Forschungsprojekt - Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten Teil 1
Modellierung, numerische Simulation, Validierung
Ausgangssituation
Holzhäuser zeigen Pioniercharakter in Bezug auf Energieeinsparung und Nachhaltigkeit und bestechen durch ihre Kombination von nachhaltiger Bauweise mit anspruchsvoller Ästhetik. Verglichen mit Gebäuden in Mauerwerks- und Betonbauweise stellt jedoch die Planung eines Bauobjektes in Holzbauweise eine deutlich größere Herausforderung dar. Die Gründe hierfür liegen unter anderem im Mangel an bewährten Konstruktionen und Konstruktionswerkzeugen für den Schallschutz und die Gebrauchstauglichkeit. Geeignete computergestützte Planungswerkzeuge, die eine Simulation bereits im frühen Planungsentwurf für das gesamte Bauwerk ermöglichen, könnten den Planungsaufwand- drastisch reduzieren,
- zuverlässiger machen,
- die Qualität entscheidend erhöhen
Zielsetzung
Hieraus ergibt sich als Zielsetzung ein Planungsprozess, der die numerische Simulation und den Nachweis vibroakustischer Gebäudeeigenschaften eng an ein umfassendes Bauwerksinformationsmodell koppelt. Dies ermöglicht dem Fachplaner einen optimierten Entwurf einzelner Bauteile und die Untersuchung der vibroakustischen Eigenschaften des Gesamtgebäudes bereits in einem frühen Planungsstadium. In Kombination mit der Methode der Statistischen-Energie-Analyse (SEA) wird hierbei 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.Das Gesamtziel des Projektes soll durch eine enge Verzahnung der insgesamt vier Teilprojekte erreicht werden, womit sowohl der Einsatz der Projektpartner auf ihrem jeweiligen Spezialgebiet als auch der Transfer in der Gruppe gewährleistet ist.
Vorgehensweise
Im Teilprojekt des ift Rosenheim werden folgenden Kernpunkten bearbeitet:- Aus- und Abarbeitung eines Prüfplans zur Vervollständigung der Bauteil- und Stoßstellendatenbank. Neben den Standard-Messungen (Ln,w Rw, Kij) wird die Wirkungsweise der Übertragungsmechanismen bei Luft- und Trittschallanregung durch eine sukzessive Unterbindung der einzelnen Wege näher untersucht, um daraus Erkenntnisse für die SEA- und FEM-Modellierung zu erhalten.
- Modellbildung für die Luft- und Trittschallanregung, die Dämpfungsmechanismen und die Schallabstrahlung auf Basis vorausgegangener Arbeiten. Einbindung der Modelle in die FEM-basierte Luft- und Trittschallberechnung.
- Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung der Trennbauteile inklusive Nebenwege für ein Modellhaus in Zusammenarbeit mit den in die Planung involvierten Holzbaubetrieben.
- Baumessung im Modellhaus, an dem die vibroakustischen Berechnungen nachvollzogen werden können. Die Baumessungen können zur Validierung der FEM- und der SEA-Berechnungen verwendet werden.