Bauakustik: Trittschalldämmung von Betontreppen

Nach einer Umfrage des Bundesministeriums für Umweltschutz, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit sind nur 20 % der Bevölkerung von Lärm nicht beeinträchtigt. Dagegen geben 37 % der Bevölkerung an, etwas von Lärm gestört zu sein, 28 % mittelmäßig, 11 % stark und 4 % äußerst. Als signifikanteste Schallquelle wird neben dem Straßenverkehr der Nachbarschaftslärm genannt [1]. Schall wird in die Innenbereiche der Gebäude über Fassaden und Dächer übertragen und überlagert sich dort mit diversen Immissionen aus den Nachbarwohnungen. Lärm kann nach Untersuchungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) neben Belästigung auch z. B. zu Herz-Kreislauf-Erkrankung, Schlafstörung, kognitiver Beeinträchtigung, Hörschaden oder zu Tinnitus führen [2].

Sowohl im Wirtschaftshochbau als auch im Wohnungsbau werden daher hohe Anforderungen an den Schallschutz gestellt. Hier bietet Beton aufgrund seiner Eigenschaften, wie einer hohen Rohdichte, beste Voraussetzungen für eine hohe Luftschalldämmung. Daneben gibt es intelligente Systeme aus Beton, die die Körperschallübertragung in Gebäuden auf ein Minimum reduzieren. Dies ist z. B. für die schalltechnische Entkopplung von Treppen in Mehrfamilienhäusern relevant. Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über physikalische Grundlagen, Anforderungen an den Schallschutz und bewährte Systeme in Betonbauweise.

Schallübertragungsarten

Es lassen sich zwei Übertragungsarten von Schall unterscheiden: „direkter Luftschall“ und „indirekter Luft- oder Körperschall“. Ersteres ist die direkte Schallentstehung in der Luft, bei welcher die Teilchen bzw. die umgebende Luft direkt zum Schwingen angeregt werden. Bei der indirekten Schallentstehung wird der Schall durch einen Festkörper übertragen. Durch die Schallabstrahlung der Struktur wird dann die Luft zum Schwingen angeregt. Der sich in der Luft ausbreitende Schall wird als Luftschall und der sich in Körpern ausbreitende Schall als Körperschall bezeichnet. Beim Körperschall wird die Gebäudestruktur direkt angeregt, ohne dass Energie durch die Luft auf die Struktur übertragen wird. Die Übertragung der Schallenergie erfolgt über die angeregte Gebäudestruktur z. B. in den Nachbarraum oder weiter entfernte Räume. In der Bauakustik ist der Trittschall, der sich im Speziellen mit der Körperschallübertragung bei Decken und Fußböden befasst, von großer Bedeutung [3] [4]. In der Regel ist davon auszugehen, dass, je höher die Schalldämmung eines Bauteils ist, die Reduktion der Schallübertragung umso besser ist. In der Abbildung auf Seite 40 oben werden die zwei unterschiedlichen Schallübertragungsformen dargestellt.

Die Schalldämmung eines einschaligen Bauteils ist umso besser, je höher die flächenbezogene Masse des Bauteils ist. Diese Gesetzmäßigkeit wird durch das Berger’sche Massengesetz beschrieben. Die flächenbezogene Masse wird aus der Rohdichte und der Dicke eines Bauteils ermittelt. Betonbauteile erreichen aufgrund ihrer hohen Rohdichte daher sehr gute Luftschalldämmwerte. Neben einer hohen flächenbezogenen Masse ist zusätzlich die Reduktion der Schallübertragung über die Flanken signifikant [4].

Insbesondere bei der Trittschalldämmung spielt die Übertragung von Schall über Flanken eine maßgebliche Rolle. Hier ist eine hohe flächenbezogene Masse nicht allein ausreichend, um einen hohen Schallschutz zu gewährleisten. Es müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Schallübertragung in Nachbarräumen zu unterbinden. Bei Decken und Podesten kann die Trittschalldämmung durch einen schwimmenden Estrich signifikant erhöht werden. Der Estrich muss als schwimmende Platte auf einer elastisch gelagerten Zwischenschicht, z. B. einer Trittschalldämmung, erstellt werden. Hierbei ist insbesondere der korrekte Einbau des Randdämmstreifens zu beachten, um jegliche Schallbrücken zu vermeiden. Treppen sind ebenfalls vollflächig z. B. durch Elastomerlager zu entkoppeln, um die Übertragung des Körperschalls durch die Treppe in angrenzende Bauteile zu verhindern [4].

