2. Нормативные требования к звукоизоляции ограждающих конструкций зданий

Расчет ограждающих конструкций производится с целью придания им необходимых защитных качеств от воздействия воздушного или ударного шумов.

При этом считается, что вертикальные ограждающие конструкции (стены, перегородки и т.п.) рассчитываются на воздушное воздействие шума, а горизонтальные (перекрытия) – на воздушное и ударное воздействие шума.

Нормируемыми параметрами звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, а также вспомогательных зданий и помещений производственных предприятий являются:

• индекс изоляции воздушного шума ограждающих конструкций R_w, дБ.

• индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием L_nw, дБ.

Параметры звукоизоляции ограждающих конструкций определяются в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами: 100, 150, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 Гц.

Нормативные параметры звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций жилых, общественных и вспомогательных зданий производственных предприятий следует принимать по приложению 1 в зависимости от категорий зданий А, Б и В:

категория А – высококомфортные условия;

категория Б – комфортные условия;

категория В – предельно допустимые условия.

Категория здания определяется техническим заданием на проектирование.

При выполнении курсовых проектов нормативные параметры звукоизоляции следует принимать для зданий категории Б (комфортные условия).

3. Расчет ограждающих конструкций на воздействие воздушного шума

Индекс изоляции воздушного шума R_w (дБ) ограждающей конструкции (стены, перегородки, окна и т.д.) с известной частотной характеристикой изоляции воздушного шума определяется путем сопоставления вышеуказанной частотной характеристики с нормируемой, приведенной на рис. 1.

Рис. 1. Нормативная частотная характеристика изоляции воздушного шума

ограждающих конструкций

В связи с тем, что ограждающие конструкции имеют разнообразные конструктивные решения (сплошные, каркасные, однослойные, из листовых материалов и т.п.), поэтому для каждой ограждающей конструкции существуют свои правила построения частотной характеристики звукоизоляции воздушного шума.

При расчетах необходимо, чтобы расчетный индекс изоляции воздушного шума был не ниже нормативного.

3.1. Для однослойных сплошных ограждающих конструкций с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м, выполненных из бетона, железобетона, кирпича и других подобных материалов, частотная характеристика изображается в виде ломаной линии АВСD, изображенной на рис. 2.

Рис. 2. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением

Построение частотной характеристики однослойной ограждающей конструкции производится в следующей последовательности:

1) определяются координаты точки В;

2) из точки В влево проводится горизонтальный отрезок ВА, а вправо – отрезок ВС с наклоном 6 дБ на октаву до ординаты R_с = 65 дБ;

3) из точки С вправо проводится горизонтальный отрезок СD. Если точка С лежит за пределами нормируемого диапазона частот (f_c > 3150 Гц), отрезок СD не проводится.

Абсцисса точки В определяется в зависимости от толщины и плотности материала ограждающей конструкции:

Плотность бетона γ, кг/м3	Частота fв, Гц	Плотность бетона γ, кг/м3	Частота fв, Гц
≥ 1800	29000/h	1200	35000/h
1600	31000/h	1000	37000/h
1400	33000/h	800	39000/h
		600	40000/h

При этом найденное значение f_в необходимо округлить до среднегеометрической частоты, в пределах которой находится f_в. для промежуточных значений γ частота f_в определяется интерполяцией (h – толщина ограждения, мм). Границы 1/3-октавных полос приведены в приложении 2.

Ордината точки В R_в (дБ) определяется в зависимости от эквивалентной поверхностной плотности ограждающей конструкции m_э по формуле

R_в = 20 lg m_э – 12. (1)

где m_э – эквивалентная поверхностная плотность (кг/м²) ограждающей конструкции,

m_э = m · K, (2)

где m – поверхностная плотность (кг/м²) ограждающей конструкции (для ребристых конструкций принимается без учета ребер); K – коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из легких и поризованных бетонов по отношению к конструкциям из жесткого бетона с той же поверхностной плотностью. Для сплошных ограждающих конструкций плотностью γ = 1800 кг/м³ и более K = 1.

Для сплошных ограждающих конструкций из легких и поризованных бетонов, кирпичной кладки и пустотелых керамических блоков коэффициент K определяется по приложению 3.

Для ограждающих конструкций из железобетона и бетона с круглыми пустотами плотностью более 1800 кг/м³ коэффициент K следует определять по формуле

, (3)

где J – момент инерции сечения, м⁴,

, (4)

где b – ширина сечения ограждения, м; h – толщина сечения, м; h_пр – приведенная толщина сечения, принимаемая для многопустотных плит, выполненных из тяжелого бетона плотностью γ = 2500 кг/м³, равной 120 мм.

