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Untersuchungen zur Dämpfung in der Bauakustik mit Hilfe verkleinerter Modelle

03.09.2008

Im Rahmen einer Dissertation [1] wurden grundlegende Untersuchungen zu Dämpfungseffekten auf dem Gebiet der Bauakustik durchgeführt. Von besonderem Interesse war dabei die Bedämpfung der Trennwand in einem Laborprüfstand, die direkt das Schalldämmmaß, die wichtigste Größe der Bauakustik, beeinflusst.

Aufgrund der Ergebnisse früherer Arbeiten wurden Untersuchungen zu Dämpfungseffekten auf dem Gebiet der Bauakustik an maßstabsgetreu verkleinerten Modellen durchgeführt. Diese bieten den Vorteil exakter Bauausführung sowie frei wählbarer Materialeigenschaften, und gestatten die Realisierung idealisierter Konstruktionen. Zunächst wurden die notwendigen theoretischen und messtechnischen Grundlagen für bauakustische Modellmessungen gelegt. Ausführliche Materialuntersuchungen lieferten die für Experimente und Rechnungen notwendigen Parameter. Danach wurden einzelne Effekte, die zur Bedämpfung der Trennwand führen, am Modellprüfstand in Form von Verlustfaktoren experimentell bestimmt. Eine Simulation mit der Methode der statistischen Energieanalyse (SEA) gestattete detaillierten Einblick in die Energien und Leistungsflüsse des Gesamtsystems. Experiment und Simulation zeigen übereinstimmend, dass die vom Prüfstand in die Trennwand fließenden Leistungen – entgegen der üblichen Annahme – nicht in jedem Fall vernachlässigt werden können. Bisher als Verluste eingeschätzte Effekte können in der Tat Gewinneffekte sein.
Da die Leistungsflüsse die Basis für die Behandlung der Verlustfaktoren, dem Maß für die Bedämpfung einer Trennwand, sind, ist ein Umdenken notwendig, und bisherige Schlussfolgerungen und Messverfahren sind auf ihre Gültigkeit zu überprüfen. Insbesondere wurde das Standardverfahren zur Messung des Gesamtverlustfaktors, dem in der Praxis wichtigsten Dämpfungsmaß, mit einer transienten SEA-Rechnung analysiert. In Übereinstimmung mit Modellmessungen zeigte sich, dass aufgrund des komplexen Schallleistungsflusses in einem Wandprüfstand der Gesamtverlustfaktor mit dem bisherigen Messverfahren in wichtigen Standardsituationen zu gering bestimmt wird.
Die Erkenntnisse über die Bedämpfung einer Trennwand im bauakustischen Wandprüfstand erklären bisherige Unstimmigkeiten, werfen jedoch auch neue Fragen grundlegender Natur auf. In der Praxis wird in Zukunft mehr Aufwand nötig sein, um den Einfluss der Dämpfung korrekt zu erfassen; diese Arbeit bietet dafür einen Ansatzpunkt.

Leistungsfluss an einer Trennwand bei stationärer Anregung im Senderaum. Nach der klassischen Ansicht (a) wird nur über die Schalleinstrahlung aus dem Senderaum Energie in die Trennwand eingebracht und jede weitere Kopplung an die Nachbarsysteme führt zu einem Energieverlust. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass der tatsächliche Leistungsfluss sich je nach Frequenzbereich, Eigenschaften der Bauteile und Ausführung der Koppelstellen völlig anders verhalten kann (b).

Bild 1: Leistungsfluss an einer Trennwand bei stationärer Anregung im Senderaum. Nach der klassischen Ansicht (a) wird nur über die Schalleinstrahlung aus dem Senderaum Energie in die Trennwand eingebracht und jede weitere Kopplung an die Nachbarsysteme führt zu einem Energieverlust. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass der tatsächliche Leistungsfluss sich je nach Frequenzbereich, Eigenschaften der Bauteile und Ausführung der Koppelstellen völlig anders verhalten kann (b).

[1] Christoph Kling: Investigations into Damping in Building Acoustics by Use of Downscaled Models. Dissertation, Aachen 2008. Aachener Beiträge zur Technischen Akustik, Band 7. Logos-Verlag Berlin, ISBN 978-3-8325-1985-8 (Auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek der RWTH Aachen auch online verfügbar.)

Ansprechpartner:

Christoph Kling, FB 1.6, AG 1.62, E-Mail: Christoph.Kling@PTB.de