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Bauweise von Schallsende- und Aufnahmeräumen, Konzertsälen u. dgl.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, die Hörsamkeit eines Raumes so gut wie möglich zu gestalten. Diese Aufgabe besteht insbesondere bei Rundfunksenderäumen, Konzertsälen, Aufnahme- räumen für Tonfilme und Schallplatten, Lichtbildtheatern. Hörsälen u. dgl.
Die Hörsamkeit eines Raumes wird bedingt durch alle Ein- und RÜckwirkungen, die der Raum als solcher auf einen in ihm erzeugten Schall ausübt. Hiebei spielt das Volumen, seine Abmessungen, seine geometrische Gestalt und vor allem die Ausbildung der den Raum einschliessenden Wände und ihre Beziehung zum statischen Aufbau wesentlich mit.
Die Ausbildung der Raumbegrenzung und ihr Zusammenhang mit dem statisehen Aufbau benutzt den an sich bekannten Vorschlag, die einen Raum umschliessenden Flächen körperlieh von dem eigent- lichen statischen Traggebilde zu trennen.
Bei solcher Trennung, für die die Erfindung wesentlich neue Gesichtspunkte angibt, werden nach der Erfindung die Grenzflächen des Raumes in folgender Weise unterteilt :
Die Grenzflächen werden im oberen Teile des Raumes, zu dem auch die Decke zu zählen ist, schallauflösend ausgeführt, dagegen im unteren Teil schallruckwerfend. Infolge dieser Unterteilung verhält sich der Schall in diesem Raume ähnlich wie bei der Schallabgabe im Freien, wo der nach oben gehende Schallstrahl stark gedämpft wird, während die schallrüekwerfenden unteren Teile der Grenz- fläche in der Nähe der Schallquelle einen Beitrag zu dem Sehallverlauf im Empfänger liefern.
Erfindungsgemäss dienen zur Sehallrückwerfung harte, luftundurchlässige Werkstoffe, beispielsweise Stein, Keramik, Holz, Metall, während im oberen sehallsehluekenden bzw. schallauflösenden Teil der Grenzfläche auch poröse Werkstoffe wie Filz, Asbestwolle u. dgl. zu verwenden sind. Die Schalldämpfungseigensehaften dieser Stoffe sind an sich bekannt.
Um die besten Verhältnisse im Sehallraum zu ermöglichen und sich den wechselnden Anforderungen anpassen zu können, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, insbesondere die untere Raumbegrenzung, die schallruckwerfend wirkt, aus einzelnen Platten aufzubauen. Man kann die Platten miteinander austauschen, also beispielsweise eine Platte oder einen ganzen Wandabschnitt von etwa 1'5 m Breite aus Muschelkalkstein gegen eine Platte oder einen ganzen Wandabschnitt aus Porzellanfliessen usw. austauschen und hiedurch auf die Grösse und den Charakter der Rückwerfung einwirken und sie einen bestimmten Zweck anpassen.
Ausserdem vermeidet die Unterteilung der Grossfläche in eine Anzahl verhältnismässig kleinerer Platten aus Stoffen ohne Eigenspannung unregelmässige Schwingungserscheinungen. Bei Grossflächen kann eine ganz zufällige Unterteilung der Fläche durch Belastung mit Schalldruck eintreten. Die Frequenz der Fläche wird regellos geändert und es treten statt einer einzigen Frequenz eine ganze Anzahl verschiedener Frequenzen je nach der zufälligen Unterteilung der Grossfläehe auf.
Die Unterteilung der Grenzfläche nach der Erfindung in kleine Platten von beispielsweise 1'5 m Breite, 0'5 m Höhe und 2'5 ein Stärke, mit waagerechten und senkrechten Fugen zwischen den Einzelplatten eines Wandabschnittes, bewirkt gleichmässiges Mitschwingen dieser Platten und stabile Eigenfrequenz, wodurch auch die Art und Grösse von Rüekwurf und Absorbtion ein für allemal festgelegt werden kann.
Die Platten können mit mehr oder weniger Vorspannung in ihren Feldern eingesetzt werden.
Da es sich um die Besserung der Klangverhältnisse innerhalb eines akustischen Raumes handelt, so ist die schallbeeinflussende Verkleidung des Raumes in an sich bekannter Weise von dessen Tragwerk getrennt.
