2.2 Расчет звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций жилых и общественных зданий
Индекс изоляции воздушного шума однослойными ограждающими конструкциями следует определять на основании рассчитанной частотной характеристики изоляции воздушного шума. Частотную характеристику изоляции воздушного шума однослойной плоской ограждающей конструкции сплошного сечения с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м2 из бетона, железобетона, кирпича и тому подобных материалов следует определять, изображая ее в виде ломаной линии ABCD (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – Частотная характеристика изоляции
воздушного шума однослойным плоским ограждением
Абсциссу точки -следует определять по таблице 2.7 в зависимости от толщиныh и плотности материала γ конструкции. Значение следует округлять до среднегеометрической частоты, в пределах которой находится.
Таблица 2.7
Плотность бетона , кг/м3 | , Гц |
1800 | |
1600 | |
1400 | |
1200 | |
1000 | |
800 | |
600 | |
Примечания: 1h- толщина ограждения, мм. 2 Для промежуточных значений частота определяется интерполяцией. |
Таблица 2.8
Среднегеометрическая частота Третьоктавной полосы | Граница третьоктавной полосы |
50 | 45-56 |
63 | 57-70 |
80 | 71-88 |
100 | 89-111 |
125 | 112-140 |
160 | 141-176 |
200 | 177-222 |
250 | 223-280 |
315 | 281-353 |
400 | 354-445 |
500 | 446-561 |
630 | 562-707 |
800 | 708-890 |
1000 | 891-1122 |
1250 | 1123-1414 |
1600 | 1415-1782 |
2000 | 1783-2244 |
2500 | 2245-2828 |
3150 | 2829-3563 |
4000 | 3564-4489 |
5000 | 4490-5657 |
Ординату точки -следует определять в зависимости от эквивалентной поверхностной плотностипо формуле
, дБ.
Эквивалентная поверхностная плотность определяется по формуле
, кг/м2,
где – поверхностная плотность, кг/м2;
– коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на легких заполнителях по отношению к конструкции из тяжелого бетона с той же поверхностной плотностью (таблица 2.9).
Таблица 2.9
Вид материала | Плотность, кг/м3 | |
Кладка из кирпича, пустотелых керамических блоков | 1500-1600 | 1,1 |
1200-1400 | 1,2 |
Для сплошных ограждающих конструкций плотностью =1800 кг/м3 и более = 1.
Значение следует округлять до 0,5 дБ.
Построение частотной характеристики производится в следующей последовательности: из точки B влево проводится горизонтальный отрезок BA, а вправо от точки B проводится отрезок BC с наклоном 6 дБ на октаву. Октавой называется звуковой ряд, у которого частота последнего звука в два раза больше первого. Точка C имеет ординату = 65 дБ. Из точки C вправо проводится горизонтальный отрезок CD. Если точка С лежит за пределами нормируемого диапазона частот ( 3150 Гц), то отрезок CD отсутствует.
При ориентировочных расчетах индекс изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями сплошного сечения из материалов с поверхностной твердостью до 800 кг/м2 допускается определять по формуле
Rw = 37m + 55K – 43, дБ.
Оценка звукоизоляции ограждающих конструкций – ООО «Институт Виброакустических Систем»
Автор: Буторина М. В.
Аннотация: В статье приведено описание распространения шума в жилых помещениях. Приводится сравнение результатов расчета, полученных с использованием международных расчетных ручных и автоматизированных методов. Приведено описание мероприятий по улучшению звукоизоляции строительных конструкций.
Ключевые слова: воздушный шум, звукоизоляция, расчет, улучшение звукоизоляции
Введение
Шум окружает человека везде – на улице, на работе и в быту. По данным ВОЗ около 40 % населения Европы страдают от шума с повышенными уровнями.
Организм человека неодинаково реагирует на шум разного уровня и частотного состава. В диапазоне 35-60 дБА реакция индивидуальна (по типу «мешает — не мешает»). Шумы уровня 70-90 дБА при длительном воздействии приводят к заболеванию нервной системы, а при уровнях более 100 дБА – к снижению остроты слуха разной степени тяжести, вплоть до развития полной глухоты. Функциональное состояние центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, слуховая чувствительность зависят от уровня воздействия звуковой энергии, от пола и от возраста обследованных лиц. Наиболее чувствительные к действию шума лица старших возрастов. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46%, в возрасте 28-37 лет – 57%, в возрасте 38-57 лет – 62%, а в возрасте 58 лет и старше – 72% людей. Большое число жалоб среди пожилых людей связано с возрастными особенностями и состоянием центральной нервной системы этой группы. При среднем уровне воздействия до 75 дБ жалобы на раздражающее воздействие шума поступают от 38% населения, при уровне 76-80 дБ количество жалоб увеличивается почти в два раза и составляет уже 72%.
Шум в значительной мере нарушает сон. Крайне неблагоприятно действуют прерывистые, внезапно возникающие шумы, особенно в вечерние и ночные часы, на только что заснувшего человека. Внезапно возникающий во время сна шум нередко вызывает сильный испуг, особенно у больных людей и детей. Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Под влиянием уровня шума 50 дБ срок засыпания увеличивается на час и более, сон становится поверхностным, после пробуждения люди чувствуют усталость, головную боль, а нередко и сердцебиение. Поэтому особенно важно обеспечить акустический комфорт в жилых помещениях зданий.
Для обеспечения в помещении требуемых уровней звукового давления ограждающие конструкции (стены и перекрытия) должны обладать необходимыми звукоизоляционными характеристиками.
Физические особенности распространения звука зачастую делают невозможным проводить мероприятия по снижению шума после постройки дома без учета его конструкции, так как они часто касаются в том числе основных вопросов проектирования и строительства зданий. Поэтому мероприятия по снижению шумового воздействия и обеспечению требуемой звукоизоляции строительных конструкций должны быть определены и внедрены уже на стадии проектирования здания.
В соответствии с Постановлением 87 «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» описание архитектурно-строительных мероприятий, обеспечивающих защиту помещений от шума, является необходимой составной частью раздела «Архитектурные решения» проектной документации на объекты капитального строительства.
- Виды источников шума
Различают два вида шума по характеру его распространения в помещении: шум воздушный и шум структурный.
Воздушный шум распространяется следующим образом: источник колебаний – голосовые связки, струны музыкальных инструментов, диффузор громкоговорителя – вызывают колебания частиц воздуха, которые распространяются в виде продольных звуковых волн.
Ударный же шум распространяется за счет того, что механическое воздействие на конструкцию вызывает в ней изгибные колебания, которые приводят в колебательное движение частицы воздуха в смежных помещениях, и человек слышит ударный шум, возникающий на другом этаже. Этот тип шума распространяется на большие расстояния, чем воздушный. Например, стук по трубе центрального отопления на одном этаже слышен на всех остальных и воспринимается жильцами, как если бы его источник находился совсем рядом.
Некоторые бытовые приборы являются источниками обоих видов шума. Например, система принудительной вентиляции. Воздушный шум проникает в помещение по воздуховодам, а структурный возникает в результате вибрации стенок защитного кожуха вентилятора и самих воздуховодов.
Механизм распространения шума через ограждающие конструкции здания приведен на рис. 1 [1].
1 – падающая на конструкцию звуковая энергия; 2 – отраженная звуковая энергия; 3, 5 – энергия, излучаемая колеблющейся конструкцией в смежные помещения; 4 – энергия структурного шума; 6 – энергия, трансформирующаяся в тепловую; 7 – звуковая энергия, прошедшая через поры и неплотности; 8 – суммарная звуковая энергия, прошедшая через конструкцию
Рис. 1. Механизм распространения шума через ограждающую конструкцию
Уровни шума некоторых бытовых источников приводятся в таблице 1 в сравнении с нормативными уровнями, установленными СН 2. 2.4/2.1.8.562-96.
Таблица 1. Уровни шума бытовых источников
Источник шума | Уровень шума, дБА |
Музыкальный центр | 85 |
Телевизор | 70 |
Разговор (спокойный) | 65 |
Детский плач | 78 |
Игра на пианино | 80 |
Работа пылесоса | 75 |
Работа стиральной машины | 68 |
Работа холодильника | 42 |
Работа электрополотера | 83 |
Работа электробритвы | 60 |
Работа принудительной вентиляции | 42 |
Работа кондиционера | 45 |
Вытекающая из крана вода | 44-50 |
Наполнение ванны | 36-58 |
Наполнение бачка в санузле | 40-67 |
Приготовление пищи на плите | 35-42 |
Перемещения лифта | 34-42 |
Стук закрываемой двери лифта | 44-52 |
Стук закрываемого мусоропровода | 42-58 |
Стук по трубе центрального отопления | 45-60 |
Предельно допустимый уровень в жилых комнатах квартир согласно СН 2. 2.4/2.1.8.562-96, дБА 07.00-23.00 |
40 |
23.00-07.00 | 30 |
Как видно из таблицы, уровни шума большинства источников превышают нормативные уровни, установленные для дневного времени, и абсолютно все источники имеют уровни шума, выше, чем предельно допустимые уровни, установленные для ночного времени.
Звукоизолирующие преграды, устанавливаемые на пути распространения воздушного шума могут достаточно надежно защищать от него место пребывания человека.
Для обеспечения допустимых уровней звукового давления ограждающие конструкции должны обладать необходимыми звукоизоляционными характеристиками. В строительной акустике нормируются звукоизоляционные характеристики для воздушного и ударного шума. Нормативные значения для различных видов шума приведены в СП 51.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 «Защита от шума». Оценка индексов звукоизоляции конструкций проводится согласно СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
- Оценка звукоизоляции ограждающих конструкций
Согласно СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий» [2] при ориентировочных расчетах индекс изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями сплошного сечения допускается определять по формуле:
(1)
где т – поверхностная плотность, кг/м2;
К – коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов и т.п. по отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той же поверхностной плотностью.
C 01.12.2013 г. на территории РФ действует ГОСТ Р ЕН 12354-1-2012 «Акустика зданий. Методы расчета акустических характеристик зданий по характеристикам их элементов. Часть 1. Звукоизоляция воздушного шума между помещениями» [3]. В ГОСТ Р ЕН 12354-1-2012 приводится следующая формула для расчета звукоизоляции ограждающих конструкций согласно ЕН ИСО 717-1 «Акустика. Оценка звукоизоляции в зданиях и строительных элементах. Часть 1. Изоляция от воздушного шума»:
(2)
Для m < 150 кг/м2 применяется коррекция С= — 1 дБ, для m > 150 кг/м2
С= — 2 дБ.
Сравнение результатов измерений, представленных различными международными лабораториями за последние тридцать лет, показывает, что они лежат в пределах отклонений от минус 4 до плюс 8 дБ. Такой относительно большой разброс обусловлен многими факторами, некоторые из которых связаны с особенностями материала, другие с лабораторным оборудованием и применением различных методов измерений. Учет влияния указанных факторов привел к разработке различных эмпирических формул для «закона массы», используемых в настоящее время в европейских странах.
Так, в Австрии индекс звукоизоляции воздушного шума рассчитывается по формуле:
, дБ, при m ³ 150 кг/м2 (3)
Во Франции:
дБ, при m ³ 150 кг/м2 С= — 1 дБ (4)
В Великобритании:
, дБ, при m ³ 50 кг/м2 (5)
Сравнение результатов расчета по различным формулам показывает, что отклонение составляет до 10 дБ. Максимальные значения индекса звукоизоляции получены по европейским методикам расчета. При этом расчет по формулам СП 23-103-2003 и ЕН ИСО 717-1 дает практически одинаковые результаты.
Рис. 2. Индекс изоляции воздушного шума в зависимости от поверхностной плотности конструкции
- Автоматизированные методы расчета
С точки зрения передачи звука, различают акустически однородные (однослойные) конструкции и акустически неоднородные (многослойные) конструкции. Однородные конструкции состоят из одного или нескольких слоев, жестко связанных между собой по всей поверхности и колеблющихся как одно целое (оштукатуренные кирпичные стены, плиты перекрытий с покрытием по стяжке линолеумом и др.). Многослойные конструкции состоят из нескольких слоев, не связанных жестко друг с другом, способных колебаться с разными для каждого слоя амплитудами. Звукоизоляционные свойства неоднородных конструкций выше, чем однородных.
Для однослойных конструкций одним из факторов снижения звукоизоляции воздушного шума является явление «волнового совпадения». При возбуждении однослойной конструкции в какой-либо точке под действием источника колебаний, в ней распространяются изгибные волны, скорость которых зависит от толщины, плотности, модуля упругости и частоты возбуждающих колебаний. В звуковой волне, падающей наклонно на конструкцию, чередующиеся области повышенного и пониженного звукового давления вызывают деформацию и изгиб конструкции.
Проведение оценки индексов звукоизоляции с учетом резонансных явлений, особенно для многослойных конструкций – процесс довольно трудоемкий, поэтому предпочтение обычно отдается автоматизированным методам расчета.
Все положения стандартизированных российских расчетных методик реализованы в программном модуле «Расчет звукоизоляции» фирмы «Интеграл». Пример расчета индекса звукоизоляции приведен на рис. 3.
Рис. 3. Автоматизированный расчет индекса звукоизоляции
В новой версии программы имеется возможность не только получить спектральную характеристику перегородок и перекрытий различных типов, но и оценить их с помощью интегрального показателя – индекса звукоизоляции. Расчет производится автоматически для однородных материалов, многопустотных плит и многослойных конструкций.
Как известно, эффективность звукоизоляции катастрофически падает, если в ограждении есть щели и отверстия: например, если в сплошном массивном металлическом листе сделать 13 % (к общей площади) отверстий, то лист пропустит 97 % падающего на него звука. Небольшая щель при пропуске трубы или неплотно смонтированная электрическая розетка в стене на 1-3 дБ снизят звукоизоляционные свойства любой, даже самой качественной конструкции. Поэтому в расчетной программе реализована возможность оценки снижения шума при наличии отверстий.
Кроме того, программа позволяет подобрать техническое решение, позволяющее обеспечить выполнение нормативных требований.
- Улучшение звукоизоляции ограждающих конструкций
Для однослойных массивных ограждений существует зависимость – чем оно массивнее, тем лучше оно изолирует помещение от шума. Согласно исследованиям, удвоение массы конструкции приводит к улучшению звукоизоляции в среднем на 6 дБ.
Однако требование рационального расхода ресурсов диктует необходимость развития современного проектирования звукоизоляции в направлении обеспечения требуемых акустических условий в помещениях за счет регулируемой звукоизоляции ограждений при минимально возможной их массе.
Улучшения звукоизоляции перегородки можно добиться, уменьшив жесткость узла сопряжения каркаса перегородки с несущим перекрытием и элементов перегородок друг с другом. Для этого при монтаже перегородок между поверхностью основания и горизонтальными направляющими устанавливают уплотнительные ленты, эластичные прокладки. Аналогично уплотняющие прокладки устраивают в узле примыкания перегородки к потолку.
Устройство обшивки из двух рядов ГКЛ по сторонам деревянных стоек, позволяющее увеличить поверхностную плотность конструкции, приводит к улучшению звукоизоляции на 8-9 дБ. Замена деревянного каркаса на одинарный металлический позволяет повысить звукоизоляцию на 3-5 дБ, при 20 %-ном снижении массы перегородки.
Хорошую звукоизоляцию могут обеспечить перегородки по металлическому каркасу с двухслойной обшивкой, у которых индекс изоляции воздушного шума на 6 дБ больше по сравнению с однослойной.
Наличие жесткого каркаса создает условия для беспрепятственной передачи звука через его конструкцию от одной обшивки к другой. Поэтому замена одинарного каркаса на двойной, состоящий из двух рядов, не связанных между собой стоек, позволяет значительно улучшить звукоизоляционные характеристики.
Улучшение звукоизоляции слоем, таким как упруго закрепленная облицовка стен, плавающий пол или подвесной потолок, различно для косвенной и прямой звукопередачи и зависит от типа базовых структурных элементов, на которые устанавливается слой. Поэтому звукоизоляция должна определяться по результатам лабораторных измерений с таким же базовым структурным элементом, который применяется в натурных условиях.
В настоящее время не существует стандартного метода расчетов или измерений, позволяющего определить влияние косвенной звукопередачи на прямую звукопередачу, а также результатов, обусловленных изменением базового структурного элемента.
Однако, по результатам испытаний различных технических решений, позволяющих улучшить звукоизоляцию конструкций, набирается статистика, позволяющая использовать их в процессе проектирования. Некоторые типичные примеры улучшения звукоизоляции дополнительными слоями или при помощи мероприятий приведены в таблице 2 согласно ГОСТ Р ЕН 12354-12012, СП 55-101-2000 и каталогам производителей.
Таблица 2. Улучшение звукоизоляции конструкций
Конструкция дополнительного слоя | DRw , дБ | |
Гипсокартон 12,5 мм; полость 73 мм, заполненная минеральной ватой 50 мм; деревянный каркас | 21 | |
Гипсокартон 12,5 мм; полость 60 мм, заполненная минеральной ватой 50 мм; металлический каркас, изолированный от стены | 21 | |
Гипсокартон (2 × 12,5) мм; строительная пена 20 мм; без каркаса | 23 | |
Цементная штукатурка 15 мм; минеральная вата 30 мм; без каркаса | 6-7 | |
Двухслойные сэндвич-панели (штапельное стекловолокно и гипсоволокнистый лист — 40 мм), ГКЛ 12,5 мм (ЗИПС-Вектор, ЗИПС-Модуль, ЗИПС-Синема) | 11-18 | |
ВИБРОФЛЕКС-коннект ПП, ПС (подвесной потолок с использованием виброизолирующего крепления) | 15-18 | |
Шуманет | 5-9 | |
Шумостоп | 8-10 | |
Шумопласт 20 мм | 7-9 | |
ЗИПС-пол | 3-7 | |
Акулайн-dB, Саундлайн-dB (трехслойный листовой материал) | 5-7 | |
Виброфлекс-Wave (стоечный профиль) | 3 | |
ВИБРОФЛЕКС-КС (виброизолирующие крепления) | 7-12 | |
Виброизолирующая прокладка ВИБРОСТЕК-М | 2-4 | |
Триплекс КСВ-51, БСИ-49 | 15-16 | |
МФ-Стандарт | 7-9 |
Заключение
Обеспечение акустического комфорта в жилых зданиях – является важной задачей, решение которой должны быть обеспечено на стадии проектирования здания во избежание жалоб со стороны населения. Для обеспечения нормативных требований необходимо правильно произвести расчет звукоизоляции ограждающей конструкции. Как показывает опыт, результаты расчета по разным методикам дают отклонение до 10 дБ. Поэтому расчет необходимо производить с использованием стандартизированных, хорошо зарекомендовавшим себя методов. Как правило, расчеты выполняются при помощи автоматизированных методов расчета, позволяющих учесть действующие в настоящее время нормативные методики и требования. В случае, когда нормативные требования не могут быть обеспечены при помощи запроектированного ограждения, необходимо применять сертифицированные технические решения, позволяющие улучшить индекс звукоизоляции на величину до 18-20 дБ.
Список литературы
- Каталог эффективной звукоизоляции Rockwool, М, 2014, 60 с.
- СП 23-103-2003 Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий
- ГОСТ Р ЕН 12354-1-2012 Акустика зданий. Методы расчета акустических характеристик зданий по характеристикам их элементов. Часть 1. Звукоизоляция воздушного шума между помещениями
Примеры расчетов звукоизоляции ограждающих конструкций — Студопедия
(примеры взяты из СП 23-103-03)
Пример 1. Определить индекс изоляции воздушного шума перегородки из тяжелого бетона = 2500 кг/м3 толщиной 100 мм.
Порядок расчета
Для построения частотной характеристики изоляции воздушного шума определяем эквивалентную поверхностную плотность ограждения по формуле (4.9):
mэ = m · k = · h · k = 2500 · 0,1 ·1 = 250 кг/м2.
Устанавливаем значение абсциссы точки В – fB (см. табл 4.5) в зависимости от плотности бетона и толщины перегородки:
fB = 29000/100 = 290 Гц.
Округляем найденную частоту fB = 290 Гц до среднегеометрической частоты 1/3 – октавной полосы согласно данным табл. 4.6:
fB = 315 Гц.
Устанавливаем ординату точки В по формуле (4.8):
RB = 20 · lg250 – 12 = 36 дБ.
Строим частотную характеристику по правилам, изложенным в п. 3.2
СП 23-103-03. Заносим параметры расчетной и нормативной частотных характеристик в таблицу и производим дальнейший расчет в табличной форме.
Находим неблагоприятные отклонения, расположенные ниже нормативной кривой и определяем их сумму, которая равняется 105 дБ, что значительно больше 32 дБ.
Смещаем нормативную кривую вниз на 7 дБ и находим новую сумму неблагоприятных отклонений, которая составляет 28 дБ, что максимально приближается, но не превышает значения 32 дБ.
В этих условиях за расчетную величину индекса изоляции воздушного шума принимается ордината смещенной нормативной кривой частотной характеристики в 1/3-октавной полосе 500 Гц, т.е. = 45 дБ.
Таблица
№ п/п | Параметры | Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы, Гц | |||||||||||||||
Расчетная частотная характеристика R, дБ | |||||||||||||||||
Нормативная кривая, дБ | |||||||||||||||||
Неблагоприятные отклонения, дБ | – | – | – | ||||||||||||||
Нормативная кривая, смещенная вниз на 7 дБ | |||||||||||||||||
Неблагоприятные отклонения от смещенной нормативной кривой, дБ | – | – | – | – | – | – | – | – | |||||||||
Индекс изоляции воздушного шума Rw , дБ |
Вывод. Индекс изоляции воздушного шума перегородки из тяжелого бетона плотностью = 2500 кг/м3 толщиной 100 мм составляет 45 дБ.
Пример 2. Требуется определить индекс приведенного уровня ударного шума Lwn для междуэтажного перекрытия с частотной характеристикой в нормированном диапазоне частот, приведенной в таблице.
Порядок расчета
Расчет ведется в табличной форме, в которую заносим значения Lwn нормативной кривой и находим сумму неблагоприятных отклонений, расположенных выше нормативной кривой.
Таблица
№ п/п | Параметры | Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы, Гц | |||||||||||||||
Приведенный уровень ударного шума Ln, дБ | |||||||||||||||||
Нормативная кривая, дБ | |||||||||||||||||
Неблагоприятные отклонения, дБ | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | ||||
Нормативная кривая, смещенная вниз на 4 дБ | |||||||||||||||||
Неблагоприятные отклонения от смещенной нормативной кривой, дБ | – | – | – | – | – | – | – | – | |||||||||
Индекс изоляции воздушного шума Lnw, дБ |
Сумма неблагоприятных отклонений составляет 7 дБ, что значительно меньше
32 дБ. В связи с этим смещаем нормативную кривую частотной характеристики вниз на 4 дБ и снова подсчитываем сумму неблагоприятных отклонений.
Новая сумма неблагоприятных отклонений составила в этом случае 31 дБ, что меньше 32 дБ.
За величину индекса приведенного уровня ударного шума принимается значение смещенной нормативной кривой в 1/3-октавной полосе частот 500 Гц, т.е. Lwn = 56 дБ.
Вывод. Индекс приведенного уровня ударного шума Lwn для междуэтажного перекрытия составляет 56 дБ.
Пример 3. Требуется определить частотную характеристику изоляции воздушного шума глухим металлическим витражом, остекленным одним силикатным стеклом толщиной 6 мм.
Порядок расчета
Находим по табл.4.9 координаты точек В и С:
fB = 6000/6 = 1000 Гц; RB = 35 дБ.
fС = 12000/6 = 2000 Гц; RС = 29 дБ.
Строим частотную характеристику в соответствии с указаниями п. 3.5
СП 23-103-03, для чего из точки В проводим влево отрезок ВА с наклоном 4,5 дБ на октаву, а из точки С вправо отрезок CD с наклоном 7,5 дБ на октаву (см. рис. к примеру 3).
Рис. Расчетная частотная характеристика к примеру 3
Вывод. В нормируемом диапазоне частот изоляция воздушного шума витражом составляет:
f, Гц | Rw, дБ | f, Гц | Rw, дБ | f, Гц | Rw, дБ |
20,0 | 27,5 | 35,0 | |||
21,5 | 29,0 | 33,0 | |||
23,0 | 30,5 | 31,0 | |||
24,5 | 32,0 | 29,0 | |||
26,0 | 33,5 | 31,5 | |||
34,0 |
Пример 4. Требуется построить частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной из двух гипсокартонных листов толщиной 14 мм,
γ = 850 кг/м3 каждый по деревянному каркасу. Воздушный промежуток составляет
100 мм.
Порядок расчета
Строим частотную характеристику звукоизоляции для одного гипсокартонного листа в соответствии с п. 3.5 СП 23-103-03.
Координаты точек В и С определяем по табл. 4.9:
fB = 19000/14 = 1337 Гц; RB = 34 дБ.
fС = 38000/14 = 2714 Гц; RС = 28 дБ.
Округляем частоты fB и fС до стандартных в соответствии с табл. 4.6:
fB = 1250 Гц; fС = 2500 Гц.
Строим вспомогательную линию ABCD в соответствии с п. 3.6 СП 23-103-03 (см. рис. к примеру 4).
Рис. Расчетная частотная характеристика к примеру 4
Устанавливаем по табл. 4.10 поправку R1 в зависимости от величины отношения:
mобщ/m1 = 2·850·0,014/850·0,014 = 2.
Согласно табл. 4.10 для mобщ/m1 = 2 поправка R1 = 4,5 дБ.
С учетом поправки R1 = 4,5 дБ строим линию A1B1C1D1, которая на 4,5 дБ выше линии ABCD (см. рис. к примеру 4).
Определяем частоту резонанса по формуле (4.13) с учетом поверхностной плотности гипсокартонного листа m = 850·0,014 = 11,9 кг/м2;
fр = 60 = 77,8 80 Гц.
На частоте fр = 80 Гц находим точку F с ординатой на 4 дБ ниже соответствующей ординаты линии A1B1C1D1, т.е. RF = 16,5 дБ.
На частоте 8fр (630 Гц) устанавливаем точку K с ординатой RK
RK = RF + H = 16,5 + 26 = 42,5 дБ.
Значение H находим по табл. 4.11 в зависимости от толщины воздушного зазора, равного 100 мм: H=26 дБ.
От точки K вправо проводим отрезок KL до частоты fB = 1250 Гц с наклоном 4,5 дБ на октаву. Ордината точки L составляет:
RL = RK + 4,5 = 47 дБ.
Из точки L до частоты 1,25 fB (до следующей 1/3-октавной полосы – 1600 Гц) проводим вправо горизонтальный отрезок LM.
На частоте fС = 2500 Гц строим точку N с ординатой RN:
RN = RC1 + R2 = = 32,5 + 8,5 = 41 дБ.
От точки N проводим отрезок NР с наклоном 7,5 дБ на октаву.
Полученная ломаная линия A1EFKLMNP (см. рис.к примеру 4) представляет собой частотную характеристику изоляции воздушного шума гипсокартонной перегородки.
В нормируемом диапазоне частот звукоизоляция воздушного шума перегородкой составляет:
f, Гц | R, дБ | f, Гц | R, дБ | f, Гц | R, дБ | f, Гц | R, дБ | |||||
19,5 | 31,0 | 42,5 | 47,0 | |||||||||
22,5 | 34,0 | 44,0 | 44,0 | |||||||||
25,0 | 36,5 | 45,5 | 41,0 | |||||||||
28,0 | 39,5 | 47,0 | 43,5 |
Вывод. Полученная ломаная линия A1EFKLMNP (см. рис. к примеру 4) представляет собой частотную характеристику изоляции воздушного шума каркасно-обшивной перегородки, выполненной из двух гипсокартонных листов толщиной 14 мм каждый по деревянному каркасу с воздушным промежуток между листами 100 мм.
Пример 5.Определить индекс изоляции воздушного шума междуэтажного перекрытия из железобетонной плиты γ = 2500 кг/м3, толщиной 100 мм; дощатого пола 35 мм на деревянных лагах сечением 100×50 мм с шагом 500 мм, уложенных по звукоизолирующим полосовым прокладкам из жестких минераловатных плит γ = 140 кг/м3, толщиной 55 мм в н обжатом состоянии. Полезная нагрузка на перекрытие 2000 Па.
Порядок расчета
Определяем поверхностную плотность элементов перекрытия:
– несущей плиты m1 = 2500 · 0,1 = 250 кг/м2;
– конструкции пола m2 = 600 · 0,035(доски) + 600 · 0,05 · 0,1·2(лаги) = 27 кг/м2.
Устанавливаем нагрузку на звукоизолирующую прокладку с учетом того, что на
1 м2 приходится 2 лаги:
Р = 2000 + 2500 + 270 = 4770 Па.
Рассчитываем индекс изоляции воздушного шума Rwo для несущей плиты перекрытия по формуле (4.12):
Rwo = 37 lgm1 – 43 = 37 lg250 – 43 = 45,7 46 дБ.
Находим толщину звукоизолирующей прокладки в обжатом состоянии при = 0,55 Па по формуле (4.17):
=0,04(1 – 0,55) = 0,018 м.
Определяем частоту резонанса конструкции перекрытия при Ед = = 8,0·105 Па по формуле (4.16):
fР = = 216 ≈ 210 Гц.
В зависимости от Rwo = 46 дБ и ƒр.п = 200 Гц по табл. 4.13 находим индекс изоляции воздушного шума для вышеуказанной конструкции междуэтажного перекрытия, который составляет – Rw = 52 дБ.
Вывод. Индекс изоляции воздушного шума междуэтажного перекрытия из железобетонной плиты толщиной 100 мм с дощатым полом на деревянных лагах, уложенных по звукоизолирующим полосовым прокладкам из жестких минераловатных плит, составляет Rw = 52 дБ.
Пример 6. Рассчитать индекс приведенного уровня ударного шума под междуэтажным перекрытием, состоящим:
– из несущей железобетонной панели толщиной 140 мм и = 2500 кг/м3;
– звукоизолирующего материала «Пенотерм» (НПЛ-ЛЭ) толщиной 10 мм в необжатом состоянии;
– гипсобетонной панели основании пола = 1300 кг/м3, толщиной 50 мм;
– линолеума = 1100 кг/м3, толщиной 3 мм.
Полезная нагрузка на перекрытие – 2000 Па.
Порядок расчета
. Определяем поверхностные плотности элементов перекрытия:
– плиты перекрытия m1 = 2500 · 0,14 = 350 кг/м2;
– конструкции пола m2 = 1300 · 0,05 + 1100·0,003 = 68,3 кг/м2.
Нагрузка на звукоизоляционный слой составляет:
Р = 2000 + 683 = 2683 Па.
Для m1=350 кг/м2 согласно табл 4.16, находим значение Lnwo = 78 дб.
По формуле (4.17) вычисляем толщину звукоизоляционного слоя в обжатом состоянии при = 0,1:
d = 0,01(1 – 0,1) = 0,009 м.
Определяем частоту собственных колебаний пола по формуле (4.18) при
Eд = = 6,6·105 Па:
= 0,16 Гц.
По табл. 4.15 с учетом значений Lnwo = 78 дб и ƒо = 160 Гц находим индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием Lnw = 60 дб.
Вывод. Индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием, состоящим:
из несущей железобетонной панели толщиной 140 мм, звукоизолирующего материала «Пенотерм» (НПЛ-ЛЭ) толщиной 10 мм, гипсобетонной панели основании пола толщиной 50 мм и линолеума толщиной 3 мм, составляет Lnw = 60 дб.
Пример 7.Определить индекс приведенного уровня ударного шума под междуэтажным перекрытием, состоящим из несущей железобетонной плиты = 2500 кг/м3 толщиной 160 мм и чистого пола из поливинилхлоридного линолеума с теплозвукоизоляционной подосновой из нитрона толщиной 3,6 мм.
Порядок расчета
Определяем поверхностную плотность несущей плиты перекрытия:
m1 = 2500·0,16 = 400 кг/м2.
Находим по данным табл. 4.16 для плиты перекрытия индекс приведенного уровня ударного шума:
Lnwo = 77 дб.
Устанавливаем по табл. 4.17 индекс снижения приведенного уровня ударного шума в зависимости от материала покрытия пола:
ΔLnw = 19 дБ.
Определяем по формуле (4.19) индекс приведенного уровня ударного шума Lnw под междуэтажным перекрытием:
Lnw = 77 – 19 = 58 дб.
Вывод. Индекс приведенного уровня ударного шума под междуэтажным перекрытием, состоящим из несущей железобетонной плиты толщиной 160 мм и чистого пола из поливинилхлоридного линолеума с теплозвукоизоляционной подосновой из нитрона толщиной 3,6 мм составляет Lnw = 58 дб.
Пример 8. Определить индекс изоляции воздушного шума Rwo (дб) междуэтажным перекрытием, состоящим из железобетонной несущей плиты = 2500 кг/м3, толщиной 160 мм и чистого пола из поливинилхлоридного линолеума на волокнистой теплозвукоизоляционной подоснове (ГОСТ 18108–80).
Порядок расчета
Определяем поверхностную плотность несущей плиты перекрытия:
m1 = 2500·0,16 = 400 кг/м2.
Устанавливаем по формуле (4.12) индекс изоляции воздушного шума несущей плиты перекрытия при m1 = 400 кг/м2
Rw = 37 lg400 – 43 = 53,3 53,5 дБ.
В связи с тем, что в качестве чистого пола принят поливинилхлоридный линолеум с теплозвукоизоляционной подосновой (ГОСТ 18108–80), из рассчитанной величины индекса воздушного шума междуэтажного перекрытия следует вычесть 1 дб и, таким образом, окончательная величина Rw составит:
Rw = 53,3 – 1 = 52,5 дБ.
Вывод. Индекс изоляции воздушного шума междуэтажным перекрытием, состоящим из железобетонной несущей плиты толщиной 160 мм и чистого пола из поливинилхлоридного линолеума на волокнистой теплозвукоизоляционной подоснове, составляет Rwo = 52,5 дБ.
Приложение 4
Расчет ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Стр 1 из 10Следующая ⇒Е. Г. Киселева
РАСЧЕТ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
По выполнению
Курсовой расчетно-графической работы по
АРХИТЕКТУРНОЙ АКУСТИКЕ
Для студентов вечернего факультета
Специальность – архитектура
Москва, 2010
УДК – 534.2
Киселева Е.Г. Расчет звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий / Методические указания по выполнению курсовой расчетно-графической работы по архитектурной акустике для студентов вечернего факультета, специальность – архитектура. М.:2010, 42с
Методические указания составлены на основе действующего документа – “Свода правил” СП23-103-2003 “Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий”, который является методическим дополнением к главе СНиП 23-03-2003 “Защита от шума”.
Указания предназначены для выполнения курсовых расчетно-графических работ по разделу “Архитектурная акустика” дисциплины “Архитектурная физика”. Они могут быть использованы также для выполнения соответствующего раздела дипломного архитектурного проекта бакалавра, специалиста или магистра архитектуры.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Архитектурная физика» (протокол № 6 от 13.12.2010г.).
Под общей редакцией зав. кафедрой, доктора арх., проф. Щепеткова Николая Ивановича
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Общие рекомендации по проектированию перегородок и перекрытий…..3
2. Нормативные требования к звукоизоляции ограждающих конструк-
ций………………………………………………………………………………………………………11
3 Типы ограждающих конструкций…………………….……………………11
4 Последовательность выполнения расчета звукоизоляции ограждаю-
щих конструкций……………………………………………………………12
5 Методика определения нормируемых параметров звукоизоляции………12
5.1. Методика определения индекса изоляции воздушного шума ………12
5.3. Методика определения звукоизоляции наружных ограждений
, дБА……………………………………………….………………..14
6 Методика построения частотных характеристик изоляции воздуш-
ного шума ограждающих конструкций жилых зданий……………………16
6.1. Методика построения частотных характеристик акустически одно-
родных ограждений…………………………………………………………16
6.2. Методика построения частотных характеристик однослойных тонких
ограждений………………………………………………………………….21
6.3. Методика построения частотных характеристик акустически неод-
нородных ограждений………………………………………………..…….24
6.3.1. Методика построения частотных характеристик изоляции воздуш-
ного шума ограждающей конструкцией, состоящей из двух тонких
листов с воздушным промежутком между ними при одинаковой
толщине листов (рис.8, б, в)………………………………………………25
6.3.2. Методика построения частотных характеристик изоляции воздуш-
ного шума ограждающей конструкцией, состоящей из двух тонких
листов с воздушным промежутком между ними при различной
толщине листов……………………………………………………………29
6.3.3. Методика построения частотных характеристик изоляции воздуш-
ного шума ограждающей конструкцией, состоящей из двух тонких
листов при заполненном воздушном промежутке пористым или
пористо-волокнистым материалом (рис 7, а)……………………………30
6.4. Расчет изоляции воздушного шума междуэтажным перекрытием………34
6.4.1. Расчет изоляции воздушного шума междуэтажным перекрытием с
полом на звукоизолирующем слое………………………………………34
6.4.2. Расчет изоляции воздушного шума междуэтажным перекрытием
без звукоизоляционного слоя с полом из рулонных материалов………35
7. Расчет изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями……….36
Приложение………………………………………………………………………38
Контрольные вопросы…………………………………………………………..47
Литература……………………………………………………………………….47
расчет ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
Акустический расчет звукоизоляции ограждающих конструкций
Судебно-экспертная коллегия выполняет все виды акустических расчетов.
Акустический расчет звукоизоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений выполняется для подтверждения обеспечения акустического комфорта (отсутствие мешающего воздействия шума) в помещениях зданий и сооружений или же в целях проектирования шумозащитных мероприятий при несоответствиях требованиям технических нормативных правовых актов в области технического нормирования и стандартизации.
В последнее время в России, странах Прибалтики и Западной Европы наметились тенденции в приоритетном проведении акустического расчета, а не натурных исследований уровня шума в жилых помещениях зданий и на селитебной территории. Выполнение акустического расчета перед натурными исследованиями уровня шума имеет следующие преимущества:
- при исследовании фактического уровня шума довольно часто на измерительный прибор воздействуют посторонние источники шума (непериодически проезжающий или паркующийся транспорт, шум от бытовых электрических приборов и звуки жизнедеятельности жильцов жилого дома), при проведении же акустического расчета учитываются только источники шума собственно помещения или здания с высоким звуковым давлением;
- при натурных измерениях перед каждой серией измерений требуется проводить калибровку шумоизмерительного оборудования (шумомеров), что требует не только дорогостоящего аттестованного калибровочного оборудования (калибраторов), но и значительной квалификации персонала, проводящего данную калибровку. По различным причинам многие акустические испытательные лаборатории не проводят ежедневную калибровку шумомеров, что при условии использования шумоизмерительного оборудования, особенно российских производителей, обуславливает дополнительную погрешность измерений, достигающую 3-5 дБ в октавных полосах частот. Акустический расчет базируется на результатах измерений, полученных в реверберационных камерах испытательных лабораторий при стендовых испытаниях, или на нормативных данных, которые с учетом современного развития техники во многих случаях являются завышенными;
- акустический расчет позволяет не только выявить нарушение акустического комфорта, но и выявить его причины, а также предлагает обоснованные проектные решения по улучшению звукоизоляции и шумозащиты.
В последнее время при сдаче крупных торговых, развлекательных и производственных объектов органы санитарно-эпидемиологического контроля в г. Минске требуют комплексное проведения как акустического расчета на стадии утверждения строительного проекта, так и проведение приемочных акустических испытаний перед сдачей объектов в эксплуатацию.
В Судебно-экспертной коллегии акустический расчет проводится сотрудниками, прошедшими обучение в г. Москве и г. Санкт-Петербурге по акустическим измерениям и обеспечению шумозащиты и звукоизоляции, аттестованными в Российской Федерации органами подтверждения компетенции персонала на II-й уровень виброакустического контроля.
Заказать проведение акустических расчетов в Судебно-экспертной коллегии Вы можете по адресу: г. Минск, ул. Жуковского, д. 11А, 4-й этаж
или по телефонам +375 (17) 317 04 71; +375 (17) 317 04 72; +375 (17) 317 04 73; +375 (17) 317 04 74; +375 (17) 317 04 75; +375 (17) 317 04 76; +375 (44) 588 60 11.
©К.И.Дадьков
Расчет изоляции воздушного шума (звукоизоляции) однослойных плит Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Расчет изоляции воздушного шума (звукоизоляции) однослойных плит
Щелоков Ю.А.
Генеральный директор, ООО «Акустические расчеты», РФ, г. Санкт-Петербург, пр. Пискаревский д.25
Аннотация
В работе рассмотрена методика определения изоляции воздушного шума массивных конструкций, согласно Своду Правил СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий». Рассмотрены основные недостатки графоаналитического метода. Приведена классическая методика расчета звукоизоляции, а также способы ее корректировки для возможности расчета массивных преград (плит). Получена универсальная теоретическая модель расчета звукоизоляции акустически однородных конструкций. Проведено сравнение результатов расчета по предлагаемой методике с данными лабораторных исследований звукоизоляции преграды из стеновых силикатных блоков.
Ключевые слова: звукоизоляция, строительная акустика, коэффициент механических потерь, фактор переизлучения, защита от шума.
Calculation of airborne sound insulation for single-layer plates
SchelokovY
General Director, LLC “Acoustic calculations”, Piskarevsky pr., h. 25, Saint-Petersburg, Russia
Abstract
The paper considers the method of determining airborne sound insulation massive structures, according to a set of rules SP 23-103-2003 “Design of sound insulation enclosing structures of residential and public buildings.” The paper considers the main disadvantages of graphic-analytical method. The paper shows the classical method of calculating of the sound insulation, as well as ways of calculating with adjustment for the calculation sound insulation of massive barriers (plates). Universal theoretical model were received for calculating the sound insulation of acoustically homogeneous structures. In the article author did the comparison of the calculation results by the proposed method with laboratory data for the wall of silicate blocks.
Key words: sound insulation, building acoustics, mechanical loss factor, the factor of re-emission , protection against noise.
Введение
При проектировании жилых и общественных зданий разработка и применение конструкций, отвечающих нормативным требованиям по эффективности защиты от шума, имеет большое значение.
В качестве основной инструктивно-нормативной документации по вопросам расчета и разработки звукоизоляции конструкций применяют Свод Правил СП 23-1032003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
Основную долю гражданского строительства в современных городах составляют многоквартирные дома, в которых превалируют массивные однослойные внешние и внутренние ограждающие конструкции постоянного сечения.
Растущая потребность акустического комфорта и большая распространенность
E-mail:[email protected]
подобных конструкций требует качественного подхода при расчете изоляции воздушного шума.
1. Графоаналитический метод расчета звукоизоляции
Для расчета звукоизоляции подобных конструкций в Своде Правил используют графоаналитический метод, заключающийся в построении частотной характеристики изоляции воздушного шума, изображая ее в виде ломаной линии, аналогичной линии ABCD на рисунке 1 [1].
Я. дБ
10 дБ С
1 1
Ю Ч «л -О
А В Октава
«в
Рис.1. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным
плоским ограждением
Координаты точки В частотной характеристики зависят от плотности и толщины ограждающей конструкции, которые определяются по эмпирическим данным соответствующих графиков и таблиц.
Значение изоляции воздушного шума Яв в точке В определяется по формуле
Яв = 201 о£ шэ ) -12, (1)
где шэ = К ■ ш – эквивалентная поверхностная плотность, кг/м2; ш – поверхностная плотность; кг/м2;
К – коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов и т.п. по отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той же поверхностной плотностью.
Сложность построения частотной характеристики изоляции воздушного шума по вышеизложенной методике состоит в том, что координаты точки В и значение коэффициента К можно определить для ограниченного количества материалов:
– керамзитобетон;
– перлитобетон;
– аглопоритобетон;
– шлакопемзобетон;
– газобетон, пенобетон;
– кирпич;
– гипсобетон, гипс.
В последнее время появилось много новых видов строительных материалов
(полистиролбетон, вспененная древесина, арболит, биоматериалы и др.),которые рассматриваются проектировщиками как перспективные, при этом рассчитать их звукоизоляцию по методике Свода Правил не получается.
Более того, для известных материалов использование графоаналитического метода сопряжено с дополнительными ошибками, за счет округления значения критической частоты В до среднегеометрической частоты третьоктавной полосы, в пределах которой находится /в .
Кроме графоаналитического метода простого расчетного способа определения звукоизоляции толстых, массивных конструкций найдено не было.
Результаты трудоемких вычислений, проведенных рядом авторов (М. Седов [5], Л. Осипов [6]) использовать на практике не удалось.
2. Классическая теория звукоизоляции
В данной работе для расчета изоляции воздушного шума массивных, толстых конструкций рассматривается возможность применения корректированной классической теории звукоизоляции, не имеющей вышеизложенных недостатков.
В 1942 г. Кремер [3] для коэффициента прохождения через стену представил выражение
К*) =-1-Г, (2)
1 + 2 (в) • С08(в)
2Pü c0
где Z(в)- импеданс преграды, [кг/м с]; в- угол падения, [градусы]; р0 – плотность воздуха, [кг/м3];
с0 – скорость звука в воздухе, [м/с]. Выражение для расчета импеданса пластины [4] имеет вид
D(l + ir¡)oi sin4 (в)’
Z (в) = i
com —
со4
(3)
где i = y[-l – мнимая единица;
со = 2nf – циклическая частота, [рад/с];
f – частота, [Гц];
m – поверхностная масса пластины, [кг/м2];
^ Eh4 т 3-, D = ^^-Tj – цилиндрическая жесткость пластины, [На м ];
E – модуль Юнга, [Па]; h – толщина пластины, [м]; ß – коэффициент Пуассона; ц- коэффициент механических потерь.
\Tdijf )
(5)
Расчет звукоизоляции по формулам (2) – (5) справедлив для тонких конструкций, таких как стекло, гипсокартонные листы, сталь и другие материалы, где звук распространяется в виде изгибных волн.
Применение классической теории для толстостенных конструкций приводит к неверному результату: наклон расчетной кривой роста звукоизоляции с частотой выше наклона экспериментальной кривой.
3. Корректировка классической теории звукоизоляции
Распространение акустических волн через массивные конструкции (из тяжелого, легкого бетона, кирпичной кладки и т.п.) сопровождается возникновением не только изгибных, но и продольных сдвиговых колебаний. В результате чего, характерные частотные характеристики массивных и тонкостенных конструкций не совпадают. – модуль сдвига, [Па].
2(1 + М )
Однако при построении частотной характеристики звукоизоляции толстостенной преграды по формулам (2)-(6) даже с учетом сдвиговых волн ведет к неверному наклону кривой: рост изоляции воздушного шума с частотой получается более интенсивным, чем на практике.
Предполагая, что импеданс толстостенной преграды пропорционален тангенсу угла падения в , введем фактор переизлучения Ф(в) , и перепишем формулу (2) следующим образом
0
1
Ф(0) ■ 2′ (0) • 008(0}
1 +
2Ро С0
1 +
юш –
1ю3 ИОБ б1П4(0) (ю ) б1п2(0) + Ок)с,
б1П(0)
2Ро со
,(7)
где т’ (0) – коэффициент прохождения звука, учитывающий сдвиговые волны в материале преграды и фактор переизлучения, [1
Ф(0) = < – фактор переизлучения (угловой фактор), равный 1 для
[1ап(0)
тонкостенных конструкций и Хш0) – для массивных конструкций.
Для определения звукоизоляции акустически однородной преграды при диффузном падении на нее акустической энергии, необходимо полученное выражение для коэффициента прохождения т'(0) подставить в формулы (4) и (5), соответственно.
-2
2
4. Экспериментальная проверка результатов расчета
Ранее [2] в качестве примера мы рассчитывали звукоизоляцию строительных конструкций по формуле (7), сравнивали с результатами расчета по графоаналитическому методу, и показали хорошую согласованность результатов.
18 июня 2015 г. в испытательном центре «ПКТИ-СтройТЕСТ» были проведены исследования звукоизоляционной способности ограждающей конструкции (см. рис.2) из стеновых силикатных блоков, плотностью 1740 кг/м3 и толщиной 130 мм.
Рис. 2. Испытываемая конструкция из силикатных блоков
Как правило, в качестве помещения высокого уровня (ПВУ) при измерениях звукоизоляции выбирают помещение больших размеров. В качестве помещения низкого уровня (ПНУ) выбирают смежное помещение меньшего размера. Однако согласно принципу взаимности: при изменении падения звука на обратное, звукоизоляция преграды не меняется [5].
С целью подтверждения данного принципа на практике, измерения проводились с размещением источника шума в обоих измерительных помещений.
При размещении источника шума в большом помещении, измерения будем называть стандартными. При размещении источника шума в маленьком помещении, измерения будем называть реверсными.
В качестве расчетных данных были приняты следующие значения:
Таблица 1
Параметры исследуемой конструкции
Материал Плотность, кг/м3 Толщина, мм Модуль Юнга, 1010Па Коэффициент Пуассона [8] Коэффицинт механических [81 потерь L J
Силикатный бетон 1740 130 4 0,2 0,01
Результаты измерений и расчетов исследуемой конструкции, представлены на
рис.3.
Рис.3. Результаты измерений и расчетов звукоизоляции конструкции из стеновых
силикатных блоков
Анализируя данные рисунка 3 можно сделать следующие выводы:
1) При смене размещения источника шума (додэкаэдра) из одного помещения в другое, меняется сторона ограждающей конструкции, на которую воздействует прямое акустическое поле источника. При этом звукоизоляционная способность конструкции в целом не меняется, что подтверждает справедливость принципа взаимности звукоизоляции.
2) Расчет по графоаналитическому методу дает частотную характеристику, лежащую ниже (правее) экспериментальной кривой звукоизоляции на частотах с 250 Гц, что может быть обусловлено неверным определением частоты f, ошибками, возникающими при округлении данного значения до ближайшей среднегеометрической частоты третьоктавной полосы, в пределах которой она была определена.
3) Расчет по корректированной классической методике показывает большую согласованность с результатами эксперимента: более верно определены значения звукоизоляции, резонансная частота, наклон частотной характеристики.
Заключение
Таким образом, корректировка классической методики расчета звукоизоляции
[1
за счет введенного фактора переизлучения (углового фактора) Ф{6) = < , и учета
[tan(#)
сдвиговых волн в материале, позволяет определять звукоизоляционную способность однослойных преград из разных материалов и разной толщины, хорошо согласуясь с графоаналитическими методами и экспериментальными исследованиями.
Список литературы
1. СП 23-103-2003. Звукоизоляция ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. – Санкт-Петербург, 2004.
2. Щелоков Ю.А. Расчет звукоизоляции акустически однородных конструкций / Ю.А. Щелоков // Сборник докладов V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита от повышенного шума и вибрации»; Под ред. Н.И. Иванова. – Санкт-Петербург, 2015. – с.349-354.
3. Cremer L. Theorie der SchalldämmungdünnerWändebeischrägemEinfall / L. Cremer // AkustischeZeitschrift, 1942. – №.7. – S. 81-125.
4. Боголепов, И.И. Архитектурная акустика / И.И. Боголепов. – СПб: Политехника, 2001. – 158 с.
5. Седов, М. С. Расчёт звукоизоляции однослойных ограждений на низких частотах / М. С. Седов, В. Н. Бобылёв. – Горький: Изд-во ГГУ, 1976. – 46 с.
6. Осипов Г.Л. Звукоизоляция и звукопоглощение: Учеб. пособие для студентов вузов / Л.Г. Осипов, В.Н. Бобылев, JI.A. Борисов и др.; Под ред. Г.Л. Осипова, В.Н. Бобылева. — М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2004. — 450 с.
7. Marshall Long. Architectural Acoustics. 2nd Edition //М. Long, 2014. – 950 p.
8. Carl Hopkins. Sound Insulation //С. Hopkins . – New York, 2007. – 622 p.
Калькулятор для расчёта звукоизоляции – новая разработка от экспертов ROCKWOOL
Компания ROCKWOOL разработала онлайн-калькулятор звукоизоляционных решений, который позволит быстро и грамотно рассчитать звукоизоляционные характеристики строительных конструкций.
Благодаря понятному интерфейсу нового расчётного инструмента, им могут воспользоваться как профессиональные проектировщики, архитекторы, дизайнеры и строители, так и индивидуальные потребители, которые решили самостоятельно заняться шумоизоляцией в своей квартире или частном доме.
На основе данных, введённых пользователем, калькулятор создаёт виртуальные модели конструкций и оценивает показатель звукоизоляции, или звуконепроницаемости, обозначаемый буквой R и измеряемый в децибелах (дБ). Например, для того, чтобы оградить помещение от звуков человеческой речи в соседних комнатах, достаточно показателя R на уровне 55 дБ, а чтобы не было слышно уличного шума, нужно обеспечить звукоизоляцию на уровне до 80 дБ.
Особенность программы в том, что, кроме специальных звукоизоляционных конструкций, она делает расчёт и по обычным строительным конструкциям, например, кирпичным стенам или перегородкам из гипсокартона. Меняя вводные данные, пользователь может сравнить звукоизолирующие характеристики различных материалов, а также убедиться, насколько эффективно утеплитель из каменной ваты улучшает шумопоглощающие свойства конструкции.
Расчёт утеплителя в программе калькулятора производится с учётом звукоизолирующих качеств двух утеплителей ROCKWOOL – АКУСТИК БАТТС для изоляции перегородок и ФЛОР БАТТС для изоляции полов. Плиты АКУСТИК БАТТС защитят стены от воздушного шума, к которому относятся человеческая речь, звуки музыкальных инструментов, акустических систем, телевизора. А плиты ФЛОР БАТТС нейтрализуют ударный шум, возникающий в результате механических воздействий, например, при ударе молотком или сверлении, при ходьбе, при хлопанье дверей. Благодаря отличным звукопоглощающим свойствам каменной ваты, утеплители ROCKWOOL избавляют от нежелательных шумов и создают в доме комфортную акустическую атмосферу.
Все расчёты онлайн-калькулятора ROCKWOOL по звукоизоляции основаны на испытаниях Научно-Исследовательского Института Строительной Физики и СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
Перейти на сайт калькулятора по звукоизоляции
Узнайте больше об эффективной звукоизоляции в каталоге ROCKWOOL по эффективной звукоизоляции и листовке ROCKWOOL по эффективной шумоизоляции строительных конструкций.
(PDF) ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ОКРУЖАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И ПАМЯТНИКОВ.
Пособие «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций
жилых и общественных зданий».
Однако метод определения
теоретический метод расчета воздушного шума двухслойных тонких
окружающих конструкций недоступен [2,3,4,5].
NR упомянутая ссылка в вопросе
разработка тонкостенных ограждений приводит его теоретический и
практический метод для однослойного тонкостенного ограждения воздушного шума
, ограничивая общие требования к его содержанию,
, который определяет актуальность темы этого исследования
.
Исходя из вышеизложенного, проведение
научных исследований на тему «Звукоизоляция двухслойных
тонких окружающих конструкций зданий» находится в теоретической и практической взаимосвязи
и является весьма актуальным
и своевременным.
Объектом исследования являются тонкие двухслойные
окружающие конструкции зданий в Республике
Узбекистан.
Целью научных исследований будет
разработка теоретических и практических положений
двухслойных тонких строительных ограждающих конструкций, в частности,
создание теоретического метода расчета.
В соответствии с поставленной целью в научно-исследовательской работе будут решены следующие
задач:
– теоретико-методологические подходы и
положения к формированию двухслойных тонких
ограждающих конструкций в Узбекистане и за рубежом.
изучено по печатным и диссертационным источникам;
– выявлены факторы, определяющие технические параметры
двухслойных тонких ограждающих конструкций и структурированы
;
-классификация по внешним и внутренним
конструктивно-техническим параметрам позиций
двухслойных тонких ограждающих конструкций и степень их влияния
на рациональное использование ресурсов будет проведена
; – получена графоаналитическая модель расчета двухслойных защитных конструкций толщиной
;
– будут определены технические параметры двухслойных тонких
ограждающих конструкций, обеспечивающих шумоизоляцию в соответствии с требованиями норм
;
– будет разработана программа автоматизированного расчета двух-
тонких защитных конструкций и даны
рекомендации по ее использованию в практике проектирования
.
Способы использования. Для решения задач в диссертации
будет использованкомплекса теоретических и
эмпирических методов, в том числе: в обзорной части
методов научного анализа, синтеза, в
построении рабочей гипотезы – гипотетический –
дедукция, абстракция, идеализация, в обосновании
метода двухслойных тонких ограждающих конструкций –
графоаналитическое моделирование, информационные технологии.
При написании тезисов
обращаем внимание на строгое соблюдение диалектического закона партии
(структурно-темпоральное), правильное определение
понятий. В качестве средства исследования в научной работе
будут использоваться информационные, математические и лингвистические
средства исследования. В целом в презентации
диссертацийбудет уделено внимание внутренней
связи логических конструкций, усиленной
использованием принятых грамматико-стилистических оборотов
речи научного языка
Информационно-нормативной базы исследование
будет основано на правовых актах Республики
Узбекистана, стандартах и методических документах
Государственного комитета архитектуры Республики
Узбекистан, материалах, опубликованных в научных
монографиях и периодических изданиях, а также а также собственные
расчетов диссертации.
Обоснование, что мы разработали теоретический метод
, адаптированный к требованиям норм в
строительство будет определяться теоретической значимостью
и его использованием на этапе проектирования тонких двухслойных ограждающих конструкций
, которые будут представляют
практическое значение научного исследования
Заключение
Научная новизна работы определяется
авторской разработкой для обоснования
теоретических и методических положений и
практических рекомендаций по формированию механизма
автоматизированного расчета шума
изоляция двухслойных тонких окружающих конструкций
зданий.
Литература:
1. Рашидов Дж. (2017). Технология звукоизоляции
для вентилируемых фасадов,
наиболее актуальных вопросов городской застройки и ее конвергенция
. Сборник научных трудов по
по результатам Республиканской научно-технической
конференции. (стр 10-13). Ташкент,
10-11 ноября 2017 Часть 3.
2. (2003). Строительные нормы и правила
«Защита от шума» [Строительные нормы и
правила СНиП23-03-2003 «Защита от шума»]
% PDF-1.5 % 2787 0 объект> эндобдж xref 2787 389 0000000016 00000 н. 0000022732 00000 п. 0000022941 00000 п. 0000022986 00000 п. 0000023118 00000 п. 0000023345 00000 п. 0000023430 00000 п. 0000110792 00000 н. 0000110852 00000 н. 0000110934 00000 п. 0000111049 00000 н. 0000111121 00000 н. 0000111166 00000 н. 0000111238 00000 н. 0000111332 00000 н. 0000111377 00000 н. 0000111491 00000 н. 0000111536 00000 н. 0000111711 00000 н. 0000111798 00000 н. 0000111843 00000 н. 0000111924 00000 н. 0000112082 00000 н. 0000112169 00000 н. 0000112214 00000 н. 0000112295 00000 н. 0000112440 00000 н. 0000112527 00000 н. 0000112572 00000 н. 0000112653 00000 н. 0000112803 00000 н. 0000112890 00000 н. 0000112935 00000 н. 0000113016 00000 н. 0000113161 00000 н. 0000113248 00000 н. 0000113292 00000 н. 0000113373 00000 н. 0000113473 00000 н. 0000113517 00000 н. 0000113618 00000 н. 0000113662 00000 н. 0000113755 00000 н. 0000113798 00000 н. 0000113890 00000 н. 0000113933 00000 н. 0000114032 00000 н. 0000114075 00000 н. 0000114176 00000 н. 0000114218 00000 н. 0000114263 00000 н. 0000114433 00000 н. 0000114549 00000 н. 0000114594 00000 н. 0000114683 00000 н. 0000114818 00000 н. 0000114909 00000 н. 0000114954 00000 н. 0000115037 00000 н. 0000115169 00000 н. 0000115258 00000 н. 0000115302 00000 н. 0000115385 00000 н. 0000115430 00000 н. 0000115563 00000 н. 0000115607 00000 н. 0000115705 00000 н. 0000115749 00000 н. 0000115851 00000 н. 0000115895 00000 н. 0000115999 00000 н. 0000116043 00000 н. 0000116147 00000 н. 0000116191 00000 н. 0000116298 00000 н. 0000116342 00000 п. 0000116386 00000 п. 0000116431 00000 н. 0000116529 00000 н. 0000116574 00000 н. 0000116678 00000 н. 0000116723 00000 н. 0000116825 00000 н. 0000116870 00000 н. 0000116986 00000 п. 0000117031 00000 н. 0000117076 00000 н. 0000117121 00000 н. 0000117166 00000 н. 0000117210 00000 н. 0000117255 00000 н. 0000117351 00000 н. 0000117396 00000 н. 0000117567 00000 н. 0000117662 00000 н. 0000117707 00000 н. 0000117825 00000 н. 0000117988 00000 п. 0000118119 00000 н. 0000118164 00000 н. 0000118266 00000 н. 0000118454 00000 н. 0000118576 00000 н. 0000118621 00000 н. 0000118739 00000 н. 0000118873 00000 н. 0000118979 00000 н. 0000119024 00000 н. 0000119121 00000 н. 0000119259 00000 н. 0000119341 00000 п. 0000119386 00000 н. 0000119480 00000 н. 0000119620 00000 н. 0000119697 00000 н. 0000119742 00000 н. 0000119879 00000 п. 0000119980 00000 н. 0000120025 00000 н. 0000120115 00000 н. 0000120251 00000 н. 0000120347 00000 н. 0000120392 00000 н. 0000120437 00000 н. 0000120482 00000 н. 0000120589 00000 н. 0000120634 00000 н. 0000120679 00000 н. 0000120724 00000 н. 0000120769 00000 н. 0000120866 00000 н. 0000120911 00000 н. 0000120956 00000 н. 0000121001 00000 н. 0000121109 00000 н. 0000121154 00000 н. 0000121265 00000 н. 0000121310 00000 н. 0000121421 00000 н. 0000121466 00000 н. 0000121574 00000 н. 0000121619 00000 н. 0000121664 00000 н. 0000121709 00000 н. 0000121848 00000 н. 0000121893 00000 н. 0000122006 00000 н. 0000122051 00000 н. 0000122159 00000 н. 0000122204 00000 н. 0000122325 00000 н. 0000122370 00000 н. 0000122497 00000 н. 0000122542 00000 н. 0000122587 00000 н. 0000122632 00000 н. 0000122776 00000 н. 0000122821 00000 н. 0000122866 00000 н. 0000122911 00000 н. 0000123025 00000 н. 0000123070 00000 н. 0000123193 00000 н. 0000123238 00000 н. 0000123388 00000 н. 0000123433 00000 н. 0000123584 00000 н. 0000123629 00000 н. 0000123741 00000 н. 0000123786 00000 н. 0000123831 00000 н. 0000123876 00000 н. 0000123921 00000 н. 0000124070 00000 н. 0000124169 00000 н. 0000124214 00000 н. 0000124314 00000 н. 0000124487 00000 н. 0000124583 00000 н. 0000124628 00000 н. 0000124723 00000 н. 0000124866 00000 н. 0000124955 00000 н. 0000125000 00000 н. 0000125171 00000 н. 0000125256 00000 н. 0000125301 00000 н. 0000125389 00000 н. 0000125534 00000 н. 0000125635 00000 н. 0000125680 00000 н. 0000125810 00000 н. 0000125947 00000 н. 0000126035 00000 н. 0000126080 00000 н. 0000126181 00000 н. 0000126353 00000 н. 0000126453 00000 н. 0000126498 00000 н. 0000126599 00000 н. 0000126751 00000 н. 0000126851 00000 н. 0000126896 00000 н. 0000126997 00000 н. 0000127141 00000 н. 0000127250 00000 н. 0000127295 00000 н. 0000127395 00000 н. 0000127539 00000 н. 0000127623 00000 н. 0000127668 00000 н. 0000127753 00000 н. 0000127891 00000 н. 0000127979 00000 н. 0000128024 00000 н. 0000128115 00000 н. 0000128160 00000 н. 0000128205 00000 н. 0000128250 00000 н. 0000128348 00000 н. 0000128393 00000 н. 0000128438 00000 н. 0000128483 00000 н. 0000128528 00000 н. 0000128573 00000 н. 0000128702 00000 н. 0000128747 00000 н. 0000128873 00000 н. 0000128918 00000 н. 0000128963 00000 н. 0000129008 00000 н. 0000129119 00000 н. 0000129164 00000 н. 0000129274 00000 н. 0000129319 00000 п. 0000129428 00000 н. 0000129473 00000 н. 0000129518 00000 н. 0000129563 00000 н. 0000129668 00000 н. 0000129713 00000 н. 0000129758 00000 н. 0000129803 00000 н. 0000129923 00000 н. 0000129968 00000 н. 0000130112 00000 н. 0000130157 00000 н. 0000130282 00000 п. 0000130327 00000 н. 0000130372 00000 н. 0000130417 00000 н. 0000130462 00000 н. 0000130507 00000 н. 0000130552 00000 н. 0000130660 00000 н. 0000130705 00000 н. 0000130750 00000 н. 0000130795 00000 н. 0000130943 00000 н. 0000130988 00000 н. 0000131033 00000 н. 0000131078 00000 н. 0000131123 00000 н. 0000131222 00000 н. 0000131267 00000 н. 0000131417 00000 н. 0000131517 00000 н. 0000131562 00000 н. 0000131654 00000 н. 0000131807 00000 н. 0000131918 00000 н. 0000131963 00000 н. 0000132060 00000 н. 0000132214 00000 н. 0000132311 00000 н. 0000132356 00000 н. 0000132446 00000 н. 0000132491 00000 н. 0000132633 00000 н. 0000132678 00000 н. 0000132792 00000 н. 0000132837 00000 н. 0000132946 00000 н. 0000132991 00000 н. 0000133036 00000 н. 0000133081 00000 н. 0000133178 00000 н. 0000133223 00000 н. 0000133322 00000 н. 0000133367 00000 н. 0000133479 00000 п. 0000133524 00000 н. 0000133686 00000 н. 0000133731 00000 н. 0000133868 00000 н. 0000133913 00000 н. 0000134032 00000 н. 0000134077 00000 н. 0000134220 00000 н. 0000134265 00000 н. 0000134371 00000 н. 0000134416 00000 н. 0000134533 00000 н. 0000134578 00000 н. 0000134678 00000 н. 0000134723 00000 н. 0000134833 00000 н. 0000134878 00000 н. 0000134987 00000 н. 0000135032 00000 н. 0000135077 00000 н. 0000135122 00000 н. 0000135233 00000 п. 0000135278 00000 н. 0000135392 00000 н. 0000135437 00000 н. 0000135482 00000 н. 0000135527 00000 н. 0000135572 00000 н. 0000135714 00000 н. 0000135816 00000 н. 0000135861 00000 н. 0000136016 00000 н. 0000136170 00000 п. 0000136273 00000 н. 0000136318 00000 н. 0000136438 00000 н. 0000136610 00000 н. 0000136720 00000 н. 0000136765 00000 н. 0000136899 00000 н. 0000136944 00000 н. 0000137056 00000 н. 0000137101 00000 п. 0000137233 00000 н. 0000137278 00000 н. 0000137323 00000 н. 0000137368 00000 н. 0000137413 00000 н. 0000137458 00000 н. 0000137560 00000 н. 0000137605 00000 н. 0000137719 00000 н. 0000137764 00000 н. 0000137809 00000 н. 0000137854 00000 н. 0000137899 00000 н. 0000137985 00000 н. 0000138030 00000 н. 0000138116 00000 п. 0000138161 00000 н. 0000138247 00000 н. 0000138292 00000 н. 0000138378 00000 п. 0000138423 00000 н. 0000138509 00000 н. 0000138554 00000 н. 0000138640 00000 н. 0000138685 00000 н. 0000138771 00000 н. 0000138816 00000 н. 0000138902 00000 н. 0000138947 00000 н. 0000139033 00000 н. 0000139078 00000 н. 0000139164 00000 н. 0000139209 00000 н. 0000139295 00000 н. 0000139340 00000 н. 0000139426 00000 н. 0000139471 00000 н. 0000139557 00000 н. 0000139602 00000 н. 0000139688 00000 п. 0000139733 00000 н. 0000139819 00000 п. 0000139864 00000 н. 0000139950 00000 н. 0000139995 00000 н. 0000140081 00000 н. 0000140126 00000 н. 0000140212 00000 н. 0000140257 00000 н. 0000140343 00000 п. 0000140388 00000 н. 0000140474 00000 н. 0000140519 00000 п. 0000140564 00000 н. 0000008076 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 3175 0 obj> поток x ڬ} xT յ> 3 g & fbN & ɐ
Звукоизоляция – Front Desk Architects
Звук передается через большинство стен и полов, вызывая вибрацию всей конструкции.Эта вибрация генерирует новые звуковые волны меньшей интенсивности с другой стороны. Прохождение звука в одну комнату здания от источника, расположенного в другой комнате или вне здания, называется «передачей звука».
Потери при передаче или индекс звукоизоляции, R дБ, является мерой эффективности стены, пола, двери или другого барьера в ограничении прохождения звука. Потери при передаче зависят от частоты, и потери обычно больше на более высоких частотах. Единицей измерения потерь при передаче звука является децибел (дБ).Чем выше потери передачи через стену, тем лучше она действует как барьер для проникновения нежелательного шума.
Существует два типа звукоизоляции зданий: воздушная и ударная. Звукоизоляция от воздушного шума используется, когда звук, производимый непосредственно в воздух, изолирован и определяется с помощью индекса звукоизоляции. Для «плавающих» полов используется изоляция от ударного шума, которая определяется уровнем звукового давления в соседнем помещении ниже.
Условия звукоизоляции- Прямая передача звука
- Фланговая передача
- Слух
- Утечка
a) Изоляция воздушного шума
Когда звуковая волна падает на перегородку между двумя пространствами, часть ее отражается, а часть проходит через перегородку.
