0727_Shihov_FizikaSredy_UchebPos_2021
.pdfна ограждение. Сущность звукоизоляции состоит в том, что большая часть подающей на него звуковой энергии отражается и лишь незначительная ее часть (1/1000 и менее) проникает через него.
Проблема звукоизоляции в зданиях в настоящее время является особенно острой, поскольку на смену старых массивных конструкций, надежно изолирующих помещения от шума, пришли легкие сборные конструкции. Применяя легкие конструкции гораздо труднее достичь хорошей звукоизоляции в сравнении с тяжелыми ограждениями, так как чем больше поверхностная плотность ограждающей конструкцией, тем лучше звукоизоляция.
Звукоизоляция ограждений зависит также от частоты изолируемого звука. Звуки низкой частоты легче проникают через ограждение, высокой - труднее. Это объясняется тем, что низкие частоты оказывают на ограждение звуковое давление медленно, которое способно раскачать и привести ограждающую конструкцию в колебательное движение. Высокие частоты оказывают кратковременное давление на ограждение, которое не способно преодолеть инерцию ограждающей конструкции и привести ее в колебание, поэтому под воздействием низких частот ограждение будет передавать в соседнее помещение больше звуковой энергии, чем под воздействием высоких частот и, следовательно, звукоизоляция ограждения с ростом частоты действующих на него звуковых волн увеличивается.
Ввиду того, что значительная часть звуковой энергии обычных шумов, возникающих в здании, находится в области сравнительно низких частот, при исследовании звукоизоляции ограждающих конструкций пользуются частотной характеристикой в пределах от 100 до 3150 Гц.
С точки зрения строительной акустики, ограждающие конструкции подразделяются на однослойные, колеблющиеся как одно целое, и многослойные, способные колебаться с разными для каждого слоя амплитудами.
Акустически однородные однослойные ограждения могут состоять из однородного строительного материала или нескольких слоев различных, но по своим технико-акустическим свойствам родственных строительных материалов, жестко связанных между собой по всей поверхности (например, слой каменной кладки и слой штукатурки, или железобетонная плита перекрытия и выполненная по ней выравнивающая стяжка), а так же имеющие небольшие пустоты.
Многослойные ограждения состоят из слоев, не имеющих друг с другом жесткой связи. Между слоями может быть воздушный промежуток или могут располагаться мягкие изоляционные слои. К многослойным конструкциям относятся стены с гибкими плитами на относе, раздельные (двойные) конструкции, междуэтажные перекрытия со звукоизолирующим слоем и др.
141
Расчетные индексы изоляции воздушного шума ограждающих конструкций (Rw), дБ, и приведенного уровня ударного шума для перекрытия (Lnw), а также величину звукоизоляции окна (RАтран) определяют путем сопоставления измеренных или вычисленных частотных характеристик для вышеуказанных ограждений с соответствующими нормативными спектрами, построенными по значениям приложения 27.
4.5.1. Определение индекса изоляции воздушного шума для вертикальных однослойных плоских ограждающих конструкций сплошного сечения
Расчет звукоизоляции ограждающих конструкций должен проводиться на основании требований свода правил СП-23-103-03 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
Расчетную частотную характеристику изоляции воздушного шума однослойной плоской ограждающей конструкции сплошного сечения с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м2, выполненной из бетона, железобетона, кирпича и тому подобных материалов, следует определять, изображая ее в виде ломаной линии ABCD (рис.4.5).
Рис. 4.5. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением
Построение ломаной линии ABCD начинается с определения положения точки (В), абсциссу которой - ( f В ) определяют по табл.4.2 в зависимости от толщины и плотности материала ограждающей конструкции.
142
Значения частоты
Таблица 4.2
f |
В |
|
Плотность материала |
|
Частота, |
f |
В , Гц |
, г/м 3 |
|
|||
|
|
|||
|
|
|
||
≥ |
|
29000/ h |
||
1600 |
|
31000/ h |
||
1400 |
|
33000/ h |
||
1200 |
|
35000/ h |
||
1000 |
|
37000/ h |
||
800 |
|
39000/ h |
||
600 |
|
40000/ h |
||
Примечания: Для промежуточных значений γ частота ƒв определяется интерполяцией; h- толщина ограждения, мм.
