Schallschutz von Gebäuden in Holzmodulbauweise: Ermittlung von Planungsdaten für Trennbauteile

Die Gebäudeerstellung mit Raummodulen aus Holz ist ein vielversprechender Ansatz für Marktbereiche, in denen der Holzbau bisher kaum vertreten war. Im Holzmodulbau werden die Raummodule häufig mit kompletter Ausstattung (z. B. Badmodule) schlüsselfertig erstellt und auf die Baustelle geliefert. Dieses „Baustein-Prinzip“ bietet durch den hohen Vorfertigungsgrad interessante Marktchancen. Verglichen mit traditionellen Bauweisen stellt die Planung eines Bauobjekts in Modulbauweise für den Architekten und die Fachplaner jedoch eine deutlich größere Herausforderung dar. Dies liegt vorrangig am Mangel von bewährten Konstruktionen und Planungsdaten für den schalltechnischen Nachweis. Durch die horizontale und vertikale Reihung der Module ergeben sich für die Trennwände und -decken Schichtaufbauten, die mit den Bauteilkatalog-Konstruktionen der konventionellen Holzbauweise nicht oder nur ungenügend beurteilbar sind. Auch die Flankenübertragung ist durch die abgeschlossenen Raummodule und die Entkopplungsmöglichkeiten in den Auflagerflächen gesondert zu betrachten. Dies führt dazu, dass die schalltechnische Beurteilung der Gebäude bisher ausschließlich auf Erfahrungen durch Baumessungen im ausgeführten Bauvorhaben oder in Mockups auf dem Betriebsgelände aufbaut. In einem aktuellen Forschungsvorhaben der TH Rosenheim und des ift Rosenheim [1] werden deshalb normungsfähige Planungsdaten für diese Bauweise ermittelt und aufbereitet. Im vorliegenden Beitrag werden hierzu erste Ergebnisse zur Luft- und Trittschalldämmung der Trennbauteile sowie der geprüften Badmodule zusammengestellt.

Übersicht der untersuchten Modulbauweisen

Die Konstruktionsvarianten von Modulen in Holzbauweise sind sehr vielfältig. Neben Ausführungen in reiner Holztafel- oder Massivholzbauweise werden auch gemischte Bauweisen oder die Kombination mit Massivbauteilen (z. B. Stahlbetondecke) eingesetzt. Im Rahmen des Projekts wurden zunächst häufig vorkommende Ausführungsvarianten zusammengestellt und die zu untersuchenden Bauteilkombinationen ausgewählt (siehe Abb. 1). Die Module wurden von den am Projekt beteiligten Herstellern aus der Produktion entnommen und als L-förmiger Mockup aus drei Modulen aufgestellt. In den Modulen wurden zusätzlich drei Badmodultypen geprüft (siehe Aufmacherbild). Es wurde die Luft- und Trittschalldämmung der Modul-Trenndecken, die Trittschalldämmung der Badmodule und die Schalldämmung der Trennwände gemessen. Neben diesen Standardmessungen konnten auch Stoßstellendämm-Maße und Flankendämm-Maße für unterschiedliche Übertragungssituationen ermittelt werden. Bei den Modul-Trenndecken kamen unterschiedliche Trockenestrichaufbauten zum Einsatz. Es wurde auch der Einfluss unterschiedlicher Baulager zwischen den Modulen sowie der Einfluss von Verbindungsmitteln untersucht. Die Trennwände wurden bezüglich ihrer Beplankungen und des Fugenabstands zwischen den Modulen variiert.

Holzmodul-Mockup, Hersteller 1

Die Trenndecke des ersten Mockups besteht aus einer Balkenlage als Boden des oberen Moduls und einem 80 mm CLT-Element als Deckel des unteren Moduls. Im oberen Modul wurden ein Fertigteilestrich und eine Rohdeckenbeschwerung eingebaut. Die Module wurden durch PU-Elastomere (elastische Baulager) entkoppelt. Als Verbindungsmittel kamen Stahllaschen zum Einsatz. Die Wände wurden aus CLT-Elementen erstellt. Die Ergebnisse der Trittschallmessung in Abb. 3 zeigen einen starken Einfluss der elastischen Baulager, wie aus dem Vergleich der Messung a) mit Messung c) ersichtlich wird. Die Verbesserung ist sowohl auf die Entkopplung als auch auf die Reduzierung der Kopplungslänge zurückzuführen, da die Baulager nur auf den Längsseiten des Moduls eingesetzt werden. Ebenso deutlich ist der Einfluss der starr verschraubten Verbindungsmittel aus dem Vergleich der Messung b) mit der Messung c) zu erkennen. Die Ergebnisse des Bau-Schalldämm-Maßes in Abb. 4 erreichen die Mindestanforderungen nur bei Verzicht auf die Verbindungsmittel, der bei diesem Modultyp lt. Hersteller bis zur Gebäudeklasse 3 möglich ist. Darüber hinaus ist eine Entkopplung der Verbindungsmittel sinnvoll. Die Trennwand zwischen den Modulen wird aus den CLT-Elementen der Modulwände und der Fuge zwischen den Modulen gebildet. Wie Abb. 5 zeigt, sind hier die Fugenbreite und die Bedämpfung die maßgeblichen Größen.

