Structure-borne sound sources in buildings

• Körperschallquellen in Gebäuden

Lievens, Matthias; Vorländer, Michael (Thesis advisor)

Berlin : Logos-Verl. (2013)
Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge zur technischen Akustik 15
Seite(n)/Artikel-Nr.: V, 99 S. : Ill., graph. Darst.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Kurzfassung

Körperschallquellen sind Vibrationsquellen, die mit der Gebäudestruktur in Kontakt stehen. Eine solche mechanische Anregung des Gebäudes führt zur Schallabstrahlung. Gerade bei modernen Gebäuden in Leichtbauweise stellen Körperschallquellen wichtige Lärmquellen dar. Die Vorhersage des Schalldruckpegels von Körperschallquellen ist besonders kompliziert, weil die Kopplung zwischen Quelle und Empfangsstruktur eine hohe Komplexität aufweist. Die aktuelle Norm zur Charakterisierung von Körperschallquellen in Gebäuden - EN 12354-5 - macht Aussagen zu Quellen auf massiven Strukturen (Quellen mit hoher Admittanz), aber bis heute existiert keine Methode, die eine Vorhersage bei starker Kopplung zwischen Quelle und Empfangsstruktur zulässt, wie es bei Gebäuden in Leichtbauweise der Fall ist. Um eine praxisnahe Vorhersagemethode zu entwickeln, ist es elementar, die wichtigsten Freiheitsgrade zu identifizieren, damit die Anzahl der zu betrachtenden Freiheitsgrade reduziert werden kann. Die Kopplung zwischen Quelle und Empfangsstruktur kann theoretisch mithilfe der Admittanzmethode mit sechs Freiheitsgraden pro Kontaktpunkt beschrieben werden. Das führt jedoch zu einer enormen Datenmenge, die ebenfalls reduziert werden muss. Daher wird in der Bauakustik oft von der Annahme ausgegangen, dass alleinig die Normalkomponenten von Bedeutung sind. Diese These wird innerhalb der vorliegenden Arbeit anhand einer Fallstudie mit einer Waschmaschine auf einer Holzbalkendecke genauer untersucht. Der direkt gemessene Schalldruck wird verglichen mit dem vorhergesagten Schalldruck, wobei die Voraussage lediglich auf Normalkomponenten basiert. Die Momentanregung wird durch eine geringe Kontaktfläche zwischen Quelle und Empfangsstruktur minimiert; Scherkräfte werden vernachlässigt. Im ersten Teil der Dissertation werden Messungen im gekoppelten Zustand durchgeführt. Es wird gezeigt, dass die alleinige Betrachtung der Normalkomponenten ausreicht, um den Schalldruckpegel vorherzusagen. Dies trifft jedoch nur für den gekoppelten Zustand von Quelle und Empfangsstruktur zu. Im zweiten Teil wird eine Vorhersage aus voneinander unabhängig gemessenen Quell- und Strukturgrößen berechnet. Der Vergleich von vorhergesagtem und direkt gemessenem Schalldruck zeigt erhebliche Unterschiede von bis zu 20 dB bei tiefen Frequenzen auf. Daraus folgt, dass die ausschließliche Betrachtung der Normalkomponenten im entkoppelten Zustand für eine Vorhersage der Kopplung zwischen einer Waschmaschine und einer Holzbalkendecke nicht ausreicht.