Найденное значение (
f |
В |
|
) следует округлить до среднегеометриче-
ской частоты, пределы границ 1/3 - октавных полос которой приведены в табл.4.3.
Таблица 4.3 Нормируемые значения среднегеометрических частот в пределах
границ 1/3 - октавных полос
Среднегеометриче- |
Границы |
Среднегеметрическая |
Границы |
ская частота 1/3-ок- |
1/3-октавной |
частота 1/3-октавной |
1/3-октавной |
тавной полосы |
полосы |
полосы |
полосы |
|
|
|
|
50 |
45-56 |
630 |
562-707 |
63 |
57-70 |
800 |
708-890 |
80 |
71-88 |
1000 |
891-1122 |
100 |
89-111 |
1250 |
1123-1414 |
125 |
112-140 |
1600 |
1415-1782 |
160 |
141-176 |
2000 |
1783-2244 |
200 |
177-222 |
2500 |
2245-2828 |
250 |
223-280 |
3150 |
2829-3563 |
315 |
281-353 |
4000 |
3564-4489 |
400 |
354-445 |
5000 |
4490-5657 |
Ординату точки (В) -
R |
В |
|
, дБ, определяют в зависимости от эквива-
лентной поверхностной плотности ограждения (mэ) по формуле (4.7):
RВ 20lg mэ |
12 |
, |
(4.7)
где mэ - эквивалентная поверхностная плотность ограждения, кг/м2, определяемая по формуле (4.8):
mЭ K m ,
m - поверхностная плотность ограждения, кг/м струкций принимается без учета ребер);
(4.8)
2, (для ребристых кон-
143
К- коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов и т.п. по отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той же по-
верхностной плотностью. Установленное по формуле (4.8) значение ( |
R |
В ) |
|
|
|||
следует округлить до 0,5 дБ. |
|
|
|
Для сплошных ограждающих конструкций плотностью |
= 1800 кг/м3 |
||
и более K =1. Для аналогичных ограждений, выполненных из легких или поризованных бетонов, кирпичной кладки или пустотелых керамических блоков коэффициент ( K ) определяется по приложению 28.
Для многопустотных плит перекрытия из тяжелого бетона плотностью 2500 кг/м3 толщиной 220 мм коэффициент (К), согласно приведенного в СП- 23-103-2003 расчета (пример 6), составляет 1.2.
Построение частотной характеристики изоляции воздушного шума осуществляется в следующей последовательности:
1.Из точки (В) (см. рис.4.5) проводится горизонтальный отрезок (ВА),
авправо – отрезок (ВС) с наклоном 6 дБ на октаву до точки (С) с ординатой
Rc = 65 дБ.
2.Из точки (С) вправо проводится горизонтальный отрезок (CD). Если точка (С) лежит за пределами нормируемого диапазона частот (
f |
c |
|
>3150 Гц), отрезок (CD) отсутствует.
Для определения индекса изоляции воздушного шума (Rw), необходимо вычислить сумму неблагоприятных отклонений построенной частотной характеристики от нормативного спектра (рис. 4.6). Нормативная частотная характеристика выполняется по данным, приведенным в приложении 27.
Неблагоприятными считаются отклонения вниз от нормативного спектра. Если сумма неблагоприятных отклонений максимально приближается к 32 дБ, но не превышает это значение, величина индекса изоляции шума (Rw), составляет 52 дБ.
Рис. 4.6. Нормативный спектр изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией
144
В том случае, когда сумма неблагоприятных отклонений превышает 32 дБ, нормативный спектр следует сместить вниз на целое число децибел так, чтобы сумма неблагоприятных отклонений не превышала величину 32 дБ. Когда же сумма неблагоприятных отклонений значительно меньше 32 дБ или неблагоприятные отклонения отсутствуют, нормативный спектр смещается вверх на целое число децибел так, чтобы новая сумма неблагоприятных отклонений от смещения нормативного спектра максимально приближалась к 32 дБ, но не превышала эту величину. В этих случаях за величину индекса изоляции воздушного шума (Rw) принимается ордината смещенного (вверх или вниз) нормативного спектра в 1/3-октавной полосе со среднегеометрической частотой 500 Гц.
