Erschütterungen & Körperschall

Auch schwach oder gar nicht hörbarer Schall kann stören. Ihm beizukommen ist oft sehr schwierig. Während Erschütterungen als Vibrationen gefühlt werden, ist Körperschall hörbar – nicht unbedingt laut, aber durchaus störend.

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Erschütterungen

Verkehrsanlagen, Industriebetriebe,  Gebäudetechnikanlagen, Maschinen und Baustellen können Erschütterungen verursachen. Als tieffrequente Schwingungen können sie sich über den Untergrund und im Gebäude ausbreiten und auf benachbarte Gebäude und Nutzungseinheiten einwirken. Je nach Stärke und Frequenzbereich können sie als Erschütterungen und Schwingungen oder als dadurch verursachte Sekundäreffekte (zum Beispiel klirrende Gläser, wackelnde Bildschirme) wahrgenommen werden.
Nicht nur beim Wohnen und Schlafen, sondern auch bei der Arbeit und für empfindliche Geräte können Erschütterungen kritisch werden, sie können ausserdem Gebäude schädigen (zum Beispiel Rissbildung).

Körperschall

Schwingende Wände, Böden und Decken in Gebäuden können wahrnehmbaren Schall, sogenannten Körperschall, abstrahlen. Dieser entsteht einerseits auf Grund von gebäudeexternen Erschütterungen (wahrnehmbar als dumpfes Grollen), aber auch durch gebäudeinterne Quellen wie Heizungen, Lüftungen oder Pumpen (wahrnehmbar als Brummen, Summen und ähnliches). Auch Maschinen und Geräte in Gewerberäumen kommen als Ursache in Frage, ebenso wie  Personen, die auf Decken herumrennen oder gehen und bei letzterem Fussbekleidung mit hohen harten Absätzen tragen. 
Körperschall kann Menschen beeinträchtigen (Störung bei Arbeiten, Wohnen, Schlafen), hat aber normalerweise keine Auswirkung auf Gebäude.

Massnahmen

Bei bestehenden Anlagen ist Abhilfe schwierig bis unmöglich, weil äusserst aufwändig. Bei neuen Projekten ist ein frühzeitiges Angehen möglicher Probleme entscheidend, um wirksame und effiziente Lösungen zu finden, unter Einbezug von Bauherrschaften, Architektinnen und Fachplanern. 

Gebäudeexterne Ursachen

Eisenbahn

Hauptauslöser von störenden Erschütterungen in der Schweiz sind die Eisenbahnen. Aufgrund der hohen Fahrzeuggewichte, des harten Rad-Schienen-Kontaktes und von Unebenheiten werden Erschütterungen in den Untergrund eingeleitet. Bei Unebenheiten wie Weichen, Schienenstössen und Riffeln entstehen die höchsten Emissionen. 

Bauarbeiten und weiteres

Auch schwere Bauarbeiten (Rammen, Sprengungen, Abbauhammer und andere) sowie Industrieanlagen (Pressen, Stanzen, Generatoren und andere) und Wasserkraftwerke können zur Ausbreitung von Erschütterungen im Boden führen.

Strassenverkehr

Weniger häufig sind störende Erschütterungen, die vom Strassenverkehr ausgelöst werden, da das Gewicht der Fahrzeuge mehrheitlich vergleichsweise gering ist und da die weiche Federung der Fahrzeuge und der «weiche» Kontakt Gummibereifung-Strasse eher sehr tiefe und damit unproblematische Frequenzen zur Folge haben.

Wenn sich aber Gebäude unmittelbar an der Strasse oder bei Brückenpfeilern befinden, können trotzdem störende Einwirkungen auftreten, vor allem bei unebener Fahrbahnoberfläche und viel Schwerverkehr. Oftmals sind leichte Deckenkonstruktionen (Holzdecken) davon betroffen.

Gebäudestruktur und Ausbreitung

Neben der Anregungsintensität, den Anregungsfrequenzen und der Distanz ist die Struktur eines Gebäudes, vor allem die Deckenkonstruktion, der wichtigste Faktor für die Verstärkung der Erschütterung und deren Ausbreitung. Zusätzliche Faktoren sind die Art des Untergrunds und die Ankoppelung ans Gebäude.

