Titelblatt + Vorwort + Inhaltsverz. (PDF, 1,8 MB) - Technische Akustik

Raumakustik und
baulicher Schallschutz
Die Strasse dringt ins Haus (Umberto Boccioni 1911) © Sprengel Museum Hannover.
von J. Feldmann
- nur für den internen Gebrauch -

Vorwort
Vorliegendes Skript, welches sich an Architekten, Innenraumplaner und
Bauingenieure und solche die es werden wollen, wendet, entstand aus Anlass einer
Ringvorlesung mit dem Thema „Naturwissenschaftlich-technische Grundlagen der
Architektur“ an der Technischen Universität Berlin, bei der neben den klassischen
Themen der Bauphysik, der Heizung- und Klimatechnik, der Lichttechnik und des
Brandschutzes, auch die Raumakustik und der bauliche Schallschutz behandelt
werden. Dieses Skript soll die Vorlesung hinsichtlich der beiden zuletzt genannten
Themen ergänzen, wobei es nicht im Sinn des Verfassers war, eine weiteres
Fachbuch zu schreiben, von denen es genügend viele gibt. Vielmehr war die
Intension neben den sicherlich wichtigen Grundlagen, gerade die spezifischen
übergeordneten Zusammenhänge mit dem Bauen, dem Design und dem Hören in
den Vordergrund zu stellen und zwar in einer Form, in der sie hoffentlich auch von
einem akustischen Nichtfachmann verstanden werden. Man findet deshalb
ausführlichere Kapitel zum Hören im allgemeinen und dem Hören und Raumerleben
im speziellen. Außerdem ist ein Abschnitt der Geschichte der Raumakustik im
Kontext mit der Architektur gewidmet. Ergänzt werden die Ausführungen durch die
physikalischen Grundlagen von Raum- und Bauakustik und den jeweiligen
Vorgehensweisen zur Planung guter Räume und zu einem erfolgreichen baulichen
Schallschutz.
Berlin, im Mai 2003
Joachim Feldmann
Technische Universität Berlin
FAK III
Fachgebiete der Technischen Akustik
Einsteinufer 25
D-10587 Berlin

Inhalt
1. Physikalische Grundlagen.......................................................................................1
1.1 Schall und Mensch ............................................................................................1
1.2 Akustik als Wissenschaft vom Schall.................................................................1
1.3 Schallentstehung und –ausbreitung...................................................................1
1.3.1 Was ist Schall..............................................................................................1
1.3.2 Zeitabhängigkeit..........................................................................................2
1.3.3 Ortsabhängigkeit (Schallausbreitung) .........................................................3
1.3.4 Zeitliche Periode und Frequenz ..................................................................4
1.3.5 Örtliche Periode und Wellenlänge...............................................................5
1.4 Ton, Klang, Geräusch........................................................................................6
1.5 Schallstärke (Lautstärke) und Dezibel ...............................................................7
1.6 Rechnen mit Pegeln ........................................................................................10
1.6.1 Allgemeine Rechenregeln .........................................................................10
1.6.2 Addition von Schallquellen ........................................................................10
1.6.3 Pegelmittelung ..........................................................................................11
1.6.4 Pegelsubtraktion .......................................................................................11
1.7 Frequenzbewertung- Dezibel (A).....................................................................11
1.8 Filterung...........................................................................................................12
1.9 Kurzzeitmittelung, Zeitbewertung ....................................................................13
1.10 Taktmaximalpegel..........................................................................................15
1.11 Langzeitmittelung- Mittelungspegel, Wirkpegel .............................................15
1.12 Beurteilungspegel..........................................................................................19
1.13 Andere Schallfeldgrößen ...............................................................................20
1.13.1 Schallschnelle .........................................................................................20
1.13.2 Schallintensität........................................................................................21
1.13.3 Schallleistung..........................................................................................22
1.14 Flüssigkeitsschall, Körperschall.....................................................................24
1.15 Zusammenfassung des Abschnitts................................................................24
2. Gehör und Hören ..................................................................................................25
2.1 Geschichte des Gehörs und des Hörens .........................................................25
2.1.1 Einführung.................................................................................................25
2.1.2 Stammesgeschichte..................................................................................26
2.1.3 Physiologie................................................................................................28
2.1.4 Neurologie.................................................................................................31
2.2 Aufbau und Funktion........................................................................................32
3. Raumakustik .........................................................................................................38
3.1 Einleitung.........................................................................................................38
3.2 Raumakustik und Architektur...........................................................................41
3.2.1 Geschichte ................................................................................................41
3.2.2 Architektur und Raumwahrnehmung .........................................................57
3.3 Physikalische Effekte der Raumakustik...........................................................63
3.3.1 Ungestörte Schallausbreitung ...................................................................63
3.3.2 Geometrische Gesetze der Schallausbreitung..........................................65
3.3.2.1 Brechung ............................................................................................65
3.3.2.2 Beugung und Reflexion ......................................................................67
3.3.2.3 Reflexion an ebenen Flächen, Spiegelung .........................................68