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Auf der Zeichnung stellen die Fig. 1-4 ein Ausführungsbeispiel dar. An Hand der Zeichnungen werden besondere Durchbildungen sowie die Wirkungen dieser und der eingangs erwähnten Grundsätze näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Teil der Decke und einer Zwischenwand, beispielsweise eines Senderaumes. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 11/11 von Fig. 1 und Fig. 3 ein waagerechter Schnitt nach Linie IIIIIII der Fig. 1. Fig. 4 ist ein senkrechter Teilschnitt durch die Deckenausbildung in grösserem Massstabe als in Fig. 1.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden Doppel+ Träger 1 die Standsäulen für die Ausmauerung. 3 des Gebäudes. Diese Träger 1, statt deren auch andere Profile verwendet werden können sowie andere Standsäulenausbildungen, beispielsweise Eisenbetonsäulen und Eisenbeton- trägerkonstruktionen, Stahlgerippe mit Mauerwerk usw., liegen nur zum Teil im Mauerwerk J (Fig. 3 und 3) und tragen die Balken 2 für die Decke. Diese Balken und Säulen sind in einem plastischen und plastisch bleibenden Stoffe, wie z. B. Bitumen, in Verbindung mit Jute, Asbest, Kork, Blei u. dgl. eingebettet. Ein solcher Belag umschliesst ganz dicht die Träger, Balken usw. an der Oberfläche.
Das kann man dadurch erreichen, dass man kurz vor Anbringen des Belages die Säule mit einem Bitumenmaterial bestreicht, so dass der Jute-, Filz-oder Korkbelag im Bitumenmaterial festklebt. Eine solehe plastisch bleibende Umhüllung schliesst nicht nur jede Möglichkeit von Vibrationsschallübertragung zwischen den Säulen, Trägern usw. und ihrer Umgebung aus, sondern sie ergibt auch eine weiche Reibung zwischen dem Baugerippe und seiner Umgebung. Physikalische Erregung und Reaktion durch harte Reibung zwischen Stahlgerippe und Ziegel-oder Betonmauerwerk wird vermieden ; die Adhäsionskräfte der plastischen Zwischenlagen wirken stark dämpfend auf die mechanischen Bewegungen der statischen Konstruktionen. Die Zeichnung zeigt die plastische Umhüllung nicht, um sie nicht zu unübersichtlich zu machen.
Am Mauerwerk oder Gussbeton. 3 läuft eine schallschluckende und schallauflösende, gegebenenfalls auch gegen Wärme isolierende Schicht 4, z. B. aus Asbestwolle, Schlackenwolle, Metallwolle, Holzwolle, Stroh, Torf, Kork oder Gasbeton, Schlackenbeton, Korkbeton u. dgl., die an Ort und Stelle
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diese Schichten zwecks Erhöhung ihrer Sehallisolierfähigkeit mit einem plastischen Bitumenmaterial bestreichen.
Im unteren Teile des Sehallraumes besteht die Begrenzung aus harten, luftundurchlässigen Körpern 5, u. zw. aus Platten aus Stein, Porzellan u. dgl. Diese sind in Rahmen 6 aus Metall, Bakelit usw. eingesetzt, u. zw. zweckmässig unter Zwischenlage einer filzigen Schicht, um zu verhindern, dass sich die Platten spannen, besonders, um sehr harte Platten, z. B. aus Porzellan, auch gegen mechanische Zerstörung durch Bewegungen in den Säulen zu schützen, weshalb es zweckmässig ist, auch zwischen den Tragsäulen und den Rahmen plastisch bleibende Belege anzubringen, damit die Spannungszustände in den Platten von Bewegungen in den Säulen unbeeinflusst bleiben. Die Zeichnung zeigt davon aus Gründen einfacher Darstellung nichts.
Zwischen den Platten 5 verlaufen senkrechte und insbesondere waagerechte Fugen, so dass sich die Spannungen in den Einzelplatten eines ganzen Wandabsehnittes niemals zu einer physikalischen Einheit vereinigen können. Der Dämpfung der langen Schallwellen wegen empfiehlt es sich, den Wandabschnitt etwa 1'5 en breit zu halten.