Однослойные конструкции имеют границу применения, обеспечивающую величину звукоизоляции не более 55 дБ. Если требуется обеспечить величину звукоизоляции более 55 дБ, то ее можно достичь только с помощью многослойных конструкций или использовать дополнительную обшивку на относе. В качестве материала обшивки могут применяться листы древесноволокнистых или древесно-стружечных плит, фанера, асбестоцементные листы и др., прикрепляемые к ограждению с помощью каркаса. Воздушный промежуток между ограждением и обшивкой целесообразно принимать толщиной 4 -5 см и заполнять звукопоглощающим материалом. Использование этого приема позволяет повысить индекс изоляции воздушного шума на величину, определяемую по табл. 4.4.
Таблица 4.4
Увеличение индекса изоляции воздушного шума при устройстве обшивки
|
|
Величина индекса изоляции воздушного |
||
|
|
шума Rw, дБ |
||
Материал обшивки на относе |
|
|
||
обшивка выполнена |
обшивка выполнена |
|||
|
|
|||
|
|
с одной стороны |
с двух сторон |
|
|
|
|
||
Сухая штукатурка, асбестоце- |
|
|
||
мент, ДСП, фанера 15-20 мм, с |
|
|
||
заполнением |
воздушного про- |
4 |
6 |
|
межутка звукопоглощающим |
||||
|
|
|||
материалом |
(минераловатные |
|
|
|
плиты или стекловолокно и т.п) |
|
|
||
То же, без звукоизолирующего |
2 |
4 |
||
материала |
|
|||
|
|
|
||
Древесноволокнистая плита, |
|
|
||
фанера до 15 мм с заполнением |
2 |
5 |
||
воздушного промежутка звуко- |
||||
|
|
|||
поглощающим материалом |
|
|
||
То же, без звукопоглощающего |
0 |
1 |
||
слоя |
|
|||
|
|
|
||
|
|
145 |
|
|
При ориентировочных расчетах индекс изоляции воздушного шума однослойных ограждающих конструкций допускается определять по формуле (4.11) или по графику, приведенному на рис. 4.7.
Rw =
37lg m 55lg K
43
,
(4.11)
Рис. 4.7. Зависимость индекса изоляции воздушного шума Rw, ДБ, однослойных ограждений от их поверхностной плотноcти
Необходимо отметить, что облицовка однослойного ограждения относительно жестким материалом без воздушного промежутка может привести к ухудшению звукоизоляции из-за возникновения резонансных явлений в средней части нормируемого диапазона частот.
Щели и отверстия приводят к значительному снижению звукоизоляции ограждающих конструкций.
4.5.2. Определение индекса изоляции воздушного шума для каркасно - обшивных перегородок
В производственных и общественных зданиях в ряде случаев для ограждения помещений используют перегородки, выполненные из металла, стекла, асбестоцемента и тому подобных листовых материалов.
Индекс изоляции воздушного шума (Rw), дБ, таких ограждений определяют путем построения частотной характеристики в нормируемом диапазоне частот, изображая ее в виде ломаной линии ABCD (рис. 4.8).
Рис. 4.8. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским тонким ограждением
146
Координаты точек (В и С) устанавливают по табл.4.5 в зависимости от материала листового ограждения, его плотности и толщины.