3.3.2.4 Flatterecho..........................................................................................72
3.3.2.5 Reflexion an gekrümmten Flächen, Hohlspiegelgesetze....................73
3.3.2.5.1 Flüstergalerien, Kuppeln ..............................................................75
3.3.2.6 Echo, subjektive Bedeutung ...............................................................77
3.3.2.7 Vermeidung schädlicher Reflexion, Lenkung nützlicher Reflexionen .79
3.3.2.8 Reflektor als Einzelelement ................................................................81
3.3.3 Statistische Raumakustik ..........................................................................82
3.3.3.1 Nachhall, Nachhallzeit ........................................................................82
3.3.3.2 Absorption ..........................................................................................84
3.3.3.3 Stationäres Schallfeld.........................................................................87
3.3.3.4 Hallradius............................................................................................88
3.3.4 Andere objektive raumakustische Parameter............................................89
3.4 Raum und Klang..............................................................................................93
3.5 Raumakustische Planung ..............................................................................101
3.5.1 Grundlagen, Ziele, Kriterien, Maßnahmen ..............................................101
3.5.1.1 Allgemein..........................................................................................101
3.5.1.2 Räume für Sprachdarbietungen........................................................102
3.5.1.3 Musiktheater.....................................................................................103
3.5.1.4 Konzertsäle.......................................................................................104
3.5.2 Vorgehensweise......................................................................................106
3.5.2.1 Raumform.........................................................................................106
3.5.2.1.1 Grundriss.......................................................................................106
3.5.2.1.2 Deckenform ...................................................................................109
3.5.2.2 Raumelemente .................................................................................111
3.5.2.3 Nachhallzeitoptimierung, zusätzliche Absorptionsfläche ..................113
3.5.2.4 Abschätzung des Einflusses durch angekoppelte Räume................115
3.5.2.5 Art der Absorption.............................................................................116
3.5.2.6 Verteilung zusätzlicher Absorption im Raum ....................................117
3.5.3 Besondere Aspekte.................................................................................117
3.5.3.1 Mehrzweckräume (Kriterien, Probleme, Kompromisse) ...................117
3.5.3.2 Großraumbüros ................................................................................119
4. Baulicher Schallschutz ........................................................................................123
4.1 Einleitung Bauakustik ....................................................................................123
4.2 Möglichkeiten zum Schallschutz....................................................................128
4.3 Luftschalldämmung........................................................................................131
4.3.1 Erläuterung des Begriffs, Definition des Schalldämm-Maßes .................131
4.3.2 Messung des Schalldämmmaßes (DIN EN ISO 140)..............................132
4.3.3 Andere Dämm-Maße...............................................................................134
4.3.4 Bewertetes Schalldämmmaß (DIN EN ISO 717).....................................135
4.3.5 Spektrum-Anpassungswerte ...................................................................136
4. 3. 6 Anregung und Abstrahlung einer Wand, Koinzidenz.............................137
4.3.7 Schalldämmmaß einschaliger Wände oder Decken................................141
4.3.8 Beispiele der Schalldämmung von Einfachwänden oder Decken ...........142
4.3.9 Einfluss von Ausführungsmängeln bei Einfachwänden oder Decken......144
4.3.10 Schalldämmung mehrschaliger Trennelemente, Doppelwände ............146
4.3.11 Wände mit Vorsatzschalen ...................................................................149
4.3.12 Fenster..................................................................................................151
4.3.13 Doppelfassaden ....................................................................................151
4.3.14 Türen.....................................................................................................153
4.3.15 Einfluss von Ausführungsmängeln bei Doppelwänden .........................154

4.3.16 Kombination von Bauteilen, resultierendes Schalldämmmaß................156
4.3.17 Nebenweg- bzw. Flankenübertragung ..................................................157
4.4 Trittschalldämmung .......................................................................................161
4.4.1 Erläuterung des Begriffs, Definition des Norm-Trittschallpegels .............161
4.4.2 Bewerteter Normtrittschallpegel ..............................................................163
4.4.3 Bewertete Trittschallminderung...............................................................164
4.4.4 Äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel .......................................165
4.4.5 Spektrum- Anpassungswerte ..................................................................166
4.4.6 Ausführungsbeispiele..............................................................................166
4.4.7 Holzbalkendecken und Trittschallminderung...........................................170
4.4.8 Ausführungsmängel ................................................................................170
4.4.9 Nebenwegs- bzw. Flankenübertragung...................................................171
4.4.10 Treppen.................................................................................................172
4.5 Haustechnische Anlagen ...............................................................................173
4.6 Schallschutzplanung......................................................................................175
4.6.1 Regelwerke, Grundlagen ........................................................................175
4.6.1.1 DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“...............................................175
4.6.1.2 VDI 4100 - Erhöhter Schallschutz in Wohnungen.............................175
4.6.2 Vorgehensweise bei der Planung............................................................179
4.6.2.1 Einordnung in schallschutztechnische Kategorien............................179
4.6.2.2 Anforderungen an den Schallschutz - relevante Regelwerke ...........179
4.6.2.3 Anforderungen an die Schalldämmung der Außenbauteile ..............180
4.6.2.4 Anforderungen an den Schallschutz im umbauten Raum.................183
4.6.2.5 Schalltechnischer Eignungsnachweis...............................................186
5. Literatur ...............................................................................................................189