Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines mathematischen Modells zur Beschreibung der Schalltransmission von Hochlochziegeln unter Berücksichtigung der richtungsabhängigen Materialeigenschaften

Aufgrund der EnEV lag der Fokus von Forschung und Entwicklung für Hochlochziegel in den letzten Jahrzehnten auf der Reduzierung des Wärmedurchganges. Dies ging zu Lasten der Schalldämmung von Hochlochziegeln, da Ziegel mit geringer Wärmeleitfähigkeit tendenziell auch geringe Rohdichten aufweisen. Doch eine gute Schalldämmung wird im Allgemeinen durch eine hohe Rohdichte bzw. flächenbezogene Masse erreicht. Es gibt allerdings noch weitere

Einflussgrößen, wie die Lochbildgeometrie und den strukturellen Verlustfaktor des Ziegelscherbens. Zum besseren Verständnis der komplexen Vorgänge während der Schall-transmission durch Hochlochziegel wurden diverse FEM Simulationsmodelle erstellt. Jedoch gelang noch keine ausreichend gute Übereinstimmung der Simulationsergebnisse mit der Realität. Mit diesem Forschungsprojekt wird das aktuellste Modell aufgegriffen und in vier wichtigen Punkten weiterentwickelt: Implementierung des Verlustfaktors , realistischere Randbedingungen, Berücksichtigung der Richtungsabhängigkeit der Materialeigenschaften und eine dreidimensionale statt zweidimensionale Betrachtungsweise. Letztere wird durch mehrfache Submodelle inklusive der detaillierten Auflösung der Steggeometrien realisiert, deren Ergebnisse als Eingangsdaten für die Simulation der gesamten Wand verwendet werden. Das Ziel dieses Projektes ist es die Vorhersagegenauigkeit realer frequenzabhängiger Schalldämmwerte zu verbessern. Dies wird eine detailliertere Betrachtung des Einflusses von Parametervariationen ermöglichen und so das Verständnis der Vorgänge bei der Schalltransmission durch den Ziegel verbessern. So können teure experimentelle Versuchsreihen eingespart und zukünftig die Schalldämmmaße von Hochlochziegeln verbessert werden. Die Ziegelwerke (größtenteils kmU) können mit ihren Produkten eine einschalige Bauweise ohne zusätzliche teure Schallschutzmaßnahmen gewährleisten. Die Ziegelwerke werden von einer erhöhten Nachfrage nach diesen Hochlochziegeln profitieren.

Ergebniszusammenfassung:

Hochlochziegel wurden aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an den Wärmeschutz von Außenwänden (EnEV) in den letzten Jahren kontinuierlich hinsichtlich ihrer wärmedämmenden Eigenschaften optimiert.

Hierbei wurden zum einen dem Scherbenmaterial Porosierungsmittel (EPS-Kugeln, Sägespäne, Papierfasern…) hinzugefügt, zum anderen wurden zueinander versetzte Innenstege in die Lochbildgeometrien integriert. Sowohl der Einsatz von Porosierungsmitteln im Ziegelmaterial als auch die jetzt integrierten zueinander versetzten Innenstege führen zu einer Reduzierung der Schalldämmung R.

Für die Bestimmung der Schalldämmung einer Wand aus Hochlochziegeln werden in der Praxis aktuell überwiegend bauakustische Messungen eingesetzt. Dies führt aufgrund der anzuwenden Messverfahren zu einem erheblichen finanziellen sowie zeitlichen Aufwand für die KMU.

Im Rahmen des durchgeführten Forschungsprojekts wurde ein zweidimensionales numerisches Simulationsmodell entwickelt, mit dem die Direktschalldämmung von Hochlochziegelstrukturen ausreichend genau bestimmt werden kann. Dabei ist das Modell auf Hochlochziegeltypen deren Lochkammern unverfüllt sind ausgelegt. Für die numerische Betrachtung verfüllter Hochlochziegel besteht weiterer Untersuchungsbedarf.

Insbesondere bei der Weiter- bzw. Neuentwicklung von Hochlochziegeltypen kann das entwickelte Simulationsmodell angewendet werden und somit im Vorfeld baukaustische Messungen einsparen. Durch diese enormen Einsparungen wird der finanzielle sowie zeitliche Messaufwand signifikant reduziert, was die KMU entlastet und deren Wettbewerbsfähigkeit steigert. Gleichzeitig werden durch eine verringerte Anzahl durchzuführender Messungen Ressourcen geschont. Ebenso wird die Flexibilität der KMU im Rahmen von Weiter- bzw. Neuentwicklungen erhöht.