Das neu entwickelte Verfah-ren dient der Verbesserung des Erschtterungsschutzes sowie des Luft- und Trittschall-schutzes von Holzbalkendecken durch statische Ertchtigung mit-tels schubfester Unterspannung der geschlossenen Holzbalkendecke mit Holzbohlen.

Stand der Technik

Einfache Holzbalkendecken mit Dielenbelag, Gefachausfllung und geschlossener Untersicht gengen nicht den Anforderungen an den Mindestschallschutz. Bekannte Sa-nierungsmanahmen zur Verbes-serung des Luft- und Trittschall-schutzes sind: Aufbringen eines schwimmenden Nass- oder Trockenestrichs, eines weichen Bodenbelags, evtl. einer zustzlichen Beschwerung auf der Oberseite der Decke Einbau einer federnd abgehng-ten Unterdecke mit Mineralwol-le-Bedmpfung auf der Unterseite der Decke Ausfllen der Gefache mit Masse und BedmpfungMit diesen Manahmen, wie in der oberen Abbildung auf dieser Seite ersichtlich, lassen sich die Anfor-derungen an den Mindestschall-schutz nach DIN 4109 erfllen. Dennoch ist das Ergebnis oft unbe-friedigend, weil die Decken nach wie vor sehr erschtterungsemp-findlich sind und drhnen, d.h. beim Begehen deutlich wahrnehm-bare Erschtterungen und tief fre-quente Gerusche verstrkt ber-

Holzbalkendecke

Bohlen machens spannendDie bisher aufwendige Sanierung alter Holzbalkendecken knnte

fr Zimmerer durch ein einfaches Verfahren zum Kinderspiel wer-

den. Das Stichwort heit Unterspannung.

tragen. Vielfach drfen alte Holz-balkendecken nicht oder nur in geringem Umfang zustzlich belas-tet werden, so dass sich von den genannten Sanierungsmanahmen nur Teile ausfhren lassen. Eine notwendige statische Ertchtigung erfolgt im Allgemeinen durch seit-liche Verstrkung der Holzbalken. Da diese Manahme das ffnen und Entkernen der Gefache erfor-dert, wird sie wegen des hohen Aufwands nur selten ausgefhrt.

Elegant sanieren

Das vom Autor entwickelte einfa-che Verfahren mit dem Titel Unterspannte Holzbalkendecke (UHB) bewirkt die statische Er-tchtigung der Holzbalken. Da-durch lsst sich eine erhebliche Ver-besserung des Erschtterungs- und des Schallschutzes herbeifhren. Die Sanierung erfolgt durch Unter-spannen der Balken mit einer Holz-bohle. Dabei legt der Verarbeiter diese vor Ort, in Balkenachse aus-gerichtet und mit einer Schalungs-sttze gesichert, unter die vorhan-dene Deckenunterseite, z.B. einem Aufbau aus Putz auf Putztrger und Sparschalung. Dabei wird die Kon-struktion hoch gedrckt, so dass die vorhandene Durchbiegung des Bal-kens ganz oder teilweise zurckgeht. Danach schraubt ein Verarbeiter Vollgewindeschrauben in die vorge-bohrte Bohle selbstschneidend und staubfrei durch den Putz und die Un-terkonstruktion in den Balken ein.

Statisch entspricht diese Varian-te einer Vorspannung durch ber-

Montagevorgang zur Unterspannung der Holzbalken mit Bohlen

Vorspannung durch berhhung

0.0

90.

270.

07

0.4

3

Die UHB-Decke im Querschnitt

0.0

80.

27

0.35

Federschiene 30 mmGK 12,5 mm

OKF

Holzbalken Sparschalung, Putz Bohle

Holzbalkendecke mit Durchbiegung

Lastverteilung

Lastverteilung

Schalungssttze drckt Durchbiegung zurck

Vorgebohrte Bohle vom Auflager beginnend schubfest verschrauben

OKF

Konventionelle Deckensanierung mit einem schwimmenden Estrich und Unterdecke

S O N D E R D R U C Kaus mikado 1-2/2005

S A N I E R U N G U N D A U S B A U

arm bildet und damit wesentlich hhere Momente aufnimmt als vorher.

Folgende Vorteile weist das Ver-fahren gegenber bisher bekannten Sanierungsmanahmen auf:

1. Statisch kann das Verfahren je nach Querschnitt bis zu einer Ver-doppelung der Traglast fhren. La-borversuche im Rahmen einer Di-plomarbeit an der Fachhochschule Hildesheim haben auch bei hoher Belastung ein lineares Last-Verfor-mungsverhalten gezeigt. Die aus-gefhrte Schubverbindung erweist sich als so effektiv, dass bei blichen Abmessungen die Steifigkeit des Balkens in etwa verdoppelt wird. Damit ist die Anwendung des Sys-tems nicht nur auf die erschtte-rungs- und schalltechnische Sanie-rung beschrnkt, sondern erffnet auch neue Mglichkeiten zur Erh-hung der Tragfhigkeit von Holzbal-kendecken. Das Verfahren eignet sich fr die im Wohnungsbau bli-chen Sttzweiten von 3 bis 5 m. Mit einem entsprechenden statischen Nachweis lsst es sich auch bei gr-eren Sttzweiten anwenden.

