Оцінка звукоізоляції огороджувальних конструкцій

Автор: Буторіна М.В.

Анотація: У статті наведено опис поширення шуму в житлових приміщеннях. Наводиться порівняння результатів розрахунку, отриманих з використанням міжнародних розрахункових ручних і автоматизованих методів. Наведено опис заходів щодо поліпшення звукоізоляції будівельних конструкцій.

Ключові слова: повітряний шум, звукоізоляція, розрахунок, поліпшення звукоізоляції

Вступ

Шум оточує людину всюди - на вулиці, на роботі і в побуті. За даними ВООЗ близько 40% населення Європи страждають від шуму з підвищеними рівнями.

Організм людини неоднаково реагує на шум різного рівня і частотного складу. У діапазоні 35-60 дБА реакція індивідуальна (по типу «заважає - не заважає»). Шуми рівня 70-90 дБА при тривалому впливі призводять до захворювання нервової системи, а при рівнях понад 100 дБА - до зниження гостроти слуху різного ступеня тяжкості, аж до розвитку повної глухоти. Функціональний стан центральної нервової та серцево-судинної систем, слухова чутливість залежать від рівня впливу звукової енергії, від статі і від віку обстежених осіб. Найбільш чутливі до дії шуму особи старшого віку. Так, у віці до 27 років на шум реагують 46%, у віці 28-37 років - 57%, у віці 38-57 років - 62%, а у віці 58 років і старше - 72% людей. Велике число скарг серед літніх людей пов'язано з віковими особливостями і станом центральної нервової системи цієї групи. При середньому рівні впливу до 75 дБ скарги на подразнюючу дію шуму надходять від 38% населення, при рівні 76-80 дБ кількість скарг збільшується майже в два рази і становить вже 72%.

Шум значною мірою порушує сон. Вкрай несприятливо діють переривчасті, раптово виникають шуми, особливо у вечірні та нічні години, на тільки що заснув людини. Раптом що виникає під час сну шум нерідко викликає сильний переляк, особливо у хворих людей і дітей. Шум зменшує тривалість і глибину сну. Під впливом рівня шуму 50 дБ термін засипання збільшується на годину і більше, сон стає поверхневим, після пробудження люди відчувають втому, головний біль, а нерідко і серцебиття. Тому особливо важливо забезпечити акустичний комфорт в житлових приміщеннях будівель.

Для забезпечення в приміщенні необхідних рівнів звукового тиску огороджувальні конструкції (стіни і перекриття) повинні мати необхідні звукоізоляційні характеристики.

Фізичні особливості поширення звуку часто роблять неможливим проводити заходи щодо зниження шуму після спорудження будинку без урахування його конструкції, так як вони часто стосуються в тому числі основних питань проектування та будівництва будівель. Тому заходи щодо зниження шумового впливу і забезпечення необхідної звукоізоляції будівельних конструкцій повинні бути визначені і впроваджені вже на стадії проектування будівлі.

Відповідно до Постанови 87 «Положення про склад розділів проектної документації та вимоги до їх змісту» опис архітектурно-будівельних заходів, що забезпечують захист приміщень від шуму, є необхідною складовою частиною розділу «Архітектурні рішення» проектної документації на об'єкти капітального будівництва. Відповідно до СП 51.13330.2011 (Актуалізована редакція СНиП 23-03-2003 «Захист від шуму») в даному розділі повинні бути виконані розрахунки очікуваних рівнів шуму в приміщеннях з нормованими рівнями шуму, визначена необхідна звукоізоляція повітряного і ударного шуму огороджувальними конструкціями будівлі і розроблені технічні рішення.

1. Види джерел шуму

Розрізняють два види шуму за характером його поширення в приміщенні: шум повітряний і шум структурний.

Повітряний шум поширюється в такий спосіб: джерело коливань - голосові зв'язки, струни музичних інструментів, дифузор гучномовця - викликають коливання частинок повітря, які поширюються у вигляді поздовжніх звукових хвиль.

Ударний же шум поширюється за рахунок того, що механічна дія на конструкцію викликає в ній ізгібние коливання, які призводять до коливальний рух частинки повітря в суміжних приміщеннях, і людина чує ударний шум, що виникає на іншому поверсі. Цей тип шуму поширюється на великі відстані, ніж повітряний. Наприклад, стукіт по трубі центрального опалення на одному поверсі чути на всіх інших і сприймається мешканцями, як якщо б його джерело знаходився зовсім поруч.

Деякі побутові прилади є джерелами обох видів шуму. Наприклад, система примусової вентиляції. Повітряний шум проникає в приміщення по воздуховодам, а структурний виникає в результаті вібрації стінок захисного кожуха вентилятора і самих повітропроводів.

Механізм поширення шуму через огороджувальні конструкції будинку наведений на рис. 1 [1].

1 - падаюча на конструкцію звукова енергія; 2 - відбита звукова енергія; 3, 5 - енергія, яку випромінює хитається конструкцією в суміжні приміщення; 4 - енергія структурного шуму; 6 - енергія, яка трансформується в теплову; 7 - звукова енергія, пройшла через пори і нещільності; 8 - сумарна звукова енергія, пройшла через конструкцію

Рис. 1. Механізм розповсюдження шуму через конструкцію, що

Рівні шуму деяких побутових джерел наводяться в таблиці 1 в порівнянні з нормативними рівнями, встановленими СН 2.2.4 / 2.1.8.562-96.

Таблиця 1. Рівні шуму побутових джерел

Музичний центр 85 Телевізор 70 Розмова (спокійний) 65 Дитячий плач 78 Гра на піаніно 80 Робота пилососа 75 Робота пральної машини 68 Робота холодильника 42 Робота електрополотером 83 Робота електробритви 60 Робота примусової вентиляції 42 Робота кондиціонера 45 Випливає з крана вода 44-50 Наповнення ванни 36-58 Наповнення бачка в санвузлі 40-67 Приготування їжі на плиті 35-42 Переміщення ліфта 34-42 Стук закривається двері ліфта 44-52 Стук закривається сміттєпроводу 42-58 Стук по трубі центрального опалення 45-60 гранично про допустимий рівень в житлових кімнатах квартир згідно СН 2.2.4 / 2.1.8.562-96, дБА

07.00-23.00

40

Як видно з таблиці, рівні шуму більшості джерел перевищують нормативні рівні, встановлені для денного часу, і абсолютно всі джерела мають рівні шуму, вище, ніж гранично допустимі рівні, встановлені для нічного часу.

Звукоізолюючі перепони, що встановлюються на шляху поширення повітряного шуму можуть досить надійно захищати від нього місце перебування людини.

Для забезпечення допустимих рівнів звукового тиску огороджувальні конструкції повинні володіти необхідними звукоізоляційні характеристики. У будівельній акустиці нормуються звукоізоляційні характеристики для повітряного і ударного шуму. Нормативні значення для різних видів шуму наведені в СП 51.13330.2011 Актуалізована редакція СНиП 23-03-2003 «Захист від шуму». Оцінка індексів звукоізоляції конструкцій проводиться згідно СП 23-103-2003 «Проектування звукоізоляції огороджувальних конструкцій житлових і громадських будівель».

1. Оцінка звукоізоляції огороджувальних конструкцій

Згідно СП 23-103-2003 «Проектування звукоізоляції огороджувальних конструкцій житлових і громадських будівель» [2] при орієнтовних розрахунках індекс ізоляції повітряного шуму огороджувальними конструкціями суцільного перетину допускається визначати за формулою:

(1)

де т - поверхнева щільність, кг / м2;

К - коефіцієнт, що враховує відносне збільшення згинальної жорсткості огорожі з бетонів на легких заповнювачах, поризованих бетонів і т.п. по відношенню до конструкцій з важкого бетону з тієї ж поверхневою щільністю.

C 01.12.2013 р на території РФ діє ГОСТ Р ЕН 12354-1-2012 «Акустика будівель. Методи розрахунку акустичних характеристик будівель по характеристикам їх елементів. Частина 1. Звукоізоляція повітряного шуму між приміщеннями »[3]. У ГОСТ Р ЕН 12354-1-2012 наводиться така формула для розрахунку звукоізоляції огороджувальних конструкцій згідно ЄП ІСО 717-1 «Акустика. Оцінка звукоізоляції в будівлях та будівельних елементах. Частина 1. Ізоляція від повітряного шуму »:

(2)

Для m <150 кг / м2 застосовується корекція С = - 1 дБ, для m> 150 кг / м2
З = - 2 дБ.

Порівняння результатів вимірювань, представлених різними міжнародними лабораторіями за останні тридцять років, показує, що вони лежать в межах відхилень від мінус 4 до плюс 8 дБ. Такий відносно великий розкид обумовлений багатьма факторами, деякі з яких пов'язані з особливостями матеріалу, інші з лабораторним обладнанням та застосуванням різних методів вимірювань. Облік впливу зазначених факторів призвів до розробки різних емпіричних формул для «закону маси», використовуваних в даний час в європейських країнах.

