Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bauakustik en miniature

05.06.2007
Bauakustische Problemstellungen können sehr gut in kleinen Miniaturmodellen untersucht werden. Sie sind flexibler, weniger aufwendig und günstiger als die üblichen Messungen in großen, genormten Prüfständen, und zuverlässiger und umfassender als die meisten Computersimulationen. Gemäß ähnlichkeitstheoretischen Gesichtspunkten wurde ein 1:10 Modell eines bauakustischen Wandprüfstandes entworfen und validiert.

Bauakustische Messungen in Prüfständen sind in der Regel sehr aufwändig. Die Testobjekte, typischerweise eine schwere Wand, eine Betondecke oder eine große Leichtbaukonstruktion, müssen vor der Messung aufgebaut und hinterher wieder abgerissen werden, um dem nächsten Objekt Platz zu machen.


Bild 1: Vergleich a) der Schalldämmung einer 24 cm dicken Kalksandsteinwand, die im Originalmaßstab bestimmt wurde, und b) der Schalldämmung einer 25 mm dicken Wand aus Acrylglas, die im Modellmaßstab 1:10 gemessen wurde; jeweils mit fester und elastischer Anbindung.

Messungen an maßstabsgetreu verkleinerten Modellen bieten einige Vorteile gegenüber Untersuchungen in Prüfständen im Originalmaßstab. Die Material- und Entsorgungskosten werden deutlich reduziert, es müssen keine großen Lager- und Aufbauflächen bereitgestellt werden und Änderungen am Experimentieraufbau sind oft mit einigen Handgriffen erledigt.

Um die am Modell erhaltenen Ergebnisse auf den Originalmaßstab übertragen zu können, müssen allerdings einige Skalierungsregeln beachtet werden. Diese wurden nach ähnlichkeitstheoretischen Gesichtspunkten aufgestellt. Für reine raumakustische Problemstellungen, d.h. Fälle, in denen nur Luftschallfelder beteiligt sind, gestalten sich diese Regeln verhältnismäßig einfach: Die Meßfrequenzen erhöhen sich im selben Maße, wie sich die Längen verringern. In der Bauakustik sind neben Luftschallfeldern auch Körperschallfelder maßgeblich. Eine detaillierte Betrachtung der Skalierung grundlegender bauakustischer Größen führt auf einige zusätzliche Skalierungsregeln, die vor allem die Eigenschaften des zu wählenden Modellmaterials betreffen. So zeigt sich, dass Acrylglas mit seinen Materialeigenschaften recht gut typische Baumaterialien, wie sie für schwere Wände verwendet werden, simulieren kann.

Auf dieser Grundlage wurde ein Miniaturmodell eines bauakustischen Wandprüfstandes im Maßstab 1:10 entworfen, das den Anforderungen an einen Prüfstand nach ISO 140-1 entspricht. Einzig die Flankenwege wurden absichtlich nicht unterdrückt, um die Auswirkungen von Transmissions- und Dämpfungseffekten deutlich zu machen. Im Modellprüfstand wurde normgemäß die Luftschalldämmung von Acrylplatten verschiedener Dicke in verschiedenen Einbausituationen gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass die im Modell an Acrylplatten bestimmte Luftschalldämmung gut der Dämmung einer vergleichbaren Massivwand entspricht, die in einem 'echten' Wandprüfstand gemessen wurde.

Bild 1 zeigt den Vergleich zwischen einer 24 cm starken Kalksandsteinwand, die im Originalmaßstab vermessen wurde (links), und einer 25 mm dicken Wand aus Acrylglas, die im Modellmaßstab vermessen wurde (rechts). Die Wände wurden jeweils einmal fest und einmal mit einer elastischen Fuge in den Prüfstandsrahmen eingebaut. Der Kurvenverlauf in Modell und Original deckt sich erstaunlich gut. Alle im Originalmaßstab auftretenden Effekte wie Masseneffekt, Koinzidenzeinbruch und Dickenresonanz sind im Modell nicht nur qualitativ sehr gut getroffen. Auch der Einfluss der elastischen Fuge, die die Energieableitung an den Prüfstandsrahmen unterbindet und damit die Dämmung verringert, zeigt sich im Modell.

An diesen und ähnlichen Modellen werden nun auf der Grundlage der abgeleiteten Skalierungsregeln verschiedene grundlegende Effekte und ihr Einfluss auf die wichtigste Messgröße der Bauakustik, die Luftschalldämmung, näher untersucht. Im Originalmaßstab sind solche Untersuchungen meist sehr aufwändig, oft teuer und manchmal auch gar nicht durchführbar.

Als Ersatz für zertifizierte Prüfmessungen in echten Prüfständen kann die Modellmesstechnik nicht herhalten. Aber sie ist sehr gut geeignet als Werkzeug zur Grundlagenforschung. Wie in allen Fachdisziplinen werden auch computergestützte Modelle für bauakustische Problemstellungen eingesetzt. Allerdings stoßen die verschiedenen Ansätze wie BEM, FEM oder SEA in der Bauakustik sehr schnell an die Grenzen der Rechenleistung bzw. Gültigkeit. Die Umsetzung grundlegender Fragestellungen in maßstabsgetreuen Modellen, die nach den Anforderungen bauakustischer Skalierungsregeln entworfen wurden, ist eine praktische, günstige und - bei 'sauberer' Ausführung - verlässliche Alternative zu Computersimulationen und Messungen im Originalmaßstab.

Erika Schow | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de

Weitere Berichte zu: Bauakustik Luftschalldämmung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Neueinschätzung der Erdbebengefährdung Deutschlands
13.06.2018 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

nachricht Im Herzen der Stadt
06.06.2018 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der “Stein von Rosetta” für aktive Galaxienkerne entschlüsselt

21.06.2018 | Physik Astronomie

Schneller und sicherer Fliegen

21.06.2018 | Informationstechnologie

Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

21.06.2018 | Innovative Produkte

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics