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Der Einfluss von Körperschall-Moden auf die Schalldämmung

Kategorien:
  • Grundlagen der Metrologie
03.11.2005

Durch Modellmessungen konnte ermittelt werden, dass unterschiedliche Frequenzlagen der Körperschallmoden eines bauakustischen Prüflings zu einer Unsicherheit der gemessenen Schalldämmmaße von ca. 2 dB bei tiefen Frequenzen führen.

Bauakustische Messungen werden aus unterschiedlichen Motivationen heraus durchgeführt. Labormessungen dienen zur Charakterisierung der schalltechnischen Eigenschaften einzelner Bauteile, anhand derer dann vom Architekten oder Planer eine Auswahl über die zu verwendenden Bauteile getroffen werden kann. Messungen am ausgeführten Bau verfolgen das Ziel, den tatsächlich vorliegenden Schallschutz zu ermitteln und ggf. die Ursachen für Diskrepanzen zwischen Messwerten und bauaufsichtlich geforderten oder privatrechtlich vereinbarten Anforderungswerten aufzufinden. Um hier jeweils zu einer klaren Bewertung der Messergebnisse zu kommen, sind die zugehörigen Messunsicherheiten von großer Bedeutung.

Aus diesem Grund stellen Untersuchungen zu Unsicherheiten in der Bauakustik einen aktuellen Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe "Bauakustik" dar. Ein im Jahr 2004 abgeschlossenes Projekt führte dabei zu der Vermutung, dass die Frequenzlage der Körperschallmoden des Prüflings sein Schallübertragungsverhalten wesentlich beeinflusst. Um diesen Effekt in seiner Größe zu erfassen, wurden im Rahmen einer Diplomarbeit Modellmessungen durchgeführt, bei denen im selben Modellprüfstand (Bild 1) eine Vielzahl von Prüflingen vermessen wurden. Die Besonderheit der homogenen plattenförmigen Prüflinge bestand dabei darin, dass sie in Material und Dicke identisch waren, die Lage der Körperschallmoden jedoch durch die Variation von Plattengröße und Kantenlängenverhältnis verändert wurde. Ermöglicht wurde diese Variation nur durch die Verwendung eines speziellen Modellprüfstands, der im Maßstab 1:8 gegenüber herkömmlichen Prüfständen verkleinert ist. Damit wurde es erstmalig möglich, die Auswirkung der Lage der Körperschallmoden separat zu erfassen.

Modellprüfstand im Maßstab 1:8 mit eingebautem Trennbauteil und dem eingesetzten Vielkanal-Mess- und Analysesystem

Bild 1: Modellprüfstand im Maßstab 1:8 mit eingebautem Trennbauteil und dem eingesetzten Vielkanal-Mess- und Analysesystem

Für biegesteife Platten, bei denen in den unteren Terzbändern nur wenige Körperschallmoden vorliegen, ergab sich eine signifikante Erhöhung der gemessenen Standardabweichung der Luftschalldämm-Maße gegenüber der ebenfalls ermittelten Wiederholstandardabweichung bei tiefen Frequenzen (Bild 2). Die Unsicherheit des Schalldämmmaßes durch unterschiedliche Lage der Körperschallmoden kann unter den genannten Bedingungen demnach mit ca. 2 dB angesetzt werden.

Bei höheren Frequenzen hingegen spielt dieser Effekt keine nennenswerte Rolle, da beide Standardabweichungen nahezu identisch sind (Bild 2). Dies gilt jedoch nur für die korrigierte Schalldämmung, bei der die mit zunehmender Plattengröße anwachsende äußere Bedämpfung der Platte durch eine entsprechende Korrektur berücksichtigt wurde.

Einzelabweichungen und abgeleitete 95%-Vertrauensbereiche für die korrigierte Schalldämmung von biegesteifen Platten unterschiedlicher Größe und Form

Bild 2: Einzelabweichungen ?Rk (E) und aus Wiederhol- (W) und Gesamtstandardabweichung (G) abgeleitete 95%-Vertrauensbereiche für die korrigierte Schalldämmung von biegesteifen Platten unterschiedlicher Größe und Form. Die Modellfrequenz war gegenüber dem Original im Verhältnis 8:1 größer, entsprechend dem im Maßstab 1:8 verkleinerten Prüfstand.

Die Arbeiten werden in Zukunft fortgeführt, um auch weitere Unsicherheitsbeiträge, wie etwa durch unterschiedliche Bedämpfung der Räume oder durch die Abmessungen des Prüfstands, systematisch zu erfassen.

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Volker Wittstock, FB 1.7, AG 1.71, E-Mail: volker.wittstock@ptb.de

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