Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
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WOODSPRINGS: Holzfedern zur akustischen Optimierung mehrschaliger Wand- und Deckenelemente in Holzbauweise

Holzdecke im Deckenprüfstand
© Fraunhofer IBP
Schallschutztechnische Untersuchung von Holzdecken.

Der Bedarf für Wohnraum steigt in vielen Regionen der Erde – nicht zuletzt auch in Deutschland. Die Holzbauweise wird dabei immer wichtiger, da der Energieeinsatz im Holzbau wesentlich geringer ist als bei Gebäuden aus Stahlbeton oder anderen herkömmlichen Baustoffen. Zur Erreichung der Klimaziele im Baubereich gilt der Holzbau daher als ein entscheidender Hebel. Dafür sprechen sowohl die CO2-Bilanz als auch die Kreislauffähigkeit und die Produktivität (Vorfertigung). Ein zentrales Hindernis, insbesondere bei Wohn-, Hotel- und Bürogebäuden in Holzbauweise, stellt allerdings der Schallschutz dar. Um die benötigten Anforderungen einzuhalten, sind bislang noch mineralische Materialien (bspw. Zementestrich oder Schüttungen) und Kunststoffe (bspw. Elastomere oder Folien) unerlässlich, die jedoch nahezu alle Vorzüge des Holzbaus wieder »neutralisieren«. Das übergeordnete Ziel des Projekts »WOODSPRINGS« ist es daher, den Holzbau als moderne, umweltschonende und auf nachwachsenden Rohstoffen basierende Bauweise voranzubringen.

Projektziele

Wand- und Deckenelemente bestehen im Holzbau (Tafel- und Skelettbauweise) aus zwei oder mehr Platten, sogenannten Schalen, z. B. aus Holzwerkstoffen. Damit sie ihre schalldämmende Wirkung entfalten und so auch Masse einsparen, müssen die Platten statisch verbunden und dennoch akustisch entkoppelt sein. Starre Balken, Latten und Leisten können diesen Widerspruch nicht auflösen. Zur Lösungsfindung wurde im Rahmen des vorangegangenen und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Excellenzclusters Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC) mit dem Institut für Akustik und Bauphysik (IABP) sowie dem Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) der Universität Stuttgart ein neues Konstruktionselement aus Holz entwickelt und nach erfolgreicher Erprobung im Laborkontext zum Patent angemeldet. Die Form und Wirkung dieses Elementes erinnert an die bekannten (Stahl-) Blattfedern, wie sie z. B. bei Fahrzeugen zur tragenden und zugleich elastischen Verbindung von Chassis und Achsen oder auch bei Lattenrosten für Betten eingesetzt werden.

Für dieses Holzfeder-Konzept sollen im Projekt »WOODSPRINGS« fundierte Berechnungsmodelle (Vibroakustik, Materialität), anwendungsspezifische Prototypen (Wände, Decken, Vorsatzschalen) sowie wirtschaftliche und kreislauffähige Fertigungsoptionen (Herstellung, Montage, Rückbau) geschaffen werden. Damit bieten sich beste Voraussetzungen für eine breite, diversifizierte Verwertung mit den bereits zahlreichen auf Holzbau spezialisierten KMU (Werkstoffe, Bauteile, Fertigung, Gebäude). Die Einsatzmöglichkeiten im Neubau und als akustische Sanierungslösung von federnd und schwingungsdämpfend ausgestalteten Holzbauteilen im Holzbau sollen in diesem Projekt nicht nur für Decken, sondern auch für andere relevante Bauteile wie Wände und Randanschlüsse flankierender Bauteile (Stoßstellen) sowie weitere akustische Problemstellungen untersucht werden. Wichtig dabei ist die Vermeidung von aktuell zur schalltechnischen Bauteiloptimierung verwendeten energieintensiven Materialien, wie Metalle sowie mineralische oder Polymerwerkstoffe, die vor allem im Materialmix extrem schwer zu recyceln sind.