Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten - Modellierung, numerische Simulation, Validierung

Hintergrund des Projekts

In den letzten Jahren wurden bereits zahlreiche Untersuchungen an der Hochschule Rosenheim zum Schallschutz im Holzbau durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde insbesondere das Schwingungsverhalten von modernen Holzdeckensystemen im Bereich unter 100 Hz untersucht, welches für die Schallübertragung im Holzbau dominant ist.

Im Rahmen des Projektes werden insbesondere typische Stoßstellen von modernen Holzbausystemen messtechnisch und rechnerisch untersucht. Die Messwerte dienen zur Validierung von Simulationsmodellen. Der bauakustisch relevante Frequenzbereich wird durch zwei unterschiedliche, sich ergänzende Modelle berechnet. Im tieffrequenten Bereich werden FEM Modelle der TU München verwendet. Für den mittleren und höheren Frequenzbereich werden Simulationsmodelle auf Basis der Statistischen-Energie-Analyse an der Hochschule Rosenheim entwickelt.

Die Erkenntnisse sollen dazu beitragen, die Prognosesicherheit des Schallschutzes im Holzbau bereits in einem frühen Planungsprozess deutlich zu verbessern und damit die Wettbewerbsfähigkeit der Holzbauweise zur Massivbauweise zu erhöhen.

Projektziel

Ziel des Projektes ist ein Planungsprozess, der die numerische Simulation und den Nachweis vibroakustischer Gebäudeeigenschaften eng an ein umfassendes Bauwerksinformationsmodell (BIM) koppelt. Dies ermöglicht dem Fachplaner einen optimierten Entwurf einzelner Bauteile, die Untersuchung deren (schwingungstechnischen) Kopplung sowie der vibroakustischen Eigenschaften des Gesamtgebäudes bereits in einem frühen Planungsstadium.

In Kombination mit der Methode der Statistischen-Energie-Analyse (SEA) wird hierzu die Erweiterung vorhandener Finite-Elemente-Verfahren hinsichtlich einer geometrisch-mechanischen und vibroakustisch konsistenten Kopplung von Bauteilen sowie die Ableitung des volumenorientierten Gesamtmodells aus dem Bauwerksinformationsmodell angestrebt.

Innovation

Die Herausforderung des Forschungsschwerpunktes an der HS Rosenheim besteht in der Berechnung der Ausbreitung des Körperschalls über bauübliche Stoßstellen und in der Reduktion der Vielfalt von Konstruktionsvarianten im modernen Holzbau auf wenige, schalltechnisch sich ähnlich verhaltende Standardkonstruktionen.