Teaserbild-Quelle: Empa Wer in einem Altbau mit Holzböden lebt, kennt das Problem: Auch mit leisen Sohlen klingt es in der Wohnung darunter oft wie unter einer Kegelbahn. Trittschall ist selbst für modernste Holzgebäude eine Herausforderung. Empa-Forscher tüfteln an einer Lösung. Quelle: Empa Intelligente Lärmdämmung: Berechnungen der Schwingung von Holzplatten mit «Schwarzen Löchern». "Schwimmender" Boden für E-Drum | RECORDING.de. Forscher der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben mit einer physikalischen Theorie aus den 1990er-Jahren und digitaler Hilfe neue Bodenelemente aus Massivholzplatten entwickelt, die über so genannte «akustische schwarze Löcher» verfügen. Die Idee dazu hatte Stefan Schoenwald, Leiter des Bauakustiklabors der Empa. Die Theorie dieser schwarzen Löcher sei ihm seit deren ersten Publikation 1987 mehrfach an Konferenzen und in wissenschaftlichen Veröffentlichungen begegnet, heisst es in einer Mitteilung der Empa von Donnerstag. Die Publikation des russischen Autors M. A. Mironov aus dem «Andreyev Acoustics Institute» in Moskau besagt, dass eine parabolische Aussparung in einem Material Vibrationen wie Schall aufnehmen und ausschwingen lassen, also «schlucken» kann.
Akustische schwarze Löcher kamen bereits bei Autos und Flugzeugen zur Anwendung, wobei sich ihre schallvermindernde Wirkung bestätigte. Allerdings ist die Fertigung bei sehr dünnen, harten Materialien nicht einfach. Weder im Holzbau noch in der Bauakustik fanden je Experimente mit Mironovs Aussparungen statt. Trittschalldämmung decke altbau ohne. Dies ändert Laborleiter Stefan Schoenwald nun gemeinsam mit seinem Kollegen Sven Vallely. Mit neuartigen Brettsperrholzplatten-Elementen wollen die beiden Forscher die Trittschalldämmung im Holzbau verbessern. Wie es Schallwellen in der Luft gibt, so gibt es Schallwellen in Materialien, sogenannte Körperschallwellen. «Wenn man auf einen Boden auftritt, ist das wie ein Stein, den man in einen Teich wirft: Im Material breiten sich in alle Richtungen Schallwellen aus», erläutert Schoenwald. Wenn nach einer spezifischen mathematischen Funktion eine linsenförmige Vertiefung aus dem Material gefräst wird, laufen die Schallwellen in diesen Bereich hinein. Dabei verstärken sich die Amplituden immer weiter, während die Wellenläge der Schwingungen abnimmt.
Suche nach Industriepartner Nach Abschluss der Versuchsreihen wollen die Wissenschaftler nun noch ein Verfahren entwickeln, das automatisch die beste Anordnung und Form der akustischen schwarzen Löcher auf die gewünschte Bodengrösse und –form aufzeigt. Das Einzige, was dann noch fehlt, ist ein Industriepartner, der Interesse an der Produktion und dem Vertrieb von akustischen schwarzen Löchern für moderne Holzgebäude hat. (Deutsch) Wissenschaftlicher Ansprechpartner: Dr. Stefan Schönwald Akustik / Lärmminderung Tel. +41 58 765 6579 Redaktion / Medienkontakt Rainer Klose Kommunikation Tel. Trittschalldämmung decke altbau sinnvoll. +41 58 765 4733 (Deutsch) Weitere Informationen: Empa Medienmitteilung
Schon die Modellierung der Vibration eines kleinen Bandbreitebereichs war vom rechnerischen Aufwand her eine Dissertation. Heute rechnen Schoenwald und Vallely an einem Nachmittag das ganze akustische Spektrum durch und machen die Vibrationen als Visualisierung gleich sichtbar. Ziel des Versuchs ist es, zu untersuchen, ob die simulierten Resultate sich mit den gemessenen Werten decken. Denn wenn das Computermodell der Realität entspricht, können am Computer nahezu kostenlos alle möglichen Parameter verändert werden, ohne dass jedes Mal eine neue Versuchsplatte angefertigt werden muss. So lässt sich die Schallminderung ohne aufwändige Experimente für Holzelemente aller möglichen Grössen und Geometrien optimieren. Architekturblatt - Holzbau: Schwarze Löcher als Lärmfallen. Bessere Dämmleistung bei weniger Gewicht Ergebnis der Untersuchungen: Die Messwerte stimmen sehr gut mit der Modellrechnung überein. Mit einer Abweichung von lediglich rund 5 Prozent ist Stefan Schoenwald sehr zufrieden. Diese Abweichung lässt sich durch die Fertigung der Platten und die natürliche Variation des Holzes erklären, ergänzt Vallely.
Mit einer CNC-Maschine wurde dort dann eine linsenförmige Kuhle massgenau aus einer Brettsperrholzplatte gefräst. Die Forscher Stefan Schoenwald (links) und Sven Vallely haben neue Bodenelemente aus Massivholzplatten entwickelt, die über so genannte akustische schwarze Löcher verfügen. Messung der Vibrations-Bewegungen Die beiden Platten – einmal mit und einmal ohne akustische schwarze Löcher – wurden an der Empa anschliessend einer Schwingungsanalyse unterzogen. Dabei wird Schall über das ganze relevante Schallspektrum als Vibration in den Testkörper geleitet, während ein Laser die Vibration der Test-Platten rasterförmig an mehreren Stellen misst. Holzbau: Wenn schwarze Löcher den Trittschall schlucken - Bauen Aktuell. Mit den Messwerten kann dann berechnet werden, wie sich die Vibration durch die Platte bewegt – und, ob die ausgefrästen Dellen den Schall auch wirklich «einfangen» und in Form von Wärme verpuffen lassen. Noch vor zehn Jahren wäre eine solche Versuchsreihe laut der Empa nicht durchführbar gewesen. Nur schon die Modellierung der Vibration eines kleinen Bandbreitebereichs sei vom rechnerischen Aufwand her eine Dissertation gewesen.
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