Diese Unterteilung der schallrückwerfenden Raumverkleidung vermeidet alle störenden Schwingungen der Gesamtfläche. Durch das regelmässige Mitschwingen der Teilflächen wird die dynamische akustische Bewegung im Sehallfeld derart angekoppelt, dass das Klangbild unverzerrt mit passender Dämpfung gegenüber dem Mikrophon steht, da die Aufteilung der Grenzfläche in kleine Systeme, die durch Teilungsfugen voneinander getrennt sind, einen kontinuierlich steigenden und fallenden Energieverlust für den Schalldruck ergibt, weil die Systeme bei geringerem Schalldruck weniger, bei grösserem Schalldruck stärker mitschwingen und weil zu dieser Schwingungarbeit der kleineren Flächen mehr Antriebskraft, also akustische Energie,
erforderlich ist als bei Gross- flächen mit ungefähr gleicher Materialstärke.
Fig. 1 zeigt, wie oberhalb der harten Unterwand eine von Konsolen 7 u. dgl. getragene Oberwand 8 angeordnet ist, die bis zu den Deckenträgern 2 hinaufführt. Ihre Aufgabe besteht darin, Rückwerfung der Schallwellen vom Oberteil der Raumwand zu hindern. Zu diesem Zwecke besteht sie aus schallschluckendem Material und ist geeignet, Schallschwingungen aufzulösen und dadurch den Schalldruck in Räumen stets angemessen niedrig zu halten. Als schallschluckende Stoffe kommen für die Oberwand 8 Asbestwolle, Schlackenwolle, Metallwolle, Streifen von Metallfolie, Kalksteinwolle, Holzwolle, im wesentlichen also luftdurchlässige Stoffe in Betracht. Den Halt geben nach dem Sehallraum zu eine Deckschicht 10 und auf der hinteren, also vom Schallraum abgewendeten Seite, eine Deckschicht 9.
Bei dem aus den Zeichnungen ersichtlichen Ausführungsbeispiele liegen die unteren sowie die oberen Begrenzungskörper unter Belassung eines Luftraumes vor der Isolierungsschicht 4. Dieser Luftraum wird nun nicht nur zur Minderung des Körperschalles benutzt, sondern er wirkt bei dem beschriebenen Aufbau akustisch als Federung. Die Grenzflächen wirken hiebei wie mitschwingende Wandverkleidungen. Es sind mehrere Stoffe unter Einschaltung eines Luftraumes hintereinander
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geschaltet, was eine Erhöhung der Sehallschluckung und eine Steigerung für bestimmte Frequenzen nach Art einer Drosselkette bewirkt.
Die Aufeinanderfolge mehrerer Stoffe im oberen Teile der schallbeeinflussenden Verkleidung ist folgendermassen durchgebildet. Die dem Schallraum zunächst liegende Schicht 10 ist leichter als die hintere Schicht 9. Für die Schicht 10 nimmt man zweckmässig Stoffe aus Seide, Leinwand, Jute.
Asbestgewebe, Filz oder einem feinen Metallgewebe oder aber aus Stuhlsitzgeflecht aus gespaltenem spanische Rohr od. dgl. Beispielsweise kann über einer Innenschicht aus Seide oder Asbestgewebe eine Schicht Stuhlsitzgeflecht liegen. Dagegen muss die hintere, dem Raume abgekehrte Abdeckschicht 9 von grösserer Masse sein, also aus einem schweren Metallgeflecht, Streckmetall, allenfalls mit Bitumen bestrichen, oder aus einer Asbestzementplatte, Holzplatte, Holzfaserplatte, Hartgummiplatte, Metallplatte usw. bestehen.
Da nun der Schallwiderstand das Produkt aus Masse und Schallfortpflanzungsschnelligkeit ist, so ist bei porösen Stoffen beides kleiner, also auch das Produkt, als bei festeren und luftundurchlässigeren Stoffen.
Die nach der Erfindung getroffene Anordnung der weicheren, luftdurchlässigeren Stoffe als vordere Abdeckung mit erst dahinter kommenden, schweren luftundurchlässigeren Stoffen ergibt somit eine gute Energieentziehung aus dem Luftschall.
