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Weimar Open Access

Nutzerorientierte Bausanierung bedeutet eine gegenüber dem konventionellen Vorgehen deutlich verstärkte Ausrichtung des Planungs- und Sanierungsprozesses auf die Anforderungen und Bedürfnisse des zukünftigen Nutzers eines Gebäudes. Dies hat einerseits ein hochwertigeres Produkt zum Ergebnis, erfordert andererseits aber auch den Einsatz neuer Methoden und Baustoffe sowie ein vernetztes Zusammenarbeiten aller am Bauprozess Beteiligten. Der Fokus der Publikation liegt dabei auf den Bereichen, die eine hohe Relevanz für die nutzerorientierte Bausanierung aufweisen. Dabei handelt es sich insbesondere um: Computergestütztes Bauaufmaß und digitale Bauwerksmodellierung (BIM), bauphysikalische Methoden zur Optimierung von Energieeffizienz und Behaglichkeit bei der Sanierung von Bestandsgebäuden, zerstörungsfreie Untersuchungsmethoden im Rahmen einer substanzschonenden Bauzustandsanalyse und Entwicklung von Ergänzungsbaustoffen. Das Projekt nuBau ist eine Kooperation zwischen den Fakultäten Bauingenieurwesen und Architektur der Bauhaus-Universität Weimar. Die beteiligten Professuren sind: Bauphysik, Informatik in der Architektur, Polymere Werkstoffe und Werkstoffe des Bauens.

In dieser Arbeit wird eine umfassende Untersuchung der raumakustischen Qualität der Schlosskapelle des Weimarer Residenzschlosses für den Zustand, wie sie zwischen 1658 und 1774 existierte, durchgeführt. Die Schlosskapelle als sakraler Raum innerhalb der Schlossanlage diente der Ausübung religiöser Handlungen und war fester Bestandteil des kulturellen Lebens am Weimarer Hof. Eine wesentliche Bedeutung erlangte sie in diesem Zusammenhang als musikalische Wirkungsstätte Johann Sebastian Bachs. Mit ihrer akustischen Qualität hatte sie einen erheblichen Einfluss auf sein musikalisches Schaffen. Die Untersuchung der raumakustischen Situation stellt damit eine notwendige Grundlage für eine musikwissenschaftliche Einordnung der Schlosskapelle als Aufführungsstätte geistlicher Kompositionen dar. Der raumakustische Zustand der Weimarer Schlosskapelle ist eng mit der baulichen Entwicklung der gesamten Schlossanlage verbunden, die infolge äußerer Einflüsse einem steten Wandel unterlag. Die Umgestaltung der Schlosskapelle zu Beginn des 17. Jahrhunderts erfolgte nach barocken Raumvorstellungen. Einen wesentlichen Einfluss auf die Gestaltung des Innenraumes übte zudem die reformierte Kirche mit ihren liturgischen Anforderungen aus. Die historische Entwicklung der architektonischen Stilepoche sowie der protestantischen Kirche wird in Bezug zu dem akustischen Erscheinungsbild der Schlosskapelle näher untersucht. Ausgehend von der architektonischen Rekonstruktion wird die Raumstruktur der historischen Schlosskapelle in ein Computermodell übertragen, mit dem die Berechnung akustischer Bewertungskriterien möglich ist. Eine ausgiebige Recherche nach verwendeten Materialien und der Ausbildung baulicher Konstruktionen ist dabei die Grundvoraussetzung für aussagekräftige Simulationsergebnisse. Die Wahl der Materialparameter sowie der Einfluss der geometrischen Besonderheiten der Weimarer Schlosskapelle auf die simulierten Schallfeldparameter werden durch die Untersuchung eines Referenzobjektes verifiziert. Dafür werden die akustischen Bewertungskriterien mit einer raumakustischen Messung ermittelt und mit Simulationsergebnissen verglichen. Ein besonderes Interesse bei der Simulation der Schlosskapelle gilt der Nachhallzeit als Charakteristikum der Halligkeit, die in sakralen Gebäuden die auffälligste akustische Raumeigenschaft darstellt. Mit der rekonstruierten Nachhallzeit wird die Schlosskapelle mit barocken Kirchen verglichen und bezüglich ihrer Lage im baustiltypischen Bereich beurteilt. Der Direktschall und die im zeitig folgenden Reflexionen sind bei der raumakustischen Simulation maßgeblicher Gegenstand der Betrachtung. Während der Nachhall das Verschmelzen einzelner Töne zu einem Gesamtklang fördert, ist der Direktschall für die Deutlichkeit von Sprache und der klanglichen Durchsichtigkeit von musikalischen Strukturen verantwortlich. Der Einfluss des Direktschalls wird mit speziellen Energiekriterien beurteilt, mit denen gezielte Aussagen über die akustische Qualität einzelner Platzbereiche möglich sind. Die unterschiedlichen akustischen Anforderungen an die Schlosskapelle bei der jeweiligen Nutzung des Raumes werden mit den Energiekriterien differenziert untersucht und bewertet.

Acoustic travel-time TOMography (ATOM) allows the measurement and reconstruction of air temperature distributions. Due to limiting factors, such as the challenge of travel-time estimation of the early reflections in the room impulse response, which heavily depends on the position of transducers inside the measurement area, ATOM is applied mainly outdoors. To apply ATOM in buildings, this paper presents a numerical solution to optimize the positions of transducers. This optimization avoids reflection overlaps, leading to distinguishable travel-times in the impulse response reflectogram. To increase the accuracy of the measured temperature within tomographic voxels, an additional function is employed to the proposed numerical method to minimize the number of sound-path-free voxels, ensuring the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, an experimental set-up has been performed to verify the proposed numerical method. The results indicate the positive impact of the optimal positions of transducers on the distribution of ATOM-temperatures.