DE10227327B4

DE10227327B4 - Geschoßdecke

Info

Publication number: DE10227327B4
Application number: DE2002127327
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Brandstetter; Philip Dr.-Ing. Leistner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: DE10227327A1

Abstract

Geschoßdecke, aufweisend ein Stabwerk (1) eine damit fest verbundene und in Querrichtung versteifende Platte (2), eine einseitige Beplankung (3),
wobei
die in Querrichtung versteifende Platte (2) mit der Unterseite des Stabwerks (1) fest verbunden ist und zwischen der Oberseite des Stabwerks (1) und der trittfesten Beplankung (3) dauerelastische, gegenüber Scherkräften stabilisierte Trennstreifen (6), zur Körperschallentkopplung befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennstreifen (6) aus Materialien mit einem dynamischen Schubmodul von mindestens einem Viertel des dynamischen E-Moduls sowie einem mechanischen Verlustfaktor von mehr als 0,1 bestehen und mit der trittfesten Beplankung (3) und dem Stabwerk (1) flächenhaft scherfest verklebt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geschoßdecke nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Stand der Technik
Geschoßdecken nach Art von Holzbalkendecken, 1, z. B. für Gebäude in Holztafelbauweise bestehen aus einem Stab- oder Balkengerippe (1), auf dessen Oberseite eine versteifende Platte (2) (z. B. aus Holzwerkstoffen wie Spanplatten) fest verschraubt oder vernagelt ist. Erst zusammen mit dieser Platte (2) verfügt das Stabwerk (1) und auch die seitlich angrenzende Gebäudekonstruktion über die notwendige Eigenstabilität, um die verschiedenen statischen Lasten aufnehmen bzw. ableiten zu können.
Der auffällige Nachteil dieser Konstruktion resultiert aus der nahezu ungehinderten Übertragung von Trittschall, der über die Platte (2) eingeleitet wird.
Selbst mit zusätzlichen Fußbodenaufbauten, wie z. B. mit einem Estrich schwimmend auf einer Dämmschicht verlegt oder dergleichen, auf der Platte (2) lassen sich auf Grund der vergleichsweise dünnen und damit steifen Dämmschicht nur begrenzt Verbesserungen erreichen.
In die gleiche Richtung zielen Maßnahmen zur Trittschalldämmung auf der Unterseite des Stabwerks (1). Hier wird die entsprechende Beplankung (z. B. Gipskartonplatten) über eine Konterlattung oder über sogenannte Federschienen (7) vom Stabwerk (1) entkoppelt. Abgesehen vom schwimmenden Estrich beeinträchtigen diese Maßnahmen, wie auch die Füllung des Hohlraumes (5) zwischen den Balken des Stabwerks (1) mit Dämmschichtblöcken (4), jedoch bestenfalls die Ausbreitung und Abstrahlung des bereits in die Geschoßdecke eingeleiteten Trittschalls.
Eine wirkungsvolle Reduzierung der Trittschalleinleitung in die Konstruktion kann nur an der Oberseite erfolgen, wo der Trittschall entsteht. Die dafür erforderliche Entkopplung von Stabwerk (1) und Platte (2) kollidiert bislang allerdings mit der statischen Forderung nach einer in Querrichtung versteifenden, festen Verbindung von Platte (2) und Stabwerk (1). Als weitere Begründung für diese steife Verbindung gilt die Lagerungs-, Transport- und Montagefähigkeit der Decke als Ganzes. Die Decke muss als Fertigteil gelagert und bewegt bzw. verlegt werden und dabei Querkräfte (Scherbelastung) aufnehmen können. Die feste Verbindung von Stabwerk (1) und Platte (2) fungiert also auch als Transport- und Montagesicherung.
Die schalltechnischen Vorteile einer Trittschallentkopplung von Stabwerk (1) und Platte (2) sind an sich bekannt. In [K. Gösele: Holzbau Handbuch-Schallschutz bei Holzbalkendecken. Hrsg.: Entwicklungsgemeinschaft Holzbau DGfH, München, 1993.] werden Streifen aus weichfedernden Werkstoffen empfohlen, die, zwischen den Balken des Stabwerks (1) und der Platte (2) angebracht, eine gewisse Verringerung der Trittschallübertragung bewerkstelligen. Bei den Materialeigenschaften wird lediglich der dynamischen Steifigkeit besondere Bedeutung beigemessen, die Werte von 30 MN/m3 nicht überschreiten sollte. Völlig unbeachtet bleiben einerseits die Lastabhängigkeit der dynamischen Eigenschaften und andererseits die Stabilität gegenüber Scherbelastung bei Transport, Montage und Belastung.
In 2 ist ein Beispiel für eine punkt- bzw. linienförmig angreifende (Scher-)Kraft F auf eine doppelschalige Struktur mit weicher Zwischenlage schematisch dargestellt. Entsprechende Anforderungen entscheiden jedoch über die bautechnische Verträglichkeit derartiger Vorschläge. Abgesehen von der grundsätzlichen Aussage (ohne Nachweis) einer erwarteten Trittschallentkopplung scheiterte dieser schalltechnische Wunsch nach eigenen Angaben an den oben genannten statischen Zwängen.
Aus der DE 688 095 ist eine schalldämmende Decke mit Balken bekannt. Die Balken sind durch eine Zwischendecke verbunden. Auf der Zwischendecke sind Zwischenhölzer befestigt, auf denen der Fußboden aufliegen kann. Der Fußboden liegt im Übrigen frei auf den Balken ohne Nagelverbindung auf. Auf der dem Fußboden zugewandten Seite weisen die Balken eine isolierende Zwischenlage auf. Ferner wird empfohlen, die Decke auf der Unterseite mit einer Leichtbauplatte zu verschalen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die Trittschalldämmung zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Geschoßdecke nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Geschoßdecke sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Geschoßdecke genügt sowohl schall- als auch bautechnischen Anforderungen gleichermaßen und vermeidet so die geschilderte Kollision von Statik und Akustik.
Kurzbeschreibung der Figuren
1: Schnittzeichnung einer konventionellen Holzbalkendecke, bestehend aus einem Stabwerk (1), auf dessen Oberseite eine versteifende Platte (2) fest verschraubt oder vernagelt ist und auf dessen Unterseite über eine Konterlattung (7) oder Federschienen eine Beplankung (3) befestigt ist.
2: Schematische Darstellung der Scherbeanspruchung (Kraft F) einer doppelschaligen Konstruktion aus harten Außenschalen (8) und weicher Zwischenschicht (9).
3: Schnittzeichnung einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Geschoßdecke, bestehend aus einem Stabwerk (1), auf dessen Unterseite die versteifende Platte (2) fest verschraubt oder vernagelt ist und auf dessen Oberseite eine trittfeste Beplankung (3) durch dauerelastische, gegenüber Scherkräften stabilisierte Trennstreifen (6) vom Stabwerk (1) körperschallentkopgelt ist.
4: Schnittzeichnung eines Details der erfindungsgemäßen Geschoßdecke mit einer beispielhaften Ausführung der Stabilisierung der Trennstreifen (6) gegenüber Scherbeanspruchung mittels gezahnter Armierungsplatten (11), die am Stabwerk (1) bzw. an der trittfesten Beplankung (3) befestigt sind und seitlich versetzt von oben und unten in die Trennstreifen (6) hineinragen.
5: Gemessene Norm-Trittschallpegel einer konventionellen Holzbalkendecke (––––) und einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Geschoßdecke (-o-) mit nahezu gleicher Gesamthöhe und -masse.
Beschreibung
Einige Bestandteile der erfindungsgemäßen Geschoßdecke, 3, entsprechen denen einer konventionellen Decke, dazu zählen das Stabwerk (1), die versteifende Platte (2) und die Hohlraumfüllung mit Dämmschichtblöcken (4).
Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die versteifende Platte (2) an der Unterseite des Stabwerkes (1) fest verschraubt oder vernagelt ist. Diese feste Verbindung erfüllt sämtliche statischen Anforderungen, die an die Deckenkonstruktion gestellt werden. Die Anbringung der Platte (2) an der Unterseite des Stabwerks (1) hat zwar eine Änderung der Belastungsart von Druck- bzw. Zugkräften zur Folge. Zumindest die typischen Plattenmaterialien (z. B. Holzspanplatten) können jedoch beide Belastungsarten in nahezu gleicher Größenordnung aufnehmen. Gegebenenfalls wären eine geringfügige Erhöhung der Plattendicke (2) oder wenige zusätzliche Versteifungsbalken für das Stabwerk (1) vorzusehen.
Diese Verlagerung der versteifenden Platte (2) auf die Unterseite der Geschoßdecke befreit die Gestaltung der Oberseite zwar nicht von jeglichen Belastungsforderungen. Allerdings reduzieren sie sich auf bekannte Verkehrslasten (z. B. Mobiliar, Personen etc.) im Raum, wodurch sich Möglichkeiten eröffnen, die Verbindung zwischen einer trittfesten Beplankung (3) und dem Stabwerk (1) bezüglich der dynamischen Trittschallbelastung durch Trennschichten oder -streifen (6) zu entkoppeln. Bei deren Gestaltung und Materialauswahl müssen bzw. sollten folgende Zusammenhänge berücksichtigt werden:

– Das optimale dynamische Verhalten der Trennschichten oder -streifen (6) zur Entkopplung hängt von der statischen bzw. quasistatischen Vorspannung (Belastung) ab. Statt einer Beschränkung auf die dynamische Steifigkeit des Materials ist der dynamische E-Modul in Abhängigkeit von der Pressung zugrunde zu legen. Dies kann je nach Material einen erheblichen Unterschied bedeuten.
– Die zum Teil hohe Scherbeanspruchung muß von den Trennschichten oder -streifen (6) aufgenommen werden können. Aus diesem Grund sind diese bei der erfindungsgemäßen Geschoßdecke einerseits flächenhaft und scherfest mit der trittfesten Beplankung (3) auf und dem Stabwerk (1) verbunden, z. B. durch Verklebung. Andererseits sollte das Material der Trennschichten oder -streifen (6) einen möglichst hohen Schubmodul aufweisen, dessen Wert wenigstens ein Viertel des dynamischen E-Moduls erreicht, d. h. ein Verhältnis beider Größen wie bei Metallen und höher. Zur Erhöhung der Scherstabilität ist eine Armierung (11) vorgesehen. So können z. B. gezahnte Armierungsplatten (11) von oben (an der Beplankung (3) befestigt) und unten (am Stabwerk (1) befestigt) seitlich versetzt in die Trennschichten oder -streifen (6) hineinragen, 4.
– Jede mögliche Umwandlung von mechanischer Energie in Wärme reduziert die Trittschallübertragung in einer Decke, so dass der möglichst hohe mechanische Verlustfaktor des Materials der Trennschichten oder -streifen (6) der Geschoßdecke mindestens 0,1 betragen sollte.

Die Definition der Materialkennwerte E-Modul, Schubmodul und Verlustfaktor orientiert sich u. a. an DIN 53513 für Werkstoffe aus Kautschuk und Elastomeren. Diese Materialien werden für die Trennschichten oder -streifen (6) der Geschoßdecke bevorzugt. Sie lassen sich problemlos mit einer Armierung (11) aus Metall, Kunststoff oder Holz in unterschiedlicher Gestalt kombinieren und verbinden. Trotzdem sind auch andere weichfedernde Kunststoffe möglich, während faserige Materialien oder Naturstoffe wie z. B. Kork auch aus anderen technischen Gründen weniger geeignet erscheinen.
Das Stabwerk (1) besteht vorzugsweise aus Holz- bzw. Holzwerkstoffbalken oder aus unterschiedlich profilierten Beton- oder Metallträgern. Die versteifende Platte (2) sowie die trittfeste Beplankung (3) bestehen ebenfalls aus ein- oder mehrlagigen Holz- bzw. Holzwerkstofftafeln, die gegebenenfalls z. B. mit Gipskarton- oder Gipsfaserplatten kombiniert werden können. Für die üblicherweise erforderlichen Dämmschichtblöcke (4) im Hohlraum (5) kommen konventionelle absorbierende Stoffe, z. B. Glas- und Steinwolle, in Frage. Auch kann der Hohlraum (5) mit einer Schüttung, z. B. Sand teilweise gefüllt werden, wobei eine darunterliegende Folie oder ähnliches als Rieselschutz vorzusehen ist. Selbstverständlich läßt sich die Geschoßdecke durch einen schwimmenden Estrich auf der Oberseite sowie durch Vorsatzkonstruktionen auf der Unterseite, z. B. federnd gelagerte Unterdecke, ergänzen.
Die hohe trittschallmindernde Wirkung der Geschoßdecke veranschaulichen die Meßergebnisse in 5 anhand des Vergleichs einer konventionellen Holzbalkendecke mit einer beispielhaften Ausführung der neuen Geschoßdecke. Bei nahezu gleicher Bauhöhe und gleichen Bestandteilen (Stabwerk (1), versteifende Platte (2), Beplankung (3), absorbierende Füllung des Hohlraumes (5)) beider Decken wird durch die spezielle Konstruktion der Geschoßdecke einschließlich der eingefügten Trennstreifen (6) der Norm-Trittschallpegel oberhalb 125 Hz um durchschnittlich 20 dB reduziert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Geschoßdecke sind:

