{"id":3688,"date":"2018-08-06T11:01:54","date_gmt":"2018-08-06T09:01:54","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/?p=3688"},"modified":"2018-09-24T16:11:46","modified_gmt":"2018-09-24T14:11:46","slug":"7-3-schallausbreitung-im-freien","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/7-3-schallausbreitung-im-freien\/","title":{"rendered":"7.3 Schallausbreitung im Freien"},"content":{"rendered":"

7.3.1 \u00dcbersicht<\/h2>\n

Die einfachste Form der Schallausbreitung ist durch eine Punktquelle und das ruhende Medium Luft gegeben. Zur Bestimmung des Schalldrucks an einem beliebigen Empfangspunkt<\/i> (Immissionsort<\/i>) ist lediglich die \u00ab\u200aVerd\u00fcnnung\u200a\u00bb der Schallleistung auf die Kugeloberfl\u00e4che und die Luftabsorption zu ber\u00fccksichtigen. In realen Situationen sind allerdings praktisch immer zus\u00e4tzlich Einfl\u00fcsse zu ber\u00fccksichtigen: Reflexionen an den Begrenzungsfl\u00e4chen (z.\u2009B. Boden, \u00dcberbauung, Wald etc.), Bewuchs, Schallwegkr\u00fcmmungen als Folge von Witterungseinfl\u00fcssen, Abschirmwirkung von Hindernissen etc.<\/p>\n

7.3.2 Geometrische Verd\u00fcnnung bei verschiedenen Schallquellentypen<\/h2>\n

Die geometrische Verd\u00fcnnung h\u00e4ngt vom Typ der Schallquelle ab. Bei einer Punktquelle<\/i> wird die Schallleistung auf eine Kugeloberfl\u00e4che verteilt. Die Intensit\u00e4t nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab, der Schalldruck proportional zum Abstand (siehe Abbildung 7.22).<\/p>\n

\"Schallausbreitung<\/div>\n
Abbildung\u202f7.22:\u2002Schallausbreitung Punktquelle<\/div>\n

<\/h3>\n

Ist die Schallquelle linienf\u00f6rmig<\/i> (z. B. Verkehrsachse, Autokolonne), so gilt f\u00fcr eine unendlich lange Quelle:<\/p>\n

\"Schallausbreitung<\/div>\n
Abbildung\u202f7.23:\u2002Schallausbreitung Linienquelle<\/div>\n

<\/h3>\n

Bei unendlich ausgedehnten Fl\u00e4chenquellen<\/i> nimmt der Pegel mit wachsender Distanz nicht ab.<\/p>\n

Somit ergeben sich bei einer Verdoppelung des Abstandes<\/i> folgende Schallpegelreduktionen<\/i> (ausserhalb des Nahfeldes):<\/p>\n

(7.17)<\/div>\n

<\/p>\n

Da in Wirklichkeit aber Fl\u00e4chen- wie Linienschallquellen geometrisch begrenzt sind, sind obige Schallpegelreduktionen f\u00fcr endliche Quellen gem\u00e4ss nebenstehender Abbildung anzusetzen. Bei endlicher Gr\u00f6sse verhalten sich n\u00e4mlich Fl\u00e4chen- wie Linienquellen ab einer bestimmten Distanz vom Quellpunkt wie Punktquellen (\u20136\u202fdB\/Abstandsverdoppelung)!<\/p>\n

\"\u00dcbersicht<\/div>\n
Abbildung\u202f7.24:\u2002\u00dcbersicht Schallpegelabnahme bei Freiraumausbreitung f\u00fcr verschiedene Quellenformen<\/div>\n

