22 Sep 2022

Entwicklung und Optimierung einer Holzbetonverbunddecke mit Buche

WHFF Projekt 2017.08

Projektleitung: Prof. Dr. Christoph Geyer

 

Das Wichtigste in Kürze

  • Die für die Planung nötigen Parameter sommerlicher Wärmeschutz, Raumakustik und Schallschutz wurden für HBV-Decken aus Buche ermittelt
  • Die dynamische Wärmekapazität wurde zu Vergleichszwecken für die Buche-HBV-Decke sowie für eine massive Betondecke und eine massive Betondecke mit Akustikelementen ermittelt
  • Optimierungsmassnahmen für verbesserte Eigenschaften wurden untersucht und deren Einfluss auf die Eingabeparameter gemessen
  • Wesentliche bauphysikalischen Parameter der Holz-Beton-Verbunddecke mit Buche wurden ermittelt und optimiert

 

Projektbeschreibung

Um den wachsenden Anteil an Laubholz, insbesondere der Buche, in den Schweizer Wäldern sinnvoll zu nutzen, wird die Verwendung der Buche in neuen Marktsegmenten seit Jahren erforscht und ausgebaut. Die Verwendung von Buchenholz als Konstruktionsholz erlaubt es, das ökologische Potenzial (insbesondere die Eigenschaft als CO2-Speicher) voll auszuschöpfen. Um den Einsatz von Buchenholz-Beton-Verbunddecken in zukünftigen Gebäuden zu vereinfachen, wurden die bauphysikalischen Eigenschaften des Deckensystems bestimmt sowie u.a. die Schallabsorption der Deckenunterseite optimiert. Somit stehen die Eingabeparameter für die Planung des sommerlichen Wärmeschutzes, des Schallschutzes und der Raumakustik zur Verfügung.

Als erster bauphysikalischer Parameter der Holz-Beton-Verbunddecke mit Buche wurde die dynamische Wärmekapazität berechnet. Um die Leistung dieses Deckensystems mit anderen zu vergleichen, wurde auch die dynamische Wärmekapazität von zwei anderen Deckensystemen bestimmt – einer massiven Betondecke und einer massiven Betondecke mit Akustikelementen. Die akustischen Parameter wurden durch Messungen in Prüfständen ermittelt, wobei Prototypen für die bauakustischen Prüfstandsmessungen hergestellt wurden. Die bauakustischen Parameter der Bodenplatte wurden in einem direkten Durchgang im Deckenprüfstand der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt EMPA in Dübendorf gemessen. Durch das Forschungsprojekt wurden die wesentlichen bauphysikalischen Parameter der Holz-Beton-Verbunddecke mit Buche ermittelt und optimiert. Zudem wurde untersucht, wie sich verschiedene Profilierungen der Deckenunterseite auf die dynamische Wärmekapazität sowie den Schallschutz des Deckensystems auswirken.

 

Schlussfolgerungen

Die Deckenunterseite der Holzbetonverbunddecke beeinflusst die Wärmespeicherfähigkeit eines Raumes. Anhand der dynamischen Wärmekapazitäten der verschiedenen Profilierungen der Deckenunterseite der Holzbetonverbunddecke ist zu erkennen, dass durch die Profilierung die dynamische Wärmekapazität der Deckenunterseite auf bis zu 72kJ/(m2K) erhöht werden konnte.

Zur Verbesserung der raumakustischen Eigenschaften der Deckenunterseite wurden Aussparungen an der Deckenunterseite angelegt, welche mit schallabsorbierenden Materialien ausgefüllt werden. Die dynamischen Wärmekapazitäten der verschiedenen Profilierungen mit schallabsorbierendem Material der Holzbetonverbunddecke mit Buche wurden analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass durch diese Varianten die dynamische Wärmekapazität der Deckenunterseite mit Schallabsorption um bis zu 51% erhöht werden konnten.

Für die Schallabsorptionsgrade wurden zwei Deckenunterseiten untersucht:

  • Deckenunterseite mit linearer Profilierung
  • Deckenunterseite mit linearer Profilierung und Aussparungen, gefüllt mit schallabsorbierendem Material

Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Schallabsorptionsgrade der Deckenunterseite mit Profilierung vergleichsweise gering sind. Allerdings konnten durch die Anordnung des schallabsorbierenden Materials auf einem Viertel der Fläche der Deckenunterseite der Schallabsorptionsgrad in fast allen Frequenzen deutlich gesteigert werden.

Um Luft- und Trittschallschutz der Decke zu prüfen wurde ein Prototyp einer Holzbetonverbunddecke mit Buche gebaut und messtechnisch überprüft. Vergleicht man die erhaltenen Werte des Schallschutzes von Raum zu Raum mit den Anforderungswerten aus der SIA 181, so ist zu erkennen, dass die gemessenen Werte mit ausreichender Reserve unter den Anforderungswerten für Mehrfamiliengebäude liegen.

 

Das Projekt wurde von der Wald- und Holzforschungsförderung Schweiz WHFF-CH des Bundesamt für Umwelt BAFU unterstützt.

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