CC BY
56Графоаналитический метод расчета звукоизоляции стен с гибкой
плитой на относе
Щелоков Ю.А. Генеральный директор, ООО «Акустические расчеты», РФ, г. Санкт-Петербург, пр. Пискаревский д.25
Аннотация
В качестве дополнительной звукоизоляции однослойных толстостенных преград чаще всего применяют тонкие гибкие плиты на относе - зашивки. В данной работе рассматривается графоаналитический метод расчета звукоизоляции конструкций с гибкой плитой на относе, полученный обобщением данных протоколов испытаний в звукомерных камерах.
Ключевые слова: звукоизоляция, зашивка, гибкая плита на относе, графоаналитический
метод.
Graphic-analytical method of calculation of sound insulation of wall-cavity-panel systems
Schelokov Y.
General Director, LLC "Acoustic calculations", Saint-Petersburg, Russia
Abstract
As additional sound insulation of single-layer thick-walled barriers most often apply thin flexible plates. In this paper we consider graphic-analytical method of calculation of sound insulation structures with flexible plate and cavity. The method of calculation is obtained by analyzing the data of measurement protocols in reverberation chambers.
Keywords: sound insulation, wall-cavity-panel systems, graphic-analytical method.
Введение
Прогнозирование звукоизоляционной способности конструкций является неотъемлемой частью проектирования жилых, промышленных и коммерческих объектов.
Точный расчет звукоизоляции даже простых конструкций связан со множеством трудностей. Поэтому наибольшее применение при расчетах звукоизоляции получили полуэмпирические методы, основанные на построении частотных характеристик звукоизоляции в виде ломанной кривой. В зависимости от вида конструкции, вид ломанной кривой сильно меняется.
С точки зрения защиты от шума в акустике все строительные конструкции можно подразделить на типы:
1. Однослойные конструкции
1.1 Однослойные тонкостенные конструкции (стекло, стальные листы, гипсокартонные листы и др.).
1.2 Однослойные толстостенные конструкции (ж/б плита, кирпичная стена и
др.).
2. Многослойные конструкции
2.1 Многослойные тонкостенные конструкции (двухкамерный стеклопакет, ГКЛ перегородка и др.).
E-mail: info@acoustic-services.ru (Щелоков Ю.А.)
2.2 Многослойные толстостенные конструкции.
2.3 Многослойные конструкции смешанного типа.
При этом наряду с однослойными конструкциями и многослойными тонкостенными конструкциями в строительстве все чаще применяют многослойные конструкции смешанного типа (см. рис. 1).
Как правило, применение подобных конструкций осуществляется уже после сдачи объекта в эксплуатацию. Причиной этому является недостаточная эффективность звукоизоляции однослойной толстостенной конструкции (например, пазогребневой межкомнатной стенки).
Действительно, установка гибкой плиты на некотором расстоянии, от основной стены (потолка), позволяет увеличивать звукоизоляцию более эффективно, чем при монтаже гибкой плиты без относа.
В существующей технической литературе большое внимание уделено расчету звукоизоляции однослойных конструкций и многослойных тонкостенных конструкций. Для них разработаны графические методики расчета, как например, в Своде Правил СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
Для многослойных конструкций смешанного типа методов расчета звукоизоляции не много [1-3], которые касаются, как правило, расчета звукоизоляции перекрытия с устройством пола.
Графоаналитический метод расчета звукоизоляции массивной стены с гибкой плитой на относе
Анализ результатов расчета звукоизоляции стен с гибкой плитой на относе показал, что современные методики расчета звукоизоляции таких конструкций не обеспечивают требуемой точности.
В данной работе проведены исследования 19 протоколов измерений от различных лабораторий для 30 конструкций массивных стен с листовыми материалами на относе.
звукопоглощающий слой
(минеральная Вата, пенополуиретан и др)
■гибкая зашивка на относе
■массивная плита
Рис. 1. Многослойная конструкция смешанного типа
Состав исследуемых конструкций представлен в Табл. 1.
Таблица 1
Состав исследуемых конструкций
Материал стены Толщина стены, мм Материал зашивки Толщина зашивки, мм Воздушный промежуток, мм*
Гипсобетон 80 ГКЛ 12,5; 25 50, 100
Кирпич (легкий, тяжелый) 125 ГКЛ, ГВЛ 12,5; 25 50, 100, 150
Керамические блоки 140 ГКЛ, ГСП 12,5; 25 20, 50
Ж/б 140, 180 ГКЛ, РЬопе81аг 12,5; 25 24, 50, 100
Пенобетон 180 ГКЛ, РЬопе81аг 24,5 24, 27
* - воздушный промежуток заполнен минеральной ватой на основе базальта или стекловаты.
Кривые звукоизоляции конструкций приведены на Рис. 2
Кирпич 125 + ГКЛ (ВП=50 мм) -Кирпич 125 + ГКЛ (ВП=100 мм) -Кирпич 125 + 2ГКЛ (ВП=50 мм) Кирпич 125 + 2ГКЛ (ВП=100 мм) — Кирпич 125, легкий
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
•-Бетон 140+ГКЛ (ВП=50 мм) Бетон 140+ГКЛ (ВП=100 мм) Бетон 140+2ГКЛ (ВП=50 мм) - -в-Бетон 140+2ГКЛ (ВП=100 мм) -Бетон 140
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Кирпич 125+ГКЛ+ГВЛ (ВП = 50 мм) _ Кирпич 125+ГКЛ+ГВЛ (ВП = 100 мм) _ Кирпич 125+ГКЛ+ГВЛ (ВП = 150 мм) _ Кирпич 125
$ ^ ^ ^ ^ г^ о>«>
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
-Пеноблок 80+ГКЛ+Р1-юпе5^г (ВП=24 мм)
Пеноблок 80 -Пеноблок 80+ГКЛ+Phюпes^aг (ВП=27 мм)
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
65
60
55
50
5
0
35
30
0
0
75
70
60
50
55
40
50
45
0
40
35
20
10
70
70
60
60
50
0
50
30
40
20
30
10
20
Рис. 2. Кривые звукоизоляции конструкций на основе данных протоколов измерений
Протоколы измерений были получены в лабораториях различных организаций:
1) НИИСФ РАСН;
2) ОАО «ЦТСС»;
3) ООО «ПКТИ».
Анализ полученных кривых показал ряд особенностей:
• независимо от состава конструкции наличие максимума звукоизоляции на частоте /м = 315 Гц;
• на частоте /в стены [2], прирост звукоизоляции А за счет применения плиты на относе составляет А = 20 ■ log(Аm) —12,
где Ат - прирост массы, [кг/м ], за счет применения зашивки.
• наклон кривой звукоизоляции от точки М, составляет 2 дБ/тр. Октаву;
• после достижения значения 55 дБ, наклон кривой составляет 1 дБ/тр. октаву;
• в точке С, значение звукоизоляции практически перестает меняться и составляет в среднем 65 дБ;
• на частоте /ы = 2,5/ , прирост звукоизоляции составляет 5 дБ;
• между точками /ы = 2,5/ и /в, проводится прямая линия.
Частота резонанса конструкции / при заполнении воздушного промежутка
43
минеральной ватой определяется по формуле /р = .- [Гц],
4т'й
где т' - масса зашивки, [кг/м2]; й - толщина воздушного промежутка, [мм]. Частота резонанса конструкции /р при незаполненном воздушном промежутке
определяется по формуле /р = 60_ , [Гц].
л/т' й
На основании изложенных данных в качестве графоаналитического построения звукоизоляции стен с плитой на относе, может выступать кривая ЫБ 'МТС:
Рис. 3. Частотная характеристика звукоизоляции стены с плитой на относе
при /б < /м
Значения звукоизоляции на характерных частотах определяются из выражений:
1) Яб= ЯБ + А;
2) Яы = ЯБ + 5;
3) Я = 55; Я = 65 .
Предлагаемая кривая Рис. 3 справедлива для случая /в < /м. В случае, когда /в > /м, поведение кривой звукоизоляции меняется от точки / слева:
Рис. 4. Частотная характеристика звукоизоляции стены с плитой на относе
при /б > /м
При добавлении к зашивке 2-го слоя, звукоизоляция в точке В', дополнительно увеличится на величину А', таким образом, что звукоизоляция в точке В' будет равна
RB, = RB +Л + Д' = RB + Д +10 • logf-^J, (1)
m
общ f 4
где n =-, тобщ - суммарная масса (поверхностная плотность) обшивки,
m
2 2 [кг/м ], т - масса (поверхностная плотность) первого слоя обшивки, [кг/м ].
Кривые Рис. 3 и Рис. 4, справедливы при толщине воздушного промежутка d = 50 мм.
При увеличении этого расстояния вдвое (d = 100 мм), звукоизоляция в точке B' будет равна
R, = R +Д + Д' = R +Л +10• logf — | + 2, (2)
^ n +1J
При увеличении толщины относа до d = 150 мм, звукоизоляция в точке B' будет равна
R, = R +Д + Д' = R +Л +10 • logf — | + 4. (3)
I n +1J
Из выражений (2) и (3) видно, что увеличение расстояния относа на каждые 50 мм, приводит к приращению звукоизоляции в точке B' на 2 дБ.
Большой разброс значений в области резонансной частоты, говорит о том, что величина звукоизоляции на этой частоте сильно зависит от способа крепления зашивки. Именно в этой частотной области проявляется основное различие в эффективности звукоизоляции при применении металлических и деревянных каркасов, методов креплений, наличия виброизоляционных подкладок и др.
Ниже представлены примеры расчета звукоизоляции стен с плитой на относе графоаналитическим методом:
Рис. 5. Пример расчета звукоизоляции стенки из легкого кирпича, толщиной 125 мм, с
обшивкой на относе 50 мм, из листа ГКЛ
LO Ю
OK ^
К ^
о n з
о ^
CO
n
70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0
_____ <*>
/ ------- ---— г
-СП кирпич — -ГАМ -КИРПИЧ ЭКСП -КИРПИЧ+ГВЛ ЭКСП
^ Ф & ^ ^ # ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^m^ rU
Рис. 6. Пример расчета звукоизоляции стенки из нормального кирпича, толщиной 125 мм, с обшивкой на относе 50 мм, из листов ГВЛ и ГКЛ.
80
70
60
50
40
30
20
бетон эксперимент бетон+акл+ps эксперимент сп бетон ■ГАМ
100
125
160
200
250
315
400
500 630 Частота, Гц
800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Рис. 7. Пример расчета звукоизоляции стенки из бетона, толщиной 180 мм, с обшивкой на относе 27 мм, из листов ГКЛ и звукоизоляционной панели PhoneStar
10
0
Рис. 8. Пример расчета звукоизоляции стенки из гипсобетона, толщиной 80 мм, с обшивкой на относе 50 мм, из листа ГКЛ
Частота, Гц
Рис. 9. Пример расчета звукоизоляции стенки из пенобетона, толщиной 100 мм, с обшивкой на относе 27 мм, из листа ГКЛ и звукоизоляционной панели РЬопе81аг
Заключение
Разработанный графоаналитический метод расчета звукоизоляции стен с плитой на относе показал применимость к реальным конструкциям.
Метод может быть использован для оценки звукоизоляции конструкции специалистами, связанными с разработкой, проектированием средств снижения шума, сотрудниками институтов, работающих в области акустической экологии, архитекторами, дизайнерами, и др.
Список литературы
1. Щевьев Ю.П., Осташевский Е.Н. Средства акустической обработки помещений. - СПб, 2010. - 328 с.
2. Заборов В.И. М. И. Могилевский Справочник по защите от шума и вибрации в жилых и общественных зданий, 1989. - 160 с.
3. Крейтан В.Г. Защита от внутренних шумов в жилых домах. - Москва,
1990 г.
4. СП 23-103-2003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. - Москва, 2004.
