Лекция 2

Основы звукоизоляции конструкций зданий.

Звукопоглощающие материалы

Под шумом в широком смысле слова понимают звуки, нарушающие тишину и мешающие восприятию звуковых сигналов.

По своему характеру шумы бывают:

1) длительными с постоянным узким диапазоном спектра (гудение электромотора);

2) длительными с широким диапазоном (уличный шум, образуется из разнообразия элементарных шумов – шумовой фон);

3) эпизодическими, характеризующимися узким спектром, высоким уровнем и малой длительностью (гудки паровоза, автомашины и т.п.).

По спектральному составу шумы разделяются на:

1. низкочастотные f ≤ 300 Гц;

2. среднечастотные 300 ÷ 800 Гц;

3. высокочастотные > 800 Гц.

Причина шума в здании:

1. от внутренних источников – инженерное и санитарно-техническое оборудование, громкая музыка, танцы, удары инструментом и т.п.;

2. от внешних источников – транспорт, шум от предприятий, игра детей на улице и т.п.

Шумы от внутренних источников бывают:

1. воздушные – возникают от источника, не связанного с конструкциями (например громкоговоритель, пение, плач ребенка и др.) – передача звуковой энергии происходит в воздухе (1 на рисунке 1)и в результате колебания конструкций, разделяющих два помещения ( 1^/ на рисунке 1);

2. ударные – возникают при ударах по междуэтажным конструкциям (удар молотка, танцы, прыжки, падение инструмента и т.п.- 2 на рисунке 1) – передача энергии происходит через колебание конструкций;

3. структурные – возникают при вибрации механизмов и при жестком соединении конструкции с каким-либо механизмом: насосы, вентиляционные и лифтовые установки (3 на рисунке 1) – может передаваться по конструкциям на большие расстояния.

Рисунок 1 Пути передачи шума

1,2,3 – прямые; 4 – косвенные в соседние помещения с источником шума;

5 – косвенные в удаленные от источника шума помещения

Устранение шума

К основным методам ограничения распространения шума, относятся:

1. соответствующая внешняя и внутренняя планировка

Необходимо чтобы все помещения, связанные с возникновением шума были сосредоточены в одном месте и удалены от жилых и рабочих помещений. Например: 1) лестницы, лифты, мусоропровод, вентиляционные камеры должны компактно располагать в лестнично-лифтовом узле 2) кухни, санузлы внутри квартиры должны располагаться компактно

2. устройство надлежащей звукоизоляции ограждающих конструкций

3. обеспечение звукопоглощения звуковой энергии вдоль путей ее распространения;

Устройство звукопоглощающих облицовок во многих помещениях общественных зданий:- в учебных, спортивных, зрелищных и иных зданиях для создания наилучших акустических условий восприятия речи и музыки

4. надлежащий выбор оборудования и виброизоляции колебаний технического оборудования.

Применение глушителей, кожухов, амортизаторов и т.п.: в специальных конструкциях глушителей шума;- для облицовки выгородок, экранов и кожухов около источников шума

Звукоизоляция ограждающих конструкций.

1. В междуэтажных перекрытиях:

1) Применением акустических междуэтажных перекрытий (рис. 2 и рис.3);

Рисунок 2 Акустические схемы междуэтажных перекрытий

а – тип «плавающего пола на сплошной упругой прокладке: 1 – паркет-специал; 2 – стяжка бетонная или шлакобетонная; 3 – упругая прокладка; 4 – несущая плита перекрытия;

б – тип раздельного перекрытия: 1 – линолиум с войлочной прокладкой; 2 – верхняя несущая железобетонная плита; 3 – упругая прокладка по всему периметру пола; 4 – нижняя потолочная железобетонная плита; 5 – плинтус деревянный; 6 – цементная заделка сопряжений;

в – тип подвесного потолка на металлических амортизаторах-пружинах:

1 – несущая плита перекрытия; 2 – металлический тяж с пружинным аморти-затором; 3 – пористая плита-поглотитель; 4 – плита потолка, опирающаяся на двутаврик; 5 – двутаврики металлические

Рисунок 3 Подвесные потолки из плит" Акмигран" или минераловатных плит

а - с каркасом из стальных профилей; б - с каркасом из П-образных стальных профилей; в - с каркасом из двутавровых алюминиевых профилей; г - со стальным каркасом в двух уровнях: 1 - направляющий или второстепенный профиль каркаса;

2 - лицевые элементы(звукопоглощающие плиты); 3 - проволочная подвеска; 4 - дюбель; 5 – главный профиль каркаса; 6 – профиль-шпонка; 7 – соединительный элемент профилей каркаса

2) Применением рекомендуемых спряжений стыков между перекрытиями и перекрытия со стенами (рис.4 и рис. 5 );

Рисунок 4 Примыкание пола на звукоизоляционной прокладке к стене

1 – плита перекрытия; 2 – стена;

3 – плита стяжка; 4 – покрытие пола;

5 – дощатый пол; 6 – упругие про-кладки; 7,8 - плинтусы

Рисунок 5 Рекомендуемые решения сопряжения между элементами зданий

а - заделка торцов пустот в плитах перекрытий; б - неправильное расположение упругой прокладки, которое сводит на нет ее звукоизолирующий эффект; в - рекомендуемое решение сопряжения стены с перекрытием; г - рекомендуемое сопряжение перегородки с перекрытием: 1 - чистый пол; 2 - стяжка бетонная; 3 - плинтус; 4 - упругая прокладка; 5 - штукатурка

2. В стенах и перегородках:

Двойные стены обычно проектируют с жесткой связью между элементами по контуру ограждения ( по периметру или в отдельных точках) с толщиной промежутка между элементами не менее 4 см – для увеличения звукоизоляции двойных стен при заданной конструкции их элементов принимают следующие конструктивные меры:

- увеличение промежутка между элементами двойной стены;

- устранение жесткой связи между элементами двойной стены, а также между конструкциями, примыкающими к ним со стороны изолируемых помещений.