Коэффициент звукоизоляции R = 10log 10 W 1 / W 2R (дБ) | W 1 / W 2 |
0 | 1 |
10 | 9023 902|
30 | 1 000 |
40 | 10 000 |
50 | 100 000 |
60 | 100236 |
60 | 1 000 000 |
, такие как одностворчатые однородные конструкции бетонная стена, передача происходит по закону масс, то есть чем массивнее конструкция, тем меньше количество передаваемого звука.
В случае легких конструкций, состоящих из нескольких слоев, таких как гипсовая стена, применяется закон пружинной массы. Если в качестве пружины в двухстворчатой стене используется материал с высокой абсорбирующей способностью, такой как каменная вата, звукоизоляция улучшается. Чем шире полость, тем больше пользы от каменной ваты. Как правило, увеличение R на 5-10 дБ может быть достигнуто с заполненной полостью по сравнению с пустой. На рисунке ниже показаны одностворчатая конструкция и двухстворчатая конструкция с одинаковым общим весом.
Индекс шумоподавления RРасчет индекса шумоподавления R основан на результатах испытаний, полученных на различных частотах. Результаты нанесены на контрольную кривую между 100 Гц и 3150 Гц с интервалом в 1/3 октавы. Если измерения выполняются на месте (в реальном здании), значения обозначаются R ’. Стандартная процедура испытаний определена в EN ISO 140, где приведены стандартные методы как для лабораторных, так и для полевых измерений.
Разница между лабораторными и полевыми значениями может составлять значительное число дБ в зависимости от деталей конструкции и качества изготовления.
Если перегородка состоит из элементов разного типа – например, стена с окнами и дверями, имеющими разные характеристики звукопередачи, – необходимо рассчитать общий индекс звукоизоляции.
Индекс звукоизоляции отверстий и щелей почти равен 0 дБ. Поэтому влияние отверстий и щелей может быть важным, например, на соединениях между стенами, на дверях и окнах без уплотнительных полос, а также на любых необходимых отверстиях в перегородках.Если в прорезях есть звукопоглощающий материал, он обеспечит более высокий индекс звукоизоляции прорезей.
Взвешенный индекс шумоподавления R
wПри определении акустических характеристик перегородки в более общем виде может быть полезно описать звукоизоляцию одним числом. Взвешенный индекс шумоподавления R w – это метод оценки, указанный в EN ISO 717-1. Этот стандарт соответствует стандартной эталонной кривой измеренной кривой индекса шумоподавления
.В EN ISO 717-1 также дается метод оценки, в котором значение Rw дополняется двумя C-членами, которые применяются к двум моделям спектров шума для различных типов шума.Эти два термина, R w + C и R w + C tr , также включают частотный диапазон 100 – 3150 Гц, но его можно расширить до 50 – 5000 Гц. Поскольку промышленный и транспортный шум часто имеют высокие уровни звука, которые также ниже 100 Гц, рекомендуется использовать расширенную частотную область.
Суммарное значение R w + C дает значение уменьшения в дБА для спектра с одинаково высоким уровнем во всех третьоктавных полосах. Это может быть использовано для: ul> Жилая деятельность (разговоры, музыка, радио, телевидение) Железнодорожное движение на средней и высокой скорости Автомобильное движение по автомагистралям со скоростью более 80 км / ч Реактивные самолеты на короткие расстояния Заводы, излучающие в основном средне- и высокочастотный шум.
Суммарное значение R w + C tr также дает значение снижения в дБА, спектр с преобладанием низких частот, например:
Воздушный источник вызывает колебания в окружающем воздухе, которые распространяются и, в свою очередь, вызывают колебания в ограждающих стенах и полах.Источник удара создает вибрацию непосредственно в элементе, на который он ударяется. Эти колебания распространяются по всей площади элемента и на элементы, связанные с ним, такие как внутренние стены, внутренние листы внешних стен и полов. Вибрации в элементах заставляют окружающий их воздух вибрировать, и именно эти новые воздушные колебания слышны.
Полы должны уменьшать воздушный шум, а также, если они находятся над жилым помещением, звук удара. Тяжелый твердый пол зависит от его массы, чтобы уменьшить воздушный шум, и от мягкого покрытия, чтобы уменьшить ударный шум в источнике.
Плавающий пол содержит слой очень упругого материала, который в значительной степени изолирует пешеходную поверхность от основания, и эта изоляция способствует как воздушной, так и ударной изоляции.
- Важно выбрать подходящий материал и убедиться, что он не обойден жесткими перемычками, такими как крепления и трубы.
- Следует избегать образования воздушных путей, в том числе из-за усадки; пористые материалы и зазоры на стыках конструкции необходимо заделать.
- Следует также избегать резонансов; это может произойти, если какая-то часть конструкции (например, сухая футеровка) сильно вибрирует на определенной звуковой частоте (высоте звука) и передает больше энергии на этой высоте.
Изоляция от ударного шума рассчитывается на основе измерений уровня звукового давления, производимого стандартным молотковым методом. Результаты представлены в виде кривой от 50 до 5000 Гц.
При вычислении однозначной величины L n, W или L ’ n, W уровни для 16 частот сравниваются со стандартной кривой аналогично вычислению индекса звукоизоляции.Единственное отличие состоит в том, что отклонение между измеренной кривой и стандартной кривой в этом случае превышает стандартную кривую. Ln измеряется в лаборатории, а L’n – в полевых условиях. Как для Ln, так и для L’n низкие числовые значения означают хорошую звукоизоляцию от удара.
Также для изоляции от ударного шума необходимы два условия принятия спектра C i, 100-2500 и C i, 50-2500 в случае пола с деревянными балками. Разница между результатами лабораторных и полевых измерений вызвана явлением фланга в здании.В реальном здании звук передается не только через проектируемую конструкцию, например, пол, но также через соединительные конструкции, прилегающие к полу.
Динамическая жесткость
Динамическая жесткость – очень важное свойство для пористых материалов, особенно когда материал монтируется непосредственно между двумя твердыми слоями (сэндвич-элемент, плавающий пол). Для минеральной ваты она представлена в единицах МН / м 3 , поскольку минеральная вата обычно является сплошной.
Каменная вата состоит из твердого материала и воздуха. Когда он используется в качестве упругого слоя, мы должны определять динамическую жесткость как для минеральных волокон, так и для воздуха отдельно; поэтому динамическая жесткость = s d + s a (s d – это жесткость материала, а sa – жесткость для замкнутого воздуха).
В соответствии со стандартами испытаний динамическая жесткость каменной ваты должна быть указана для нагрузки 200 кг / м. 2 при использовании под плавающим бетонным полом.Чем ниже значения динамической жесткости, тем лучше изоляция от ударного шума.
Каменная вата, используемая в качестве звукоизоляции ступеней, специально разработана для напольных покрытий. Ориентация волокон в основном горизонтальная, по сравнению, например, с плитами крыши или грунтовыми плитами. Горизонтальные волокна лучше блокируют прохождение звука. Разница при использовании на полу может составлять 5 дБ и даже больше. Это означает разницу в один класс.
Массово-пружинная система
Основная идея плавающего пола – это система масса-пружина.Чем мягче пружина, тем лучше гашение колебаний. То же самое и с массой – чем тяжелее, тем лучше. Если промежуточный пол не тяжелый, плавающий пол не работает, потому что система масса-пружина меняется. На практике промежуточный пол должен быть в пять раз тяжелее плавающего пола.
Изоляция от ударного шума измеряется с помощью стандартного метчика. Для хорошей звукоизоляции от ударного шума L ’ n, w требуется:
Бетон с плавающим полом:
- Тяжелый промежуточный пол
- Мягкий эластичный промежуточный слой
- Тяжелый плавающий пол
Идеальная система масса-пружина:
Идеальная система масса-пружинаНа крайних точках перемещения масса находится в состоянии покоя и не имеет кинетической энергии.В то же время пружина максимально сжата и, таким образом, сохраняет всю механическую энергию системы в качестве потенциальной энергии. Когда масса находится в движении и достигает положения равновесия пружины, механическая энергия системы полностью превращается в кинетическую энергию.
Все вибрационные системы состоят из этого взаимодействия между компонентом, аккумулирующим энергию, и компонентом, несущим энергию.
Частота (Гц, количество колебаний в единицу времени) системы масса-пружина
Частота системы масса-пружинаГде k – жесткость пружины (минеральная вата), а m – масса (промежуточный пол).Чем ниже f, тем лучше изоляция. Таким образом, увеличивая массу или уменьшая жесткость пружины, мы можем добиться наилучшей изоляции.
c) Фланговая передача
Фланговая передача – это более сложная форма передачи шума, при которой возникающие в результате вибрации от источника шума передаются в другие помещения здания, как правило, элементами конструкции внутри здания. Например, в здании со стальным каркасом, когда сама рама приводится в движение, эффективная передача может быть выражена.
В здании часть звука, передаваемого между двумя комнатами, может идти через боковой элемент здания, такой как внешняя стена или потолок. Во избежание этого необходимо тщательно соблюдать инструкции производителя. На рисунке показаны принципиальные решения для наружной стены.
Фланговая передачаРешения для снижения риска фланговой передачи
Часто существуют требования к запасу прочности в различных звуковых данных элементов, чтобы избежать передачи с фланга.
Как звукоизолировать комнату
Почему вам следует подумать о звукоизоляции?
Звукоизоляция может быть применена практически к любой области, чтобы предотвратить передачу шума через стены и пол, что служит своего рода звуковым барьером. Поскольку акустический комфорт в зданиях становится все более приоритетным для проектов реконструкции, модернизации или нового строительства, акустическая изоляция стен, полов и потолков приобретает все большее значение для минимизации уровня шума для людей.
По данным Национального института строительных наук, создание комфортных условий для сотрудников в значительной степени способствует их оптимальной работе и сокращению количества прогулов. Они также обнаружили, что факторы, влияющие на производительность труда, такие как дизайн акустического помещения, по-прежнему часто игнорируются.
При этом спрос на акустический комфорт неуклонно растет, движимый жильцами и строительными профессионалами, которые осознают важность, которую он играет в нашей повседневной жизни – дома, на работе и в сложных условиях, таких как школы и больницы.Другое соображение – это все более строгое соблюдение требований строительных норм и правил в отношении акустики, которые мы рассматриваем в нашей статье «Определение акустических требований и норм по контролю шума в зданиях».
В жилых помещениях очень важно обеспечить правильный акустический дизайн помещения, включая звукоизоляционные стены, особенно если вы ищете, как заглушить звук через общую стену. Планирование акустики также является важным компонентом, если вы хотите превратить свой подвал в домашний кинотеатр или музыкальную комнату, где может потребоваться звуковой барьер для верхнего этажа.Акустический дизайн комнаты также может помочь свести к минимуму отвлекающие факторы в домашнем офисе или снизить ударный шум от шумных соседей.
Для коммерческого строительства вы можете рассмотреть значение звукоизоляции, чтобы помочь в нескольких областях, в том числе:
- Офисные здания : Люди, работающие в офисах – будь то помещения открытой планировки с кабинками, частными комнатами или большие помещения для встреч – скорее всего, будут слышны звуки от механического оборудования в соседних помещениях, копировальных аппаратов и принтеров, а также от телефонов и голоса других людей на рабочем месте.Создание уединения в офисе и обеспечение снижения уровня шума в офисе с открытой планировкой приведет к тому, что персонал станет более счастливым, здоровым и продуктивным,
- Медицинские учреждения : Шум во многих медицинских учреждениях – явление круглосуточное; источником может быть что угодно, от громкого оборудования, используемого при уходе за пациентами, разговоров между пациентами и медицинскими бригадами, посетителей, когда акустика больниц и защита конфиденциальности пациентов в загруженных медицинских учреждениях является важной частью вашего процесса проектирования, и
- Школы и образовательные учреждения : Студенты и учителя будут слышать шум в виде пешеходов в коридоре, разговоров, других классных комнат, механического оборудования и разговоров внутри класса.Школьная акустика – важный компонент создания позитивной и продуктивной среды обучения.
Есть несколько различных способов достижения целей звукоизоляции помещения. Используемые строительные конструкции и указанные и выбранные строительные материалы – это только два примера. Звукоизоляция или изоляция являются ключевым компонентом любого плана акустики, и существует множество вариантов продукции, которые помогут вам достичь желаемого рейтинга STC для вашего помещения, включая изоляцию из каменной ваты.
Чтобы помочь вам выбрать лучший подход к текущему проекту, давайте сначала посмотрим, что такое звукоизоляция на самом деле и как она измеряется.
Звукоизоляция зданий | Резонанс
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 14 по 27 не показаны при предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Page 34 не отображается в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 39 по 40 не показаны при предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 45 по 65 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 84 по 98 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 108 по 110 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 120 по 152 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 164 по 214 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 227 по 234 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 238 по 241 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Page 254 не отображается в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Page 258 не отображается в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 262 по 272 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 276 по 293 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 297 по 300 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 319 по 353 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 363 по 374 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Page 384 не отображается в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 394 по 422 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вы читаете бесплатный превью
Страницы с 432 по 465 не показаны в этом предварительном просмотре.
Вибрационные характеристики полностью закрытых звуковых барьеров на железнодорожных мостах при движении поездов
Было проведено полевое испытание для исследования вибрации полностью закрытого звукового барьера (FESB) железнодорожного моста, и был предложен и утвержден численный метод для оценка вибрации системы мост-FESB путем комбинирования теории связи поезд-путь и уравнения движения. Дополнительно был проведен численный анализ распределения вибрации FESB.Результаты показали, что колебания FESB были вызваны в основном вертикальной вибрацией моста при динамическом взаимодействии колеса с рельсом с наибольшим уровнем вибрации от 1/4 до 1/2 части стальной арки и не подвергались влиянию положение поезда, но увеличивалось с увеличением скорости поезда.
1. Введение
Проблема шума, вызванная железнодорожным транспортом, значительно ограничивает развитие железнодорожного транспорта в районах со строгими требованиями в отношении шума.Были приняты контрмеры для уменьшения шума, и звуковые барьеры широко применяются как эффективный метод. Различные звуковые барьеры получили широкое распространение на городских и железных дорогах. Традиционные вертикальные звуковые барьеры, обычно используемые вокруг школ, заводов и в жилых районах, имеют ограниченный эффект снижения шума из-за их простой конструкции, недостаточной высоты и дифракции шума. Увеличение высоты или изменение формы верхней конструкции может улучшить эффект снижения шума вертикальных барьеров, но шум по-прежнему может передаваться непосредственно через открытый верх звукового барьера; таким образом, эти методы малоэффективны для многоэтажных домов [1, 2].Новый тип полностью закрытого звукового барьера (FESB) является высоким (над контактной цепью) и имеет закрытый верх, который может непосредственно перекрывать звук внутри и обеспечивать необходимое подавление шума [3, 4]. FESB состоят из стальных элементов, которые соединены болтами и могут вызывать усталостное повреждение, смещение положения, большие вибрации и структурный шум из-за проезжающих поездов и вибрации FESB, вызванной соответствующим колеблющимся давлением и динамической нагрузкой на колесо-рельс. сгенерировано. Следовательно, необходимо изучить вибрацию FESB для обеспечения безопасности работы линии.Когда FESB устанавливаются на железнодорожном мосту, вибрации, создаваемые движением поездов, передаются через рельс, путевую структуру и элементы моста и, наконец, на FESB. В этом случае мы исследовали вибрационные характеристики ФЭП.
В этом исследовании основное внимание уделяется вибрации FESB под действием силы колесо-рельс, которая является источником возбуждения связанной вибрации поезда и пути и может быть разделена на две части: нагрузка на движущуюся ось (эффект квазистатической нагрузки) и динамическое взаимодействие колеса и рельса в точках контакта колеса с рельсом.Согласно соответствующей литературе [5–7], влияние квазистатической нагрузки на вибрацию конструкции под рельсом тесно связано со скоростью поезда. Когда скорость поезда <200 км / ч, квазистатическая нагрузка влияет только на вибрацию на низких частотах (<20 Гц) и может обычно рассматриваться как известная величина для анализа вибрации. В данном исследовании анализировалась вибрация системы мост-FESB при динамическом взаимодействии колеса с рельсом. Прогнозы взаимодействия колеса и рельса обычно основываются на системе динамического сцепления поезд-путь, где неровность пути используется в качестве источника энергии, а транспортное средство - как многотельная система, состоящая из кузова, тележки, первичной подвески, вторичной подвески и колесных пар. для решения уравнения движения транспортного средства, пути и мостов для связанной системы [8–11].Ли и др. [12] использовали метод Newmark- β для решения уравнения движения во временной области и получили отклик на вибрацию эстакады. Ву и Томпсон [13] использовали метод динамической гибкости для расчета отклика вибрации в частотной области моста с коробчатой балкой. Чтобы оптимизировать модели прогнозирования, Ли [14] сравнил стоимость и точность расчета метода наложения мод во временной области и модели потока мощности в частотной области для связанной системы.Чжан и Ся [15] провели динамический анализ, основанный на методе межсистемных итераций. Эти методы облегчили решение динамических уравнений связанной системы и часто применяются к проблемам вибрации окружающей среды и виброакустики, вызываемым связанной системой. Ли и Лян [16, 17] изучали влияние различных путевых конструкций на вибрацию и структурный шум бетонной коробчатой балки. Сонг и Ли [9, 18] сравнили три меры, связанные с контролем вибрации и шума для городского железнодорожного виадука: звуковой барьер, трекпад с низкой жесткостью и плавающую лестницу.Чжан и Сун [19, 20] изучали излучаемый шум вибрирующего моста с коробчатой балкой с помощью численных и экспериментальных исследований. Настоящее исследование было вдохновлено предыдущим исследованием.
Для FESB, установленных на мостах высокоскоростных железных дорог, были проведены вибрационные испытания, теоретические исследования и численные расчеты FESB. Теоретический анализ и численная модель были подтверждены результатами испытаний. Наконец, был всесторонне проанализирован закон распределения вибрации FESB.Метод, использованный в этой статье, может служить справочным материалом для анализа вибрации аналогичных конструкций рельсового пути и может использоваться для предварительного исследования акустических и вибрационных характеристик конструкции звукового барьера.
2. Полевые испытания
2.1. Target FESB
Определяемые FESB были установлены на 32-метровом мосту коробчатой формы с простой опорой и двойным балластным рельсом вдоль выделенной пассажирской высокоскоростной железнодорожной линии Шэньчжэнь-Маомин, как показано на Рисунке 1.Основными компонентами FESB были стальные арки двутавровых балок (размеры: 330 мм × 300 мм × 10 мм × 15 мм), расположенные с интервалом 2 м с радиусом 6,45 м. Продольные связи квадратного сечения (размеры: 80 мм × 80 мм) были расположены с интервалом 4 м по окружному направлению стальных арок, соединяя все кольца арок по длине моста. Между соседними арками закладывались металлические звукоизоляционные пластины. Толщина металлических пластин составляла 0,140 м, длина 2 м, толщина 0.5 м шириной. Мост под FESB представляет собой просто опорный мост с коробчатыми балками. Общая высота составила 3,09 м, ширина настила и плиты днища – 12 и 5,5 м соответственно. На мосту уложен двухбалластный путь, состоящий из рельса, крепежа, железобетонных шпал и путевого полотна. Для удобства правая линия на рисунке 1 (b) обозначена как восходящая линия, а левая линия обозначена как нисходящая линия. FESB имеют дугообразную форму и имеют большое распределение по длине моста; следовательно, колебания FESB происходят в основном в радиальном направлении, а колебания элементов моста под действием возбуждения колесо-рельс – в основном в вертикальном направлении.Вертикальная вибрация моста и радиальная вибрация FESB обсуждаются позже в этой статье.
2.2. Схема точек измерения
Полевые измерения были выполнены для получения вибрационных откликов FESB. Во время измерений непрерывно регистрировались три переменные: скорость поезда, восходящая или нисходящая линия и сигналы виброускорения. 10 акселерометров ( V 1- V 10; пьезоэлектрический тип CA-YD-181) были установлены на FESB в середине пролета моста, как показано на рисунке 2. V 1, V 2 и V 3 были близко к восходящей линии и располагались на средней стальной арке FESB на высоте 7,3, 4,45 и 1,5 м соответственно от основания SESB. . Эти значения идентичны высоте верхних кромок пластин № 1, № 7 и № 13 соответственно. V 4, V 5 и V 6 были расположены в середине этих трех пластин соответственно. V 7 был установлен в положении, противоположном V 1. V 8, V 9 и V 10 были расположены под рельсом, верхней палубой и нижней панелью коробчатой балки соответственно.
Полевые испытания проводились при нормальной работе линии. Было получено более 100 наборов данных на двойных путях железной дороги при средней скорости около 100 км / ч. Транзитными поездами были, в основном, CRh480A и CRh480B, которые отправлялись двумя автомобилями с шестью прицепами. Верхний предел частоты отсечки сигналов вибрации в полевых испытаниях составлял 5000 Гц.Частота дискретизации должна в два раза превышать самую высокую частоту F max в сигнале в соответствии с теоремой выборки Найквиста и должна превышать (2,56 – 4) × 2 × F max в соответствии с общими инженерными требованиями. Поэтому был принят динамический прибор для сбора данных INV3060S с частотой дискретизации 25,6 кГц. Перед обработкой данных был проведен предварительный анализ для исключения аномальных данных.
2.3. Результаты тестирования
2.3.1. Результаты во временной области
Временные графики виброускорения в точках измерения V 8 (под рельсом) и V 9 (на верхней пластине коробчатой балки) показаны на рисунке 3, где фоновая вибрация можно четко различить вибрацию, вызванную поездом.На рисунке 3 (а) было восемь пиков, вызванных колесными парами проезжающего поезда. Скорость проезжающего поезда рассчитывалась с учетом длины и времени поезда. Ускорение рельса составляло от –365 до 368 м / с 2 . Приблизительное время, затрачиваемое каждой колесной парой на прохождение моста, было легко определено по результатам для верхней доски моста на Рисунке 3 (b). Виброускорение верхней плиты находилось в диапазоне от –1,72 до 1,78 м / с 2 . Вибрация нижней доски была немного меньше, чем вибрация верхней пластины, ускорение которой составляло от –1.От 43 до 1,43 м / с 2 .
На рисунке 4 показана реакция ускорения для каждой точки измерения на стальной арке FESB. Результаты показывают время прохождения каждой колесной пары. Виброускорение в точке V 1 составляло от –1,32 до 1,32 м / с 2 (Рисунок 4 (a)), что при V 2 составляло от –1,32 до 1,32 м / с 2 , и что при В 3 находился в диапазоне от –1,50 до 1,20 м / с 2 (Рисунок 4 (b)).
Временные характеристики вибрации для точек измерения на звукоизолирующих пластинах FESB показаны на Рисунке 5.Виброускорение пластины элемента в точке V 4 составляло от –1,95 до 1,89 м / с 2 (Рисунок 5 (a)), а при V 6 – от –2,80 до 3,07 м / с 2 (Рисунок 5 (а)). Очевидно, что вибрации звукоизоляционных пластин превышали вибрации стального арочного кольца, а вибрационная реакция звукоизоляционных пластин в основании арки была меньше, чем в более высоком положении.
Фоновая вибрация для точки V 8 (Рисунок 3 (a)) превышала таковую для точки V 9 (Рисунок 3 (b)).Это потому, что жесткость рельса была ниже, чем у моста. Фоновая вибрация для точки V 1 на рисунке 4 (a) была меньше, чем для точки V 3 на рисунке 4 (b). Это связано с тем, что V 1 был ближе к концу фиксированной зависимости, что также имело место для точек V 4 и V 6, как показано на рисунке 5.
2.3.2. Результаты в частотной области
На рисунке 6 показано спектральное распределение виброускорения рельса и верхнего борта моста.Как показано на Рисунке 6 (а), вибрация рельса была наибольшей в диапазоне частот 1200-1500 Гц с пиковым значением примерно на 1300 Гц, и было два меньших пика ниже 1000 Гц (около 470 и 960 Гц). Гц). Как показано на Рисунке 6 (b), колебания верхней панели в основном были ниже 1000 Гц, с пиковой и субпиковой частотами приблизительно 477 и 63 Гц и большим колебанием вибрации приблизительно на 960 Гц. Вибрация нижней пластины была аналогична вибрации верхней пластины с пиковыми частотами примерно 63, 477 и 960 Гц.
Спектры вибрации стального арочного кольца FESB показаны на рисунке 7. Превосходная частота вибрации во всех точках измерения на стальной арке составляла приблизительно 470 Гц, а вибрации были плотно распределены в низкочастотном диапазоне 60–250 Гц. Для значения ускорения вибрация в точке V 3 была выше, чем в точке V 1 в низкочастотном диапазоне, но при 470 Гц наблюдалась противоположная картина.
Вибрации звукоизоляционных пластин FESB показаны на Рисунке 8.Они были сконцентрированы ниже 100 Гц с пиковым значением примерно 70 Гц. Пиковое значение для точки V 6 превышало значение для V 3, а вибрации звукоизоляционных пластин были значительно больше, чем вибрации стальной арки.
1/3 октавная полоса – это другой тип метода спектрального анализа, который имеет меньше спектральных линий и относительно широкую полосу частот, точно отражающую распределение энергии колебаний. На рисунке 9 уровень вибрационного акселерометра (VAL) нанесен на полосу 1/3 октавы в соответствии с результатами испытаний на вибрацию для каждой точки измерения.Выдающийся VAL рельса на рисунке 9 (а) находится в диапазоне от 1000 до 1600 Гц, а вибрация колеблется в пределах 50, 200 и 400 Гц. Пиковое значение для верхней платы моста, показанное на Рисунке 9 (b), произошло при 400 Гц, а другие сильные вибрации произошли при 50, 160, 400 и 800 Гц. Распределение вибрации нижней доски было таким же, как у верхней доски. Значения VAL в точках измерения на стальном кольце арки, представленные на рисунках 9 (c) –9 (e), в основном распределены в диапазоне частот 50–500 Гц.Здесь пиковое значение при В, 1 произошло при 400 Гц, и VAL постепенно уменьшался вверх вдоль стального арочного кольца. Спектральные характеристики вибрации в точке измерения на противоположной стороне стальной арки были аналогичны характеристикам вблизи восходящей линии. По сравнению со стальной аркой, вибрация на пластинах звукоизоляции была быстро ослаблена выше 63 Гц, как показано на Рисунке 9 (f). Пик VAL был значительно больше, чем у стального арочного кольца.
Спектральные характеристики радиальной вибрации стальной арки на FESB соответствовали вертикальной вибрации моста.Это связано с тем, что поперечная жесткость моста превышала вертикальную жесткость, поперечные колебания моста были значительно меньше, чем вертикальные колебания, и вклад поперечных колебаний моста в поперечные колебания FESB был небольшим. Следовательно, вибрация FESB была в основном связана с вертикальной вибрацией конструкции моста, которая возникла из-за вибрации рельса из-за движения поездов.
3. Связанная теория и численная модель
3.1. Сопряженная модель железнодорожного пути с балластом
Путь с балластом состоит из рельса, крепежного элемента, бетонных шпал и путевого полотна. В этом исследовании рассматривалась только вертикальная вибрация, и была установлена трехслойная модель непрерывной упругой опоры для половины пути с балластом, как показано на рисунке 10. Рельс упрощен как балка Эйлера с бесконечной длиной; шпалы и путевое полотно считаются жесткими телами, мост – жестким фундаментом; а соединения между рельсами, шпалами, полотном пути и фундаментом моделируются с помощью пружинно-демпфирующих элементов.
Гармоническая сила, действующая на рельс на рисунке 10, обозначена как, где F представляет амплитуду силы, i представляет мнимую единицу, ω представляет круговую частоту, а t представляет время. Во временной области уравнения движения рельса, шпал и путевого полотна выглядят следующим образом: где ρ r , A r и I r представляют собой плотность, площадь сечения и момент инерции рельса соответственно; представляет собой комплексный модуль упругости рельса; η r представляет собой коэффициент потерь рельса; δ представляет собой функцию Дирака; m s и m b представляют собой массы шпалы и балласта (в метрах) соответственно; x r , x s и x b представляют смещения рельса, шпалы и балластной станины соответственно.“ и представляют опорную сложную жесткость крепежа, гусеницы и фундамента (на метр) соответственно, где η p , η b и η f представляют собой коэффициенты потерь крепежа, гусеницы и фундамента соответственно.