Schallschutzniveau – schalltechnische Anforderungen

Bei den Schallschutzanforderungen in der Bauakustik wird zwischen bauordnungsrechtlichen und zivilrechtlichen Anforderungen unterschieden. Die Normengruppe der DIN 4109 enthält in Teil 1 [7] die Anforderungen für den Mindestschallschutz zum Schutz gegen Geräusche aus fremden Räumen wie z. B. Nachbarwohnungen. Hierbei soll, unter Voraussetzung gegenseitiger Rücksichtnahme, der Gesundheitsschutz bewahrt werden. Diese Anforderungen sind zu erfüllen, um den bauordnungsrechtlichen Anforderungen Genüge zu tun und stellen eine nicht zu unterschreitende Qualitätsgrenze dar. Sie müssen nicht immer den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Zum Beispiel wurden schon in den 1970er-Jahren Trennwände in Doppel- und Reihenhäusern zweischalig ausgeführt. In der Ausgabe der DIN 4109 von 1989 [13] wurde dennoch der Anforderungswert von R’w = 57 dB aufgenommen. Dieser Wert kann theoretisch auch durch eine einschalige Ausführung erreicht werden, jedoch entsprach diese Bauweise schon zur damaligen Zeit nicht den anerkannten Regeln der Technik [4][6].

Darüber hinaus bestehen zivilrechtliche Anforderungen, die gegenüber den Bauherren geltend gemacht werden müssen. Der geschuldete Standard ist projektabhängig und sollte immer vertraglich festgelegt werden. Es ist vom Bundesgerichtshof nicht festgelegt, welche Schallschutzwerte den üblichen Qualitäts- und Komfortstandards der anerkannten Regel der Technik entsprechen. Bei Auseinandersetzungen wird zur Klärung der geschuldeten Schallschutzanforderung das folgende Prüfschema in drei Schritten durchlaufen [6]:

1. Schallschutzanforderung vertraglich festgelegt (Beschaffenheitsvereinbarung)
2. Falls keine Beschaffenheitsvereinbarung getroffen wurde, ist die Schallschutzanforderung auf Grundlage der im Vertrag festgelegten Verwendungszweck entsprechend. Die anerkannten Regeln der Technik müssen mindestens eingehalten werden.
3. Falls keine Beschaffenheitsvereinbarung und kein Verwendungszweck festgelegt sind, ist die Schallschutzanforderung auf Grundlage der Erwartung des Kunden und analog zu üblichen Bauwerken entsprechend. Die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik ist hier von
   erheblicher Bedeutung [6].

Es ist daher sehr wichtig, immer zwischen den bauordnungsrechtlichen und zivilrechtlichen Anforderungen zu unterscheiden und grundsätzlich den Bauherrn über die unterschiedlichen Niveaus aufzuklären. Des Weiteren ist es unverzichtbar, das erforderliche Schallschutzniveau vor Planungsbeginn vertraglich zu vereinbaren. Guter Schallschutz ist nämlich nicht (ohne erheblichen Aufwand) nachrüstbar.

Die neue Normengruppe der DIN 4109 enthält zurzeit noch keine Angaben zum erhöhten Schallschutz. Derzeit wird vom Normenausschuss daran gearbeitet, eine Empfehlung für einen erhöhten Schallschutz herauszubringen. Dennoch gibt es eine Vielzahl anderer Empfehlungen, die genutzt werden können z. B.:

• DIN 4109 Beiblatt 2:1989-11 [14]
• VDI-Richtlinie 4100 [8]
• DEGA Empfehlung 103 [9]
• DIN SPEC 91314:2017-01 [10]

Welche Empfehlung die richtige ist, hängt mit dem jeweiligen Projekt und den Wünschen des Bauherrn zusammen und muss von Projekt zu Projekt neu entschieden werden. Eine pauschale Aussage, welcher Schallschutz welche Komfortstufe erreicht, gibt es nicht. In den nachfolgenden Tabellen werden die Anforderungen an den Trittschallschutz von Treppen in Mehrfamilienhäusern und Doppelund Reihenhäusern gemäß den unterschiedlichen Empfehlungen dargestellt.

Anforderungen an den bewerteten Norm-Trittschallpegel erf. L’n, w [dB] von Treppen nach DIN 4109 Beiblatt 2 [14] und DIN SPEC 91314 [10].

