Entwicklung ökologisch und bauphysikalisch optimierter Deckenkonstruktionen für mehrgeschossige Gebäude in Holzbauweise
Projektdurchführung
Pirmin Jung Deutschland GmbH
Am Güterbahnhof 16
53424 Remagen
Zielsetzung
Körperschallanregungen durch technische Anlagen oder Trittschall werden im Holzbau aufgrund des geringen Eigengewichts als besonders störend wahrgenommen. PIRMIN JUNG setzt daher in vielen Projekten die Holz-Beton-Verbunddecke ein, die aufgrund der hohen Masse einen guten Schallschutz aufzeigt. Jedoch wird mit Einbringen von Beton auch das Treibhausgaspotenzial von mehr als 100 kgCO2-eq/m²Decke im Vergleich zu Holzbalken- oder Massivholzdecken deutlich erhöht und gleichermaßen ist dessen Rückbaubarkeit bzw. Recyclingfähigkeit erschwert.
Im Rahmen des DBU-Projektes entwickeln PIRMIN JUNG und das FG-Bauphysik der RPTU deshalb erstmalig ökologisch und bauphysikalisch optimierte Deckenkonstruktionen für mehrgeschossige Gebäude, die ohne die Verwendung von Frischbetonen oder gebundenes Schüttmaterial auskommen und trotzdem einen hinsichtlich der Bauakustik angenehmen Wohnkomfort bieten sollen.
Der Modellcharakter des neuen Lösungsweges besteht aus den folgenden Punkten:
• Entwicklung von Deckenaufbauten unter Verwendung rückbaubarer, recycelter und ökologischer Deckenbeschwerungen,
• Überprüfung der Deckenaufbauten im Hinblick der tieffrequenten Schallübertragung von Körperschall (Trittschall, technische Anlagen),
• Erweiterung der Datengrundlage von Bauteilen in Holzbauweise im mehrgeschossigen Wohnungsbau und
• Entwicklung eines Planungstools zur Anpassung der neu entwickelten Holzdecken an verschiedene akustische Situationen.
In Summe soll der Schallschutz von Holzkonstruktionen mit Hilfe der neuen ökologischen Deckengestaltung deutlich erhöht werden, um die Akzeptanz des Holzbaus insgesamt zu steigern und den bestehenden Nachteil des geringen tieffrequenten Schallschutzes im Vergleich zur Massivbauweise zu beseitigen. Zudem soll durch geeignete Gestaltung der Deckenkonstruktion das Treibhausgaspotenzial der Holzdecke auf unter 80 kgCO2-eq/m²Decke gesenkt werden, bei gleichzeitiger Verbesserung des bauakustischen Verhaltens und der sortenreinen Rückbaubarkeit.
Arbeitsschritte
Um mit den neu zu entwickelnden ökologischen Deckenkonstruktionen die Schallschutzziele im Hinblick auf Luft- und Körperschall zu erfüllen, werden aufbauend auf Erfahrungswerten und Literaturdaten für unterschiedliche Nutzungsarten sowie den normativen Anforderungen und deren Konsequenz für die Konstruktionsart der Decke alternative Vorgehensweisen bewertet. Anschließend wird eine Datenbank erstellt, in welche sämtliche Mess- und Simulationsergebnisse sowie in-situ Messungen in bereits errichteten Gebäuden aufgenommen werden, die auch als Grundlage für die Entwicklung eines Auslegungstools dienen soll.
Auf Basis dieser Datenbank wird ein neues parametrisierten Simulationsmodell entwickelt, welches anhand von experimentell gewonnenen Daten, Abgleichen mit Prognoseverfahren und Vergleichen mit bekannten Simulationsprogrammen validiert wird. Das neue Simulationsmodell ermöglicht die gezielte Untersuchung von mehr als 100 verschiedenen Konstruktionskonzepten für Holzdecken, wobei die Schalldämmung simuliert und akustische Besonderheiten wie die Lage der Resonanzfrequenz prognostiziert werden.
Durch Vergleiche zwischen Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit, statischem und akustischem Nutzen sowie Realisierbarkeit werden die mehr als 100 Varianten bewertet und gezielt Deckenaufbauten ausgewählt, um neue Konstruktionsansätze abzuleiten, ein neues Simulationsmodell für den tieffrequenten Bereich zu entwickeln und bis zu fünf Prototypelemente mit einer Fläche von 18,4 m² zu entwerfen.
Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird ein Planungstool für die Auslegung der neu entwickelten Holzdecken an verschiedene akustische Situationen entwickelt.
Die Arbeiten erfolgen hierbei in sechs Arbeitspaketen und haben mit der Festlegung der Planungsparameter, der Datenbankerstellung, der Entwicklung und Untersuchung neuer Deckenkonstruktionen sowie der Realisierung eines Planungstools vier Meilensteine.
Hiermit wird eine neue Basis geschaffen werden, um die einschränkenden Vorgaben verschiedener Normen, die einen weitergehenden Einsatz von Holz als Baustoff im mehrgeschossigen Wohnungsbau verhindern, anhand neuer Datenlagen gezielt zu beseitigen, wobei die akustische Auslegung der ökologischen Holzdecken mit Hilfe des Planungstools deutlich vereinfacht werden soll. Das Planungstool soll nach Ende des Projektes als universell nutzbares und erweiterbares Tool kostenlos als Open Source-Datei auf den Homepages der Forschungspartner zur Verfügung gestellt werden.
Ergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene neuartige, umweltfreundliche Holzdeckenkonstruktionen entwickelt, aufgebaut und untersucht, um hiermit belastbare Planungsdaten für den mehrgeschossigen Holzbau zu erhalten und bereitstellen zu können. Ein wichtiger Fokus hierbei war die Verwendung rückbaubarer, recycelbarer und ökologischer Materialien für die Beschwerung, Trittschalldämmung, Lastverteilungsplatte sowie für den Unterlagsboden. Die entwickelten Böden wurden experimentell sowie simulativ untersucht und anschließend wurde die Deckenaufbauten im Hinblick auf die normativen akustischen Anforderungen, aber auch bezüglich der tieffrequenten Schallübertragung von Trittschall- und Luftschall optimiert.
Mit diesen Erkenntnissen wurde ein Planungstool zur Anpassung der neu entwickelten Holzdecken an verschiedene akustische Situationen entwickelt und damit die Datengrundlage zu Bauteilen in Holzbauweise im mehrgeschossigen Wohnungsbau deutlich erweitert, wodurch die Akzeptanz von mehrgeschossigen Holzbauten durch wissenschaftlich belegte Untersuchungen steigt.
Die schalltechnischen Untersuchungen der entwickelten Bauteilaufbauten zeigten, dass sehr gute akustische Dämmwerte im Luft- und Trittschall mit alternativen Materialien, d.h. ohne zementöse und erdölbasierte Baustoffe möglich sind. Die entwickelten Prototypen sind für eine Vielzahl von akustischen Situationen verwendbar, können zerstörungs- und abfallfrei mehrfach wiederverwendet und im Extremfall vollständig umweltfreundlich recycelt werden.
Für alle Prototypaufbauten wurden ausschließlich natürliche Materialien und/oder in der Industrie anfallende Reststoffe verwendet. Bis auf die optionale Kokosfaserdämmung sind alle Baustoffe in den meisten Regionen Mitteleuropas gut verfügbar. Das Design der neuen Deckenkonstruktion ist so gewählt, dass keine speziellen Werkzeuge oder Kenntnisse für den Einbau benötigt werden. Hierdurch ist es möglich, mit lokalen Firmen und Produzenten zu arbeiten und dadurch Transportwege sowie die damit verbundenen Umweltbelastungen zu minimieren.
Im Projekt konnte zudem gezeigt werden, dass Schiefersand als Beschwerung in Deckenbauteilen sowohl aus akustischer als auch aus statischer und gebrauchstauglicher Sicht problemlos verwendet werden kann. Darüber hinaus wurden Kokosfaser, Schafswolle und Strohplatten erfolgreich als Materialen für die Trittschalldämmung einer Decke erprobt.
Öffentlichkeitsarbeit
Folgende Veröffentlichung ist bereits erfolgt
• Plakat auf dem Ideenmarktplatz im Rahmen des „Klimabündnis Bauen in Rheinland-Pfalz - Nachwachsende und kreislaufeffiziente Rohstoffe stärken", organisiert vom Land Rheinland-Pfalz am 30.06.25
Zudem werden die Projektergebnisse auf der 52. Jahrestagung für Akustik DAGA2026 und auf den Bauphysiktagen im März 2026 präsentiert und wissenschaftlich publiziert.
• Präsentation und wissenschaftliche Veröffentlichung am 23.3.2026 bis 26.3.2026, DAGA 2026
• Präsentation und wissenschaftliche Veröffentlichung am 18.3.2026, Bauphysiktage Kaiserslautern 2026
Darüber hinaus wird es weitere Veröffentlichung in Form von Plakaten und PowerPoint-Präsentationen geben.
• Präsentation am Stand des "Klimabündnis Bauen" am 25.2.2026 bis 27.2.2026, Forum Bois 2026 in Paris
Mitte 2026 wird ein Auslegungstool mit Prototypaufbauten und akustischen Kennwerten durch die Projektpartner online zur Verfügung gestellt.
Fazit
Das angestrebte Ziel der Entwicklung von ökologisch und bauphysikalisch optimierten Deckenkonstruktionen für mehrgeschossige Gebäude, die ohne die Verwendung von Frischbetonen oder gebundenes Schüttmaterial auskommen, konnte durch die umfassenden simulativen und experimentellen Untersuchungen, die letztlich zu sechs neuen praxisfähigen Deckenaufbauten sowie weiteren Untervarianten führten, erreicht werden. Diese neuen Deckenkonstruktionen können mit einem entwickelten neuen Auslegungstool für viele verschiedene akustische Situationen ausgelegten und je nach Bedarf auch nachträglich verändert werden.
Die akustischen Zielsetzungen zu Projektbeginn werden von den neuen Deckenkonstruktionen erreicht, sodass in Kombination mit den meisten Flankenbauteilen die Mindestanforderungen der DIN 4109-1 erfüllt werden. Die frequenzabhängige Analyse und vor allem die Betrachtung des tieffrequenten, normativ nicht geregelten Bereichs unter 100 Hz ermöglichen eine noch bessere Anpassung an die reelle akustische Situation. Zusätzlich wurden gezielt die negativen Auswirkungen der Resonanzfrequenz abgemindert, sodass auch unter 100 Hz gute Schalldämmwerte erreicht werden.
Die PIRMIN JUNG Deutschland GmbH plant bereits die Verwendung der neuen Prototypen bzw. einzelner Aspekte der Forschung bei zukünftigen Bauvorhaben und wird ein Auslegungstool mit Prototypaufbauten und akustischen Kennwerten über die Homepage zur Verfügung stellen.