Так, в Австрії індекс звукоізоляції повітряного шуму розраховується за формулою:

, ДБ, при m ³ 150 кг / м2 (3)

У Франції:

дБ, при m ³ 150 кг / м2 С = - 1 дБ (4)

У Великобританії:

, ДБ, при m ³ 50 кг / м2 (5)

Порівняння результатів розрахунку за різними формулами показує, що відхилення складає до 10 дБ. Максимальні значення індексу звукоізоляції отримані за європейськими методиками розрахунку. При цьому розрахунок за формулами СП 23-103-2003 і ЕН ІСО 717-1 дає практично однакові результати.

Рис. 2. Індекс ізоляції повітряного шуму в залежності від поверхневої густини конструкції

1. Автоматизовані методи розрахунку

З точки зору передачі звуку, розрізняють акустично однорідні (одношарові) конструкції і акустично неоднорідні (багатошарові) конструкції. Однорідні конструкції складаються з одного або декількох шарів, жорстко пов'язаних між собою по всій поверхні і тих, хто вагається як одне ціле (оштукатурені цегляні стіни, плити перекриттів з покриттям по стягуванню лінолеумом і ін.). Багатошарові конструкції складаються з декількох шарів, не пов'язаних жорстко один з одним, здатних коливатися з різними для кожного шару амплітудами. Звукоізоляційні властивості неоднорідних конструкцій вище, ніж однорідних.

Для одношарових конструкцій одним з факторів зниження звукоізоляції повітряного шуму є явище «хвильового збіги». При порушенні одношарової конструкції в будь-якій точці під дією джерела коливань, в ній поширюються ізгібние хвилі, швидкість яких залежить від товщини, щільності, модуля пружності і частоти збуджуючих коливань. У звуковій хвилі, що падає похило на конструкцію, що чергуються області підвищеного та зниженого звукового тиску викликають деформацію і вигин конструкції.

Проведення оцінки індексів звукоізоляції з урахуванням резонансних явищ, особливо для багатошарових конструкцій - процес досить трудомісткий, тому перевагу зазвичай віддається автоматизованим методам розрахунку.

Всі положення стандартизованих російських розрахункових методик реалізовані в програмному модулі «Розрахунок звукоізоляції» фірми «Інтеграл». Приклад розрахунку індексу звукоізоляції наведено на рис. 3.

Рис. 3. Автоматизований розрахунок індексу звукоізоляції

У новій версії програми є можливість не тільки отримати спектральну характеристику перегородок і перекриттів різних типів, але і оцінити їх за допомогою інтегрального показника - індексу звукоізоляції. Розрахунок проводиться автоматично для однорідних матеріалів, багатопустотних плит і багатошарових конструкцій.

Як відомо, ефективність звукоізоляції катастрофічно падає, якщо в огорожі є щілини і отвори: наприклад, якщо в суцільному масивному металевому листі зробити 13% (до загальної площі) отворів, то лист пропустить 97% падаючого на нього звуку. Невелика щілина при пропуску труби або нещільно змонтована електрична розетка в стіні на 1-3 дБ знизять звукоізоляційні властивості будь-який, навіть самої якісної конструкції. Тому в розрахунковій програмі реалізована можливість оцінки зниження шуму при наявності отворів.

Крім того, програма дозволяє підібрати технічне рішення, що дозволяє забезпечити виконання нормативних вимог.

1. Поліпшення звукоізоляції огороджувальних конструкцій

Для одношарових масивних огорож існує залежність - чим воно масивніше, тим краще воно ізолює приміщення від шуму. Згідно з дослідженнями, подвоєння маси конструкції призводить до поліпшення звукоізоляції в середньому на 6 дБ.

Однак вимога раціонального витрати ресурсів диктує необхідність розвитку сучасного проектування звукоізоляції в напрямку забезпечення необхідних акустичних умов в приміщеннях за рахунок регульованої звукоізоляції огороджень при мінімально можливої ​​їх масі.

Поліпшення звукоізоляції перегородки можна домогтися, зменшивши жорсткість вузла сполучення каркаса перегородки з несучим перекриттям і елементів перегородок між собою. Для цього при монтажі перегородок між поверхнею підстави і горизонтальними напрямними встановлюють ущільнювальні стрічки, еластичні прокладки. Аналогічно уплотняющие прокладки влаштовують в вузлі примикання перегородки до стелі.

Пристрій обшивки з двох рядів ГКЛ по сторонам дерев'яних стійок, що дозволяє збільшити поверхневу щільність конструкції, призводить до поліпшення звукоізоляції на 8-9 дБ. Заміна дерев'яного каркаса на одинарний металевий дозволяє підвищити звукоізоляцію на 3-5 дБ, при 20% -му зниженні маси перегородки.