Для ограждающих конструкций из легких бетонов с круглыми пустотами K принимается как произведение коэффициентов, определенных отдельно для сплошных конструкций из легких бетонов и конструкций с круглыми пустотами.

Определенные по формуле (1) значения ординат R_в следует округлять до 0,5 дБ.

После установления координаты точки В график АВСD наносится на рис. 1 с изображенной нормативной частотной характеристикой изоляции воздушного шума и затем определяется сумма неблагоприятных отклонений, которыми считаются отклонения, расположенные ниже нормативной частотной характеристики изоляции воздушного шума.

Если сумма неблагоприятных отклонений максимально приближается к 32 дБ, но не превышает эту величину, расчетное значение индекса изоляции воздушного шума проектируемой ограждающей конструкции принимается равной 52 дБ.

В том случае, когда сумма неблагоприятных отклонений превышает 32 дБ, нормативная кривая частотной характеристики смещается вниз на целое число децибел так, чтобы новая сумма неблагоприятных отклонений не превышала указанную величину.

Когда сумма неблагоприятных отклонений значительно меньше 32 дБ или неблагоприятные отклонения отсутствуют, нормативная кривая частотной характеристики смещается вверх на целое число децибел так, чтобы новая сумма неблагоприятных отклонений максимально приближалась к 32 дБ, но не превышала эту величину.

В случае смещения вверх или вниз нормативной кривой частотной характеристики за расчетную величину индекса изоляции воздушного шума принимается ордината смещенной нормативной кривой в 1/3-октавной полосе со среднегеометрической частотой 500 Гц.

3.2. Для однослойных плоских ограждающих конструкций, выполненных из металла, стекла, асбестоцементного листа и т.п., график частотной характеристики изоляции воздушного шума изображается в виде ломаной линии АВСD, представленной на рис. 3.

Координаты точек В и С определяются по табл. 1.

Наклон отрезка АВ на графике (см. рис. 3) принимается равным 4,5 дБ на октаву, а отрезок СD – 7,5 дБ на октаву. Значения частот f_в и f_c необходимо округлить до ближайшей среднегеометрической частоты 1/3-октавной полосы согласно приложению 2.

Рис. 3. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным

плоским ограждением из металла или стекла

Таблица 1

Материал	Плотность, г/м3	fв	fc	Rв	Rc
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
Асбестоцементные листы	2100 1800 1600	9000/h 9000/h 10000/h	18000/h 18000/h 20000/h	35 34 34	29 28 28
ГКЛ и ГВЛ	1100 850	19000/h 19000/h	38000/h 38000/h	36 34	30 28
Древесно-стружечные плиты	850 650	13000/h 13500/h	26000/h 27000/h	32 30,5	27 26
Твердая древесно-волок-нистая плита (ДВП)	1100	19000/h	38000/h	35	29

Примечание:h– толщина, мм.

3.3. Частотная характеристика изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной в виде двух обшивок из листов сухой гипсовой штукатурки, асбоцемента, металла и т.п. по каркасу из тонкостенного металлического профиля или деревянных брусков с воздушным промежутком между ними или с промежутком, заполненным минераловатными, стекловолокнистыми плитами или пенопластом, определяется в следующей последовательности:

1) строится частотная характеристика изоляции воздушного шума для одного слоя листового материала обшивки в соответствии с п. 3.2 (ломаная линия АВСD, см. рис. 3). Затем строится вспомогательная линия А₁В₁С₁D₁ путем прибавления к значениям линии АВСD поправки ΔR₁ на увеличение поверхностной массы ограждения, определяемой по табл. 2 в зависимости от отношения суммарной плотности ограждения m_общ (без учета каркаса) и поверхностной плотности одного слоя обшивки m₁;

Таблица 2

mобщ/m1	ΔR1, дБ	mобщ/m1	ΔR1, дБ
1,4	2,0	2,7	6,5
1,5	2,5	2,9	7,0
1,6	3,0	3,1	7,5
1,7	3,5	3,4	8,0
1,8	4,0	3,7	8,5
2,0	4,5	4,0	9,0
2,2	5,0	4,3	9,5
2,3	5,5	4,6	10,0
2,5	6,0	5,0	10,5

2) определяется частота резонанса f_p (Гц) ограждающей конструкции по формуле

, (5)

где m₁ и m₂ – поверхностные плотности обшивок, кг/м²; d – толщина воздушного промежутка, м.

