Modifiziertes Holz-Verbundmaterial mit verbesserter Akustik

Im Zuge der aktuellen Klimakrise kommt es zu verstärkter Nutzung von Holz als Baumaterial. Aufgrund des geringen Gewichts der Bauelemente stellt das Erreichen einer hohen Trittschalldämmung eine Herausforderung dar. Die Konzentration auf bestehende, standardisierte Methoden und Parameter mit unreflektiertem Konnex zur menschlichen Wahrnehmung ist kein zufriedenstellender Ansatz, der die von Trittschallquellen verursachte Belästigung nachvollziehbar charakterisiert. Ein neuerer Ansatz, der diese Unwägbarkeiten umgeht, ist die Nachbildung virtueller gebauter Umgebungen. Dieser Ansatz ermöglicht die gleichzeitige Untersuchung verschiedener Stimuli und die Einbeziehung künstlicher Umgebungen, ohne dass diese erst tatsächlich errichtet werden müssen. Dieses Projekt bringt ein multidisziplinäres Team etablierter WissenschafterInnen mit ausgewiesenen Kenntnissen in den Bereichen Holzwerkstoffe, Schallfeldanalyse, Bauakustik, Modellierung und Wahrnehmungsbewertung zusammen. Die Wahrnehmung lässt sich nicht mehr auf eine einzige Zahl (dem sog. bewerteten Trittschallpegel) verdichten, die auf veralteten Methoden und einer geringen baustrukturellen Vielfalt der Bauelemente beruht. Dank neuartiger Aufnahmetechnologien, ihrer einzigartigen Kombination und mathematischer Modellierung, zusammen mit fortschrittlichen Methoden zur Analyse und Interpretation der menschlichen Wahrnehmung, kann ein ganzheitliches Verständnis der akustischen und vibrierenden Wechselbeziehung zwischen Gebäude und Bewohner geschaffen werden. Die Projektergebnisse liefern die Grundlagen für die Entwicklung hocheffizienter schwimmender Böden und Trittschalldämmmaterialien mit hoher akzeptabler Punktlast und geringer dynamischer Steifigkeit (vorteilhaft für den Trittschallschutz) aus erneuerbaren Materialien. Darüber hinaus führt die einzigartige Kombination von Schall und Vibration bei der Aufnahme und Wiedergabe der Stimuli zu authentischeren künstlichen Umgebungen für die Probanden im Labor. Dieser neue Ansatz bei Wahrnehmungsstudien führt zu einer realistischen Umgebung für Hör- und Vibrationstests, um neue Zielgrößen zur Bewertung des Entwicklungserfolgs zu ermitteln. Darüber hinaus werden fortschrittliche Mess- und Simulationsmethoden entwickelt, um einen effektiven zukünftigen Forschungs- und Entwicklungsprozess für diese Strukturen zu unterstützen, indem virtuelle Stimuli erzeugt werden, um die Leistung dieser neuen Konstruktionen auf der Grundlage der realistischen Auswirkungen auf die Belästigung durch Gehgeräusche für die Gebäudenutzer zu quantifizieren.

Im Zuge der aktuellen Klimakrise kommt es zu verstärkter Nutzung von Holz als Baumaterial. Aufgrund des geringen Gewichts der Bauelemente stellt das Erreichen einer hohen Trittschalldämmung eine Herausforderung dar. Aktuell wird Trittschallschutz meist durch das Zusammenspiel von schwimmenden Estrichen mit Trittschalldämmungen erreicht. Die Schwierigkeit besteht darin, den durch Trittschall entstehenden Lärm realitätsgetreu aufzuzeichnen und bei Probanden möglichst realistisch zur Beurteilung zu reproduzieren. Solche Aufzeichnungen sollen die slowenischen Partner bei der Entwicklung einer ökologischen und hochwirksamen Trittschalldämmung unterstützen und parallel dazu soll ein kostengünstiges System zur Aufzeichnung von Schwingungen entwickelt werden. Im Forschungsprojekt wurde sowohl der Lärm, als auch die vom "Normgeher" mitverursachten Schwingungen aufgenommen, synchronisiert und anschließend Probanden im Labor zur Beurteilung der subjektiven Belästigung vorgespielt. Die akustischen Aufnahmen wurden von den österreichischen Partnern mittels verschiedener Ambisonics-Systeme sowie einem low-noise Mikrophon als Referenz durchgeführt. Für die parallele Schwingungsmessung wurden kommerzielle und ein selbst entwickeltes System eingesetzt. Ambisonics ist eine Methode zur Aufnahme von Geräuschen mit einer Vielzahl von Mikrophonen, in unserem Fall 32 bzw. 4. Dadurch kann das Geräusch auch in einem anderen Raumumfeld genauso wie es aufgezeichnet wurde hörbar wiedergegeben werden, ohne Verlust der Richtungsinformation. Die Störungsbewertung der unterschiedlichen Aufbauten erfolgte mittels 64 kugelförmig angeordneter Lautsprecher plus einem Tieftöner und einer eigens zu diesem Zweck entwickelten "Rüttelplatte", welche die aufgezeichneten Schwingungen auf die Sitzgelegenheit der im Zentrum der Lautsprecherkugel befindlichen Probanden überträgt. Diese Kombination aus Schall und Vibration ist bisher einzigartig und erste Auswertungen weisen darauf hin, dass die Schwingungen durchaus Einfluss auf die Störungsbewertung durch die Probanden haben. Parallel hierzu wurde im Rahmen des Forschungsprojekts von den slowenischen Partnern eine neuartige, holzbasierte Trittschalldämmung entwickelt, die ebenfalls in die Untersuchungen (vorerst im Labor mittels Schall- und Schwingungsaufnahmen des Normgehers) mit einbezogen und schlussendlich patentiert wurde. Die bauakustische Performance dieser neuartigen Trittschalldämmung wurde am Versuchsstand der TU Wien sowohl mit standardisierten als auch mit vertiefenden wissenschaftlichen Methoden untersucht und mit konventionellen Lösungen zur Entkopplung von schwimmenden Estrichen verglichen. Auf Basis der gewonnenen Daten wurden Modelle und Erkenntnisse zur Trittschallanregung und -übertragung in diesen Fußbodensystemen entwickelt. Darüber hinaus wurde an der Weiterentwicklung messtechnischer Verfahren zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit gearbeitet - einer Schlüsselkategorie zur Bewertung von Trittschalldämmungen -, da bestehende Normverfahren für innovative Materialien bislang nicht ausreichend geeignet sind. Das IBO entwickelte ein eigenes Schwingungsaufnahmesystem, basierend auf kostengünstigen und leicht verfügbaren, standardisierten elektronischen Bauteilen und einem simplen Audiointerface aus dem HiFi Fachhandel. Im Baubereich ermöglicht dies den Einsatz bei Aufgaben, die eine Vielzahl von Aufnehmern benötigen, wie etwa bei der Bestimmung des Stoßstellendämm-Maßes von Bauteilen, welches zur Prognose der Schalldämmung in Gebäuden benötigt wird.