Хорошу звукоізоляцію можуть забезпечити перегородки по металевому каркасі з двошаровою обшивкою, у яких індекс ізоляції повітряного шуму на 6 дБ більше в порівнянні з одношарової.

Наявність жорсткого каркаса створює умови для безперешкодної передачі звуку через його конструкцію від однієї обшивки до іншої. Тому заміна одинарного каркаса на подвійний, що складається з двох рядів, не пов'язаних між собою стійок, дозволяє значно поліпшити звукоізоляційні характеристики.

Поліпшення звукоізоляції шаром, таким як пружно закріплена облицювання стін, плаваюча підлога або підвісну стелю, по-різному для непрямої і прямої звукопередачи і залежить від типу базових структурних елементів, на які встановлюється шар. Тому звукоізоляція повинна визначатися за результатами лабораторних вимірювань з таким же базовим структурним елементом, який застосовується в натурних умовах.

В даний час не існує стандартного методу розрахунків або вимірювань, що дозволяє визначити вплив непрямої звукопередачи на пряму звукопередачу, а також результатів, обумовлених зміною базового структурного елементу.

Однак, за результатами випробувань різних технічних рішень, що дозволяють поліпшити звукоізоляцію конструкцій, набирається статистика, що дозволяє використовувати їх в процесі проектування. Деякі типові приклади поліпшення звукоізоляції додатковими шарами або за допомогою заходів наведені в таблиці 2 відповідно до ГОСТ Р ЕН 12354-12012, СП 55-101-2000 і каталогам виробників.

Таблиця 2. Поліпшення звукоізоляції конструкцій

Конструкція додаткового шару D R w, дБ Гіпсокартон 12,5 мм; порожнину 73 мм, заповнена мінеральною ватою 50 мм; дерев'яний каркас 21 Гіпсокартон 12,5 мм; порожнину 60 мм, заповнена мінеральною ватою 50 мм; металевий каркас, ізольований від стіни 21 Гіпсокартон (2 × 12,5) мм; будівельна піна 20 мм; без каркаса 23 Цементна штукатурка 15 мм; мінеральна вата 30 мм; без каркаса 6-7 Двошарові сендвіч-панелі (штапельне скловолокно і гіпсоволокнисті лист - 40 мм), ГКЛ 12,5 мм (ЗІПС-Вектор, ЗІПС-Модуль, ЗИПС-Синема) 11-18 ВІБРОФЛЕКС-коннект ПП, ПС (підвісна стеля з використанням виброизолирующего кріплення) 15-18 Шуманет 5-9 Шумостоп 8-10 Шумопласт 20 мм 7-9 ЗІПС-пол 3-7 Акулайн-dB, Саундлайн-dB (тришаровий листовий матеріал) 5-7 ВІБРОФЛЕКС-Wave (стієчний профіль) 3 ВІБРОФЛЕКС-КС (виброизолирующие кріплення) 7-12 віброізолюючий прокладка ВИБРОСТЕК-М 2-4 Триплекс КСВ-51, БСИ-49 15-16 МФ-Стандарт 7-9

висновок

Забезпечення акустичного комфорту в житлових будинках - є важливим завданням, рішення якої повинні бути забезпечено на стадії проектування будівлі, щоб уникнути скарг з боку населення. Для забезпечення нормативних вимог необхідно правильно провести розрахунок звукоізоляції огороджувальної конструкції. Як показує досвід, результати розрахунку за різними методиками дають відхилення до 10 дБ. Тому розрахунок необхідно проводити з використанням стандартизованих, добре зарекомендували себе методів. Як правило, розрахунки виконуються за допомогою автоматизованих методів розрахунку, що дозволяють врахувати чинні в даний час нормативні методики і вимоги. У разі, коли нормативні вимоги не можуть бути забезпечені за допомогою запроектованого огорожі, необхідно застосовувати сертифіковані технічні рішення, що дозволяють поліпшити індекс звукоізоляції на величину до 18-20 дБ.

Список літератури

1. Каталог ефективної звукоізоляції Rockwool, М, 2014 року, 60 с.
2. СП 23-103-2003 Проектування звукоізоляції огороджувальних конструкцій житлових і громадських будівель
3. ГОСТ Р ЕН 12354-1-2012 Акустика будівель. Методи розрахунку акустичних характеристик будівель по характеристикам їх елементів. Частина 1. Звукоізоляція повітряного шуму між приміщеннями