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Um genaue Abschätzungen für die lärmtechnische Bewertung von Straßenbauwerken zu erhalten und unnötige Kosten beim Bau zu vermeiden, sind möglichst genaue Modelle für die Schallemission und Schallausbreitung nötig. Zur lärmtechnischen Beurteilung von Lärmschutzwänden (Lsw) existieren verschiedene analytische Beschreibungen. Die akustische Wirkung von Aufsätzen, sogenannten Schirmkronen, lässt sich dabei bisher nicht allgemein berücksichtigen. Der messtechnische Nachweis der akustischen Wirksamkeit von Aufsätzen im Fernbereich einer Lärmschutzwand an einer realen Verkehrsschallquelle ist ein wichtiger Schritt für die zukünftige Vorhersage des maßgeblichen Immissionsschalldruckpegels unter Einsatz von Schirmkronen.
Ziel des vorliegenden Vorhabens war daher die messtechnische Bestimmung der akustischen Wirksamkeit einer Schirmkrone der Fa. CALMA-TEC, die auf bestehende Lärmschutzwände der Talbrücke Uttrichshausen installiert wurde. Dazu wurden Emissions- und Immissionsmessungen vor und nach der Baumaßnahme unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt und die gemessene Pegeldifferenz ausgewiesen. Zeitgleich erfolgte die Erfassung der Verkehrsdaten sowie der meteorologischen Bedingungen, um anschließend mithilfe eines geeigneten Schallausbreitungsmodells eine Korrektur der Immissionspegel bezüglich der zum Zeitpunkt der beiden Messungen vorliegenden Verkehrssituation (Schallleistung) sowie der meteorologischen Bedingungen durchzuführen.
Die daraus resultierende Einfügungsdämpfung der Schirmkrone nimmt an den untersuchten Immissionsorten Werte zwischen 0,4 dB und 1,7 dB an, bei einer Standardabweichung des gemessenen Immissionsschalldruckpegels von ca. 1 dB. Unter Berücksichtigung der Wanderhöhung, die durch die Schirmkrone erfolgt und des damit verbundenen Anstiegs des Abschirmmaßes kann angenommen werden, dass der angestrebte Einfluss der untersuchten Schirmkrone auf die Schallbeugung um die Oberkante der Lärmschutzwand vernachlässigbar ist.
Ein aktuelles Problem der modernen Zeit stellt der zunehmende Verkehrslärm aufgrund kontinuierlich steigender Verkehrsdichten dar. Der Fokus primärer Schallschutzmaßnahmen liegt auf der Lärmminderung in unmittelbarer Nähe der Schallquelle. In der vorliegenden Arbeit wurden die physikalischen Effekte zur Geräuschminderung von Dünnschichtbelägen untersucht. Dazu wurden akustische Messungen gemäß DIN EN ISO 11819-1 sowie Messungen der Fahrbahneigenschaften (Texturprofil, Schallabsorptionsgrad und effektiver spezifischer Strömungswiderstand) an 14 Messstrecken durchgeführt. Für die Fahrbahnbeläge: AC 8, SMA 8, SMA/LA 8, DSK 5, DSH-V 5 und PMA 5, wurden je zwei Messstrecken ausgewählt und untersucht. Diese waren in relativ gutem Zustand und zum Zeitpunkt der Messung nicht älter als vier Jahre. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit Literaturangaben. Die größte Pegelminderung von 6,3 dB wurde für einen DSH-V-Belag bestimmt. Der Vergleich der Fahrbahneigenschaften zeigt für jeden Belagstyp charakteristische Eigenschaften. Dennoch konnte durch einen Vergleich der akustischen Messergebnisse mit den Fahrbahneigenschaften kein alleiniger Parameter gefunden werden, der einen Rückschluss auf die Minderung der Geräuschentwicklung zulässt. Dennoch wurde seitens der Autoren der Versuch unternommen, qualitative Aussagen zur Herstellung geräuschmindernder Fahrbahnbeläge zu treffen. Mit Hilfe der Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche als Eingangsparameter für das SPERoN-Modell wurde der Schallimmissionspegel seitlich der Straße für sechs verschiedene Reifentypen bestimmt und mit den Messergebnissen verglichen. Bei sieben der 14 Messstrecken zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung für alle sechs Reifentypen. In vier Fällen zeigte mindestens ein Reifen eine gute Übereinstimmung. Für die verbleibenden drei Fälle musste eine unzureichende Übereinstimmung festgestellt werden. Die Ursache für die teilweise starken Abweichungen konnte innerhalb dieses Forschungsprojekts jedoch nicht geklärt werden.
Gegenstand des Vorhabens ist die Durchführung dreidimensionaler Simulationen zur Bewertung der akustischen Wirksamkeit beliebig geformter bzw. mit unterschiedlicher Impedanz belegter Lärmschutzwände (Lsw) zum Schutz gegen Straßenverkehrslärm. Das Ziel ist die Erstellung von Berechnungsmodulen, die die dreidimensionalen Berechnungs-ergebnisse in analytische Beschreibungen für die 2½-dimensionale Berechnungsmethode überführt, die beispielsweise in einer überarbeiteten Version der „Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen – RLS“ verwendet werden können.
Zu diesem Zweck wird zu Beginn der Stand der Technik durch eine Studie der einschlägigen Forschungsergebnisse der letzten Jahre auf dem Gebiet der Einfügungsdämpfung und der Reflexion von Lsw – vor allem solcher Schallschirme, die sich von der konventionellen ebenen, senkrecht stehenden Bauweise unterscheiden – zusammengefasst.
Anschließend erfolgt die Konzeption der angestrebten 3D-Simulationen der Schirmwirkung –insbesondere im Fernfeld der von der Quelle abgewandten Seite – verschiedener abge-knickter und gekrümmter bzw. unterschiedlich mit Impedanz belegter Lsw. Zusätzlich wird die quellseitige Reflexion dieser Lsw und die damit verbundene potenzielle Pegelerhöhung an Immissionsorten auf der Quellseite der Lsw betrachtet.
Im dritten Teil werden die geplanten numerischen Simulationen durch Anwendung der Finite-Elemente-Methode durchgeführt und ausgewertet. Bei der Auswertung wird der Fokus neben dem spektralen Schirmmaß insbesondere auf die Einfügungsdämpfung der jeweiligen komplexen Lsw gegenüber einer geraden, schallharten Lsw an der Position der ersten Beugungskante (Referenz) gelegt.
Abschließend erfolgt die Erstellung analytischer Beschreibungen zur Berücksichtigung der spektralen Wirksamkeit abgeknickter und gekrümmter bzw. unterschiedlich mit Impedanz belegter Lsw in Form von Zusatzdämpfungen gegenüber der Referenz für die Anwendung innerhalb der DIN ISO 96132 oder einer überarbeiteten Version der RLS.
