzdecken zum Vergleich mit den bewerteten Norm-Trittschallpegeln gemäß DIN EN ISO 717, Studienarbeit, Hochschule Rosenheim, 2010.

7 Jochen Seidel: Trittschall- und Geher-Messungen im Deckenprüfstand der Fa. Knauf Gips KG, Iphofen 2010.

8 Christian Burkhart: Tieffrequenter Trittschall – Messergebnisse, mögliche Ursachen. Tagungsband DAGA ’02, Oldenburg 2002.

9 Andreas Rabold / Joachim Hessinger / Stefan Bacher: Schallschutz, Holzbalkendecken in der Altbausanierung. Mikado plus 3, IFT Rosenheim 2008.

10 Andreas Rabold / Patricia Hamm: Schall- und schwingungsoptimierte Holzdecken, in: bauen mit holz 4 / 2009, S. 38–43.

11 Andreas Rabold / Ulrich Schanda / Joachim Hessinger: Korrelation zwischen Geher und Norm-Hammerwerk bei der Trittschallübertragung, Tagungsband DAGA’ 11, Düsseldorf 2011.

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