<\/h3>\n

In der Praxis zeigt z.\u2009B. ein ruhendes Fahrzeug das Verhalten einer Punktquelle. Bezogen auf den Momentanpegel oder Maximalpegel sind auch bewegte Fahrzeuge oder Flugzeuge Punktquellen. Eine Linienquelle ist z.\u2009B. eine Hochspannungsleitung mit Koronager\u00e4uschen. Bezogen auf den Mittelungspegel L<\/i>eq<\/sub> zeigen bewegte Punktquellen (also Autos auf Strassen, Eisenbahnen und Flugzeuge) auch das Abstandsverhalten von Linienquellen. Bei einer grossen Fabrikfassade, welche L\u00e4rm abstrahlt, zeigt sich in der N\u00e4he die Charakteristik der Fl\u00e4chenquelle. Bei Berechnungen werden Linienquellen oft als Kette von Punktquellen betrachtet. Dies ist auch bei Fl\u00e4chenquellen m\u00f6glich.<\/p>\n

7.3.3 Richtwirkung der Quelle<\/h2>\n

Schallquellen strahlen meistens nicht in alle Richtungen gleich stark ab. Dies muss\u00a0\u2013 wenn bekannt\u00a0\u2013 raumwinkelabh\u00e4ngig mit einer Richtwirkungskorrektur D<\/i>C<\/sub> ber\u00fccksichtigt werden. Wenn die Quelle nahe bei einer Begrenzungsfl\u00e4che lokalisiert ist, erh\u00f6ht sich der Pegel je nach Situation, was in einer weiteren Korrektur ber\u00fccksichtigt werden muss:<\/p>\n

<\/div>\n

7.3.4 Luftd\u00e4mpfung<\/h2>\n

Bei der Schallausbreitung in Luft wird der Schallwelle pro Distanzeinheit ein konstanter Prozentsatz an Energie entzogen (in W\u00e4rme umgewandelt). Die Luftabsorption wird durch die Parameter Lufttemperatur und -feuchte beeinflusst und ist stark frequenzabh\u00e4ngig. Hohe Frequenzen werden bedeutend st\u00e4rker abgeschw\u00e4cht. Von akustischen Quellen h\u00f6rt man in grosser Entfernung nur noch die tiefen Frequenzen. Die Luftd\u00e4mpfung <\/i>\u0394L<\/i>atm<\/sub> ist:<\/p>\n

(7.18)<\/div>\n

<\/p>\n

<\/div>\n

<\/h3>\n

Bei Strassenl\u00e4rm betr\u00e4gt die Luftd\u00e4mpfung A<\/i>-bewertet etwa 5\u202fdB\/km.<\/p>\n

7.3.5 Bodeneffekt<\/h2>\n

In vielen F\u00e4llen findet die Schallausbreitung in der N\u00e4he des Bodens statt. Dem Direktschall \u00fcberlagert sich dann eine nennenswerte Reflexion vom Boden. Dies f\u00fchrt je nach zeitlicher Verschiebung von direktem und reflektiertem Schall zu konstruktiver bzw. destruktiver Interferenz<\/i>. Die Abbildung 7.25 zeigt den Frequenzgang des Bodeneffekts f\u00fcr verschiedene Situationen. Dabei wurde der Schalldruck am Empf\u00e4nger ins Verh\u00e4ltnis zum Schalldruck des Direktschalls gesetzt. Typisch f\u00fcr geringe Quellen- und Empf\u00e4ngerh\u00f6hen ist die Verst\u00e4rkung von knapp 6\u202fdB bei tiefen Frequenzen und eine Abschw\u00e4chung im Bereich von 500\u202fHz.<\/p>\n

<\/div>\n

<\/h3>\n
\"Bodeneffekt<\/div>\n
Abbildung\u202f7.25:\u2002Bodeneffekt f\u00fcr Rasen mit Quelle und Empf\u00e4nger 1\u202fm \u00fcber Boden f\u00fcr Abst\u00e4nde 20\u202fm, 50\u202fm und 200\u202fm [7.25]<\/span><\/span><\/div>\n

7.3.6 Bewuchs<\/h2>\n

Beim Schalldurchgang durch dichte Vegetation ist vorwiegend als Folge von Streuung an St\u00e4mmen und \u00c4sten und bei hohen Frequenzen auch an den Bl\u00e4ttern mit einer Bewuchsd\u00e4mpfung \u0394L<\/i>foliage<\/sub> zu rechnen. Entgegen der allgemeinen Erwartung werden nennenswerte D\u00e4mpfungswerte aber erst f\u00fcr Vegetationstiefen ab etwa 20\u202fm <\/i>erreicht.<\/p>\n

Obwohl die Pflanzung einer Hecke oder Baumreihe als Abschirmung gegen L\u00e4rm akustisch weitgehend nutzlos ist, wird damit f\u00fcr Betroffene oft durch den entstehenden Sichtschutz eine g\u00fcnstige Wirkung erzielt.<\/p>\n

Die frequenzabh\u00e4ngige D\u00e4mpfung durch Bewuchs kann f\u00fcr verschiedene Distanzen des Durchgangs durch den Bewuchs der folgenden Tabelle entnommen werden (gem\u00e4ss ISO 9613-2):<\/p>\n

7.3.7 Schallschirme, Hindernisse<\/h2>\n

Feste Hindernisse, die die Sichtverbindung zwischen Quelle und Empf\u00e4nger unterbrechen, k\u00f6nnen deutliche D\u00e4mpfungen bewirken. In der L\u00e4rmbek\u00e4mpfung werden h\u00e4ufig L\u00e4rmschutzw\u00e4nde errichtet, um die Empf\u00e4nger vor \u00fcberm\u00e4ssigem L\u00e4rm zu sch\u00fctzen. Es liegt in der Wellennatur des Schalls begr\u00fcndet, dass infolge Beugung hinter einem Hindernis nicht absolute Stille herrscht, sondern immer noch ein mehr oder weniger starker Anteil Schall vorhanden ist. Umso tiefer die Frequenz, desto ungehinderter gelangt der Schall um das Hindernis herum in die geometrische Schattenzone.<\/i><\/p>\n

Bei der Diskussion von Hindernissen wird meistens angenommen, dass der Schallanteil, der durch das Hindernis hindurchtritt, im Vergleich zum gebeugten Anteil vernachl\u00e4ssigbar ist. Dies ist dann gegeben, wenn die fl\u00e4chenbezogene Masse des Hindernisses gr\u00f6sser als etwa (10\u200a\u2013\u200a20)\u202fkg\/m2<\/sup> ist.<\/p>\n

Die exakte Behandlung der Hinderniswirkung \u0394L<\/i>screen<\/sub> ist in der Regel nicht m\u00f6glich. Deshalb st\u00fctzt man sich auf empirische N\u00e4herungsformeln<\/i>.<\/p>\n

<\/div>\n

<\/h3>\n

Beim praktischen Einsatz von Schallschirmen\u00a0\u2013 beispielsweise gegen Strassenverkehrsl\u00e4rm\u00a0\u2013 werden typisch Abschw\u00e4chungen im Bereich zwischen 5 und 12\u202fdB erzielt. Ein Schirm wirkt am effektivsten, wenn er m\u00f6glichst nahe an der Quelle oder am Empf\u00e4nger steht. Als Folge von Turbulenzen und Mediumsinhomogenit\u00e4ten bleibt die maximal erzielbare Abschirmwirkung begrenzt. In der Regel wird\u00a0\u2013 abh\u00e4ngig von der Distanz\u00a0\u2013 eine obere Grenze von 20 bis 25\u202fdB angenommen. In stark l\u00e4rmbelasteten Gebieten werden Schirmh\u00f6hen von 6 bis 7\u202fm realisiert. Bei der baulichen Ausf\u00fchrung ist darauf zu achten, dass keine nennenswerten Luftspalten auftreten, da ansonsten die Wirkung drastisch reduziert wird. Zudem muss ber\u00fccksichtigt werden, dass der Schall auch um die vertikale Hinderniskante, also seitlich um das Hindernis herum gebeugt wird. Auf diese Weise kann eine allenfalls hohe vertikale Hinderniswirkung stark reduziert werden.<\/p>\n

In einigen F\u00e4llen ist es angezeigt, Schallschutzw\u00e4nde absorbierend zu gestalten. Damit wird eine leicht gesteigerte Abschirmwirkung erzielt (1 bis 2\u202fdB) und vor allem vermieden, dass durch Reflexion auf der gegen\u00fcberliegenden Seite eine Pegelerh\u00f6hung auftritt.<\/p>\n

Zusammenfassende Faustregeln<\/i>:<\/p>\n

    \n
  • Das Hindernis muss gen\u00fcgend hoch sein (deutliche Unterbrechung der Sichtlinie).<\/li>\n
  • Die Wirkung ist umso besser, je gr\u00f6sser der Umweg des Schalls ist.<\/li>\n
  • Das Hindernis wirkt damit umso besser, je n\u00e4her es bei der Quelle oder beim Empf\u00e4nger liegt.<\/li>\n
  • Das Hindernis muss dicht und gen\u00fcgend schwer sein (>\u202f(10\u200a\u2013\u200a20)\u202fkg\/m2<\/sup>).<\/li>\n
  • In vielen F\u00e4llen muss mit einer absorbierenden Verkleidung vermieden werden, dass die Hindernisse Schall in unerw\u00fcnschte Bereiche reflektieren.<\/li>\n<\/ul>\n
    \"Geometrie<\/div>\n
    Abbildung\u202f7.26:\u2002Geometrie der Schallausbreitung \u00fcber ein Hindernis.<\/div>\n

    <\/h3>\n

    Die Hinderniswirkung \u0394L<\/i>screen<\/sub> kann gem\u00e4ss ISO 9613\u200a-\u200a2 wie folgt abgesch\u00e4tzt werden:<\/p>\n

    (7.19)<\/div>\n

    <\/p>\n

    <\/div>\n

    Bemerkung:<\/p>\n

    Wenn das Hindernis gerade bis zur Direktverbindung Sender-Empf\u00e4nger reicht, wird z<\/i> =\u202f0. Unabh\u00e4ngig von der Frequenz erzeugt das Hindernis eine Abschw\u00e4chung von rund 5\u202fdB. Wenn die Hindernish\u00f6he weiter zur\u00fcckgeht, d.\u2009h. das Hindernis reicht nur bis in die N\u00e4he der Direktverbindung, ist f\u00fcr z<\/i> der entsprechende negative Wert einzusetzen.<\/p>\n

    7.3.8 Witterung<\/h2>\n

    Ab etwa (100\u200a\u2013\u200a200)\u202fm Distanz zwischen Quelle und Empf\u00e4nger m\u00fcssen auch die Witterungseinfl\u00fcsse ber\u00fccksichtigt werden. Sie k\u00f6nnen z.\u2009B. in Situationen nachts zu Pegeln am Immissionsort f\u00fchren, die um einige dB h\u00f6her liegen als tags.<\/p>\n

    \"Einfluss<\/div>\n
    Abbildung\u202f7.27:\u2002Einfluss der Temperaturschichtung in der Atmosph\u00e4re auf die Schallausbreitung (Kugelstrahler) bei<\/div>\n
    a) positivem Temperaturgradienten,<\/i> d.\u2009h., die bodennahen Luftschichten sind infolge Strahlungsausk\u00fchlung (vor allem in klaren N\u00e4chten) k\u00e4lter als die dar\u00fcberliegenden \u2192 Ablenkung der Schallstrahlen in Richtung auf die k\u00e4ltere Schicht.<\/div>\n
    b) negativem Temperaturgradienten<\/i>, d. h., w\u00e4hrend des Tages nimmt normalerweise die Temperatur der Luft mit zunehmender H\u00f6he \u00fcber Grund ab \u2192 Kr\u00fcmmung der Schallstrahlen nach oben \u2192 Schallschatten.<\/div>\n

