Christian Schulze, Mirko Ruhnau, Arved Thies, Jörn Hübelt, Robert Putzger

• Gegenstand des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Messung und Beurteilung der akustischen Wirksamkeit insbesondere von nicht klassifizierten Lärmschutzwandaufsätzen. Die dabei abgeleitete Methode ermöglicht es zukünftig, auf der Basis einer möglichst einfachen Messung im Nahbereich des Aufsatzes, die akustische Wirkung der Anordnung an beliebigen, repräsentativen Immissionsorten im Fernbereich zu beurteilen. Die erzielten Ergebnisse können für eine reproduzierbare Einordnung der Aufsätze herangezogen werden und stehen somit – bis zur Überarbeitung des aktuell geltenden Regelwerks – als zusätzliches Werkzeug für Einzelfallbetrachtungen als Ergänzung zur Schallimmissionsprognose nach den „Richtlinien für Lärmschutz an Straßen – RLS-19“ zur Verfügung. Darüber hinaus werden innerhalb des Vorhabens möglichst effektive, allgemeingültige Randbedingungen für eine Eignung von Lärmschutzwänden mit Aufsätzen bezüglich der Standfestigkeit und der Verkehrssicherheit unter Berücksichtigung der geltenden „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Ausführung von Lärmschutzwänden an Straßen – ZTV Lsw 2022“ festgelegt. Der Fokus beider Teilziele liegt ins-besondere auf der Nachrüstung von bestehenden Lärmschutzwänden mit Aufsätzen. Zur Ermittlung des aktuellen Stands der Technik wird im ersten Schritt eine zweckmäßige Literaturstudie zusammengefasst, um die Bandbreite existierender Methoden aufzeigen, die es ermöglichen, die akustische Wirksamkeit von Aufsätzen im Nah- und Fernbereich von Lärmschutzwänden zu bewerten. Anschließend erfolgt die Erarbeitung eines Konzepts zur Ableitung der Wirkung von Aufsätzen im Fernbereich aus Messungen im Nahbereich. Dazu werden insbesondere numerische Simulationen an Lärmschutzwänden mit unterschiedlichen Aufsätzen unter Einsatz der Finite Element Method (FEM) durchgeführt. Der dritte Teil behandelt die Durchführung und Auswertung von akustischen Messungen an Lärmschutzwänden ohne/mit Aufsatz. Dabei wird das zuvor erstellte Konzept erprobt, um die akustische Wirksamkeit von Aufsätzen von Lärmschutzwänden im Fernbereich anhand von Messergebnissen im Nahbereich ermitteln zu können. Anschließend erfolgen statische Untersuchungen für Lärmschutzwände mit Aufsätzen mit dem Ziel, die relevanten Abschnitte der geltenden ZTV Lsw 2022 entsprechend der An-wendung von Aufsätzen auf Lärmschutzwänden zu ergänzen. Um verallgemeinerte Aussagen treffen zu können, werden u. a. Variantenrechnungen für Lärmschutzwände mit Aufsätzen verschiedener Masse und geometrischer Ausdehnung (insbesondere Überkragweite) durchgeführt. Abschließend wird anhand des Abgleichs von numerischen Simulationen und messtechnischen Untersuchungen ein Vorschlag für eine Berechnungsvorschrift zur Berücksichtigung von Lärmschutzwänden mit Aufsätzen innerhalb der Schallausbreitungsberechnung an beliebigen Immissionsorten (im Abstand von mehreren zehn Metern vom Schallschirm) entwickelt. Die Berechnungsvorschrift bezieht sich dabei auf Teilergebnisse standardisierter Nahbereichsmessungen an Aufsätzen (im Abstand von wenigen Metern vom Schallschirm). Der Fokus liegt insbesondere auf der Allgemeingültigkeit. Die Berechnungsvorschrift kann für beliebige Aufsätze angewendet werden, die vorab ausschließlich durch standardisierte Nahbereichsmessungen zu charakterisieren sind.
• The subject of the project is the development of a procedure to measure and to evaluate the acoustic effectiveness of especially non-classified crown elements of noise barriers. Thereby, the derived method prospectively allows to evaluate the acoustic effectiveness of a crown element at arbitrary, representative points of noise immission at long distance to the noise barrier based on a preferably simple measurement in the close vicinity of the arrangement. The gained results can be used to reproducibly classify crown elements and are thus available – until a revision of the current regulations – as an additional tool for individual case studies as a supplement to noise prognoses according to the „Guidelines for noise protection at roads – RLS-19“. Moreover, within the project preferably effective, general constraints are defined regarding the suitability of noise barriers with crown elements with respect to the stability under load and the safety to traffic under consideration of the current „Additional technical contractual terms and guidelines for the construction of noise barriers at roads – ZTV Lsw 2022“. The focus of both sub-goals especially lies on the constructional expansion of existing noise barriers with crown elements. To determine the state-of-the-art, at first a suitable review of the latest existing literature and research results is summarized to display the band width of existing methods that allow to evaluate the acoustic effectiveness of crown elements of noise barriers at short and long distance. Subsequently, the development of a concept to derive the acoustic effectiveness of crown elements at long distance is described based on short-distance measurements in the close vicinity. For this purpose, especially numerical simulations at noise barriers with different crown elements are carried out by means of the application of the finite element method (FEM). The third part deals with the execution and the evaluation of acoustic measurements at noise barriers without/with crown element. Thereby, the concept developed beforehand is tested in order to determine the acoustic effectiveness of crown elements of noise barriers at long distance on the basis of results of short-distance measurements. Afterwards, static investigations at noise barriers with crown elements occur in order to extend the relevant sections of the current ZTV Lsw 2022 regarding the application of crown elements of noise barriers. To make generalized statements, among other things variant calculations for noise barriers with crown elements having different mass and geometrical dimensions (especially width of overhang) are carried out. Finally, by comparing the numerical simulations with the measurements carried out beforehand, a proposal for a calculation rule is developed to consider noise barriers with crown elements within noise propagation calculations to arbitrary points of noise immission (at a distance of several tens of meters from the noise barrier). The calculation rule thereby refers to partial results of standardized short-distance measurements at crown elements (at a distance of a few meters from the noise screen). The focus is particularly on the general applicability. The calculation rule can be applied to arbitrary crown elements that must be characterized in advance exclusively by standardized short-distance measurements.