Таблица 4.5
Значения координат точек В и С
Материал |
|
Плотность, |
f |
|
, Г |
fC, Гц |
R |
|
, ДБ |
R |
, ДБ |
|
кг/м3 |
|
|
||||||||
|
|
B |
|
B |
|
c |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сталь |
|
7800 |
6000/h |
12000/h |
|
40 |
|
32 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Алюминиевые сплавы |
|
2500-2700 |
6000/h |
12000/h |
|
32 |
|
22 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Стекло силикатное |
|
2500 |
6000/h |
12000/h |
|
35 |
|
29 |
|||
Стекло органическое |
|
1200 |
17000/h |
34000/h |
|
37 |
|
30 |
|||
Асбоцементные листы |
|
2100 |
9000/h |
18000/h |
|
35 |
|
29 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Листы ГКЛ и ГВЛ |
|
1100 |
19000/h |
38000/h |
|
36 |
|
30 |
|||
Древесно-стружечная |
плита |
850 |
13000/h |
26000/h |
|
32 |
|
27 |
|||
Твердая древесноволокнистая |
1100 |
19000/h |
38000/h |
|
35 |
|
29 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: h |
– толщина, мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найденные значения частот (
f |
B |
|
и fс) округляют до ближайших сред-
негеометрических частот 1/3-октавных полос (см. табл.4.3).
Наклон участка (ВА) принимают равным 4,5 дБ на октаву, а участка (СD) - 7,5 дБ на октаву.
Линия ABCD представляет собой частотную характеристику изоляции воздушного шума плоской однослойной перегородки, выполненной из листового материала.
В том случае, когда ограждающая перегородка выполняется из двух одинаковых по толщине листовых материалов по каркасу с воздушным промежутком между листами, для определения индекса изоляции воздушного шума такого ограждения первоначально строится частотная характеристика в виде ломаной линии ABCD (рис. 4.9), так же как для однослойной листовой перегородки (см. рис. 4.8).
Рис. 4.9. Частотная характеристика изоляции воздушного шума конструкций, состоящих из двух листов с воздушным промежутком
147
Затем строится вспомогательная линия A1B1C1D1 (рис.4.9) путем при-
бавления к ординатам линии ABCD поправки |
R |
(табл. 4.6), учитывающей |
1 |
увеличение поверхностной плотности ограждения за счет второго листа обшивки,
случае
где
m1
m1 и
= |
m |
2 |
|
m2 – поверхностные плотности обшивок, кг/м2 (в данном
);
d – толщина воздушного промежутка между обшивками, м. |
||||
Значение частоты (fР) округляется до ближайшей среднегеометриче- |
||||
ской частоты 1/3-октавной полосы согласно табл.4.3. |
|
|||
|
|
|
|
Таблица 4.6 |
|
Значения поправки |
R |
|
|
|
1 |
|
||
Mобщ / m1 |
R1 , д Б |
Mобщ / m1 |
R1 , д Б |
|
|
|
|
|
|
1,6 |
3,0 |
2,7 |
|
6,5 |
1,8 |
4,0 |
3,4 |
|
8,0 |
2,0 |
4,5 |
4,0 |
|
9,0 |
2,2 |
5,0 |
4,6 |
|
10,0 |
2,5 |
6,0 |
5,0 |
|
10,5 |
|
|
|
|
|
Далее вычисляется частота резонанса конструкции (fР) по формуле
(4.12):
fР
60 |
m m |
|
||
2 |
1 |
, |
||
dm m |
||||
|
|
|||
|
1 |
2 |
|
|
(4.12)
До частоты 0,8fР включительно частотная характеристика звукоизоляции двухслойной конструкции совпадает со вспомогательной линией A1B1C1D1 (точка Е-см. рис.4.9), а на частоте (fР) – понижается на 4 дБ относительно линии A1B1C1D1 (точка F-см. рис. 4.9).
