Charakterisierung von Schallabsorption und Abschirmwirkung von Lärmschutzwänden und -wällen mit profilierter Oberfläche

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Daniel Pazos

Die Verwendung von Lärmschutzwänden mit profilierter Oberfläche lassen sich die unerwünschten Reflexionen auf der gegenüberliegenden Straßenseite – wo sich oft weitere Wohnbauten befinden – vermindern. Die Profilierung bewirkt eine Streuung des reflektierten Schalls sowie eine Erhöhung der Schallabsorption der Wand, so dass eine Absenkung des Lärmpegels erfolgt. Angesichts des großen Bedarfs an absorbierenden Wänden ist der Einsatz von profilierten Oberflächen heute weit verbreitet.Zur akustischen Charakterisierung von Lärmschutzwänden sind neben Messungen der Schallabsorption in akustischen Prüfständen in der Praxis auch In-Situ-Messungen von großer Bedeutung. Sie werden vor allem benötigt, um die Absorptionswirkung von Lärmschutzwänden vor Ort (z. B. nach längerer Standzeit) zu überprüfen. Für die Bestimmung der Schallabsorption von Bauteiloberflächen sind verschiedene Verfahren bekannt, allerdings ist keines dieser Verfahren für profilierte Lärmschutzwände einsetzbar.Hieraus ergibt sich ein Forschungsbedarf zur geeigneten akustischen Charakterisierung von Lärmschutzwänden mit profilierter Oberfläche. Der Hauptziel der Promotion besteht daher in der Entwicklung eines neuen In-situ-Messverfahrens für die Schallabsorption von Wänden mit profilierter, schallabsorbierender Oberfläche. Das neue Messverfahren soll eine repräsentative und praxisgerechte Beschreibung solcher Wände erlauben.Die Promotion, die an der Universität Stuttgart durchgeführt wird, ist im Laufe von drei Jahren (vom Juli 2005 bis Juli 2008) im Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik geplant. Ausgehend vom derzeitigen Stand von Wissenschaft und Technik sind die theoretischen Grundlagen zu erweitern, sowie praxistaugliche Modelle und Werkzeuge zu entwickeln und experimentell zu überprüfen.Dazu sind vier Schwerpunktaufgaben vorgesehen: Bewertung vorhandener Messverfahren für die Schallabsorption, Modellierung und Berechnung des akustischen Feldes vor profilierten Oberflächen, Entwicklung eines Messverfahrens für den Absorptionsgrad profilierter Wände sowie praktische Anwendung und Erprobung des entwickelten Messverfahrens.Seit Beginn des Stipendiums wurden der erste und der zweite Schritt der Promotion, nämlich die "Bewertung der vorhandenen Messverfahren der Schallabsorption von Lärmschutzwänden" und die "Modellierung und Berechnung des akustischen Feldes vor profilierten Oberflächen", abgeschlossen.Im den ersten Teil der Promotion wurde eine Literaturrecherche über die vorhandenen Messverfahren zur Schallabsorption von Lärmschutzwänden durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass Entwicklungsbedarf für ein geeignetes In-Situ-Messverfahren für profilierte Wände besteht, da die bislang bekannten Methoden Nahfeldeffekte nicht korrekt berücksichtigen. Nach Auswertung der bisherigen Ergebnisse wurde beschlossen, zwei Ansätze zur Bestimmung des Schallpegels im Fernfeld vor strukturierten absorbierenden Oberflächen weiter zu verfolgen: Messungen direkt im Fernfeld bzw. Messungen im Nahfeld der Oberfläche und die Ergebnisse werden rechnerisch auf das Fernfeld übertragen.Im den zweiten Teil der Arbeit wurde die Schallreflexion vor periodisch strukturierten Oberflächen rechnerisch untersucht. Der Schwerpunkt hierbei stand in dem Zusammenhang zwischen Nah- und Fernfeld. Die Analyse erfolgte teilweise durch numerische Simulation und teilweise mittels analytischer Berechnungen. Somit wurden wichtige Kenntnisse darüber gewonnen, inwieweit Art und Größe die Profilierung das Nahfeld vor der Wand beeinflussen. Die mögliche Übertragung von Mess- oder Berechnungsergebnissen vom Nahfeld auf das Fernfeld wurde auch diskutiert.Im Anschluss an die vorgestellten theoretischen Untersuchungen wird mit dem nächsten und zentralen Teil der Arbeit – der Entwicklung des In-Situ-Messverfahrens für den Absorptionsgrad von profilierten Wänden – begonnen. Die vorgesehene Übertragung der Ergebnisse vom Nahfeld auf das Fernfeld wird durch Labormessungen verifiziert. Diese Messungen werden ohne Umgebungsstörungen im reflexionsarmen Raum des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik (IBP) an Proben mit periodisch rechteckiger bzw. keilförmiger Profilierung ausgeführt.

Förderzeitraum:
01.07.2005 - 30.06.2008

Institut:
Universität Stuttgart
Lehrstuhl für Bauphysik

Betreuer:
Prof. Dr. Klaus Sedlbauer

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://www.inmetro.gov.br/english/scientific/acoustics.asp

Publikationen:

Akustische Charakterisierung von Lärmschutzwänden mit profilierter Oberfläche
Akustische Charakterisierung von Lärmschutzwänden mit profilierter Oberfläche