Die beiden Deckschichten 10 und 9 werden durch einen Rahmen 11 aus Metall, Bakelit oder einem sonstigen, geeigneten Baustoffe in bestimmtem Abstand voneinander erhalten, wobei aussen aufgelegte Plattenstreifen 12 zum Festspannen dienen, aber auch, um einen Luftspalt hinter der Deckschicht 9 aufrechtzuerhalten. Es können die Platten, die die Oberwand bilden, aber auch zwischen den Tragsäulen 1 aufgehängt oder an den Säulen 2 oder der Mauerbekleidung 4 befestigt oder aufgehängt sein, so dass sie sich leicht entfernen lassen.
Der Schallraum ist bei dem Ausführungsbeispiele oben durch eine besondere akustische Decke abgeschlossen, für die die Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel gibt. Diese Decke ruht auf Tragbalken 2, die in geeigneter Entfernung voneinander liegen. Die Decke besteht aus zwei oder mehreren Schichten aus Metallgeflecht, Streckmetall od. dgl., von denen die obere Schicht mit einer fest anhaftenden, plastischen Asbest-Bitumenmasse, Waehsmisehung od. dgl. 14 ausgefüllt ist, die Sehalldurchgang, Resonanzbildungen und grössere mechanische Spannungen, die die Schwingung der Gesamtdeckenkonstruktion zur Folge haben können, völlig ausschliessen. Die unterste der erwähnten Schichten hat keine solche Ausfüllung, wird vielmehr offen gehalten, kann jedoch gegebenenfalls mit losem Asbestpulver oder einem ähnlichen Material ausgefüllt sein.
Zwischen, über und gegebenenfalls unter den erwähnten Schichten sind Schichten 16 eines gewebten Stoffes, z. B. Asbestgewebe vorgesehen. Zwischen den einzelnen Metallkörpern können jedoch auch Bitumenplatte, Filz u. dgl. liegen. Wird für die Konstruktion zur Ausfüllung eine Asbestbitumenmasse und als Zwischen-oder Deckschicht Asbestgewebe von 2 bis 3 mm benutzt, so erzielt man eine vollkommen feuersichere Anordnung.
Eine so durchgebildete Decke wirkt stark schallsehluckend bzw. schallauflösend, ohne dass diese obere Abdeckung des Schallraumes als ein akustisches Loch wirken kann.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, die unterste hohl liegende Stoffschicht von Asbestgewebe u. dgl. durch einen Anstrich mit einer unter Umständen auch beschwerenden Restmasse, etwa einem Fluat, z. B. Kalziumfluorit, zu härten, so dass sie einen akustischen Druekwiderstand darstellt, wodurch die Decke zwar lange Schallwellen verschluckt, dagegen kurze gut zurückwirft. Es kann sich dann auch ein schwacher Schallgeber genügend klar durchsetzen ; man kann also auch ein Piano einer Einzelstimme vernehmen, wohingegen ansteigender und grosser Schalldruck weitgehend von der Decke aufgenommen und die akustische Bewegungsenergie im Innern der Decke aufgelöst wird.
Die unterste der Metallgeflechtschichten wird dabei am besten mit einer Maschengrösse von 10 bis 100 mm und Drahtstärke von 2 bis 10 mm ausgeführt. Das Gewicht und die Konstruktionsgrösse der Metallkörper je Quadratmeter muss der Grösse des Raumes angepasst sein. Die grosse Schallschluckung dieser Decke wird ganz besonders dadurch gefördert, dass der Schallstoss von den Bewegungen der unteren gehärteten Deckschicht gekoppelt wird. Die Koppelungszeit ist bei grösserem Schalldruck länger, wodurch auch mehr akustische Bewegungsenergie dem Sehallfeld entzogen wird, so dass gemäss der Erfindung schwacher Schall wenig und kräftiger Schall mehr gedämpft wird.