Die VDI-Richtlinie 4100:2012-10 verwendet als kennzeichnende akustische Größe für ihre drei Schallschutzstufen nicht den bewerteten Norm-Trittschallpegel, sondern den bewerteten Standard-Trittschallpegel L’nT, w. Beide Werte sind nicht unmittelbar vergleichbar, können jedoch über eine Formel umgerechnet werden.

Anforderungen an den bewerteten Standard-Trittschallpegel erf. L’nT, w von Treppen nach VDI 4100 [8].

Die DEGA Empfehlung 103 [9] definiert insgesamt sieben Schallschutzklassen. Mit dieser Empfehlung wird ein Schallschutzausweis für Gebäude angestrebt. Die Klassen E und F sind zur Einstufung älteren Bestands gedacht und werden daher in der nachfolgenden Tabelle nicht aufgeführt.

Anforderungen an den bewerteten Norm-Trittschallpegel erf. L’n, w von Treppen nach DEGA Empfehlungen 103 [9].

Schalltechnische Entkopplung in der Praxis

Wie oben beschrieben ist für eine ausreichende Trittschalldämmung der Decken bzw. Podeste, auf die die Treppenläufe aufgelagert werden, ein Estrich auf Dämmschicht (schwimmender Estrich) erforderlich. Bei gewendelten Treppen erfolgt die Auflagerung oft in den Treppenhauswänden. Die Treppe muss vollständig schalltechnisch entkoppelt sein. Systemhersteller bieten dafür schwingungsdämpfende Lager aus dauerelastischem Material für viele auftretende Kombinationen an:

• Ortbetontreppe an Ortbetondecke/-podest
• Betonfertigteiltreppe an Ortbetondecke/-podest
• Betonfertigteiltreppe an Betonfertigteildecke/-podest
• Wendeltreppen mit Auflagerung in der Treppenhauswand
• Wendeltreppen mit Auflagerung auf (Zwischen-)Podesten

Bei Fertigteil-Treppenläufen erfolgt die Auflagerung meist auf Konsolen der Podeste bzw. Decken, auf die vor der Montage der Treppen spezielle Elastomerlager gelegt werden. Beim Einbau ist darauf zu achten, dass zwischen den Flanken des Treppenlaufs und der Treppenhauswand eine Fuge verbleibt. Diese Fuge darf aber gemäß DIN 18065 [12] nicht größer als 6 cm sein. Hierzu werden elastische Fugenfüllungen angeboten, die die Treppe schalltechnisch von der Wand entkoppeln und das spätere Entstehen von Schallbrücken durch Nachfolgegewerke, wie z. B. Mörtel beim Verputzen, oder Nutzung verhindern. Bei einer punktuellen Auflagerung in den Treppenhauswänden werden spezielle Konsolenbauteile in die Wände einbetoniert und in die Treppenläufe Hülsen mit Tragelementen, die dann bei der Montage in die Konsolenbauteile eingeführt werden und dort auf Elastomerlagern abgesetzt werden.

Auch für Treppenläufe aus Ortbeton existieren Systemlösungen, über die eine sichere Auflagerung ohne Körperschallbrücken möglich ist. Dabei handelt es sich oft um spezielle Konsolenbauteile, die in die Treppenhauswand eingebaut werden. Die lastabtragende Bewehrung des Treppenlaufs wird dann in diese Konsolen eingeführt. Beim Einbringen des Transportbetons entsteht eine kraftschlüssige Verbindung (siehe für weitere Informationen [15]). Bei anderen Systemlösungen werden die Treppenläufe über elastische Konsolen oder Bewehrungen mit den Podesten verbunden. Bei den Betonarbeiten ist stets darauf zu achten, dass keine Körperschallbrücke zwischen Treppenlaufflanke und Treppenhauswand entsteht – auch nicht durch Nachfolgegewerke oder die Nutzung. Dafür können z. B. spezielle elastische Dämmplatten in diese Fuge eingebaut werden. Für eine punktuelle Auflagerung in den Treppenhauswänden können die gleichen Systeme eingesetzt werden, die schon bei Fertigteiltreppen beschrieben wurden.