Holzmodul-Mockup, Hersteller 2

Im zweiten Mockup wurden Bodenund Deckelelement als Balkendecke mit einer biegeweichen Massivholzwand kombiniert. Diese besteht aus nebeneinanderliegenden Vierkanthölzern, die durch beidseitige Gipsfaserbeplankungen mechanisch verbunden werden (Klammerung). Als Verbindungsmittel der Module werden hier eine entkoppelte Gewindestange und ein Metalldorn mit elastischem Auflager verwendet. Abbildung 6 zeigt den dadurch deutlich reduzierten Einfluss der Verbindungsmittel auf die Trittschallübertragung. Die Trennwand aus den oben beschriebenen Massivholzwänden wird mit einer relativ schmalen Fuge von 30 mm ausgeführt. Wie Abb. 7 zeigt, sind mit diesem Wandtyp auch bei geringem Wandabstand hohe Schalldämm-Maße möglich. Messung b) zeigt die Verbesserung durch eine einseitige Zusatzbeplankung (+ 12,5 mm GF) gegenüber der Ausgangssituation bei Messung a). Bei Messung c) wurde in einem weiteren Modul des Herstellers die Zusatzbeplankung beidseitig montiert. Überraschenderweise blieb hier die Verbesserung aus. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die in diesem Modul als Deckel verbaute 60 mm CLT-Platte über die Wege Df und Ff die Schalldämmung begrenzt.

Holzmodul-Mockup, Hersteller 3

Im dritten Mockup wurden Holzbalkendecken mit Holztafelbauwänden kombiniert. In die obere Balkenlage (Boden des oberen Moduls) wurde eine Beschwerung (90 kg/ m ² Splitt) integriert. Die Module werden ausschließlich an den vier Eckpunkten aufgelagert. Die Trenndecke wird ohne Estrichaufbau ausgeführt. Abbildung 8 zeigt die Norm-Trittschallpegel der Decke. Auffällig sind die guten Werte bei tiefen Frequenzen sowie die starke Übertragung bei ca. 800 Hz. Dort wird die Koinzidenzfrequenz der 42 mm starken Dreischichtplatte vermutet, die als Rohdeckenbeplankung verbaut wird.

Badmodule

Neben den Trennbauteilen wurde auch die Trittschallübertragung von Badmodulen untersucht. Hierzu wurden drei verschiedene Badmodule mit elastischen Baulagern auf die Rohdecken der Holzmodule gestellt. Während die geprüften Badmodule auf den Holzbalkendecken auch den erhöhten Schallschutz erfüllten (siehe Abb. 9), sind beim Einbau auf CLT-Decken noch Zusatzmaßnahmen erforderlich (siehe Abb. 10). Hier ist beispielsweise eine Rohdeckenbeschwerung aus Betonplatten möglich. Die Bauweise der Modultypen wird in Abb. 11 beschrieben.

Zusammenfassung

Wie die Ergebnisse zeigen, können bei geeigneter Wahl der Ausführungsvarianten Luft- und Trittschallwerte im Bereich des erhöhten Schallschutzes erreicht werden. Bei tiefen Frequenzen besteht jedoch z. T. noch Optimierungsbedarf. Neben der Entkopplung durch die elastischen Baulager wirkt sich auch die Reduzierung der Kopplungslänge zwischen den Modulen durch Punkt- oder streifenförmige Lager positiv aus. Badmodule mit elastischen Baulagern erreichen die Zielwerte auf Holzbalkendecken, bei CLT-Decken sind Zusatzmaßnahmen z. B. in Form einer plattenförmigen Rohdeckenbeschwerung erforderlich.

Literatur

[1] Rabold, A./ Bacher, S./ Grießhammer, S./ Pfattheicher, S. & Mooser B.: Schallschutz von Gebäuden in Holzmodulbauweise – Ermittlung von Planungsdaten für einen Bauteilkatalog zur Integration in DIN 4109. Kooperationsforschungsvorhaben der TH Rosenheim und des ift Rosenheim, in Bearbeitung

Der Autor

Prof. Dr.-Ing. Andreas Rabold
Prof. Dr.-Ing. Andreas Rabold war von 1996 bis 2014 während und nach seinem Holztechnik-Studium und der Promotion im Bauingenieurwesen als Prüfingenieur, Produktingenieur und Prüfstellenleiter am ift Rosenheim tätig. Seit 2014 lehrt er hauptberuflich an der Technischen Hochschule Rosenheim im Bereich Bauphysik und Bauinformatik. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Bauakustik für den Holzbau.