Quellen und Einflussbereiche*

(* Distanz Anlage-Gebäude, Distanzen in Tabelle = Richtwerte )
( Körperschall: bei permanenten Immissionen heisst wahrnehmbar oftmals auch störend. )

I. Ortsfeste Anlagen Verkehr

Quelle Kriterium Einfluss
wahrnehmbar 1Mensch
Einfluss
störend 1Mensch
Einfluss
schädlich 2Gebäude
Schienenverkehr 3Körperschall ist in Tunnellagen besonders auffällig wegen fehlendem Direktschall, Körperschall von Eisenbahnen kann aber auch wegen besonders schalldichten Fenstern überhaupt erst störend sein
[Körperschall]
Distanz < 100  m < 30 m  ---

Schienenverkehr
[Erschütterung]  
Distanz < 60  m < 30 m < 5 m
Strassenverkehr 4
[Erschütterung]
Distanz < 20  m < 10 m        < 5 m

1 Mensch
2 Gebäude
3 Körperschall ist in Tunnellagen besonders auffällig wegen fehlendem Direktschall, Körperschall von Eisenbahnen kann aber auch wegen besonders schalldichten Fenstern überhaupt erst störend sein 
4 Belagsschäden, Konstruktionsmängel

II. Ortsfeste Anlagen Industrie

Quelle Kriterium Einfluss
wahrnehmbar 1Mensch
Einfluss
störend 1Mensch
Einfluss
schädlich 2Gebäude
Steinbruch
[Erschütterung]
Distanz <  2'000 m <  1'000 m <  500 m
Recycling (Brecher)
[Erschütterung/Körperschall]
Distanz < 300 m < 50 m < 20 m
Industrie (Pressen, Stanzen)
[ErschütterungKörperschall]
Distanz < 200 m < 100 m < 50 m
Wasserkraftwerk gross
[Körperschall]
Distanz < 300 m < 200 m ---
Wasserkraftwerk klein
[Körperschall]
Distanz < 100 m < 60 m ---

1 Mensch
2 Gebäude

III. Grossbaustellen

Quelle Kriterium Einfluss
wahrnehmbar 1Mensch
Einfluss
störend 1Mensch
Einfluss
schädlich 2Gebäude
Sprengung
[Erschütterung]
Distanz < 500 m < 200 m < 100 m
Pfählung
[Erschütterung]
Distanz < 150 m < 50 m < 25 m
Abbauhammer
[Erschütterung]
Distanz < 50 m < 25 m < 15 m
Spundwand
[Erschütterung]
Distanz < 50 m < 25 m < 15 m
Verdichtung (Vibroplatte)
[Erschütterung]
Distanz < 50 m < 20 m < 10 m
Verdichtung (Walze)
[Erschütterung]
Distanz < 50 m < 20 m < 10 m

Generell gilt: Baustellen sind tendenziell weniger problematisch, da sie zeitlich begrenzt sind.

1 Mensch
2 Gebäude

Massnahmen

Verwenden Sie die Akkordeon-Bedienelemente, um die Sichtbarkeit der jeweiligen Panels (unterhalb der Bedienelemente) umzuschalten.

  • Bahngleis (Masse-Feder-System, Unterschottermatten, Schwellenbesohlung, Schienen-Schleifen, Stösse verschweissen, und weiteres)
  • Industrieanlagen (elastische Lagerung, Schwingungstilger, und weiteres)
  • Baustellen (erschütterungsarme Bauverfahren wie Beton Beissen und Schneiden anstatt Abbauhammer, Bohrpfähle statt Rammpfähle, Bauüberwachung mit Alarmierung, Rissprotokolle, und weiteres)
  • Strassen (ebene Fahrbahn, keine starre bauliche Verbindung mit Gebäude wie Leitungen, Betonriegel, und weiteres)

  • Bodenschlitz (Wirksamkeit mit Vorbehalten; nur ein über die Zeit offener, sehr tiefer und ausgedehnter Bodenschlitz bringt viel, oder ein mit weichem Material gefüllter, die Erfahrungen sind aber sehr spärlich.)

