Schalltransmission durch Isolierverglasung

Langer, Sabine

Der Nachweis der Schalldämmwirkung von Isolierfenstern erfolgt bisher in der Regel durch Messungen unter normierten Bedingungen, obwohl eine numerische Simulation schneller und effektiver wäre. Deshalb wird dafür hier ein Berechnungsmodell entwickelt, das die Schallwellenausbreitung und den Schalldurchgang durch mehrfach verglaste Fenster sowie alle auftretenden dynamischen Wechselwirkungsvorgänge beinhaltet. Bei diesem Berechnungsmodell sollen die Vorteile der Finite-Element-Methode (FEM) für elastische Strukturen und abgeschlossene Gebiete mit den Vorteilen der Randelementmethode (REM) für unendlich ausgedehnte Gebiete kombiniert werden. Daher werden die Fensterscheiben, die aufgrund von Schalldruckänderungen der umgebenden Luft Biegeschwingungen erfahren und als Kirchhoffplatten modelliert werden, ebenso wie der gasgefüllte Scheibenzwischenraum und die abgeschlossenen, luftgefüllten Räume des Gebäudes mit der FEM behandelt. Die das Gebäude umgebende Luft stellt ein unendlich ausgedehntes Gebiet dar und wird daher mit der REM approximiert. Den Wechselwirkungen zwischen der Struktur und dem umgebenden Fluid wird durch eine Kopplung der Simulationsmodelle über das Arbeitsprinzip Rechnung getragen. Einen Schwerpunkt der Untersuchungen bilden die Anwendungen des Verfahrens zur Simulation der Schalltransmission durch ein spezielles Außenbauteil im Hochbau, das Fenster. Anhand von Beispielen wird die Bandbreite konstruktiver Gestaltungen von Isolierverglasungen aufgezeigt und insbesondere der Einfluß verschiedener Konstruktionsparameter auf die Schalldämmung näher erläutert. Es wird deutlich, daß mit dem vorgestellten numerischen Berechnungsmodell der Schalltransmissionsmechanismus durch Isolierverglasungen für beliebige Lärmsituationen simuliert und die Auswirkungen konstruktiver Modifikationen in der Entwurfsphase abgeschätzt werden können.

Generally, the window's transmission loss factor is determined experimentally under normed conditions although a numerical simulation would be faster and more effective. Therefore, here, a numerical methodology is presented for analysing the propagation of sound waves and the transmission of sound through multi-paned windows including all dynamic interaction phenomena. In the numerical modell, the advantages of the Finite-Element-Method (FEM) for elastic structures and bounded acoustic domains shall be combined with the advantages of the Boundary Element Method (BEM) for unbounded domains. Hence, the panes, vibrating due to sound pressure changes in the surrounding air and treated as Kirchhoff plates, the gas-filled gap between the panes, and bounded air-filled interior rooms are modelled via the FEM. The air outside the building is a half space and, therefore, it is modelled with BEM. The interactions between the structures and the air are considered by a coupling using the principle of virtual work. An emphasis of the studies is the simulation of sound transmission to predict the sound insulation of windows. The wide spectrum of their constructive composition is pointed out and, in particular, it is studied which parameters affect the sound transmission substantielly. It becomes obvious that the mechanism of sound transmission through multi-paned windows can be simulated for any noise situation with the presented numerical method and that the effects of constructive modifications can be predicted in the stage of designing.

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Langer, Sabine: Schalltransmission durch Isolierverglasung. 2001.

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