Значение частоты f_р округляется до ближайшей среднегеометрической частоты 1/3-октавной полосы согласно приложению 2;

3) до частоты 0,8 f_р частотная характеристика звукоизоляции ограждающей конструкции совпадает со вспомогательной линией А₁В₁С₁D₁ (точка Е, рис. 4), а на частоте f_р – звукоизоляция понижается на 4 дБ (точка F, см. рис. 4);

4) на частоте 8 f_р наносится точка К с ординатой Rk = Rf + Н, которая соединяется с точкой F. Величина Н устанавливается в зависимости от толщины воздушного промежутка между обшивками d:

d , мм 15–25 50 100 150 200

Н, дБ 22 24 26 27 28

Рис. 4. Частотная характеристика изоляции воздушного шума конструкцией, состоящей из двух листов с воздушным промежутком при одинаковой толщине листов

5) от точки К проводится отрезок КL с наклоном 4,5 дБ на октаву до частоты f_в. В том случае, когда частота f_в = 8f_р, точки К и L сливаются в одну точку, а если частота f_в < 8f_р отрезок FK проводится только до точки L, соответствующей частоте f_в. Точка К в этом случае отсутствует;

6) от точки L до частоты 1,25f_в проводится горизонтальный отрезок LМ. На частоте f_с находится точка N с ординатой R_n = R_с1 +ΔR₂, дБ, которая соединяется с точкой М. Далее из точки N строится отрезок NР, с наклоном 7,5 дБ на октаву.

Ломаная линия A₁EFKLMNP представляет собой частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной в виде двух обшивок по каркасу с незаполненным воздушным промежутком.

3.4. В случае, когда одна из обшивок состоит из двух слоев листового материала, а другая – из одного слоя, звукоизоляция на частоте f_c увеличивается на поправку ΔR₃ = 2 дБ. Если обе обшивки состоят из двух слоев листового материала, то звукоизоляция на частоте f_с увеличивается на величину ΔR₃ = 3 дБ. При построении частотной характеристики на частоте f_с отмечается точка S с ординатой:

R_s = R_n + ΔR₃ = R_c + ΔR₁ + ΔR₂ + ΔR₃,

из которой проводится вправо отрезок SТ с наклоном 7,5 дБ на октаву.

3.5. Если промежуток между обшивками заполнен звукопоглощающим материалом, звукоизоляция каркасной перегородки возрастает за счет увеличения поверхностной плотности ограждения. В этом случае при построении частотной характеристики следует построить частотную характеристику звукоизоляции, как для каркасной перегородки с воздушным промежутком, принимая поправку ΔR₁ по табл. 2 с учетом поверхностной плотности звукопоглощающего заполнителя (рис. 5).

Рис. 5. Частотная характеристика изоляции воздушного шума каркасно-обшивной

перегородкой с заполнением воздушного промежутка

В том случае, когда промежуток между обшивками заполнен полностью или частично минераловатными или стекловолокнистыми плитами частоту резонанса ограждающей конструкции следует определять по формуле (5), а когда промежуток заполнен пористым материалом с жестким скелетом типа пенопласта, пенополистирола, фибролита и т.п., частоту резонанса f_р (Гц) необходимо определять по формуле

f_р = 0,16, (6)

где m₁ и m₂ – поверхностные плотности облицовок, кг/м³; d – толщина воздушного промежутка, м; Е_д – динамический модуль упругости материала заполнителя, Па.

В случае, когда облицовки не приклеиваются к материалу заполнителя, значения динамического модуля упругости Е_д принимаются с коэффициентом 0,75.

До частоты резонанса f_р частотная характеристика звукоизоляции ограждающей конструкции совпадает с частотной характеристикой, построенной для каркасной перегородки с незаполненным воздушным промежутком (см. рис. 5).

На частоте 1,6f_р (2 1/3-октавные полосы выше частоты f_р) устанавливаем точку Q с ординатой на величину DR₄ выше точки, лежащей на отрезке FK, и соединяем ее с точкой F (см. рис. 5).

Далее частотная характеристика строится параллельно частотной характеристике звукоизоляции обшивной перегородки с незаполненным воздушным промежутком – линия A₁EFQK₁L₁M₁N₁P (см. рис. 5).

3.6. При ориентировочных расчетах индекс изоляции воздушного шума (дБ) ограждающими конструкциями сплошного сечения с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м² допускается определять по формуле

R_w = 37 lg m_э + 55 lg К – 43, (7)

где m_э – эквивалентная поверхностная плотность, кг/м², определяемая по формуле (2); К – коэффициент, численное значение которого следует принимать в соответствии с указаниями п. 3.1.