Während des Einsehwingungsvorganges der akustischen Bewegung liegt die untere Abdeckung zunächst still, bis das Raumvolumen auf akustischen Druck gebracht worden ist. Alsdann beginnt die Abdeckung langsam mitzuschwingen, die akustische Bewegung wird gekoppelt, und es entsteht eine ausserordentlich grosse schallauflösende und schallschluckende Wirkung. Die an sieh zufolge ihres plastischen Aufbaues träge wirkende Gesamtkonstruktion kann selbst bei sehr starken Schallstössen nicht in störende Schein- gungen geraten. Der besondere Aufbau dieser Konstruktion als träges Schwingungssystem bewirkt, dass das Abfallen des Druckes im Schallfeld und der Ausschwingungsvorgang im Raumvolumen ein völlig gleichphasiges Abfallen der schallauflösenden Mitbewegung der unteren Deckschicht zur Folge hat.
Wenn diese Schichtdurchbildung über die Balken 2 gelegt und die während der Auflegung der Konstruktion benutzte Verschalung entfernt ist, wird die Deckenunterseite eine plastische, mehr oder weniger gewölbte Gestalt haben.
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mittig rings um den Schallgeber als Mittelpunkt in Verbindung mit radialgestellten Balken auszubilden.
Die vorstehenden Säulen und Deckenbalken wirken als Schallbreeher gegenüber wand-oder decken- parallelen Schallschwingungen, besonders gegenüber langen Schallwellen.
Es ist oben auseinandergesetzt worden, dass die plastischen und plastisch bleibenden Umhül- lungen der Säulen den Aufbau der Verkleidungen, die verhältnismässig leicht sind, von allen Gebäude- erschütterungen und Aussenschalleinflüssen frei machen. Es wirken diese plastischen Kopplungsglieder aber auch stark dämpfend auf Tieffrequenzen im Sehallraum ein, weil die Stossenergie, die auf einen
Gesamtabschnitt der Verkleidung, z. B. bei einem Fortissimo, einwirkt, durch Stossdämpfung der plastischen Schicht zwischen Tragsäulen und Mauerwerk stark gedämpft wird.
Es treten diese Tragsäulen aber auch durch das Luftpolster hinter den Verkleidungen hindurch und unterteilen es. Das Luftpolster stellt ein Wirkglied in der akustischen Drosselkette dar, durch dessen Grösse man deren Aufnahmewert beeinflussen kann. Man wird daher unter Umständen auch die aus den Platten 5 gebildete Wand dicht gegen die Isolierschicht 4 der Mauer rücken oder aber auch abrücken können.
Man kann die Oberwand 10, 8, 9 derart breit in den Sehallraum hineinversetzen, dass zwischen dieser Oberwand und der Verkleidung 4 ein so grosser Raum ersteht, dass in diesem Raum sowohl Dämpfungsflächen untergebracht werden können, die vor der Wand 5 herabgelassen werden können, um so die Rückwerfeigenschaften der Hartwand regeln zu können, als auch können einer oder zwei der erwähnten harten Wandabschnitte, jedoch verschiedener Art, darin untergebracht sein. Man kann dann die Abschnitte auswechseln, indem man einen nicht gewünschten Wandabsehnitt hochzieht und den zu verwendenden Wandabsehnitt herablässt.
Zusammengefasst ergibt sieh hinsichtlich der Wirkungen kurz folgendes :
Durch die Ausbildung der Grenzflächen wird der Sehall im Räume selbst beeinflusst. Es soll gemäss der Erfindung einmal leiser Schall wenig geschwächt und starker Schall stärker geschwächt werden. Der Raum ist derart unterteilt, dass die Schallentwieklung nur im unteren Raumteile durch besondere harte Wandteile aktiv unterstützt wird, wobei wegen der Dämpfung der tiefen Frequenzen und um Resonanzkoppelung an den Schallraum zu verhindern, hinter der schwingenden Wandverkleidung eine schallschluckende Schicht in das Luftpolster eingelegt ist.
Der obere Raumteil wirkt dagegen stark schallschluckend und sehallauflösend, wobei jedoch die Decke einen derartigen akustischen Druckwiderstand bietet, dass auch ein schwacher Sehallgeber das Raumvolumen im unteren Raumteile auf genügenden Druck bringen kann, so dass das Klangbild klar vernehmbar wird. Bei ansteigendem Schalldruck wird der gesamte obere Raumteil sehr stark schallsc1lluckend und schallauflösend wirken, und hiebei wird auch der untere Raumteil durch Mitschwingen der Einzelplatten an der Dämpfung
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