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 Ein Korsett für schwache Stützen aus Beton
12.10.2017 | Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig

nachricht Raumwunder im Hinterhof
12.10.2017 | 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: 65 neue genetische Risikomarker für Brustkrebs entdeckt

Manche Familien sind häufiger von Brustkrebs betroffen als andere. Dies kann bislang nur teilweise durch genetische Risikomarker erklärt werden. In einem weltweiten Verbund haben Forscher nun 65 weitere Erbgutvarianten identifiziert, die zum Brustkrebsrisiko beitragen. Die Studie, an der auch Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum und dem Universitätsklinikum Heidelberg beteiligt waren, wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Forscher erwarten, dass die Ergebnisse dazu beitragen, Screeningprogramme und die Früherkennung von Brustkrebs zu verbessern.

Seit Angelina Jolies medienwirksamer Entscheidung, sich vorbeugend die Brüste entfernen zu lassen, ist der genetische Hintergrund von Brustkrebs auch einer...

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fettstoffwechsel beeinflusst Genaktivität

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Forscher der Universität Hamburg entdecken Mechanismus zur Verdopplung von Pflanzengenomen

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Bakterielle Toxine im Darm

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie