9473

Таблица 16

Поправку к граничной частоте области НПР вычисляем в соответствии с

формулой (20):

при этом О mn = 3 – 2,772 = 0,228.

Таким образом, частотные области прохождения звука через гипсобетон-

ную панель выглядят следующим образом:

Таблица 17

Значения граничных частот округляются до ближайшей среднегеомет-

рической частоты полосы пропускания звука.

4.4.3. Собственную звукоизоляцию гипсобетонной панели определяем по

формулам табл. 10.

Окончание табл. 18

Звукоизоляция ограждения, R, дБ, при среднегеометрических значениях частот полосы пропускания звука, Гц

33,6 29,2 35,1 39,6 42,8 46,1 48,9 51,7 54,6 57,5 60,1

4.4.4. Значения характеристик самосогласования волновых полей и коэф-

фициента излучения звука вычисляются по формулам табл. 11.

Таблица 19

Величины характеристик самосогласования А04 (для частот 100 630 Гц)

и коэффициента излучения smn (для частот 800 5000 Гц) при среднегеометрических значениях частот полосы пропускания звука, Гц

Окончание табл. 19

Величины характеристики самосогласования А04 (для частот 100 630 Гц)

и коэффициента излучения smn (для частот 800 5000 Гц) при среднегеометрических значениях частот полосы пропускания звука, Гц

4.4.5. Значения характеристик волновых полей были определены в соот-

ветствии с выражениями табл. 12.

Таблица 20

Окончание табл. 20

Величины характеристик волнового поля при среднегеометрических значениях частот полосы пропускания звука, Гц

4.4.6. Значения функции отклика ограждающей конструкции FИ для данных размеров в плане определяем по табл. 14.

Таблица 21

Окончание табл. 21

Величина функция отклика FИ при среднегеометрических значениях частот полосы пропускания звука, Гц

500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

0,99 0,83 0,985 0,99 0,99 0,95 0,99 0,99 0,96 0,998 0,998

4.4.7. После определения численных значений звукоизоляции гипсобетонной панели строим ее частотную характеристику (рис. 11).

R, дБ

Рис. 11. Теоретическая (расчетная) частотная характеристика звукоизоляции гипсобетонной панели (h = 80 мм, D = 61 635 Па м3)

5 Инженерный метод расчета звукоизоляции ограждающих конструкций с

ослабленным поперечным сечением

Для решения задачи изоляции воздушного шума легкими ограждения-

ми без увеличения их массы необходимо прежде всего знать механизм прохож-

дения звука через однослойную пластину, которая является составной частью любой ограждающей конструкции (см. п. 2).

Теория самосогласования волновых полей, устанавливающая двойствен-

ную природу прохождения звука через ограждение (резонансное и инерцион-

ное), позволяет установить предельные значения звукоизоляции пластины за-

данной массы, которые определяются инерционным прохождением звука. Пре-

дельная звукоизоляция определяется только массой ограждающей конструкции и ее размерами.

Резонансное прохождение звука определяется степенью самосогласова-

ния звуковых полей в плоскости ограждения со стороны «шумного» и «тихого» помещений и волнового поля собственных колебаний панели. Чем больше со-

гласование волновых полей, тем более интенсивно пластина излучает звук в ре-

зонансном режиме.

Таким образом, резонансное прохождение звука снижает звукоизоляцию ограждающей конструкции относительно ее предельных значений, определяе-

мых инерционным прохождением, что позволяет сделать вывод о необходимо-

сти уменьшения прохождения звука в режиме собственных колебаний. Для ре-

шения этой задачи необходимо снижение характеристики самосогласования волновых полей, которая определяется поверхностной массой строительной панели, ее цилиндрической жесткостью, геометрическими размерами и часто-

той звука. Проведенные исследования показали, что для ограждающей конст-

рукции с известной поверхностной массой и заданными размерами можно управлять резонансным прохождением звука путем изменения (уменьшения) ее цилиндрической жесткости. Одним из способов, который позволяет уменьшать цилиндрическую жесткость ограждения, –это ослабление его поперечного се-

чения (ОПС).

Ограждающая конструкция с ОПС – это однослойная панель с продоль-

ными и поперечными прорезями определенного шага и глубины. Шаг и глуби-

на устанавливаются предварительно в зависимости от поверхностной массы и цилиндрической жесткости. Впервые эффект повышения звукоизоляции фа-

нерного листа с пропилами был обнаружен Л. Кремером.

Для конструирования эффективных ограждающих конструкций с ОПС разработан способ повышения звукоизоляции реальных строительных ограж-

дений [19] – [21], который включает в себя расчет звукоизоляции ограждающей конструкции с ОПС, состоящий из нескольких этапов:

- определение оптимальных характеристик ОПС (глубины и шага про-

пилов каждого конкретного ограждения в зависимости от его физико-

механических характеристик (поверхностной плотности, цилиндрической же-

сткости, размеров и т. д.); - определение звукоизоляции ограждающей конструкции в расчетных об-

ластях частот до и после ОПС по теории самосогласования волновых полей; - сравнение частотных характеристик звукоизоляции ограждающей

конструкции до и после ОПС – вывод об эффективности применения техноло-

гии ОПС для данного ограждения.

Таким образом, разработанный способ ОПС строительных ограждающих конструкций позволяет определять оптимальную степень ослабления сечения в зависимости от предельных значений звукоизоляции. На основании этих дан-

ных можно рассчитывать собственную звукоизоляцию ограждений, улучшая ее путем подбора оптимальных характеристик ОПС в зависимости от спектра изолируемого шума.

5.1 Определение физико-механических характеристик

ограждений с ОПС

5.1.1. На начальном этапе расчета устанавливаются основные парамет-

ры проектируемой ограждающей конструкции: размеры в плане, толщина, а

также характеристики материала конструкции: плотность, модуль упругости,

коэффициент Пуассона и коэффициент потерь. Эти параметры можно предста-

вить в табличной форме (см. табл. 22).

5.1.2. Вычисление поверхностной плотности, кг/м2, и цилиндрической

жесткости ограждения, Па м3, по формулам (19) и (5):

E h3

μρ h; D 12 (1 ν2 ) .

5.1.3.Определение оптимальной степени ОПС ограждения (глубина и шаг пропиливания):

-оптимальная толщина ограждения (hОПТ.), м,

где X1 β β2 α γ ,

2 α

где , , – коэффициенты, определяемые по формулам:

где с0 – скорость звука в воздухе, м/с; f – частота звука, Гц; FИ – функция отклика ограждения (см. табл. 28).

Кроме того, оптимальная толщина назначается с учетом условий работы ограждения и его конструктивного решения (однослойная внутренняя перего-

родка, обшивка по каркасу или др.) и в зависимости от прочности материала:

hОПТ. hпредmin .доп. ,

т.е. поперечное сечение нельзя ослаблять больше минимальной предельно допустимой величины. Обычно для ненесущих внутренних перегородок назна-

чается:

1

hОПТ. 2h.

где И – длина изгибной волны, м, в ограждении:

где fГmn – граничная частота области полных пространственных резонансов

(ППР), Гц.

Для листовых ограждений спектр частот собственных колебаний в облас-

ти (fГmn), Гц, достаточно плотный, поэтому можно принять, что

Фактическая толщина ограждения, м, после выполнения прорезей на глубину определяется как:

h h δ.

5.1.4. Вычисление цилиндрической жесткости и поверхностной плотно-

сти ограждающей конструкции после ОПС.

Цилиндрическая жесткость (D ), Па м3, ограждения с ОПС определяется

Поверхностная плотность ограждения с ОПС ( ), кг/м2, изменится в зависимости от размеров выполненных прорезей:

S

где S = a×b– площадь поверхности панели, м2;

V = a×b×h – объем панели до ослабления сечения, м3;

VПР. = a×bПР.× ×nпрод. + b×bПР.× ×nпоп. – объем прорезей, м3,

где a, b – размеры ограждения в плане, м (а > b);

bПР., – ширина и глубина прорезей соответственно, м;

nпрод., nпоп. – количество прорезей в продольном и поперечном направлениях соответственно.

5.2 Определение граничных частот областей резонансного

прохождения звука для ограждений ОПС

Для большинства применяемых в гражданском строительстве огражде-

ний в нормируемом диапазоне частот (100 5000 Гц) находятся области непол-

ных и полных пространственных резонансов (НПР и ППР). Проведем вычисле-

ние граничных частот этих областей для двух случаев – для ограждения без пропилов и для ограждения с расчетным ослаблением сечения по п. 1.3.

Расчеты проводятся по теории самосогласования волновых полей (см.

табл. 23). Полученные значения округляются до ближайшей среднегеометриче-

ской 1/3-октавной частоты.