Передача звука через ограждающие конструкции и строения

На изоляцию легких ограждений большое влияние оказывают способ их закрепления, сопротивление колеба­нию пластин воздушной среды и вну­треннее трение материала ограждения. Учет всех этих факторов весьма сло­жен. Поэтому для практических рас­четов в СНиПе предложено два графи­ческих способа построения частотных характеристик изоляции однослой­ными ограждениями.

Первый способ относится к массив­ным ограждениям и заключается в том, что на координатной сетке, по горизонтальной оси которой отло­жены частоты в октавах, а по верти­кальной — изоляция в децибелах, при помощи вспомогательных графиков отыскивают координаты точки В. Влево от этой точки прово­дится горизонтальная линия, а впра­во — вверх с наклоном 7,5 дБ на окта­ву. При изоляции 60 дБ наклонная ли­ния переходит в горизонтальную. Абс­цисса точки В находится в зависимости от средней плотности материала и толщины ограждения, ордината в зависи­мости от поверхностной плотности. Второй метод построения частот­ной характеристики звукоизоляции от­носится к плоской тонкой ограждаю­щей конструкции из металла, стекла, асбестоцемента, гипса, органического стекла. Построение графика начина­ется с нанесения на координатную сетку точек В а С. Далее эти точки соединяются между собой. От точки В наносится линия влево вниз с накло­ном 5 дБ на октаву для ограждающих конструкций из силикатного и орга­нического стекла и 4 дБ на октаву для конструкций из других материалов.

Из точки С проводится линия направо, вверх с наклоном 8 дБ на октаву.

R,ab

f,fn

1В = 23 lgm — 10 дБ при /и ^ 200 кг/м2 /в = 13 lgm + 13 дБ при m < 200 кг/м2.

Для увеличения изоляции воз­душного шума применяют многослой­ные конструкции. Наиболее распро­странены двойные стены и полы, опи­рающиеся на несущие конструкции междуэтажных перекрытий через упру­гие прокладки в виде лент или сплош­ных слоев (такие полы иногда назы­вают «плавающими»).

При резонансах, когда ///о=1, изоляция такой системы обращается в минус бесконечность. В реальных системах всегда имеется, внутреннее трение в материале кон­струкции, потери энергии на излучение в окружающее пространство и в при­мыкающих конструкциях. Поэтому при резонансах изоляция уменьшает­ся, но принимает конечные значения. На рисунке дополнительная изоляция реальной системы показана пунктир­ной линией. Графики свидетельствуют, что положительные значения изоляции системы начинаются с частоты /o~v2-Поэтому при проектировании двойного ограждения необходимо таким обра­зом подбирать толщины слоев, чтобы частота /од/2 находилась за пределами нижней границы диапазона частот, в котором необходимо повысить изоля­цию.

Пример 1. Стена, состоящая из двух гипсобетонных панелей с mi = m2=100 кг/м , имеет воздушный промежуток толщиной 0,02 м. Оп­ределить резонансную частоту.

Пример 2. Требуется определить резонанс­ную частоту междуэтажного перекрытия, со­стоящего из несущей железобетонной плиты т=340 кг/м2 и пола из паркетных щитов т= = 25 кг/м , уложенных на сплошной слой мяг­ких древесноволокнистых плит с динамическим модулем упругости 106 Н/м2. (При быстрых на-гружениях мягких прокладочных материалов модуль упругости их повышается по сравне­нию с модулем, определяемым при статическом нагружении. Поэтому для прокладок, работаю­щих на звуковые воздействия, принимается динамический модуль упругости).

Определяем жесткость системы fc=106/(l,2- 10 )=8,3- 107 Н/м.

Пример 3. Требуется определить резонанс­ную частоту пола из линолеума на войлочной основе, уложенного на несущую железобетонную панель той же массы, что и в примере 2. Слой линолеума имеет поверхностную плотность 3,5 кг/м2, войлок толщиной 0,004 м имеет дина­мический модуль упругости 5- 105 Н/м2. Жест­кость 1 м2 войлочного слоя по формуле : ifc=5- 107(4- Ю ) = 1,25- 10" Н/м.

Дополнительная изоляция, обес­печиваемая системой «масса - упру­гость - масса» увеличивается с ростом частоты на 12 дБ на октаву и теорети­чески может достигать 30-40 дБ (дальнейший рост изоляции из-за про­явления волнового движения в упру­гом слое прекращается). Однако в дей­ствительности прирост дополнительной изоляции достигает только 6-10 дБ из-за косвенной передачи звука. При этом дополнительная изоляция двой­ного ограждения будет определяться наименьшим из значений, получаемых по формулам:

Л=Л,+Д2;

й=Л2+Аз,

Изменяемыми параметрами являются масса дополнительного слоя, упругость разделяющего слоя или толщина воз­душного промежутка. Частота соб­ственных колебаний понижается при увеличении массы и снижении жесткости системы. Для облегчения конструкции целесообразно уменьшить жесткость промежуточного слоя. В стенах это достигается увеличением I толщины воздушного промежутка, а в полах увеличением толщины упругого слоя. При этом необходимо избегать зыбкости полов. Зыбкость ощущается человеком при кратковременных воз­действиях на пол, например при ходь­бе, когда деформации (прогибы) дости­гают 1 мм.

Для того чтобы достичь значений дополнительной изоляции, близких к максимальным, обеспечиваемых систе­мой «масса - упругость - масса», не­обходимо исключить косвенные пути передачи звука. Для этого применяют системы ограж­дающих конструкций, устраиваемые по принципу «коробка в коробке». Такие конструкции могут обеспечить изоляцию до 100 дБ и приме­няются для устройства помещений с очень жесткими требованиями к про­никающему шуму, например радиосту­дий, студий звукозаписи и др.

Поскольку повышение изоляции зависит от податливости упругого слоя, важно, чтобы по всей поверхности ограждение не имело жестких включе­ний, связывающих между собой внеш­ние слои. Такие включения называются акустическими мостиками. Они значи­тельно снижают и могут практически свести к нулю дополнительную изоля­цию. Акустические мостики образу­ются при попадании строительного мусора между жесткими слоями во время производства работ, при про­кладке трубопроводов и других ком­муникаций. Поэтому при устройстве двойных ограждений требуется осо­бая тщательность производства работ. Коммуникации должны прокладывать­ся с использованием упругих прокла­док, исключающих сквозные щели в ограждении и жесткий контакт между слоями.

Однако в строительстве применя­ются многослойные ограждения, где жесткий контакт между слоями допу­стим. Такие ограждения состоят из основного, относительно жесткого и массивного слоя (бетонные и кирпич­ные стены и перегородки, плиты пере­крытий) и гибкого слоя в виде гипсокартонных, древесноволокнистых, древесно-стружечных, асбестоцементных и тому подобных плит, соединен­ных с основным слоем на относе по­средством деревянных брусков или реек. Такие конструкции особенно удобно применять при реконструкции зданий в помещениях, где необходимо повысить звукоизоляцию.