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- Dokumenttyp:
- Masterarbeit
- Autor(en):
- Schwab, Korbinian
- Titel:
- Ein approximatives Modell zur Bestimmung der frequenzabhängigen Admittanz rechteckiger Massivbauplatten
- Übersetzter Titel:
- An approximate model for determining the frequency-dependent mobility of rectangular solid construction plates
- Abstract:
- Lärm ist in Deutschland ein nahezu flächendeckendes Umweltproblem (Weinandy & Myck, 2013) und gehört zu den am stärksten wahrgenommenen Störungen der Gesellschaft (Thißen & Niemann, 2016). 45% der TeilnehmerInnen einer Studie von Niemann et al. (2014) fühlen sich durch Lärm belästigt, während 30% der Betroffenen den Nachbarschaftslärm als Hauptursache nennen. Da Nachbarschaftslärm in den meisten Fällen stoffliche Grenzen durchdringt, spielt die Körperschallübertragung trennender Bauteile eine entscheidende Rolle. Neben Luft- und Trittschallübertragungen stellen Haustechnikanlagen eine häufige Lärmquelle dar. Insbesondere Installationsgeräusche aus Sanitäranlagen weisen hohes Störpotential auf. (Weber et al., 2019) Die rechnerische Prognose der Schalldruckpegel von Installationsgeräuschen gilt als aufwändig und komplex. Der aktuelle Normenentwurf der E DIN EN 12354-5:2022-02 erörtert dazu planerische Methoden. Vor diesem thematischen Hintergrund entwickelt das Fraunhofer IBP Methoden zur approximativen Berechnung des Schalldruckpegels durch Installationen in angrenzenden Räumen. In den Berechungsablauf geht unter anderem die Admittanz der Empfängerstruktur ein. Im Kontext von Installationen bilden Bodenplatten und Wände häufige Empfänger. Da die Admittanz aufwändig numerisch berechnet werden muss, geht in das innovative Prognosemodell eine approximierte Variante der Admittanz ein. Der Normenentwurf schlägt für Plattenbauteile in Massivbauweise einen konstanten Mittelwert als Vereinfachung vor. Dieser Mittelwert überschätzt jedoch den tatsächlich Wert der Plattenadmittanz bei tiefen Frequenzen und an auflagernahen Positionen. Diese Diskrepanz bildet die Wissenslücke der vorliegenden Untersuchung und formuliert die Forschungsfrage: „Stellt ein hybrides frequenz- und ortsabhängiges Admittanzmodell eine geeignete Ergänzung für das statische Modell von E DIN EN 12354-5:2022-02 Annex F dar?“ In diesem Zusammenhang stellt sich zur Forschungsfrage die Hypothese, dass der Verlauf des Gradienten der Admittanz von rechteckigen Platten unterhalb der ersten Eigenfrequenz bzw. im tieffrequenten Spektrum ohne detaillierte Modellierung für jede Position und Auflagerbedingung bestimmbar ist. Als zentrale Methode generieren Parameterstudien im Rahmen explorativer Forschung die Eingangsdaten für Simulationen. Neben einer Vielzahl an Zusammenhängen bezüglich der Admittanz und der zugrundeliegenden Parameter, resultieren aus diesen Studien zwei approximative Admittanzmodelle mit unterschiedlichen Prioritäten. Während Ansatz I eine maximale Vereinfachung umsetzt, verfolgt Ansatz II das Ziel einer möglichst hohen Prognosequalität. Durch beispielhafte Anwendungen, begleitet durch Messergebnisse, werden abschließend die Modelle validiert. Beide Ansätze und das resultierende hybride Modell, als Konzept der Umsetzung, stellen die Admittanz in Abhängigkeit der Plattenparameter und der Auflagersituation besser dar, als die konstante Admittanzvereinfachung aus E DIN EN 12354-5:2022-02. Die Berechnungen nach Ansatz II prognostizieren dabei die Admittanz mit höherer Genauigkeit als nach Ansatz I. Mit Verweis auf die Limitationen der Arbeit kann die Forschungsfrage positiv beantwortet werden. Die These kann vorerst nicht bestätigt werden, da eine stringente Berücksichtigung der Auflagersituation im hybriden Modell, basierend auf den Limitationen, noch nicht möglich ist.
- übersetzter Abstract:
- Noise is a nationwide environmental problem (Weinandy & Myck, 2013) and is one of the most strongly perceived disturbances in society (Thißen & Niemann, 2016). 45%of the study participants of Niemann et al. (2014) are bothered by noise, while 30% of those affected consider neighbourhood noise to be the main cause. Since neighbourhood noise in most cases diffuses through material boundaries, the transmission of structure-borne sound plays a decisive role. In addition to airborne and impact sound transmission, building services equipment is a frequent source of noise. In particular, installation noises from sanitary systems have a high potential for disturbance. (Weber et al., 2019) The computational prediction of sound pressure levels of installation noise is considered to be complex and time-consuming. For this, the current draft of standard E DIN EN 12354-5:2022-02 discusses planning methods. Against this thematic background, Fraunhofer IBP is developing methods for approximate calculation of sound pressure levels due to installations in adjacent rooms. In the calculation process the mobility of the receiver structure is included. In the context of installations, the receivers are for example floor plates and walls. Since the mobility has to be calculated numerically, an approximated variant of the mobility is used in the innovative forecast model. The draft of the standard suggests a constant mean value as a simplification for plate-like building components in solid construction. However, this mean value overestimates the actual value of the plate mobility at low frequencies and at positions close to the support. This circumstance forms the knowledge gap of the present study and formulates the research question: “Does a hybrid frequency- and location-dependent mobility model represent a suitable extension for the static model of E DIN EN 12354-5:2022-02 Annex F?” In connection with this research question, the hypothesis arises that the gradient of the platemobility below the first natural frequency respectively in the low-frequency spectrum can be determined without detailed modelling for each position and support condition. As a central method, parameter studies within the framework of explorative research generate the input data for simulations. In addition to a large number of correlations regarding mobility and the underlying parameters, these studies result in two approximate mobility models with different priorities. While approach I implements a maximum simplification, Approach II pursues the goal of the highest possible forecast quality. By means of exemplary applications accompanied by measurement results, the models are finally validated. Both approaches and the resulting hybrid model as the concept of implementation represent the mobility depending on the plate parameters and the support situation better than the constant simplification from E DIN EN 12354-5:2022-02. The calculations according to approach II predict the mobility with higher accuracy than according to approach I. With reference to the limitations of the thesis the research question can be answered positively. The hypothesis cannot be confirmed for the time being, since a stringent consideration of the support situation in the hybrid model is not yet possible.
- Stichworte:
- Admittanz, Massivbauplatte, Körperschall
- Fachgebiet:
- BAU Bauingenieurwesen, Vermessungswesen
- DDC:
- 620 Ingenieurwissenschaften
- Betreuer:
- Talke, Mai-Khanh
- Gutachter:
- Sedlbauer, Klaus (Prof. Dr.)
- Jahr:
- 2023
- Sprache:
- de
- Sprache der Übersetzung:
- en
- Hochschule / Universität:
- Technische Universität München
- Fakultät:
- TUM School of Engineering and Design
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