2. Ein weiterer statischer Vor-teil ist, dass die berhhung zu ei-ner Spannungsumlagerung fhrt. Das entlastet den alten und mgli-cherweise nicht mehr so tragfhi-gen Balkenquerschnitt, whrend die neue Bohle hher auf Zug be-

hhung, die bei Belastung des ferti-gen Verbundsystems schlupffrei wirken kann. Schrauben stellen die schubfeste Verbindung von Bohle und Balken her. Diese Verbin-dungsmittel bilden, statisch be-trachtet, die zug- und druckfesten Schrgstbe eines versteckten Fachwerkbinders mit Balken und Bohle als Ober- und Untergurt. Die Schraubenanzahl und -anord-nung folgt dem Schubkraftverlauf

und den rumlichen Ausfhrungs-zwngen am Auflager. Deshalb mssen zum Auflager hin mehrere Schrauben nebeneinander einge-bracht werden. Aus Montagegrn-den erfolgt beidseitig ein Wechsel des Fachwerksystems von Schrg-stben im mittleren Balkenbereich hin zu vertikalen Druckstben und schrgen, zum Auflager hinweisen-den Zugstben.

Vorteile in puncto Schall und Statik

Das statische System stellt einen durch berhhung und Schubbe-wehrung vorgespannten Holzbal-ken dar, der im Gebrauchs- und Bruchlastfall ein zum Spannbeton analoges Tragverhalten zeigt, weil das Krftepaar aus dem vorwie-gend druckbeanspruchten oberen Balken und der zugbelasteten un-teren Bohle einen greren Hebel-

Vorspannung durch berhhung mit Schalungssttze. Schubfeste Verschraubung der vorgebohrten Bohlen

Schubfeste Verschraubung des unterspannten Balkens

FOTO

S: B

ERG

Rechts: Unter-spannter Balken im Last-Verformungs-

versuchUnten: Last-

Verformungs-diagramm

lastet wird. Durch den Einsatz von Bohlen einer hheren Festigkeits-klasse entsteht damit insbesondere fr grere Spannweiten ein wirt-schaftliches Tragsystem.

3. Schalltechnisch lassen sich Holzbalkendecken einschlielich federnd abgehngter Unterdecken so weit verbessern, dass die Anfor-derungen des erhhten Schallschut-zes erfllt werden. An einem Refe-renzobjekt, das zwei Studenten im Rahmen der Hildesheimer Diplom-arbeit messtechnisch untersuchten, ergaben sich fr den Luftschall mit

nacktem Dielenbelag auf der Deckenoberseite Bauschalldmm-mae von Rw = 58 dB (s. Grafik unten). Dabei war der Luftschall-schutz noch durch die Flan-kenbertragung einer leichten Wand begrenzt. Mit 300 bis 400 kg/m schweren Flanken wird sich ein Rw-Wert grer 60 dB erge-ben. Der Luftschallschutz erreicht dann allein durch die Verbesse-rungsmanahme an der Decken-unterseite 3 bis 5 dB bessere Er-gebnisse als die bisher bekannten Sanierungsverfahren mit schwim-

SANIERUNGSVORTEILE IM BERBLICK

Laststeigerung bis 100 Prozent und teilweise Rckstellung der Durchbiegung mglich

Entlastung des vorhandenen, tragfhigen Balkenquerschnitts durch Spannungsumlagerung

erhhter Luft- und Trittschallschutz Rw > 60 dB, Ln,W < 46 dB (bei weichem Belag) mglich

Verbesserung des Erschtterungsschutzes Sanierung von der Deckenunterseite ohne Zustimmung der

Eigentmer, ohne ffnung der Deckengefache, ohne Unterbrechung der Wohnnutzung, ohne Schmutz und Staub

sichere und besser ausgerichtete Unterkonstruktion fr die federnd abgehngte Unterdecke, hherer Brandschutz mglich

geringe Mehrkosten von 40 bis 50 /m im Vergleich zu einer Unterdecke mit normaler Unterkonstruktion

mendem Estrich und Unterdecke, wie z.B. im Informationsdienst Holz Holzbalkendecken be-schrieben. Der Trittschallschutz erzielte allein mit dem vorhande-nen Dielenbelag bereits ein Ln,w = 58 dB. Mit einem aufgelegten Tep-pichboden wurde eine zustzliche Verbesserung um 16 dB erreicht. Damit ist zu erwarten, dass der Trittschallschutz mit einem Tro-ckenestrich geringer Aufbauhhe und hartem Belag bzw. mit einem weichfedernden Belag allein in den Bereich des erhhten Schallschut-zes gelangt.