– Statt in Streifenform nur im Bereich der Balken des Stabwerks (1) wird die Trennschicht (6) vollflächig unter der trittfesten Beplankung (3) verlegt. Dabei kann die Trennschicht (6) auch aus gelochten oder mikroperforierten, z. B. nach [ DE 4415759 ], Spannbahnen bestehen, die auf dem Stabwerk (1) aufliegen und im Bereich des Hohlraums (5) durchhängen. Dadurch wird einerseits der Hohlraum (5) absorbierend gestaltet. Andererseits wirkt sich bei Pressung der Trennschicht (6) im Bereich zwischen Stabwerk (1) und Beplankung (3) der sogenannte „Gas Pumping”-Effekt als zusätzliche Körperschalldämpfung aus.
– Angesichts der hohen Trittschalldämmung der Geschoßdecke kann in einigen Fällen auf die absorbierende Füllung des Hohlraumes (5) vollständig oder nahezu vollständig verzichtet werden, so dass bei Verwendung ausreichend stabiler und zugleich transparenter Werkstoffe, z. B. Acrylglas, für versteifende Platte (2) und trittfeste Beplankung (3) auch durchsichtige oder lichtdurchlässige Geschoßdecken mit akzeptabler Trittschalldämmung entstehen. Zusätzlich können z. B. Beleuchtungseinrichtungen direkt im Hohlraum (5) integriert werden.

Claims

Geschoßdecke, aufweisend ein Stabwerk (1) eine damit fest verbundene und in Querrichtung versteifende Platte (2), eine einseitige Beplankung (3), wobei die in Querrichtung versteifende Platte (2) mit der Unterseite des Stabwerks (1) fest verbunden ist und zwischen der Oberseite des Stabwerks (1) und der trittfesten Beplankung (3) dauerelastische, gegenüber Scherkräften stabilisierte Trennstreifen (6), zur Körperschallentkopplung befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstreifen (6) aus Materialien mit einem dynamischen Schubmodul von mindestens einem Viertel des dynamischen E-Moduls sowie einem mechanischen Verlustfaktor von mehr als 0,1 bestehen und mit der trittfesten Beplankung (3) und dem Stabwerk (1) flächenhaft scherfest verklebt sind.
Geschoßdecke nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Armierungen (11), z. B. genoppte oder gezahnte Platten, von oben, an der Beplankung (3) befestigt, und unten, am Stabwerk (1) befestigt, seitlich versetzt in die Trennstreifen (6) hineinragen und deren Scherstabilität erhöhen.
Geschoßdecke nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die trittfeste Beplankung (3) über Randdämmstreifen von den angrenzenden Wandflachen körperschallentkoppelt ist.
Geschoßdecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich weitere ein- oder mehrschalige Vorsatzkonstruktionen auf der trittfesten Beplankung (3), z. B. schwimmender Estrich, und unter der versteifenden Platte (2), z. B. Unterdecke, befinden.
Geschoßdecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter der trittfesten Baplankung (3) vollflächig verlegte Trennstreifen (6) aus gelochten oder mikroperforierten Spannbahnen, z. B. nach DE 4415759 , auf dem Stabwerk (1) aufliegen und im Bereich des Hohlraums (5) im Abstand zur versteifenden Platte (2) durchhängen.
Geschoßdecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass trittfeste Beplankung (3) und versteifende Platte (2) ganz oder teilweise aus durchsichtigen oder lichtdurchlässigen Materialien, z. B. Acrylglas (5) bestehen.
Geschoßdecke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringen statischen Ansprüchen an die Geschoßdecke, z. B. im Massivbau, zusätzlich die Verbindung zwischen Stabwerk (1) und versteifender Platte (2) über federnde Trennelemente zur Körperschallentkopplung erfolgt.
Geschoßdecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) zwischen Platte (2) und Beplankung (3) ganz oder teilweise, oder gar nicht mit absorbierenden Dämmschichtblöcken (4) gefüllt ist.