ИЗОЛЯЦИЯ ВОЗДУШНОГО ШУМА АКУСТИЧЕСКИМИ ОДНОРОДНЫМИ ОГРАЖДАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Лекция 3

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ИЗОЛЯЦИИ ВОЗДУШНОГО И УДАРНОГО ШУМОВ

Звукоизоляция строительных конструкций представляет собой область строительной акустики, в которой исследуются явления, связанные с распространением звуковых волн через конструкцию.

Звукоизолирующей способностью называется ослабление звука при его прохождении через данную конструкцию.

I_пад ≥ I_отр + I_пр

Рис. 6 Схема прохождения звука через ограждение

Уравнение баланса звуковой энергии

I_пад = I_отр + I_пр + I_погл

где I_пад, I_отр, I_пр, I_погл – интенсивности падающего, поглощенного, отраженного и прошедшего звука соответственно.

Рис. 7 Схема передачи звуковой энергии через ограждающую конструкцию

Отношение звуковой энергии, прошедшей через ограждение (8), к энергии падающей на него (1) называется коэффициентом звукопередачи (звукопроницаемости) τ .

R = 10lg 1/τ

и называется собственной звукоизоляцией ограждения.

эквивалентного звукопоглощения помещения

где α _i и S_i – соответственно коэффициент звукопоглощения и площадь i-го участка ограждающих поверхностей помещений;

n – число участков поверхностей с различным коэффициентом звукопоглощения;

А_k – эквивалентная площадь звукопоглощения человека и отдельных предметов в помещении;

m – число людей и предметов.

В случаях, когда строительная конструкция разделяет два помещения разных размеров, собственная звукоизоляция такого ограждения может быть определена по формуле

R = L₁ – L₂ + 10lg S/A₂,

где L₁ и L₂ – уровни звукового давления соответственно в помещении с источником звука и в изолируемом помещении;

S – площадь ограждения, разделяющего помещения;

A₂ – эквивалентная площадь звукопоглощения изолируемого помещения.

Звукоизоляция ограждения с учетом косвенной передачи шума называется фактической звукоизоляцией ограждения и может быть определена по формуле

R = L₁ – L₂ + 10lg А₀/A₂

где A₀ – стандартная площадь звукопоглощения, принимаемая равной 10 м².

Звукоизоляция перекрытий зависит от звуковой мощности, излучаемой ограждением при действии ударных импульсов, и определяется приведенным уровнем звукового давления (L_n), возникающим под перекрытием при работе стандартной ударной машины.

Полученные под перекрытием в третьоктавных полосах частот уровни звукового давления приводят к единому звукопоглощению A₀ = 10 м².

L_n = L – 10lg А₀/A

где L – средний уровень звукового давления в третьоктавной полосе частот;

А – эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении под перекрытием.

РАСЧЕТ ИЗОЛЯЦИИ ВОЗДУШНОГО ШУМА АКУСТИЧЕСКИ ОДНОРОДНЫМИ

ПЛОСКИМИ, МАССИВНЫМИ

ОГРАЖДАЮЩИМИ ОНСТРУКЦИЯМИ

Частотную характеристику изоляции воздушного шума R', дБ, акустически однородных плоских ограждающих конструкций с поверхностной плотностью от 100 до 1000 кг/м² из бетона, железо-, гипсо-, керамзито-, шлакобетона, кирпича, керамических блоков и подобных материалов, а также конструкций с круглыми пустотами определяют графическим способом, изображая ее как ломаную линию, аналогичную линии ABCD на рис. 12.

Рис. 12 Частотная характеристика изоляции воздушного шума акустически однородной ограждающей конструкцией

Алгоритм расчета

Исходными данными для расчета изоляции воздушного шума акустически однородными плоскими массивными ограждающими конструкциями из вышеперечисленных материалов соответствующей плотности являются толщина конструкции h в м и ее плотность ρ в кг/м³.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

a) определяют поверхностную плотность конструкции

m = h ∙ ρ , кг/м²

б) строят прямоугольную систему координат

1 – расчетная частотная характеристика изоляции воздушного шума;

2 – стандартная оценочная характеристика изоляции воздушного шума;

3 – смещенная стандартная оценочная частотная характеристика изоляции воздушного шума.

Рис. 13 Расчетная схема определения изоляции воздушного шума перегородки.

в) определяют координаты точки В (f_в и R_в) частотной характеристики.

