Schallschutz - zweischalige Wände

Zweischalige Bauteile

Abbildung 4.2.3.1: Prinzipieller Verlauf der Schalldämmung von einschaligen und zweischaligen Wandaufbauten im Vergleich.(Müller/Möser 2004, S.213)
Abbildung 4.2.3.1:

Prinzipieller Verlauf der Schalldämmung von einschaligen und zweischaligen Wandaufbauten im Vergleich.

Von einer zweischaligen Wand spricht man, wenn sie aus 2 massiven Schalen besteht. Diese beiden Schalen sollten möglichst gut voneinander entkoppelt sein. Vor allem der Grad dieser Entkopplung ist ausschlaggebend für das resultierende Schalldämmmaß. Bei richtiger Ausführung wird bei einem solchen Aufbau eine erheblich bessere Schalldämmung erzielt, als bei einschaliger Bauweise mit demselben Flächengewicht.

Verglichen mit dem Schalldämmverlauf einer einschaligen Konstruktion, kann gesagt werden, dass unterhalb der Resonanzfrequenz f0 des zweischaligen Aufbaus keine Verbesserung zu erwarten ist. Bei der Resonanzfrequenz wird sogar eine Verschlechterung eintreten.

Abbildung 4.2.3.2: Die drei grundlegenden Frequenzbereiche der Schalldämmung einer zweischaligen Wand(Fasold/Veres 2003, S.271)
Abbildung 4.2.3.2:

Die drei grundlegenden Frequenzbereiche der Schalldämmung einer zweischaligen Wand

Erst ab etwa

Gleichung 4.2.3.a - Fq ab der Dämmung besteht = wurzel2 * Resonanzfrequenz Gleichung 4.2.3.a -

kann mit einer besseren Dämmungswirkung gerechnet werden (Schirmer 2006, S.331).

Das Ziel muss also auch hier ein möglichst tief abgestimmtes System sein.

Die Resonanzfrequenz eines solchen zweischaligen Systems errechnet sich aus

Gleichung 4.2.3.b - Resonanzfrequenz 2schalig Gleichung 4.2.3.b:

s' - dynamische Steifigkeit der Trennschicht
m' - flächenbezogene Masse in kg/m2

Fasold/Veres 2003, S.270

Wenn die beiden Schalen nicht vollflächig miteinander verbunden sind und die Beplankung auf getrennten Ständern montiert ist, wirkt nur die Luft dazwischen als Feder und es kann folgende Näherung verwendet werden.

Gleichung 4.2.3.c - Resonanzfrequenz 2schalig mit Luftspalt - Näherung Gleichung 4.2.3.c:

dL - Dicke des Luftzwischenraumes in cm
m'1,2 - flächenbezogene Massen in kg/m2

Fasold/Veres 2003, S.270

Eine einfache Möglichkeit, die Resonanzfrequenz tiefer zu bekommen ohne mehr Masse und damit Baumaterial zu benötigen, ist somit eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Schalen (siehe Abb. 19).

Abbildung 4.2.3.3: Resonanzfrequenz und ungefährer Dämmungsverlauf je nach Schalenabstand[Quelle siehe Abbildungsverzeichnis]
Abbildung 4.2.3.3:

Resonanzfrequenz und ungefährer Dämmungsverlauf je nach Schalenabstand

[Quelle siehe Abbildungsverzeichnis]

Gleichung 4.2.3.c gilt aber nur, wenn der Zwischenraum bedämpft ist. Dazu wird er lose mit einem porösen Dämmmaterial gefüllt.

„Wenn vom statischen Standpunkt aus ein Luftzwischenraum praktisch einem Vakuum gleichzusetzen ist, so liegt das daran, dass die Luft stets Gelegenheit hat, bei einer Verschiebung seitlich oder durch Poren zu entweichen. Bei den schnellen Richtungswechseln des Schallfeldes entfallen diese Möglichkeiten, und die Steife der Luft nimmt die Größenordnung an, wie sie etwa hinter einem in einem Zylinder eingeschliffenen Kolben auftritt.“
„Ohne einen Strömungswiderstand im Luftholraum ergibt sich eine wesentlich höhere Steifigkeit der Luftschicht aufgrund der Ausbildung von wenig bedämpften Hohlraumresonanzen.“

Die Lage dieser Hohlraumresonanzen berechnet sich zu

Gleichung 4.2.3.d - Hohlraumresonanzen Gleichung 4.2.3.d:

n = Ordnung der Frequenzen (natürliche Zahlen 1, 2, 3,...)
dL Dicke des Luftzwischenraumes in cm

Fasold/Veres 2003, S.272

Diese Resonanzen treten dann auf, wenn der Schalenabstand dem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der Luftschallfrequenz entspricht, was auch durch das fλn in Gleichung 4.2.3.d verdeutlicht wird.

Bei Füllung des Hohlraumes mit einem Dämmstoff mit längenbezogenem Strömungswiderstand r ≥ 5 kPas/m2 sind deren Auswirkungen auf die Schalldämmung gering (Fasold/Veres 2003, S.272). Die Forderung, mindestens einen längenbezogenen Strömungswiderstand von 5 kPas/m2 zu verwenden, findet sich auch in diversen Normen (z.B. Önorm B 8115-4 oder DIN 4109-Beiblatt 1).

Biegeweiche Vorsatzschale vor biegesteifer Wand

Eine sinnvolle Vorgehensweise ist oft die Anbringung einer biegeweichen Vorsatzschale auf oder vor einer biegesteifen Wand. Man kann dabei die hohe Masse der biegesteifen und die geringe Abstrahlung der biegeweichen Schale optimal ausnutzen (Fasold/Veres 2003, S.275).

Die Resonanzfrequenz dieses verbundenen Systems sollte dabei wieder möglichst tief sein. Da die flächenbezogene Masse der Vorsatzschale in so einem Fall sehr klein gegen die Massivwand ausfällt, kann die Resonanzfrequenz vereinfacht ausgerechnet werden. Für eine Vorsatzschale, die vollflächig über eine federnde Zwischenschicht an der Massivwand befestigt ist, gilt

Gleichung 4.2.3.e - Resonanzfrequenz biegeweich auf biegesteif vollflächig Gleichung 4.2.3.e - Fasold/Veres 2003, S.275

Bei einer freistehenden Vorsatzschale mit einem bedämpften Luftzwischenraum gilt

Gleichung 4.2.3.f - Resonanzfrequenz biegeweich auf biegesteif Luft Gleichung 4.2.3.f - Fasold/Veres 2003, S.275

Die Koinzidenzfrequenzen der einzelnen Schalen sollten eine starke Verstimmung aufweisen. Die biegesteife Schale sollte dabei ihre Grenzfrequenz unter, die Vorsatzschale über dem akustisch relevanten Frequenzbereich haben (Fasold/Veres 2003, S.275). Es gelten die schon früher erwähnten Gesetzmäßigkeiten zu Masse und Biegesteifigkeit, um deren Lage zu beeinflussen.