Schallschutz nach DIN 4109

Einführung

Schallschutz ist allgegenwärtig. Jeder bekommt in der Wohnung oder dem Büro mit, ob ein guter Schallschutz oder eine Hellhörigkeit vorliegt. Schallschutz ist daher diejenige bauphysikalische Disziplin mit der höchsten Sensibilität und Konfliktgefahr.

Insofern ist es gerade beim Schallschutz wichtig, die bauaufsichtlich definierten Mindestanforderungen zu kennen und einzuhalten. Sie stellen den Mindest-Gesundheitsschutz dar und sind daher nicht verhandelbar. Der Mindestschallschutz stellt nicht den üblichen

Qualitäts- und Komfortstandard dar, sondern markieren nur die Grenze zum Unzumutbaren.

Besonderes Augenmerk ist auf die Schallübertragung über flankierende Bauteile zu legen. Hier kann ein dominierender Einfluss auf den Schallschutz von Trennwänden und -decken vorliegen. Aus diesem Grund stellt eine schalltechnische günstigen Planung und Ausführung der Anschlussdetails zwischen Trennbauteil und Flanken eine zentrale Rolle bei der Realisierung eines guten Schallschutzes dar.

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In den folgenden Kapiteln dieses Handbuches wird der Aufbau und die Handhabung der Software dargestellt und das Berechnungsverfahren vorgestellt. Eine umfassende Erläuterung des Themas Schallschutz im Bauwesen und des Berechnungsverfahrens nach Norm wird allerdings nicht erfolgen!

Aufruf des Schallschutzmoduls

Der Aufruf der Schallschutz-View erfolgt über dargestellten Menü-Button.

Es werden alle Geschosse, Räume und zugehörige Bauteile dargestellt.

Der Anwender muss nun das zu betrachtende Trennbauteil wählen im Gebäudebaum wählen. Es werden die wesentlichen Eigenschaften des Bauteiles angezeigt.

Zuerst ist bei Innenbauteilen festzulegen, was ist bei den angrenzenden Räumen der Empfangs- und was ist der Senderaum. Bei zu betrachtenden Außenbauteilen gibt nur den Empfangsraum und die Auswahl wird automatisch erfolgen. Anschließend kann der Sprung zur Berechnungs-View  erfolgen.

Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung

Der Schallschutz in Gebäuden hat große Bedeutung für die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen. In erster Linie beziehen sich die Anforderungen auf Wohnungen. Es werden aber auch Aufenthaltsorte wie Klassenzimmer in Schulen, Kranke- und Behandlungszimmer, Schlafräume und Bürozimmer aufgeführt. Das Anforderungsniveau ist immer wieder Gegenstand von kontroversen Diskussionen. In der DIN 4109-1 sind zumindest für den öffentlich-rechtlichen Bereich die Mindestanforderungen festgelegt.

In der aktuellen Software-Version werden die maßgebenden Anforderungen über den Bauteiltyp, den Raumprofil und dem ggf. vorhandenen Profil der Zonierung automatisch ermittelt.

Konfiguration für die Schallschutzberechnung

Allgemeine Angaben

Die Registerkarte Allgemein listet alle geometrischen Größen der Konstruktion auf.

Schallübertragung von außen

Die erforderliche Schalldämmung von Außenbauteilen hängt von der jeweiligen Lärmsituation der Umgebung und von der Art der Nutzung der zu schützenden Räume ab. Die jeweilige Lärmsituation wird entsprechend DIN 4109-1 in sieben Lärmpegelbereiche eingeteilt. Entsprechend der jeweiligen Raum-Art ergibt sich daraus der maßgebliche Außenlärmpegel. Dieser kann aber auch aus vorliegenden Messdaten, nach Berechnung oder durch eine plausible Schätzung ermittelt und als freie Eingabe angegeben werden.

Anforderungen an das Trennbauteil

Sollten es z.B. auf Grundlage eines Rahmenvertrages vom Mindestschallschutz der Norm abweichende Anforderung an das Trennbauteil geben, kann dieser über die freie Eingabe erfolgen.