Planungshilfe Beton-Schallschutzrechner

Seit 2017 wird unter www.Planungsatlas-Hochbau. de [5] ein kostenloser, Excel-basierter Schallschutzrechner angeboten. Der Nutzer kann hier
nach der neuen Normengruppe DIN 4109 die Luft- und Trittschalldämmung von Trennwänden für die horizontale und vertikale Schallübertagung auswählen, eingeben und berechnen. Neben der Berechnung der akustischen Kennwerte der einzelnen Bauteile, des Bau-Schalldämmmaßes bzw. des Norm-Trittschallpegels ist es möglich, einen Schallschutznachweis zu führen. Die einzelnen eingegebenen Räume werden in einem separaten Schallschutznachweis zusammengeführt und anschließend als gesammeltes Werk gedruckt. Des Weiteren können auf dieser Seite Konstruktionsdetails speziell für den Bereich Schallschutz heruntergeladen werden. Zu beachten ist, dass im Januar 2019 ein großes Update erfolgen wird und dann die Möglichkeit besteht, weitere Berechnungsverfahren (Luftschalldämmung bei Außenlärm, zweischalige Haustrennwand) nach der neuen Normengruppe der DIN 4109 durchzuführen.

Literatur

[1] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: Umweltbewusstsein in Deutschland 2016 – Ergebnisse einer repräsentativen Bevölkerungsumfrage, 2017
[2] World Health Organization (WHO), Regional Office for Europe: Burden of Disease from Environmental Noise.  Quantification of Healthy Life Years Lost in Europe, Geneva 2011
[3] Sinambari, G. R., Sentpali, S. u. Kunz, F.: Ingenieurakustik. Physikalische Grundlagen und Anwendungsbeispiele. SpringerLink. Wiesbaden: Springer Vieweg 2014
[4] Willems, W. M. (Hrsg.): Lehrbuch der Bauphysik. Schall – Wärme – Feuchte – Licht – Brand – Klima. Lehrbuch. Wiesbaden: Springer Vieweg 2017
[5] Willems, W. M., Schild, K., Hellinger, G., Jagiello, K., Skottke, T.: Planungsatlas Hochbau. www.Planungsatlas-Hochbau.de, 2018; Hrsg.: InformationsZentrum Beton GmbH
[6] Deutsche Gesellschaft für Akustik e. V., Fachausschuss Bau- und Raumakustik: Memorandum: Die allgemein anerkannten Regeln der Technik in der Bauakustik, 2011
[7] DIN 4109-1:2018-01: Schallschutz im Hochbau – Teil 1: Mindestanforderungen
[8] VDI-Richtlinie 4100:2012-10: Schallschutz im Hochbau – Wohnungen – Beurteilung und Vorschläge für erhöhten Schallschutz
[9] Deutsche Gesellschaft für Akustik e. V.: DEGA Empfehlung 103 – Schallschutz im Wohnungsbau – Schallschutzausweis, 2018-01
[10] DIN SPEC 91314:2017-01: Schallschutz im Hochbau – Anforderungen für einen erhöhten Schallschutz im Wohnungsbau
[11] BetonMarketing Deutschland GmbH: Beton-Bauteile für den Wohnungsbau – Eine Entscheidungshilfe für den Planer. Erkrath 2008
[12] DIN 18065:2015-03: Gebäudetreppen – Begriffe, Messregeln, Hauptmaße
[13] DIN 4109:1989-11: Schallschutz im Hochbau – Anforderungen und Nachweise
[14] DIN 4109 Beiblatt 2: 1989-11: Schallschutz im Hochbau; Hinweise für Planung und Ausführung; Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz; Empfehlungen für den Schallschutz im eigenen Wohn- oder Arbeitsbereich
[15] Internetquelle: www.schoeck.de/view/6844/Verarbeiterleitfaden_Schoeck_Tronsole_%5B6844%5D.pdf (Stand: 29.11.2018)

Die Autoren

Dipl.-Ing. Roland Pickhardt
Dipl.-Ing. Roland Pickhardt ist als Projektleiter Technik des Informations-Zentrum Beton in Beckum tätig. Neben betontechnologischen Fragestellungen ist der Bereich Bauphysik ein weiterer Arbeitschwerpunkt. Außerdem ist er in der VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäude technik Mitglied im Fachbeirat Bautechnik, im Verband der Deutschen Betoningenieure (VDB) Mitglied des erweiterten Vorstands sowie Leiter der Regionalgruppe Nordrhein. Er ist Autor verschiedener Publikationen innerhalb des gemeinsamen Schrifttums der Zementindustrie.

Dipl.-Ing. (FH), M.Sc. Karolina Jagiello
Seit 2013 ist Karolina Jagiello wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl „Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung“ an der TU Dortmund sowie freie Mitarbeiterin in der Ingenieurgesellschaft Willems und Schild IWS, Dortmund.