Установившиеся характеристики рельса, шпал и балластной станины обозначены как, и, соответственно, где Xr , Xs и X b представляют собой амплитуды колебаний.Уравнения движения в частотной области, соответствующие уравнениям (1) – (3), следующие:
При применении преобразования Лапласа и метода остатков к уравнениям (4) – (6) отклик смещения каждого компонента балластированной дорожки определяется следующим образом: где z представляет положение действия гармонической силы, z 1 представляет исследуемое положение, k представляет волновое число рельса, а k eq представляет эквивалентную жесткость системы застежка-спальное полотно.
3.2. Взаимодействие колесо-рельс
В упрощенной модели колесо-рельс, показанной на рисунке 11, контакт колесо-рельс упрощен как линейный контакт в герцах и сумма динамической гибкости колеса, линейной контактной гибкости колеса и рельса и динамической гибкости гусеницы. влияет на усилие между колесами и рельсами. Следовательно, согласно методу динамической гибкости, сила колесо-рельс в частотной области может быть определена следующим образом [5]: где F w / r представляет силу колесо-рельс; Δ представляет собой неровность дорожки; , и представляют динамическую гибкость колеса, гибкость линейного контакта колеса с рельсом и динамическую гибкость гусеницы, соответственно; и k H представляет жесткость контакта Герца.
Динамическая гибкость колеса рассчитывается следующим образом [7]: где k 1 и c 1 представляют жесткость и коэффициент демпфирования, соответственно, основной подвески транспортного средства; m w – масса колеса и его подвеска; m b составляет 1/4 массы тележки.
Динамическая гибкость рельса описывает смещение рельса в точке действия гармонической силы на рельс и может быть определена с помощью
3.3. Мост-FESB Модель
Модель конечных элементов (FE) системы мост-FESB была создана в соответствии с фактическими проектными размерами моста и ограждения, как показано на Рисунке 12. Элементы коробчатой балки и H-образные стальные арки моделируются с помощью элемента оболочки для исследования их локальных колебаний на средних и высоких частотах. Соединения между корнями стальных шпилек и фланцевыми плитами коробчатой балки рассматриваются как общие узлы. Продольные раскосы моделируются с помощью двухузлового элемента пространственной балки.Измеренные колебания компонентов системы мост-FESB в основном составляют <1000 Гц, что является частотой отсечки для численных расчетов в данном исследовании. Для обеспечения точности численных результатов максимальный размер ячейки модели должен быть <1/6 минимальной длины волны изгибных колебаний оболочки. C b рассчитывается по следующей формуле:
Основные физические параметры материалов моста и звукового барьера представлены в таблице 1.Для выполнения требований к расчету максимальный размер элемента модели не должен превышать 0,39 м.
|
3.4. Проверка
Динамическое усилие между колесами и рельсами балластного пути и рабочие положения колес рассчитываются с помощью MATLAB. Модель FE, представленная в разделе 3.2, используется для анализа виброускорения системы мост-FESB. В соответствии с натурными измерениями рассматривается поезд типа ЦРх480А, движущийся по восходящей линии со скоростью 110 км / ч.Рекомендуемое значение в ISO 3095: 2005 принято для спектра неровностей дорожек. На рельсовую линию применяются эластичные ленточные крепления IV типа и железобетонные шпалы III типа. Соответствующие параметры, использованные в численных расчетах, представлены в Таблице 2.
|
Значения VAL для точек измерения V 1, V 2, V 3 и V 9 показаны на рисунке 13 для 1/3 октавная полоса.Как показано, состав спектра и тенденции колебаний согласуются между расчетами и измерениями (при этом первые результаты немного выше), даже несмотря на то, что на них влияют несколько параметров. Эта численная модель утверждена для использования для дальнейшего численного анализа и изучения закона вибрации FESB.
4. Дальнейшее обсуждение
4.1. Модальный анализ
Модальный анализ был выполнен с использованием проверенной КЭ-модели системы мост-FESB, и основные режимы вибрации в вертикальном и радиальном направлениях представлены в таблице 3.Как указано в таблице, весь мост вибрирует до тех пор, пока первый вертикальный изгиб не произойдет с частотой 4,8 Гц. При этом арка полностью закрытого звукового барьера вибрирует в поперечном направлении вместе со всем мостом. Локальная вибрация конструкции моста начинается с 31,6 Гц, и когда возникает локальная вибрация фланцевых досок коробчатой балки, также возникает плоская вибрация стальной арки на FESB. Кроме того, пик вибрации появляется в положении арочного кольца 1 / 4–1 / 2, а локальная вибрация высокого порядка элементов моста возникает на частотах выше 300 Гц.Когда возникает местная вибрация высокого порядка, колебания стальных арок в разных положениях согласованы, и в дополнение к изгибу в плоскости возникает скручивание.
|
4.2. Закон вибрации стальной арки
Стальная арка FESB разделена на восемь равных частей, как показано на Рисунке 14, и основание арки, 1/4 арки, 1/2 арки, 3/4 арки и свод составляют выбраны в качестве точек мониторинга для исследования закона радиальной вибрации стальной арки в промежуточной секции. Точки измерения на восходящем направлении помечены буквой «U», точки нисходящего направления помечены буквой «D», а точка измерения хранилища помечена как «M0». Значения VAL для различных точек измерения показаны на рисунке 15.
Как показано на рисунке 15 (a), значения VAL для восходящих пяти точек U1 – U4 и M0 относительно близки друг к другу на центральной частоте 400 Гц. При частоте 50 Гц колебания в 1/4 и 1/2 дуге больше, тогда как у основания свода и 3/4 дуги меньше.
Результаты аналогичны результатам для четырех точек вниз. Колебания в 1/4 дуге и 1/2 дуге аналогичны колебаниям в симметричных восходящих точках возле рельса с пиковым значением VAL при 50 и 400 Гц.Колебания в основании дуги и 3/4 дуги меньше, и их пики VAL при 50 Гц уменьшаются при 400 Гц. Вибрация в нисходящих точках на 2,2 дБ меньше, чем в восходящих точках.
4.3. Продольное распределение
Стальные арки на расстояниях 0, 2, 4 и 10 м от середины пролета моста выбраны для исследования распределения вибрации, r , стальных арок вдоль продольного направления моста под мостом. движение поезда.Схема расчета показана на рисунке 16. Расчет также выполняется для случая полевых испытаний. Для сравнения выбрана восходящая точка измерения 1/4 дуги. VAL различных стальных арочных колец показаны на рисунке 17.
Как показано на рисунке 17, для арок в пределах диапазона четырех колес, то есть среднего пролета, среднего пролета ± 2 м и среднего пролета + 4 м, спектр законы VAL по существу идентичны, а пиковая частота составляет 50 и 400 Гц. Это связано с тем, что на рельсе одновременно работают несколько колес, что приводит к взаимодействию между соседними колесами в результате распространения волны по рельсу.Однако для арок за пределами диапазона колес, т. Е. В середине пролета ± 10 м, VAL арки уменьшается примерно на 4 дБ на центральной частоте 400 Гц по сравнению с VAL арок в диапазоне колес. . Это связано с тем, что упругая волна быстро затухает с увеличением расстояния на высоких частотах.
4.4. Влияние скорости
Взаимосвязь между вибрацией FESB и скоростью транспортного средства анализируется путем вычисления вибрационной характеристики FESB на скоростях 110, 130 и 150 км / ч.Дуга 1/4 выбрана в качестве точки измерения. Значения VAL для трех скоростей показаны на рисунке 18. Как показано, на скоростях 110, 130 и 150 км / ч пиковые значения VAL на частоте 50 Гц составляют 102,78, 104,34 и 105,49 дБ соответственно, а пиковые значения VAL. при 400 Гц – 102,05, 102,13 и 103,28 дБ соответственно. VAL не увеличивается линейно по отношению к скорости и по сравнению с VAL на высокой частоте; VAL на низкой частоте увеличивается быстрее с увеличением скорости. Это связано с тем, что колебания на низкой частоте в основном генерируются резонансом конструкции моста при возбуждении взаимодействия колеса и рельса, которое связано со скоростью поезда.Однако на высокой частоте это в основном вызвано локальной вибрацией высокого порядка мостовой конструкции, и влияние скорости невелико.
5. Заключение
Закон вибрации FESB был изучен с помощью полевых испытаний и численного анализа. Сделаны следующие выводы: (1) Согласно измерениям вибрации пути, моста и FESB, когда поезд проходит, стальные арки FESB сохраняют частотно-спектральные характеристики вертикальной вибрации моста.Вибрация FESB из-за движения поездов в основном вызывается вертикальной вибрацией моста (2). Колебания стальных арок находятся в диапазоне средних и низких частот 50–400 Гц. С увеличением высоты арки постепенно уменьшается вибрация на высокой частоте 400 Гц. Доминирующая полоса частот звукоизоляционных пластин имеет центральную частоту 63 Гц, а колебания пластин превышают таковые из арок (3). Согласно модальному анализу, вибрация звукового барьера на низкой частоте вызывается: локальная вибрация плиты моста низкого порядка, а вибрация арки 1 / 4–1 / 2 является самой большой среди точек измерения, используемых в этом исследовании (4) Когда поезд проходит через FESB, колебания в симметричных положениях на стальной арке аналогичны.В продольном направлении моста колебания в диапазоне действия нескольких колес поезда аналогичны. Вибрация на низкой частоте остается неизменной, а высокочастотная вибрация быстро затухает на расстоянии 10 м от колес. Величина вибрации звукового барьера увеличивается со скоростью поезда.
Доступность данных
Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, включены в статью и доступны у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Звукопоглощение и потеря звука при передаче
Часто задаваемые вопросы
В. В чем разница между звукопоглощением (NRC), потерей звука (STC) и передачей звука удара (IIC)?
Ниже приводится простая разбивка по NRC, STC и IIC:
Срок: звукопоглощение
Свойство: способность материала уменьшать звуковые отражения, реверберацию и эхо в замкнутом пространстве.
Пример: «Комната была слишком реверберирующей из-за твердого покрытия пола, потолка и стен; поэтому были установлены звукопоглощающие материалы, такие как стеновые панели, обернутые тканью, и потолок из акустической плитки.”
Лабораторный метод тестирования: ASTM C423, который обеспечивает оценки коэффициента звукопоглощения, SAA (средний уровень звукопоглощения) и NRC (коэффициент шумоподавления).
Условие: потеря передачи звука
Свойство: способность материала, панели или стены действовать как барьер, предотвращающий передачу воздушного звука из одного помещения в другое.
Пример: «Мы могли слышать, как люди разговаривают в соседней комнате, поэтому нам пришлось улучшить потери звука в стене, чтобы обеспечить достаточную конфиденциальность.”
Лабораторный метод тестирования: ASTM E90, который обеспечивает рейтинги потерь при передаче звука в 1/3 октавных полосах, и ASTM E413, который является методом расчета рейтинга STC (класса передачи звука).
Термин: передача ударного звука
Свойство: Способность конструкции пола / потолка снижать передачу шума шагов в пространство ниже
.Пример: «Мы слышали, как люди ходят этажом выше, поэтому они установили упругую подкладку под напольным покрытием.”
Лабораторный метод испытаний: ASTM E492, который обеспечивает уровень ударного звукового давления в полосе 1/3 октавы, и ASTM E989, который является методом расчета рейтинга IIC (класс ударной изоляции).
Звукопоглощение – это свойство материалов, при котором падающая акустическая энергия преобразуется в тепло посредством различных процессов. Этот физический процесс способствует производительности как NRC, так и STC.
В акустической инженерии зданий и архитектуры термин звукопоглощение (NRC) относится к свойствам обработки, которые уменьшают звуковые отражения и реверберацию ВНУТРИ помещения.Потери при передаче звука (STC) – это способность материала обеспечивать звукоизоляцию или контроль шума из одного помещения в другое. На практике материалы и системы, используемые для каждого из них, очень разные.
Звукопоглощающие (NRC) материалы обычно представляют собой толстые пористые (или волокнистые) панели, которые эффективно уменьшают отражение звука и реверберацию при установке в правильном месте и в правильном количестве. Примеры включают обернутые тканью стеновые панели из стекловолокна, акустические потолочные плитки и клиновые панели из толстого пенопласта.Эти материалы будут иметь очень мало пользы для уменьшения передачи звука в соседние помещения или из них.
Материалы с высокими потерями при передаче звука (STC) обычно тяжелые и непроницаемые. Свойства, которые способствуют показателям высоких потерь при передаче звука (STC), – это масса (вес), мягкость, непроницаемость, демпфирование и изоляция слоев. Примеры барьерных систем с высоким STC включают толстые бетонные стеновые конструкции, упруго установленные стены из гипсокартона и демпфированные гипсокартонные панели.Звукопоглощающая изоляция может использоваться в системах звукоизоляции для уменьшения резонанса внутри полостей полых конструкций, тем самым улучшая потери при передаче звука для сборки.
Примечание. Рейтинги с единичным числом (STC или NRC) следует использовать только для грубых сравнений «дробовика» или для выбора материалов для общего применения. Коэффициенты звукопоглощения для полной 1/3 октавной полосы или значения потерь при передаче звука по всему спектру дают более полное представление о характеристиках системы по сравнению с шумом, создаваемым источником-нарушителем.Невозможно получить полную характеристику 1/3 октавной полосы только на основе рейтинга NRC или STC. К сожалению, получить полные данные по TL или спектру звукопоглощения может быть очень сложно.
Ссылки:
Лонг, Marshall Architectural Acoustics, второе издание, Academic Press; 2014. Печать. http://amzn.to/2y2nUAU
Стандарт ASTM C634, 2013, «Стандартная терминология, относящаяся к акустике зданий и окружающей среды», ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013, https: // www.astm.org/Standards/C634.htm
Стандарт ASTM C423, 2017, «Стандартный метод испытаний для звукопоглощения и коэффициентов звукопоглощения с помощью метода комнаты реверберации», ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, https://www.astm.org/Standards/C423.