Trennbauteil und Flanken

Bauteildefinition

Entscheidend für die schallschutztechnische Berechnung ist ein definiertes Bauteil. Hierfür gibt es einerseits im Rahmen der freien Eingabe die Möglichkeit das Bauteil über das Schalldämm-Maß und der flächenbezogenen Masse zu definieren.

Pflichtfelder sind farblich hervorgehoben.

Andererseits kann ein Bauteil über den Katalog bestimmt werden.

Wichtig: Ein Bauteil, das nicht über die freie Eingabe definiert wurde, muss einen Schichtaufbau besitzen! Eine Ausnahme stellen Fenster, Türen, Rollladenkästen und Öffnungen (z.B. ALD) dar. Hier wird lediglich das Schalldämm-Maß und die Fläche des Elementes benötigt.

Im Bauteilkatalog gibt es für jedes Bauteil eine Voransicht. Ein Schichtaufbau ist vorhanden, wenn der Button „Schichtaufbau“ unterhalb der Voransicht existiert.

Bauteile aus den Norm- und Hersteller-Katalogen können nicht bearbeitet werden. Sie können aber eine Kopie in den Katalog „Eigene Bauteil“ legen und diese dann bearbeiten.

Kantenlängen

Die Berechnung benötigt eine Längenangabe zur der ausgebildeten Verbindung zweier gekoppelten Bauteile. Diese Maß wird automatisch ermittelt und verwendet dafür die lichten Raummaße.

Stoßstellendefinition

Die Verbindung des Trennbauteiles mit dem Bauteil der jeweiligen Flanke (Stoßstelle), werden vom CAD entsprechend der gezeichneten Situation vorbelegt.

Der Stoßtyp kann nicht geändert werden. Er wird über die Lage des jeweils betrachteten Raumes ermittelt.

Über die Angaben zum Stoßstellentyp wird entsprechend dem Verfahren der DIN 4109-32 über die flächenbezogenen Masse des Bauteiles und der Anzahl der entkoppelten Kanten der entsprechende Korrekturwert des Schalldämm-Maßes ermittelt.

Flanke links entkoppelt

Luftschall

Ein Trennbauteil wird durch auftreffende Luftschallwellen zur Eigenschwingung angeregt, wodurch es auf der abgewandten Bauteilseite zur Abstrahlung von Schallwellen und zu einer Luftschallanregung im Raum kommt. Diese Abstrahlung ist möglichst klein zu halten.

Rechnerische Nachweise nach DIN 4109-2

Das Rechenverfahren nach DIN 4109-2 basiert auf die Normreihe DIN EN 12354-1 und wird mit Angaben aus dem Bauteilkatalog der Teile 32 bis 35 der DIN 4109 erweitert.

In diesem Berechnungsverfahren gehen Trennflächengröße zwischen zwei Räumen sowie die Kantenlängen der beteiligten flankierenden Bauteile ein.

Die wesentlichen Einflussgrößen für die Bestimmung des Schalldämm-Maßes sind:

• Der konstruktive Aufbau des Trennbauteiles,

• der beteiligten flankierenden Bauteile,

• die Art und Ausbildung der Verbindung des Trennbauteiles mit der flankierenden Konstruktion,

• mögliche vorhandene Vorsatzschalen und

• die Raumgeometrie mit ihrer Fläche und Kantenlängen.

Das bewertete Bau-Schalldämm-Maß zwischen zwei Räumen unter der Berücksichtigung aller in Frage kommenden Schallübertragungswege ergibt sich dann:

Bewertetes Schalldämm-Maß von Bauteilen

Das Schalldämm-Maß R_Dd,w ist durch den Bezug auf die Trennflächen eine bauteilbezogene Kenngröße. Sie wird insbesondere für Messungen in Prüfständen, bei denen die Übertragung über flankierende Bauteile ausgeschlossen wird, herangezogen. Das trifft ebenso für Messungen an Türen und Fenstern zu. Hier geht man davon aus, dass der Einfluss flankierender Bauteile vernachlässigbar ist.