Частоту f_в (абсциссу точки В) определяют в зависимости от толщины ограждающей конструкции по формулам:

f_в = 164 – 120 lg h_п при ρ ≥ 1800 кг/м³

f_в = 159 – 120 lg h_п при ρ = 1700 кг/м³

f_в = 154 – 120 lg h_п при ρ = 1600 кг/м³

f_в = 149 – 120 lg h_п при ρ = 1500 кг/м³

f_в = 144 – 120 lg h_п при ρ = 1400 кг/м³

f_в = 139 – 120 lg h_п при ρ = 1300 кг/м³

f_в = 134 – 120 lg h_п при ρ ≤ 1200 кг/м³

Ординату точки В (величину звукоизоляции R'_в, дБ) определяют в зависимости от поверхностной плотности ограждающей конструкции по формуле:

R'_в = 21lg m – 14

г) По значениям f_в и R_в наносим точку В на график. Влево проводим прямую до пересечения с осью ординат (прямая АВ). Вправо из точки В проводим прямую с наклоном 7, 5 дБ на октаву до точки С с ординатой R_с = 60 дБ.

Из точки С вправо проводим горизонтальную прямую СD.

д) Наносят на график нормативную частотную характеристику изоляции воздушного шума ограждающей конструкции.

е) Результаты расчета сводят в таблицу.

Таблица 4

Средне геометри- ческая частота	Вычисленные значения звукоизоляции, дБ	Нормативные значения звукоизоляции, дБ	Отклонение вычисленных значений от нормативных, дБ	Значение звукоизоляции нормативной кривой, сдвинутой вниз на __ дБ	Отклонение вычисленных значений от нормативных, сдвинутых вниз на __ дБ

















			Σ =		Σ =
			Σ =

ИЗОЛЯЦИЯ УДАРНОГО ШУМА

Междуэтажные перекрытия гражданских зданий должны обладать необходимой изолирующей способностью не только воздушного, но и ударного шума.

1 – сплошная плита из тяжелого бетона, h = 160 мм; 2 – то же,

h = 100 мм; 3 – многопустотные настилы, h = 220 мм, h_пр = 120 мм;

4 – нормативная кривая

Рис. 22 Приведенный уровень ударного шума под однородными несущими элементами перекрытий

В зависимости от вида и места расположения упругих связей перекрытия бывают:

- плавающими, в которых между несущей плитой и чистым полом укладываются упругие прокладки (сплошные или в виде лент и штучных прикладок);

- раздельными, в которых несущая плита отделяется воздушной прослойкой и упругая связь (прокладка) укладывается по контуру плиты;

- с подвесным потолком при наличии упругих связей, на которых потолок подвешивается к несущей плите.

Частота, с которой начинает проявлять влияние местного смятия равна

где τ _y – продолжительность стандартного удара, с, определяемая для каждого материала покрытия пола на основе эксперимента.

Величина снижения приведенного уровня ударного шума может быть определена по формуле:

Эти расчетные модели перекрытий справедливы в области частот

где

m₁, m₂, m_C – поверхностные плотности соответственно пола, несущей конструкции перекрытия и упругой прокладки;

k – приведенный коэффициент жесткости упругого основания, определяемый по формуле:

Е_Δ – динамический модуль упругости прокладки, принимаемый по прил. 6 табл. П.6;

h – толщина упругой прокладки в обжатом состоянии.

Величина снижения приведенного уровня ударного шума на средних и высоких частотах определяется по формуле:

Индекс изоляции воздушного шума междуэтажных перекрытий L'_nW, дБ (нормативный параметр изоляции ударного шума) с плавающим полом на звукоизоляционном слое или с упругим рулонным покрытием пола, определяют в общем случае по формуле:

где L'_n0W – индекс изоляции ударного шума плиты перекрытия без пола, дБ;

Δ L_nW – индекс улучшения изоляции ударного шума перекрытием благодаря устройству плавающего пола или упругого рулонного или плиточного покрытия пола, дБ.

Алгоритм расчета

а) строят график в прямоугольной системе координат.

1 – частотная характеристика Δ L^нх_n в соответствии с рис. 24 (описывается ломаной линией 0, I, II, III и приведена как пример)

Рис. 23 – Построение частотной характеристики улучшения изоляции ударного шума Δ L_n плавающим полом на звукоизоляционном слое.

б) определяют поверхностную плотность (кг/м²) отдельных элементов перекрытия: пола на упругом основании m₂, упругой прокладки m₀, несущей части перекрытия m₁. При полах по лентам из упругих материалов поверхностную плотность m₀ принимают как при сплошном слое;

в) определяют динамическую жесткость звукоизоляционного слоя S', Па/м под расчетной нагрузкой по формуле:

где h – толщина звукоизоляционного слоя в обжатом состоянии, формула (37).

г) определяют резонансную частоту f₀ колебаний пола, уложенного на звукоизоляционном слое с динамической жесткостью S' по формуле:

где m₂ – поверхностная плотность пола без звукоизоляционного слоя;

д) на оси абсцисс откладывают частоту резонанса f₀ (точка В). Из точки В вправо проводят прямую под углом 12 дБ/окт (отрезок ВР). Из точки В откладывают ординату l = 10lg(m₂/m^-3₀)дБ, (точка М). Из точки М проводят прямую MD с уклоном 6 дБ/окт.

е) определяют величину отношения q = m₁/ m_2.Если величина q находится в пределах 2< q< 7, то расчетной характеристикой улучшения изоляции ударного шума Δ L_n является ломаная линия ABCD.

Если величина q ≤ 2, то в зависимости от величин отношения q по рис. 24 определяют ординату линии KL и наносят линию на график. Расчетной характеристикой Δ L_n является линия KLCD.

Рис. 24 График для определения частотной характеристики Δ L_n в низкочастотном диапазоне при q≤ 2 и q≥ 7.

Если величина q ≥ 7, то расчетной частотной характеристикой Δ L_n является ломаная линия EFGQHD, где точка H – точка пересечения линии QH с наклоном 15 дБ/окт и линии MD. Точка Q находится на частоте f =1, 25 f₀.

Ординаты точек E и F равняются 0, 5 дБ, а абсцисса точки E равна 0, 2f₀, точки F – 0, 4f₀.

Абсцисса точки G равна f₀, а ордината её определяется в зависимости от величины q по графику;

ж) если в конструкции перекрытия применяются полосовые звукоизоляционные прокладки под сплошной стяжкой, то частотную характеристику Δ L_n, определенную по данному методу, смещают вниз на 3 дБ во всём частотном диапазоне;

е) определяют частотные характеристики необходимого улучшения изоляции ударного шума Δ L^нх_n плавающим полом.

I – VI номер частотной характеристики Δ L^нх_n

Рис. 25 Частотные характеристики необходимого улучшения изоляции ударного шума конструкцией плавающего пола

Величина характеристик Δ L^нх_n в полосе со среднегеометрической частотой 315 равняется:

- для характеристики I – 20 дБ;

- для характеристики II – 16 дБ;

- для характеристики III – 14 дБ;

- для характеристики IV – 12 дБ;

- для характеристики V – 10 дБ;

- для характеристики VI – 8 дБ.

Номер частотной характеристики необходимого улучшения изоляции ударного шума Δ L^нх_n в зависимости от поверхностной плотности m₁ плиты перекрытия (без пола) определяют по табл. 14

Таблица 14

Конструкция междуэтажного перекрытия	Поверхностная плотность плиты перекрытия m₁, кг/м²	Номер частотной характеристики Δ L^нх_n, дБ, на рисунке 9
Сплошная или многопустотная плита		I
	II
	III
	IV
	V
	VI
Плита перекрытия с виброизолированным подвесным потолком с акустически гибких панелей с поверхностной плотностью не менее чем 8, 5 кг/м² и воздушным промежутком между плитой не менее чем 100 мм, заполненным слоем звукопоглощающего материалу толщиной не менее чем 50 мм		II
	III
	IV
	V

и) индекс изоляции ударного шума Δ L'_nW, дБ, междуэтажного перекрытия с полом на звукоизолирующем слое определяют по формуле:

Δ L'_nW = 60 – Δ + 3

где Δ – величина смещения на целое число децибел частной характеристики Δ L^нх_n относительно расчетной характеристики улучшения изоляции ударного шума Δ L_n, при которой среднее неблагоприятное отклонение максимально приближается к 2 дБ или равняется 2 дБ, но не превышает этой величины.

Неблагоприятными являются отклонения (в третьоктавных полосах со среднегеометри-ческими частотами от 100 до 3150 Гц) вниз от характеристики Δ L^нх_n в направлении до характеристики Δ L_n. Среднее неблагоприятное отклонение равно 1/16 суммы всех неблагоприятных отклонений.

Если среднее неблагоприятное отклонение от несмещенной характеристики Δ L^нх_n максимально приближается или равняется, но не превышает 2 дБ, то величина Δ = 0.

Расчет индекса изоляции ударного шума междуэтажным перекрытием Δ L^'_nW ведется в табличной форме.

Лекция 3

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ИЗОЛЯЦИИ ВОЗДУШНОГО И УДАРНОГО ШУМОВ

Звукоизолирующей способностью называется ослабление звука при его прохождении через данную конструкцию.

I_пад ≥ I_отр + I_пр

Рис. 6 Схема прохождения звука через ограждение

Уравнение баланса звуковой энергии

I_пад = I_отр + I_пр + I_погл

Рис. 7 Схема передачи звуковой энергии через ограждающую конструкцию

R = 10lg 1/τ

и называется собственной звукоизоляцией ограждения.

эквивалентного звукопоглощения помещения

n – число участков поверхностей с различным коэффициентом звукопоглощения;

А_k – эквивалентная площадь звукопоглощения человека и отдельных предметов в помещении;

m – число людей и предметов.

R = L₁ – L₂ + 10lg S/A₂,

S – площадь ограждения, разделяющего помещения;

A₂ – эквивалентная площадь звукопоглощения изолируемого помещения.

R = L₁ – L₂ + 10lg А₀/A₂

где A₀ – стандартная площадь звукопоглощения, принимаемая равной 10 м².

L_n = L – 10lg А₀/A

где L – средний уровень звукового давления в третьоктавной полосе частот;

А – эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении под перекрытием.

ИЗОЛЯЦИЯ ВОЗДУШНОГО ШУМА АКУСТИЧЕСКИМИ ОДНОРОДНЫМИ ОГРАЖДАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Под акустическими однородными подразумеваются однослойные конструкции (в том числе с небольшими пустотами и часто расположенными ребрами), а также конструкции, состоящие из двух и более слоев с твердых материалов (бетона, кирпичной кладки, штукатурки и т.п.) жестко связанных друг с другом по всей площади конструкции.

Звукоизолирующая способность акустически однородной ограждающей конструкции от воздушного шума зависит от частоты падающих на него звуковых волн. На низких частотах (для большинства ограждений примерно несколько десятков герц, то есть ниже нормируемого диапазона частот) величина звукоизоляции определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями, возникающими в нем при совпадении собственных частот колебаний с вынуждающими.

На частотах выше первых двух-трех частот собственных колебаний ограждения его звукоизолирующие качества определяются массой единицы площади ограждения. Жесткость ограждения на этих частотах не играет никакой роли, поэтому плоское ограждение можно представить как систему не связанных между собой бесконечно малых масс, колеблющихся под действием падающей звуковой полною. Звукоизолирующая способность ограждающей конструкции определяется по так называемому закону массы

R = 20lg mf – 47, 5

где m – поверхностная плотность ограждения, кг/м²;

f – частота колебаний, Гц.

У реальных конструкций частотные характеристики существенно отличаются от полученных по закону массы. Эти отклонения объясняются явлениями волнового совпадения.

Это явление возникает в случае, если частота падающего на поверхность звука совпадает с собственной частотой конструкции, а форма собственных колебаний плоской конструкции – с формой распределения звукового давления на ее поверхности, то возникает пространственно-частотный резонанс.

Рис. 10 Явление звукового совпадения

Если совпадают только частоты вынужденных колебаний конструкции под действием внешней силы с частотой собственных колебаний этой конструкции, возникает только простой частотный резонанс.

Условие волнового совпадения имеет вид

λ /sinθ = λ _u

Амплитуда колебаний ограждающей конструкции возрастает.

Наименьшая частота, при которой возможно явление волнового совпадения (звуковая волна движется по касательной к поверхности ограждения θ = 0), т.е. λ _u = λ называется граничной частотой:

F_гр = с² / 1, 8с₁h

где h – толщина конструкции, м;

C₁ – скорость распространения звуковых волн в конструкции, м/с.

1 – кирпичная кладка; 2 – органическое стекло; 3 – бетон и железобетон; 4 – сталь, алюминий, силикатное стекло.

Рис. 11 Зависимость граничной частоты от толщины ограждения

Снижение звукоизоляции в области граничной частоты достигает 10-20 дБ. Область охватывает диапазон частот 0, 5f_гр< f < 2f_гр.

При f > 2f_гр величина звукоизоляции определяется цилиндрической жесткостью ограждения, определяемой по формуле

D = Eh³ / 12(1 – V²)

где Е – модуль упругости, Па;

V – коэффициент Пуассона;

h – толщина ограждающей конструкции, м.

На частотах, выше граничной, рост звукоизолирующих качеств ограждающей конструкции составляет 7, 5 дБ на октаву.

Для повышения звукоизоляции ограждающих конструкций в нормируемом диапазоне частот (f_cр = 100, ... 5000 Гц) необходимо граничную частоту передвигать за пределы этого диапазона.

Для тонких ограждений (f_гр > 1000 Гц) рекомендуется поднимать граничную частоту, например, путем уменьшения цилиндрической жесткости конструкции ограждения.

При толстых ограждениях (f_гр < 300 Гц) необходимо граничную частоту понижать путем увеличения жесткости конструкции.

12 3 4 Следующая ⇒