Построение расчетного спектра изоляции воздушного шума тонкой однослойной перегородкой

Частотную характеристику (спектр) изоляции воздушного шума однослойной плоской тонкой ограждающей конструкцией из металла, стекла, асбоцементного листа, гипсокартонных листов и тому подобных материалов определяют графическим способом, изображая ее в виде ломаной линии ABCD (рис. 1).

Рис. 1. Спектры изоляции воздушного шума:

ABCD – перегородки, состоящей из одного листа; A₁B₁C₁D₁ – перегородки, состоящей из двух листов одинаковой толщины и плотности без учета воздушного промежутка; A₁EFKLMNP – перегородки, состоящей из двух листов одинаковой толщины с учетом воздушного промежутка и резонанса.

Для получения построения расчетного спектра изоляции необходимо определить координаты точек B и C в зависимости от толщины ограждения, материала конструкции и его плотности.

Для заданного материала (табл.1) определить значения ординат точек B и C соответственно R_B и R_C, а также значение фактора Ф.

Вычисляются абсциссы точек B и C – f_B и f_C по формулам

, Гц и , Гц, (1)

где – толщина перегородки в м.

Значения f_B и f_C, округляются их до ближайших значений среднегеометрических частот.

На построенную координатную сетку наносят точки В и C и соединяют их отрезком BC.

Из точки B влево провести наклонный отрезок BA с падением 4,5 дБ на октаву. Падение 4,5 дБ на октаву означает, что при уменьшении абсциссы графика на одну третьоктавную полосу уменьшение ординаты составляет 1,5 дБ.

Из точки C вправо провести наклонный отрезок BC с подъемом 7,5 дБ на октаву. Подъем 7,5 дБ на октаву означает, что при увеличении абсциссы графика на одну третьоктавную полосу увеличение ординаты составляет 2,5 дБ.

Полученная ломаная линия ABCD в диапазоне частот от 100 Гц до 3150 Гц и есть расчетная частотная характеристика (расчетный спектр) изоляции воздушного шума заданного ограждения (рис. 1).

Изоляция однослойной тонкой конструкции часто не соответствует нормативным требованиям.

Для расчета двухслойной конструкции необходимо:

Вычислить поверхностные плотности каждого листа по формулам

, кг/м² и , кг/м², (2)

где и – плотности материалов обшивок, кг/м³, и – их толщины, м.

Вычислить суммарную поверхностную плотность конструкции без учета каркаса

, кг/м² (3)

и отношение , где – поверхностная плотность более толстого листа.

По таблице 2 определить повышение звукоизоляции на _, дБ, вызванное увеличением массы перегородки.

В случае одинаковой толщины обшивок построить вспомогательную ломаную линию A ₁ B ₁ C ₁ D ₁ путем прибавления к ординатам спектра ABCD поправки , дБ. На рис.1 добавка ∆R₁= 4,5 дБ определена для = и = 2.

При различной толщине обшивок (h ₁> h ₂) по формуле (1) вычислить частоту ƒ_C2 для листа меньшей толщины.

Построить вспомогательную линию A ₁ B ₁ до частоты f_B путем прибавления к ординатам спектра ABCD (соответствующего более толстому листу толщиной ) поправки , дБ. Между частотами f_B и ƒ_C2 провести горизонтальный отрезок B ₁ C ₁ и далее отрезок C ₁ D ₁ с подъемом 7,5 дБ на октаву, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Построение спектра изоляции воздушного шума перегородки, состоящей из двух листов с воздушным промежутком, при различной толщине листов:

ABCD – спектр перегородки, состоящей из одного более толстого листа; A₁B₁C₁D₁ – вспомогательный спектр перегородки, состоящей из двух листов различной толщины без учета воздушного промежутка;; A₁EFKLMN – спектр перегородки, состоящей из двух листов различной толщины с учетом воздушного промежутка.

Резонансная частота двух обшивок определяется по формуле:

, Гц (4)

где d– толщина воздушного промежутка, м.

Значение f_Р, округляют до соответствующей среднегеометрической частоты этой полосы.

Вычислить значение 0,8 f_Р. Эта частота на одну треть октавы ниже, чем f_Р.

Вычислить значение 8 f_Р. Эта частота на три октавы (т.е. на 9 третьоктавных полос) выше, чем f_Р.

На низких частотах (менее 0,8 f_Р) воздушный промежуток не влияет на звукоизоляцию. Поэтому до частоты включительно спектр изоляции двухслойной конструкции совпадает со вспомогательной линией A ₁ B ₁ C ₁ D ₁, т.е. увеличение изоляции по сравнению с однослойной перегородкой связано только с увеличением поверхностной плотности ограждения.

На частоте 0,8 f_Р отметить точку E на линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁ (см. рис. 1).

На частоте резонанса f_Р изоляция снижается и принимается на = 4 дБ ниже линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁.

На частоте f_Р отметить точку F (см. рис. 1) на 4 дБ ниже линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁. Точку F соединить с точкой E.

На частотах, превышающих , на протяжении трех октав воздушный промежуток, даёт повышение изоляции, которое на частоте достигает значения ∆ R, зависящего от толщины воздушного промежутка d.

По таблице 3 в соответствии с заданной толщиной воздушного промежутка d определить значение ∆ R, дБ.

На частоте (три октавы выше частоты резонанса) отметить точку K с ординатой .

Точку K соединить с точкой F.

На частоте воздушная прослойка увеличивает изоляцию на величину , равную

, дБ. (6)

На частотах выше до частоты ƒ _B провести отрезок KL, параллельный вспомогательной линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁ (т. е. с наклоном 4,5 дБ на октаву). На этих частотах повышение изоляции за счет воздушной прослойки не изменяется.

Возможные следующие частные случаи в построении спектров.

Если , то точки K и L совпадают.

Если < , то отрезок FK проводится только до точки L, соответствующей частоте . Точка K в этом случае лежит вне расчетного спектра и является вспомогательной.

В случае обшивок одинаковых по толщине и материалу провести горизонтальный отрезок LM в пределах одной трети октавы.

На частоте f_C к ординате точки C ₁ вспомогательной линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁ прибавить величину и отметить точку N (см. рис. 1).

Точку N соединить с точкой M.

От точки N вправо провести отрезок NP, параллельный вспомогательной линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁ (т. е. с наклоном 7,5 дБ на октаву).

Ломаная линия A ₁ EFKLMNP представляет собой расчетный спектр изоляции воздушного шума перегородки, состоящей из двух листов с воздушным промежутком между ними, при одинаковой толщине листов.

В случае обшивок различной толщины (h ₁> h ₂) провести горизонталь LM до частоты ƒ_C2, как показано на рис. 2.

От точки M вправо провести отрезок MN, параллельный вспомогательной линии A ₁ B ₁ C ₁ D ₁ (т. е. с наклоном 7,5 дБ на октаву).

Ломаная линия A ₁ EFKLMN представляет собой расчетный спектр изоляции воздушного шума перегородки, состоящей из двух листов с воздушным промежутком между ними, при различной толщине листов.

Полученный спектр сравнивают с требуемым для данного помещения.

Звукоизоляция каркасных или пустотелых перегородок зависит от массы (и жесткости) материала облицовки и от толщины (и звукопоглощающих свойств) воздушного промежутка между ними.

Различные конструкции перегородок на основе каркаса из деревянного бруса 50х100 мм изображены на рис. и расположены в порядке возрастания звукоизолирующей способности. В качестве исходной конструкции звукоизоляционной перегородки, смонтированной на двух независимых каркасах, рассмотрим поз.5.

Рис. Звукоизоляция различных конструкций перегородок

Если внутри исходной перегородки (поз.5) закрепить один или два дополнительных слоя гипсокартона, мы разделим существующий воздушный промежуток на несколько более тонких сегментов (поз.4, поз.3). Несмотря на увеличение поверхностной массы перегородки, уменьшение воздушных промежутков значительно снизит звукоизоляцию на низких частотах, что приведет к общему уменьшению значения индекса изоляции воздушного шума Rw.

Если же по одному дополнительному слою ГКЛ смонтировать на каждую наружную сторону перегородки (поз.6), то звукоизоляция перегородки значительно возрастет.

Необходимо отметить, что при устройстве перегородок №3 и №6 использовалось одинаковое количество материалов. Таким образом, применение правильного технического решения при конструировании звукоизоляционных перегородок и оптимальное сочетание звукопоглощающих и общестроительных материалов имеет гораздо большее влияние на конечный звукоизоляционный результат, чем простой выбор специальных акустических материалов.

Для увеличения звукоизоляции каркасных перегородок рекомендуется применять конструкции на независимых каркасах, двойные или даже тройные облицовки из ГКЛ, заполнять внутреннее пространство каркасов специальным звукопоглощающим материалом, применять упругие прокладки между направляющими профилями и строительными конструкциями, тщательно герметизировать стыки.