Aus diesen Prüfstands-Messungen sind für homogene einschalige Bauteile empirische Massekurven für Planungszwecke erstellt worden. Die daraus ermittelten Algorithmen zur Berechnung des bewerteten Schalldämm-Maßes sind in der DIN 4109-32 enthalten.

Grundlage der Berechnung ist die flächenbezogen Masse und der Baustofftyp. Beides wird automatisch über den Schichtaufbau des Bauteiles ermittelt.

Flächenbezogene Masse

Der Rechenwert der flächenbezogenen Masse von z.B. gemauerten Wänden ergibt sich aus der Rohdichte der Steine oder der Platte und der Querschnittsfläche bezogen auf einen Meter Wandlänge. Dabei müssen Stein- bzw. Plattenformat, d.h. Fugenanteil und der verwendete Mörtel berücksichtigt werden. Festverbundene Putzschichten auf der Tragschicht werden zu der flächenbezogenen Masse der Wand zugerechnet.

Achtung: Bauteile mit unterschiedlichen Wandmaterialien und mit der gleichen flächenbezogenen Masse müssen nicht das gleiche Schalldämm-Maß aufweisen.

Flankierende Bauteile

In nahezu allen baulichen Situationen ist damit zu rechnen, dass Schallübertragung nicht nur durch das trennende Bauteil, sondern auch auf Nebenwegen erfolgt. In der Regel werden vier flankierende Bauteile beteiligt sein. Das bedeutet, die Flankenschallübertragung zwischen zwei Räumen erfolgt auf insgesamt zwölf verschiedenen Wegen. Der Anteil jedes einzelnen Weges wird neben der Größe des beteiligten Bauteiles und ihrer konstruktiven Ausführung vor allem von der Wirkung der Stoßstelle beeinflusst.

               Senderaum                               Empfangsraum

Stoßstellen werden die Bereiche bezeichnet, bei denen es wegen Änderungen im Ausbreitungsweg zur Reflexion von Körperschall kommt. Sie können damit die Schallübertragung mindern. Diese Änderungen können durch einen Materialwechsel, Querschnittsänderungen und Bauteilverbindungen gehören. Auch elastische Zwischenschichten gehören dazu. In der Regel werden Stoßstellen an Bauteilverbindungen berücksichtigt. Sie stellen sich als Kreuz-, T- oder L-Stoß auf.

Das aus der Bewertung der Stoßstelle resultierende Stoßstellendämm-Maß K_ij geht in das bewertete Flankendämm-Maß für jeden Schallübertragungsweg (Ff, Df und Fd) vom Bauteil (i) auf das Bauteil (j) ein.

Trittschall, Körperschall

Während der Luftschall die Anregung trennender Bauteile durch Schallwellen aus der Luft bedeutet, wird der Trittschall als Körperschall durch unmittelbare mechanische Einwirkung auf das Bauteil hervorgerufen. Bei horizontalen Bauteilen, den Decken, spielt der Trittschall eine herausragende Rolle. Diese Bauteile müssen möglichst wenig Körperschall in darunter liegenden Räumen übertragen. Körperschallanregung versetzt die Bauteile in Schwingung und diese strahlen Schallwellen in benachbarte Räume als Luftschall ab. Durch starre Verbindungen der beanspruchten Konstruktion zu den angrenzenden Bauteilen können Schallereignisse noch in relativ weit entfernten räumlichen Bereichen wahrgenommen werden. Nur ein ausreichender Trittschallschutz in qualitativ guter Ausführung wird den gewünschten Anforderungen an die Konstruktion gerecht werden.

Haustrennwände

Biegesteife, schwere, zweischalige Wände

Zweischalige biegeweiche Wände, vorwiegend aus Mauerwerk oder Beton, mit Hohlraumdämpfung sind im Wohnungsbau als Haustrennwände, als Trennwände zwischen Brandabschnitten im Verwaltungs- und Krankenhausbau, aber auch als hochschalldämmende Konstruktionen zwischen großen Sälen, zwischen besonders lauten Räumen und schutzbedürftigen Räumen und vor allem als Reihenhaustrennwände gebräuchlich.

Die beiden Massiv-Wandscheiben sind dabei durch eine mindestens 3 cm dicke Haustrennfuge getrennt. In der Regel sind sie vollflächig mit einer geeigneten Mineralfaser-Dämmschicht bzw. andere geeigneten Dämm-Materialen ausgefüllt. Im Bereich der Fundamente bzw. im Keller erfolgt in Abhängigkeit des Abdichtungskonzeptes bzw. des Kostenrahmens eine vollständige Trennung. Bei z.B. einer Ausbildung einer „Weißen Wanne“ wird eine getrennte Ausbildung der Fundamente nicht möglich sein.

Berechnung der zweischaligen massiven Haustrennwand

In der vorliegenden Software-Version wurde das Berechnungsverfahren der DIN 4109-2 noch nicht umgesetzt.

Vorsatzkonstruktionen

Allgemeines

Vorsatzkonstruktionen können in Abhängigkeit von ihren Eigenschaften und ihren Einsatz in der Gesamtkonstruktion das Schalldämm-Maß eines Bauteiles verbessern aber auch verschlechtern. Im Sinne der Norm DIN 4109-34 sind Vorsatzkonstruktionen im Wandbereich

• freistehende Vorsatzkonstruktionen mit Unterkonstruktion,

• angekoppelte Vorsatzkonstruktionen mit Unterkonstruktion,

• Vorsatzschalen die über die Dämmschicht flächig befestigt sind und

• Wärmedämmverbundsysteme.

Im Decken- und Dachbereich wird zwischen

• freitragenden Unterdecken mit Unterkonstruktion,

• abgehängten Unterdecken mit Unterkonstruktion und

• direkt befestigten Unterdecken unterschieden.

Hinzu kommen im Fußbodenbereich die schwimmenden Estriche und die Doppel- sowie Hohlraumböden.

Im Rahmen dieser Software werden Vorsatzkonstruktion mit Luftschicht, mit mineralischer bzw. Hartschaum-Kerndämmung, mit Luftschicht, schwimmender Estrich (Zement- / Calciumsulfat) und schwimmender Estrich (Gussasphalt- / Trockenestrich) automatisch bestimmt und das jeweilige resultierende Schallverbesserungs-Maß ΔR_w bzw. ΔLw ermittelt.

Berücksichtigung von Unsicherheiten

Ein Nachweis des geforderten Schallschutzes auch mit dem Verfahren der DIN 4109 ist immer mit Unsicherheiten behaftet. Für die Berücksichtigung der Unsicherheiten der Eingangsdaten und der Berechnung beinhaltet die DIN 4109 ein Sicherheitskonzept. Hierfür werden die Eingangsdaten nicht wie in früheren Normversionen mit einem Sicherheitszuschlag- bzw. Abschlag versehen. Das sogenannte Vorhaltemaß kommt nicht mehr zu Anwendung.

Die Berücksichtigung der Unsicherheiten erfolgt nun durch einen Sicherheitsbeiwert u_prog, der auf das Berechnungsergebnis aufgeschlagen wird. Der Sicherheitsbeiwert beträgt 2 dB für die Luftschalldämmung von trennenden Bauteilen

und für die Luftschalldämmung von Außenbauteilen.

Abweichen dazu sind die Anforderungen an den Außenlärm von Türen nach DIN 4109-1 und Türen von Laubengängen pauschal mit 5 dB zu berücksichtigen.

Der Trittschall im Massivbau, Skelettbau und im Holz-, Leicht- und Trockenbau wird ein pauschaler Wert von 3 dB angesetzt.

In dieser Software kommen lediglich die jeweiligen pauschalen Sicherheitsbeiwerte der Norm zur Anwendung. Eine detaillierte Ermittlung der Unsicherheit für die Schalldämmung erfolgt nicht.