На частоте 0,8 f p (три октавы выше частоты резонанса) находится
точка (К) с ординатой RК = RF + |
R |
|
|
|
|
|||
2 , которая соединяется с точкой (F). |
||||||||
Значение |
R |
устанавливают по табл. 4.7 в зависимости от толщины |
||||||
2 |
||||||||
воздушного промежутка (Н), дБ, между листами обшивки. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.7 |
||
|
|
|
Значения поправки |
R |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Толщина воздушного промежутка d , мм |
Величина H , дБ |
|
|
||||
|
|
|
15-25 |
|
|
22 |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
24 |
|
|
|
|
|
120 |
|
|
26 |
|
|
|
|
|
150 |
|
|
27 |
|
|
|
|
|
200 |
|
|
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
148 |
|
|
|
|
От точки (К) проводится отрезок (KL)с наклоном 4,5 дБ на октаву до
частоты ( |
f |
B ) параллельно вспомогательной линии A1B1C1D1. Превышение |
|||
|
|||||
отрезка KL над вспомогательной линией A1B1C1D1 представляет собой по- |
|||||
правку на влияние воздушного промежутка |
R |
||||
2 . |
|||||
В том случае, когда |
f |
B =8fР, точки (К и L) сливаются в одну точку. |
|||
|
|||||
Если f B <8fР, отрезок (FK) проводят только до точки (L), соответствующей
частоте( |
f |
B ). Точка (К) в этом случае лежит вне расчетной частотной харак- |
||
|
||||
теристики и является вспомогательной. |
||||
От точки (L) до частоты 1,25 |
f |
B (до следующей 1/3-октавной полосы) |
||
|
||||
проводится горизонтальная линия (LM).
На частоте (fс) определяют точку (N) с ординатой RN RС1 R2 и соединяют ее с точкой (М).
Из точки (N) проводится отрезок (NP) с наклоном 7,5 дБ на октаву. Ломаная линия A1EFKLMNP представляет собой частотную характе-
ристику изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией, состоящей из двух листов одинаковой толщины с воздушным промежутком между ними.
В случае заполнения воздушного промежутка пористым или пористоволокнистым материалом, частотная характеристика изоляции воздушного шума каркасно-обшивной перегородки строится аналогично частотной характеристике каркасно-обшивной перегородки без заполнения воздушного промежутка с той лишь разницей, что частоту резонанса при заполнении промежутка пористым материалом с жестким скелетом (пенопласт, пенополистирол, фибролит и т.д.) следует определять по формуле (4.13):
|
|
|
|
fР 0,16 |
|
ЕД (m2 m1) |
|
, |
(4.13) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
dm1m2 |
|
||
где |
m |
и m |
2 |
– поверхностные плотности обшивок, кг/м2; |
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
d – толщина воздушного промежутка, м.
Если обшивки не приклеиваются к материалу заполнения, значение ( E Д )
принимают с коэффициентом 0,75.
Построение частотной характеристики изоляции воздушного шума двухслойной каркасно-обшивной перегородки из листовых материалов с заполнением воздушного промежутка пористым или пористо-волокнистым материалом показано на рис. 4.10.
149
Рис. 4.10. Частотная характеристика изоляции воздушного шума каркаснообшивной перегородки из листовых материалов с заполнением воздушного промежутка пористым или пористо-волокнистым материалом
При заполнении воздушного промежутка полностью или частично минераловатными или стекловолокнистыми плитами частота резонанса определяется по формуле, как для каркасно-обшивной перегородки с воздушным промежутком между листами облицовки.
До частоты резонанса (fР) частотная характеристика звукоизоляции перегородки полностью совпадает с частотной характеристикой, построенной
для перегородки с незаполненным воздушным промежутком. |
|
|
|
|
|||||
|
На частоте 1,6 fР |
(две 1/3-октавные полосы выше частоты резонанса |
|||||||
(fР) определяют точку (Q) с ординатой (RQ), которая на величину |
R |
||||||||
|
4 выше |
||||||||
точки, лежащей на отрезке (FK). |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Величина |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 определяется по табл. 4.8 в зависимости от материала за- |
||||||||
полнения воздушного промежутка. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.8 |
|||
|
|
|
Значения поправки |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||
|
Материал заполнения |
Заполнение промежутка, % |
R4 |
, дБ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Пористо-волокнистый |
(мине- |
|
20 |
|
2 |
|
||
|
ральная вата или стекловолокно) |
|
30 |
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
40 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
50-100 |
|
5 |
|
|
|
Пористый с |
жёстким |
скелетом |
|
|
|
|
|
|
|
(пенопласт, |
пенополистирол, |
|
100 |
|
3 |
|
||
|
фибролит) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|