    <\/h3>\n

    Windrichtung und vertikale Temperaturschichtung in bodennahen Luftschichten f\u00fchren aufgrund von Brechungseffekten zu Kr\u00fcmmungen, die die Schallausbreitung \u00ab\u200averdichten\u200a\u00bb bzw. \u00ab\u200averd\u00fcnnen\u200a\u00bb.<\/p>\n

    \"Einfluss<\/div>\n
    Abbildung\u202f7.28:\u2002Einfluss des Windes auf die Schallausbreitung in einer Atmosph\u00e4re mit horizontaler Schichtung infolge eines positiven, linearen Windgeschwindigkeitsgradienten (d.\u2009h. idealisierte, lineare Zunahme der Windgeschwindigkeit mit der H\u00f6he \u00fcber Grund), laminare Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse.
    \na) Vertikalschnitt
    \nb) Grundriss (In Windrichtung breitet sich der Schall schneller, gegen den Wind langsamer aus \u2192 zur Windrichtung parallele Schallstrahlen werden mit dem Wind zum Boden hin-, antiparallele vom Boden weggekr\u00fcmmt. Bei turbulenten Verh\u00e4ltnissen ist mit zus\u00e4tzlichen D\u00e4mpfungen zu rechnen.)<\/div>\n

    7.3.9 Prognose der Schallausbreitung nach ISO 9613\u200a\u2013\u200a2<\/h2>\n

    Die ISO 9613\u200a-\u200a2 ist ein aktuelles empirisches Modell zur Berechnung der Schallausbreitung von einer Punktquelle zu einem Immissionsort. Das zugrunde liegende Formelwerk ist mit einem Taschenrechner oder einer Tabellenkalkulation beherrschbar. Die Berechnung erfolgt \u00fcblicherweise in Terzen, ist aber auch f\u00fcr den A<\/i>-bewerteten Gesamtpegel m\u00f6glich. Im Folgenden werden nur die wichtigsten Elemente aufgef\u00fchrt.<\/p>\n

    Der Schalldruckpegel L<\/i>p<\/sub> im Abstand r<\/i> von einer Schallquelle mit der Schallleistung L<\/i>W<\/sub> berechnet sich wie folgt:<\/p>\n

    (7.20)<\/div>\n

    <\/p>\n

    <\/div>\n

    Reflexionen f\u00fchren zu zus\u00e4tzlichen Ausbreitungspfaden, die berechnet werden m\u00fcssen. Die Gr\u00f6sse der Fl\u00e4chen, an denen der Schall reflektiert wird, fliesst in die Berechnung ein. Die Wirkung des Wetters wird gem\u00e4ss ISO 9613\u200a-\u200a2 bei \u0394L<\/i>screen<\/sub> ber\u00fccksichtigt. Wenn eine Hinderniswirkung ber\u00fccksichtigt wird, ist die Abschw\u00e4chung aufgrund des Bodeneffekts \u0394L<\/i>ground<\/sub> zu ignorieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    7.3.1 \u00dcbersicht Die einfachste Form der Schallausbreitung ist durch eine Punktquelle und das ruhende Medium Luft gegeben. Zur Bestimmung des Schalldrucks an einem beliebigen Empfangspunkt (Immissionsort) ist lediglich die \u00ab\u200aVerd\u00fcnnung\u200a\u00bb der Schallleistung auf die Kugeloberfl\u00e4che und die Luftabsorption zu ber\u00fccksichtigen. In realen Situationen sind allerdings praktisch immer zus\u00e4tzlich Einfl\u00fcsse zu ber\u00fccksichtigen: Reflexionen an den Begrenzungsfl\u00e4chen […]<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[15],"tags":[],"class_list":["post-3688","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-schallschutz"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3688","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3688"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3688\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6710,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3688\/revisions\/6710"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3688"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3688"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3688"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}