  • Wahl der Deckeneigenfrequenz (damit kann etwas erreicht werden, aber auch etwas verschlechtert werden - Prinzip: weg von einer dominanten  Anregungsfrequenz)
  • Elastische Lagerung des Gebäudes
  • Entkopplung zwischen Keller- und Wohngeschossen

Zuständigkeiten

Bestehende Anlagen

Sanierungen und Unterhalt an bestehenden Anlagen sind Sache des Anlagehalters. Vor allem bei Bahnanlagen sind Sanierungen jedoch mit umfangreichen baulichen Eingriffen und hohen Kosten verbunden und deshalb meistens nur im Zusammenhang mit Änderungen oder Neubauten an der Anlage möglich und vorgeschrieben.

Neue und geänderte Anlagen

Bei neuen und geänderten Anlagen hat der Anlagehalter für eine immissionsarme optimierte Lösung zu sorgen  (Vorsorgeprinzip). Bei Bahnanlagen kommt dabei die Weisung für die Beurteilung von Erschütterungen und Körperschall bei Schienenverkehrsanlagen (BEKS) vom 20. Dezember 1999 zum Tragen.

Neubauten Wohnen und Gewerbe

Bei Neubauten mit erschütterungs-  und lärmempfindlichen Räumen innerhalb des kritischen Abstands zur Quelle (s. Tabellen I. und II.) sind geeignete Massnahmen frühzeitig einzuplanen - idealerweise zu Beginn der Vorprojektphase (oder schon im Wettbewerb).  Sie gehen zu Lasten der Bauherrschaft.

Im Kanton Zürich sind die Gemeinden für den Vollzug im Rahmen des Baubewilligungsverfahrens zuständig. Eine grobe Ausscheidung von erschütterungs- und körperschallrelevanten Bauvorhaben kann anhand der Tabellen durchgeführt werden.

Beim Schienenverkehr (Bahnanlagen) sind bezüglich Körperschall die Planungswerte der BEKS anzuwenden. Das gilt wie erwähnt, wenn eine neue Bahnanlage im Nahbereich von Wohngebäuden gebaut wird.
In jedem Fall sollen nach Vorsorgeprinzip des Umweltschutzgesetzes (USG) alle möglichen und wirtschaftlich vertretbaren Massnahmen eingeplant und realisiert werden.

Die Richtwerte der BEKS gelten zwar nur für die Anlagenhalterin, empfehlenswert wäre allerdings, wenn auch im Rahmen des Bewilligungsverfahrens entsprechende Auflagen an Projekte im kritischen Perimeter gemacht würden, denn die Richtwerte der BEKS gewährleisten nur einen minimalen Schutz, Überschreitungen führen zu Verhältnissen nahe einer faktischen Unbewohnbarkeit!

Bezüglich Erschütterungen sind die DIN 4150-2 (Einwirkung auf den Menschen) und die VSS 40 312 (Schäden an Gebäuden) anzuwenden. Es gibt keine Richtwerte in der Schweiz. 

Die Körperschall-Richtwerte der BEKS gelten nur für Bahnanlagen. Für andere Quellen stützt man sich eher auf die SN 520 181 «Schallschutz im Hochbau» oder auf die VDI-Richtlinien.

Gebäudeinterne Ursachen

Werden Erschütterungen oder Körperschall nicht von externen Quellen, sondern durch Geräte im Gebäudeinneren verursacht, ist die Norm SIA 181 anwendbar. Sie legt zum Beispiel die zulässigen Schallpegel in lärmempfindlichen Räumen fest.