Пенопласт выпускается в листах различной толщины и объемной плотности. Это прекрасный теплоизолирующий материал, но к звукоизоляции воздушного шума он не имеет никакого отношения. Единственная конструкция, в которой применение пенопласта может положительно повлиять на снижение шума, это его укладка под стяжку в конструкции плавающего пола. Да и то это касается снижения только ударного шума. При этом, эффективность слоя пенопласта толщиной 40-50 мм под стяжкой не превышает эффективности большинства прокладочных звукоизоляционных материалов толщиной всего 3-5 мм. Подавляющее число строителей рекомендует для увеличения звукоизоляции наклеивать листы пенопласта на стены или потолки и затем штукатурить. На самом деле, такая «звукоизоляционная конструкция» не увеличит, а в большинстве случаев даже уменьшит(!!!) звукоизоляцию ограждения. Дело в том, что облицовка массивной стены или перекрытия слоем гипсокартона или штукатурки с использованием акустически жесткого материала, каким является пенополистирол, приводит к ухудшению звукоизоляции такой двухслойной конструкции. Это связано с резонансными явлениями в области средних частот. Например, если такую облицовку смонтировать с двух сторон тяжелой стены (рис. 3), то снижение звукоизоляции может быть катастрофическим! В данном случае получается простая колебательная система (рис.2) “масса m1-пружина-масса m2-пружина-масса m1”, где: масса m1 – слой штукатурки, масса m2 – бетонная стена, пружина - слой пенопласта.

Рис.2	Рис.4
Рис.3

Рис. 2 ÷ 4 Ухудшение изоляции воздушного шума стеной при монтаже дополнительной облицовки (штукатурка) на упругом слое (пенопласт).

а – без дополнительной облицовки (R’w=53 дБ);

б – с дополнительной облицовкой (R’w=42 дБ).

Как и любая колебательная система, данная конструкция имеет резонансную частоту Fo. В зависимости от толщины пенопласта и штукатурки, резонансная частота данной конструкции будет находиться в диапазоне частот 200÷500 Гц, т.е. попадет в середину речевого диапазона. Вблизи резонансной частоты и будет наблюдаться провал звукоизоляции (рис.4), который может достигать величины 10-15 дБ!

Необходимо отметить, что к такому же плачевному результату может привести применение в подобной конструкции вместо пенопласта таких материалов, как пенополиэтилен или пенополипропилен, а вместо штукатурки листов гипсокартона.

Для того, чтобы материал хорошо поглощал звуковую энергию необходимо, чтобы он был пористым или волокнистым, т.е. продуваемым. Пенополистирол это непродуваемый материал с закрытой ячеистой структурой (с пузырьками воздуха внутри). Слой пенопласта, смонтированного на жесткой поверхности стены или перекрытия, обладает малым коэффициентом звукопоглощения.

При устройстве дополнительных звукоизоляционных облицовок в качестве демпфирующего слоя рекомендуется применять акустически мягкие звукопоглощающие материалы, например, на основе тонкого базальтового волокна. Важно использовать специальные звукопоглощающие материалы, а не произвольные утеплители.

Звукоизоляционная панель стеновая (ЗИПС) снижает уровень шума. Это многослойные сэндвич-панели, состоящие из чередующихся слоев гипсоволокна и стекловолокна. Принципиально новым является то, что в них не используется промежуточный каркас. Для крепления к плите предусмотрены специальные виброразгрузочные узлы; у каждой панели от шести штук.

Панели изготавливаются из отечественных, экологически безопасных материалов и имеют высокие противопожарные характеристики. После монтажа их можно оклеивать обоями.

Звукоизоляционные плиты «Шуманет-БМ» отечественного производства изготовлении из базальтового волокна. Применяются в различных конструкциях в качестве звукопоглощающего слоя. Пожаробезопасны, имеют высокие водоотталкивающие свойства.

Для снижения уровня шума на производстве при облицовке плит «Шуманет» и как самостоятельный звукопоглощающий материал применяют гипсовые перфорированные плиты ППГЗ. Они выпускаются размером 595 х 595 мм и толщиной 10 мм с перфорацией 9—12%.

Таблица 3 Коэффициенты звукопоглощения (а) плит «Шуманет-БМ» (при толщине 50 мм)

Поиск по сайту: