A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Aktive Fassaden zur Reduzierung der Schallimmission in Gebäuden. Gemeinsamer Abschlussbericht für die BMBF-Förderinitiative: Bauforschung und -technik
In der heutigen Zeit dienen Fassaden nicht mehr nur als die 'äußere Haut' eines Gebäudes, sondern sie müssen eine Vielzahl von Funktionen erfüllen. Neben der Statik, Wind- und Niederschlagsbeständigkeit und dem an die Architektur angepassten Design ist die Reduktion der Umgebungsgeräusche von großer Bedeutung. Dabei wird bisher auf passive Maßnahmen wie Doppel- oder Dreifachverglasung und Dämmmaterialien gesetzt. Diese Techniken haben sich für die Schallreduktion bei mittleren und hohen Frequenzen bewährt, sind allerdings vor allem für tiefere Frequenzen mit einer deutlichen Zunahme der Masse und des Volumens der Fassade verbunden. Das kann im modernen Leichtbau problematisch oder sogar nicht mehr realisierbar sein. Eine Alternative sind aktive Maßnahmen. In diesem Projekt wurde eine Demonstratorfassade entwickelt, die aus Doppelglasfenstern und Aluminiumpaneelen mit einer Dämmschicht im Inneren besteht. Die einzelnen Paneele sind in einen relativ steifen Rahmen integriert. Durch das Verfahren der 'Active Structural Acoustic Control' (ASAC) lässt sich mit piezokeramischen Aktoren auf den plattenartigen Paneelen der Fassade eine Verringerung der Strukturschwingung erzielen, die durch den Luftschall von außen erzeugt wird. Entsprechend wird weniger Schall von der Fassade in den Innenraum abgestrahlt. Zusätzlich kann die Fassade über Stapelaktoren, die in die Ankoppelpunkte der Fassadenelemente an den Baukörper implementiert sind, schwingungstechnisch aktiventkoppelt werden. Mit dieser Methode kann die Übertragung von Körperschall zwischen der Fassade und dem Gebäude teilweise unterbrochen werden. Um bestmögliche Resultate zu erreichen, wurde eine adaptive Regelung entwickelt. Dazu wurde zunächst ein Finite-Elemente-Modell benötigt, mit dessen Hilfe das strukturelle Verhalten der Fassade nach der numerischen Optimierung so genau wie möglich erfasst werden kann. Anband dieser Daten konnten die optimalen Plätze für die Aktoren ermittelt und ein geeigneter Regelalgorithmus ausgewählt werden. Je nach Testsignal konnten die Schallpegel der von außen eingeleiteten Störgeräusche um bis zu 15 dB reduziert werden.
Aktive Fassaden zur Reduzierung der Schallimmission in Gebäuden. Gemeinsamer Abschlussbericht für die BMBF-Förderinitiative: Bauforschung und -technik
In der heutigen Zeit dienen Fassaden nicht mehr nur als die 'äußere Haut' eines Gebäudes, sondern sie müssen eine Vielzahl von Funktionen erfüllen. Neben der Statik, Wind- und Niederschlagsbeständigkeit und dem an die Architektur angepassten Design ist die Reduktion der Umgebungsgeräusche von großer Bedeutung. Dabei wird bisher auf passive Maßnahmen wie Doppel- oder Dreifachverglasung und Dämmmaterialien gesetzt. Diese Techniken haben sich für die Schallreduktion bei mittleren und hohen Frequenzen bewährt, sind allerdings vor allem für tiefere Frequenzen mit einer deutlichen Zunahme der Masse und des Volumens der Fassade verbunden. Das kann im modernen Leichtbau problematisch oder sogar nicht mehr realisierbar sein. Eine Alternative sind aktive Maßnahmen. In diesem Projekt wurde eine Demonstratorfassade entwickelt, die aus Doppelglasfenstern und Aluminiumpaneelen mit einer Dämmschicht im Inneren besteht. Die einzelnen Paneele sind in einen relativ steifen Rahmen integriert. Durch das Verfahren der 'Active Structural Acoustic Control' (ASAC) lässt sich mit piezokeramischen Aktoren auf den plattenartigen Paneelen der Fassade eine Verringerung der Strukturschwingung erzielen, die durch den Luftschall von außen erzeugt wird. Entsprechend wird weniger Schall von der Fassade in den Innenraum abgestrahlt. Zusätzlich kann die Fassade über Stapelaktoren, die in die Ankoppelpunkte der Fassadenelemente an den Baukörper implementiert sind, schwingungstechnisch aktiventkoppelt werden. Mit dieser Methode kann die Übertragung von Körperschall zwischen der Fassade und dem Gebäude teilweise unterbrochen werden. Um bestmögliche Resultate zu erreichen, wurde eine adaptive Regelung entwickelt. Dazu wurde zunächst ein Finite-Elemente-Modell benötigt, mit dessen Hilfe das strukturelle Verhalten der Fassade nach der numerischen Optimierung so genau wie möglich erfasst werden kann. Anband dieser Daten konnten die optimalen Plätze für die Aktoren ermittelt und ein geeigneter Regelalgorithmus ausgewählt werden. Je nach Testsignal konnten die Schallpegel der von außen eingeleiteten Störgeräusche um bis zu 15 dB reduziert werden.
Aktive Fassaden zur Reduzierung der Schallimmission in Gebäuden. Gemeinsamer Abschlussbericht für die BMBF-Förderinitiative: Bauforschung und -technik
Reduction of sound emissions in buildings using active facades
Doll, Torsten (author) / Kurtze, Lothar (author) / Weber, Toralf (author)
2006
213 Seiten, 147 Bilder, 9 Tabellen, 62 Quellen
Report
German
aktive Dämpfung , Fassadenverkleidung , Schalldämmung , Gebäude , Baustatik , Windbelastung , Witterungsbeständigkeit , Doppelverglasung , Dreifachverglasung , Schalldämmstoff , Niederfrequenz , Hochfrequenz , Leichtfassade , Aluminium , piezokeramischer Aktuator , Luftschall , Schwingungsverhalten , Körperschall , Adaptivregelung , Finite-Elemente-Methode , Steuerungs- und Regelungsalgorithmus , Schallpegel