В конструкциях каркасно-обшивочных перегородок следует предусматривать точечное крепление листов обшивки к каркасу с шагом не менее 300 мм. Если применяются два слоя обшивки, то они не должны быть склеены между собой.

***

Звукопоглощение. Звукопоглощающие материалы и конструкции

Существуют поглотители:

1. с интенсивным звуковым поглощением в широком диапазоне частот – широкополостные;

2. с интенсивным звуковым поглощением в узком диапазоне частот –узкополостные.

Основными показателями, характеризующими звукопоглощающие материалы, являются:

1. коэффициент звукопоглощения

2. сопротивление продуванию потока воздуха.

Коэффициент звукопоглощения α определяется отношением поглощенной звуковой энергии к падающей

α = Е _погл / Е _пад = (Е _пад – Е _отр) / Е _отр , где

Е_погл - поглощенная звуковая энергия определяется по разности падающей Е _пад и отраженной Е _отр звуковой энергии.

Обычные строительные материалы – стекло, бетон, кирпич, штукатурка и т.п. в общем случае имеют ничтожно малые коэффициенты звукопоглощения (чаще всего в диапазоне 0,01-0.05), т.е. практически полностью отражают падающие звуковые волны (применяются при проектирование акустики залов в качестве звукоотражающих экранов различного типа).

Звукопоглощающими следует называть те конструкции и материалы, у которых коэффициент звукопоглощения α больше 0,2.

Виды звукоизоляционных материалов

Плоскостные:

1. пористые – интенсивно поглощающие звуки высоких частот;

2. колебательные панели – обладающие наибольшим звукопоглощением в диапазоне низких частот;

3. конструкции с перфорированным слоем – звукопоглощающие свойства предопределяются расчетом и проектированием;

Объемные:

4. штучные дифракционные поглотители.

1. Пористые

В виде панелей. Звукопоглощение пористых материалов обусловлено:

1. вязким трением при движении воздуха в узких каналах и порах;

2. внутренним трением при деформации скелета материала;

3. теплообменом между воздухом в порах и скелете .

Изготавливают в виде плит, которые крепят

1) непосредственно к поверхности,

2) на откосе – на расстоянии обычно 50-100 м.

Могут быть двух видов по материалу:

- Зернистый пористый материал (минеральная крошка, пемза, каолин).

- Волокнистые пористые материалы (древесное волокно, стеклянное или капроновое волокно, асбест, минеральная вата. на битуме, смоле, цементе).

Коэффициент звукопоглощения большинства пористых материалов хорошо работает на средних и высоких частотах и составляет 0,4 ÷ 0, 6.

К пористым материалам также относится драпировка и ковры – применяют при улучшении звукопоглощения в зрительных залах.)

Схемы применяемы плоских звукопоглощающих конструкций различно типа и их частотные характеристики показаны на рис. 6.

Рисунок 6 Схемы звукопоглощающих конструкций и их частотные характеристики

а – открытый проем; б – бетон, кирпич, штукатурка; в – пористый поглотитель вплотную; г – пористый поглотитель на откосе; д – пористый поглотитель вплот-ную с перфорированным покрытием; е,ж,з – резонансные звукопоглотители; и – многослойный резонансный звукопоглотитель: 1 – с воздушным промежутком, 2 – без воздушного промежутка.

а-звукопоглащение

f-частота звука

2.Резонирующие, колеблющиеся под воздействием звуковых волн панели.

Конструкция состоит из плотного гибкого листа (обычно фанерного), шарнирно закрепленного на деревянном или металлическом каркасе с воздушной прослойкой между листом и стеной (потолком) (рис.7).

Гибкий лист из плотного материала действует как масса, а воздушная прослойка за ней – как пружина.

Максимальное звукопоглощение таких конструкций наблюдается на резонансной частоте f_о, смещенной в область достаточно низких частот (до 300 Гц). При определенной жесткости панели и ее размерах можно получить достаточно высокий коэффициент звукопоглощения и на средних и высоких частотах. Для повышении коэффициента звукопоглощения также можно 1) заполнять воздушную прослойку матом из минераловатного волокна, обернутого в мешковину; 2) вводить упругие прокладки по периметру сопряжения листа с каркасом.

Рисунок 7 Конструктивное решение звукопоглощающих деревянных панелей

а – разрез и план; б – узел соединения (сопряжения): 1 – шарнирные сопряжения листа с каркасом; 2 – шайба; 3 – обвязка (25х10 мм); 4 – фанера толщиной не более 10 мм; 5 – звукопоглощающий мат толщиной 50 мм

По сравнению с пористыми поглотителями резонирующие имеют преимущества:

1) долговечнось;

2) гигиеничность;

3) устойчивость против механических воздействий.

Их используют при коррекции частотных характеристик реверберации в радиовещательных, кино- и телестудиях, а также в зрительных залах.

Различного вида резонирующие панели приводятся на рис. 8. Некоторые из них обладают не только значительным звукопоглощением в диапазоне низких частот, но и звукорассеивающим действием.

Рисунок 8 Архитектурные типы звукопоглощающих деревянных панелей