4. Der Erschtterungsschutz wird durch die grere Steifigkeit und die innere Dmpfung des Sys-tems deutlich verbessert. Am Re-ferenzobjekt waren beim Begehen der Decke Erschtterungen fast nicht mehr wahrnehmbar.

5. Die Sanierung kann allein von der Unterseite der Decke er-folgen, d.h., bei Eigentumswoh-nungen mit Schallmngeln kann der betroffene Eigentmer ohne Einverstndnis des oberen Eigen-tmers die Verbesserungsmanah-men einleiten. Die Durchfhrung der Sanierung ist ohne nennens-werte Unterbrechung der Wohn-nutzung raumweise mglich, weil

Spannungs-umlagerung mittels Vorspannung durch berhhung (qualitativ)

Verbesserung des Luftschallschutzes durch eine unterspannte Holzbalkendecke

D

Z

Z = 13,3 cm

12

44

20

16

D

Z

Z = 20 cm

Spannungsverlauf im Gebrauchszustand (ohne Unterspannung)

Spannungsverlauf im Bruchzustand

S A N I E R U N G U N D A U S B A U

DER AUTOR

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Berg lehrte von 1972 bis 2003 an der FH Hildesheim Bauphysik und Baubetrieb. Heute leitet der promovierte Bauingenieur die VMPA Schall-schutzprfstelle im Institut fr Prfung und For-schung im Bauwesen e.V. an der FH Hildesheim.Kontakt: dr.gberg@t-online.de

das mit Schmutz und Staub verbun-dene ffnen der Decke entfllt.

6. Die Bohlenunterspannung bernimmt neben der statischen Ertchtigung des Holzbalkens auch die Funktion einer sicheren und besser ausgerichteten Unter-konstruktion fr die federnd ab-gehngte Unterdecke. Trotz dieser Funktionserweiterung bleibt die Einbauhhe mit lediglich 8 cm ge-ring. Auch hhere Lasten bereiten keine Probleme mehr: z.B. fr die zustzliche Verbesserung des Schallschutzes an der Decken-oberseite oder des Brandschutzes an der Deckenunterseite.

7 Die Mglichkeit der Vorferti-gung (Zuschnitt der Bohlen, Vor-bohren mit Schablone) hlt die Montagekosten gering. Die Mehr-kosten der statischen Ertchti-gung durch das Unterspannen mit Bohlen betragen im Vergleich zu einer Unterdecke mit normaler Unterkonstruktion 40 bis 50 /m.

Patentiertes System

Das Verfahren wurde in der Woh-nung eines Mehrfamilienhauses erprobt und schallmesstechnisch untersucht. Das Verformungsver-halten der unterspannten Holz-

balken ist im Labor geprft wor-den. Fr Sanierungsaufgaben zur Verbesserung des Schall- und Er-schtterungsschutzes im Woh-nungsbau ist das Verfahren damit ohne besondere Zulassung anwen-dungsreif. Unter der Nr. 10 2004 022 860.4 wurde es bereits zum Patent angemeldet.

Das exakte Schwingungsverhal-ten ist bisher noch nicht erforscht. Es erscheint sinnvoll, unterschiedli-che Steifigkeiten und Anordnungen der Schubverbindung im Hinblick auf die sich einstellenden Schwin-gungsmoden und das Dmpfungs-verhalten genauer zu untersuchen. Fr eine gezielte statische Ertchti-gung muss ein einfaches Bemes-sungsverfahren entwickelt und das Verhalten bis zum Bruchzustand ge-testet werden. Dabei scheint bereits jetzt sicher zu sein, dass sich das Verbundsystem gutmtig verhlt, das heit, nicht pltzlich versagt.

Verfahren mit Potenzial

Bei rd. 40 Mio. Wohnungen in Deutschland liegt der Anteil an Alt- und Neubauten mit sanie-rungsbedrftigen Holzbalkende-cken bei ca. 5 %, d.h., das Verfah-ren hat sehr gute Marktchancen und es ffnet kleinen und mittleren Unternehmen im Holz- und Tro-ckenbau neue Ttigkeitsfelder in der Sanierung.

Eine ausfhrliche Literaturliste finden Leser im Internet unter www.mikado-online.de

Verbesserung des Trittschallschutzes durch eine unterspannte Holzbalkendecke

INSTITUT FR PRFUNG UND FORSCHUNG IM BAUWESEN e.V. (IPFB e.V.) an der FH Hildesheim/

Holzminden/Gttingen VMPA Schallschutzprfstelle www.ipfb-bau.de