Automatische Wandoptimierung

CadnaA kann die zur Einhaltung von vorgegebenen maximalen Beurteilungspegeln erforderliche Höhe einer Lärmschutzwand bzw. eines Walls mit einem iterativen Berechnungsgang selbständig ermitteln. Die Optimierung ist für bis zu vier Zielgrößen möglich.

Hinweis

Die Wandoptimierung ist auf maximal 100 Immissionspunkte beschränkt. Zudem erfolgt die Berechnung aus algorithmischen Gründen nicht multi-threaded und erfordert daher - insbesondere bei vielen aktiven Immissionspunkten - mehr Rechenzeit als die normale Berechnung an Immissionspunkten.

Beispiel

Pfad: Beispiele\Hindernisse\Wandoptimierung\Wandoptimierung_1.cna

Aufgrund der Objektstruktur muss für eine derartige Optimierungsrechnung das Objekt „Wall“ und nicht das Objekt „Schirm“ gewählt werden.

Das folgende einfache Beispiel zeigt den Ablauf.

Straße mit einer Lärmschutzwand und einem Immissionsort

Die dargestellte Straße führt am Immissionsort zu einer Überschreitung. Es soll deshalb eine Lärmschutzwand in der angegebenen Position so dimensioniert werden, dass keine Überschreitung mehr vorliegt.

Zur Durchführung einer Optimierungsrechnung ist es zwingend erforderlich, dass den Immissionsorten der entsprechende Richtwert zugewiesen ist. Dabei ist es unerheblich, ob der Richtwert direkt eingeben oder aus der Nutzungsart ermittelt wird. Im letzten Fall müssen ggf. zunächst die relevanten Nutzungsarten definiert werden (siehe Nutzungsarten).

Die Optimierung erfolgt für bis zu vier Zielgrößen gleichzeitig.

Immissionsort: Richtwert zugewiesen

Für die Schirmwand wird dem Wall

• eine Neigung von 1:0 und
• eine Kronenbreite von 0

gegeben. Eine Höhe wird nicht eingegeben - die soll CadnaA ja bestimmen.

Dialog Wall: alle Feldern mit Wert Null

Als nächstes wird die Abschirmwand mit dem Befehl Zerstückeln aus dem Wall-Kontextmenü in mehrere Teile geteilt - im Beispiel wurden 10 gleichgroße erzeugt. Nun wird über Menü Eigenschaften|3D-Ansicht eine geeignete Ansicht - z.B. Isometrie - gewählt.

Dialog Eigenschaften|3D-Ansicht „Isometrie“

Optimierung starten

In der Symbolleiste dieses Dialogs befindet sich das Symbol “Wandoptimierung”. Nach Anklicken erscheint ein Dialog, in dem die Optimierungsstrategie festgelegt wird. Nachstehende Tabelle zeigt zwei Beispiele für mögliche Einstellungen:

Einstellung a	Einstellung b

In der obersten Eingabezeile kann ein Muster ähnlich der Gruppendefinition festgelegt werden, wodurch nur die Wälle mit übereinstimmender ID in die Optimierung einbezogen werden. Links werden alle aktiven Wälle, rechts nur die Wälle mit der Zeichenfolge Wand und zwei weiteren beliebigen Zeichen einbezogen.

In jedem Berechnungsschritt wird ein Wandabschnitt um den in Elementhöhe angegebenen Wert erhöht. Die Rechnung wird somit um so länger dauern, in je schmälere Elemente zerstückelt worden und je kleiner der Wert der Elementhöhe ist. Das Produkt aus „Elementhöhe“ und „Maximalanzahl Elemente“ ergibt die obere Grenze für die Wandhöhe.

In der folgenden Eingabezeile kann der Begriff “Fläche” gewählt oder eine beliebige Bezeichnung - z.B. die Produktbezeichnung einer Lärmschutzwand - eingegeben werden. Im ersteren Fall bleibt in den nachfolgenden 4 Feldern der vorgegebene Wert 1 unverändert und die Optimierung erfolgt so, dass die insgesamte Fläche der Lärmschutzwand minimiert wird. Mit dieser im linken Fenster (Einstellung a) dargestellten Einstellung erfolgt die weitere Beispielberechnung.

Mit der Einstellung b im rechts dargestellten Fenster wird berücksichtigt, dass der Preis pro m² für eine Lärmschutzwand von deren Höhe abhängen kann, weil die Kosten für die Fundamentierung umgelegt werden müssen und weil mit wachsender Wandhöhe die Windlasten aufzunehmen sind. Die Optimierung erfolgt dann so, dass die Gesamtkosten minimiert werden. Es sei angemerkt, dass die Eingabezeile unter „Kosten/m²“ keinesfalls leer bleiben darf. Die Kostenaufstellung für eine Lärmschutzwand kann mit den entsprechenden Schaltern gespeichert bzw. gelöscht werden. Eine gespeicherte Kostenaufstellung steht projektübergreifend in der Auswahlliste zur Verfügung.

Nachdem die Einstellungen von Einstellung a bestätigt worden sind, beginnt die Optimierungsrechnung.

Stückelung der Lärmschutzwand in 10 m lange Teilstücke - Berechnung mit den Einstellungen a.

Die folgende Darstellung ergibt sich mit nur 3 m breiten Wandelementen.

Stückelung der Lärmschutzwand in 3 m lange Teilstücke - Berechnung mit den Einstellungen b.

CadnaA prüft zuerst, ob bei maximaler Höhe aller Wandelemente der Richtwert noch überschritten ist - in diesem Fall erscheint eine Meldung. Die Rechnung wird dann nach entsprechender Änderung der Konfiguration erneut gestartet.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine Wandoptimierung alle Einstellungen des Programms berücksichtigt. Dies gilt hinsichtlich Projektion, Reflexion und Einbeziehung aller aktiver Elemente. Aufgrund der Vielzahl der durchzuführenden Berechnungsschritte ist es stets sinnvoll, alle Objekte auszuschalten, die keinen Einfluss auf das Ergebnis haben können oder den entsprechenden Teil aus einem Gesamtprojekt herauszuschneiden (der optimierte Schirm wird dann in das Projekt importiert).

Beispiel

Pfad: Beispiele\Hindernisse\Walloptimierung_Lücke.cna

Im folgenden Beispiel soll eine Lärmschutzwand in der gezeichneten Lage so vor der Lücke aufgestellt werden, dass am dargestellten Immissionsort hinter der Lücke ein vorgegebener Richtert eingehalten wird.

Ausgangssituation

In diesem Fall wird die Wand in 42 Elemente mit je 1m Breite zerstückelt. Dies führt zu einer Kontur der Schirmoberkante wie nachfolgend dargestellt. Die Berechnung erfolgte streng nach RLS-90, wobei die Gebäude als nicht reflektierend berücksichtigt wurden.

Wandoptimierung mit Berechnungskonfiguration “Streng nach RLS90”

Nun wird die Berechnung wiederholt, wobei jedoch die Häuser als reflektierend berücksichtigt und Reflexionen bis zur 5.Ordnung einbezogen werden. Auch Seitenbeugung wird in Abweichung von den Festlegungen der RLS90 berücksichtigt. Dies ist zweckmäßig, weil die dargestellte Situation durch die RLS90 nur unzureichend behandelt werden kann. Wie das Ergebnis zeigt, ist eine erheblich höher dimensionierte Wand erforderlich, um der nicht trivialen Situation gerecht zu werden.

Wandoptimierung mit Reflexion 5. Ordnung

Mit der Wandoptimierung ist mit CadnaA eine effiziente Auslegung von Lärmschutzanlagen möglich.