Quellen*

(* ohne Einflussbereiche)
( Körperschall: bei permanenten Immissionen heisst wahrnehmbar oftmals auch störend. )

IV. Ortsfeste Anlagen Gewerbe*

Quelle Kriterium Einfluss
wahrnehmbar 1Mensch
Einfluss
störend 1Mensch
Einfluss
schädlich 2Gebäude
Druckerei
Werkstatt
Disco
Fitness-Studio
Schule
Kindergarten
Kindertagesstätte
Verkaufslokal
Zahnarzt (Kompressor)
Haustechnik
... 
Gebäudeeigenschaften
Betriebsintensität
Geräteinstallation
...
3Wegen der Vielzahl von Kriterien nicht allgemein definierbar 3Wegen der Vielzahl von Kriterien nicht allgemein definierbar 3Wegen der Vielzahl von Kriterien nicht allgemein definierbar

1 Mensch
2 Gebäude
3 Wegen der Vielzahl von Kriterien nicht allgemein definierbar
* und Haustechnik Wohnen

Massnahmen

Verwenden Sie die Akkordeon-Bedienelemente, um die Sichtbarkeit der jeweiligen Panels (unterhalb der Bedienelemente) umzuschalten.

  • Gerätewahl (insbesondere die Güte der Auswuchtung von rotierenden Maschinenteilen)
  • Geeignete Platzierung
  • Elastische Lagerung
  • Einsatz von Dämpfern oder Schwingungstilgern
  • Regelung von Betriebsfrequenzen und Betriebsintensität (Vermeidung von Resonanzen)

  • Elastische Trennlagen (innerhalb der starren Gebäudestruktur)
  • Schwingungsdämmelemente

  • Grundrissplanung Gesamtgebäude
  • Elastische Lagerung empfindlicher Geräte
  • Raum-in-Raum Konstruktionen (bei Körperschall)

(und weiteres)

Zuständigkeiten

Bei bestehenden, neuen und geänderten Anlagen hat der Eigentümer oder der Anlagenverantwortliche für einen immissionsarmen Betrieb zu sorgen. Bei Neubauten mit lärmempfindlichen Räumen sind geeignete Massnahmen frühzeitig einzuplanen.

Der Vollzug im Kanton Zürich liegt bei den Gemeinden und bei den für die Private Kontrolle zuständigen Unternehmen und Fachspezialisten.

Interessenskonflikte im Gewerbegebiet

Ist eine sensitive Nutzung (beispielsweise Präzisionsfertigung) im Einflussbereich von allenfalls erschütterungsintensiver Nutzung (beispielsweise Druckerei) geplant, ist es Sache der Bauherrschaft, sich zu informieren und Massnahmen einzuplanen.

Rechtliche Grundlagen

Gemäss Artikel 11 des Umweltschutzgesetzes (USG) sind schädliche oder lästige Erschütterungen an der Quelle zu begrenzen. Zudem gilt hier das Vorsorgeprinzip. Bisher existieren in der Schweiz jedoch weder eine Vollzugsverordnung noch Beurteilungsgrenzwerte.

Bei der Erstellung oder Änderung von Schienenverkehrsanlagen kommt die «Weisung für die Beurteilung von Erschütterungen und Körperschall bei Schienenverkehrsanlagen (BEKS, 1999)» zur Anwendung.

In allen anderen Fällen sind folgende Regelwerke massgebend:

  • Erschütterungs-Einwirkung auf Menschen:
    DIN 4150-2 (rechtlich verbindlich nur im Zusammenhang mit Immissionen durch Schienenverkehr, BEKS)
  • Körperschall-Einwirkung auf Menschen (Bahnanlagen): 
    Immissionsrichtwerte nach BEKS
  • Erschütterungen/Körperschall: VDI 2038-1/2/3 
  • Körperschall bei internen Quellen: SIA 181:2021  
  • Einwirkungen auf Bauwerke: VSS 40 312

Ausserdem

Die Stiftung für Baudynamik und Erdbebeningenieurwesen informiert zu Schwingungen und  Erschütterungen:

  • Warum Schwingungs- und Erschütterungsprobleme bei Bauwerken?
  • Was sind typische Ursachen von Schwingungen und Erschütterungen?
  • Welche Bauwerke sind betroffen?
  • Wie viel ist ertragbar und zulässig?
  • Wie können Schwingungs- und Erschütterungsprobleme vermieden werden?

Kontakt

Tiefbauamt – Fachstelle Lärmschutz, Erschütterungen

Adresse

Walcheplatz 2
8090 Zürich
Route (Google)

Telefon

+41 43 259 55 27

Daniela Kauf

+41 43 259 55 16

Peter Angst

Lageplan Tiefbauamt

Für dieses Thema zuständig: