CC BY
27
акустика
Исследование динамических характеристик материалов упругих подложек паркетных полов в процессе эксплуатации
В.В. Клименко, В.А. Горин
Изменение акустических свойств прокладочных материалов, происходящее под действием полезных сжимающих нагрузок на покрытие пола и физико-химических воздействий внешней среды, являются одной из основных причин, ухудшения изоляции ударного шума перекрытиями при эксплуатации здания. В СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» [1], в качестве полезной нагрузки на перекрытия в жилых и общественных зданиях принята временная нагрузка от массы людей, оборудования, материалов, изделий, средств транспорта, временных перегородок и иных частей здания, месторасположение которых вычисляют из условия равенства ее воздействия длительной нагрузке [1,2].
Нормативные значения полезных нагрузок на перекрытия соответствуют достаточно редкой ситуации, когда, например, в помещении наблюдается большая скученность людей или нагромождение мебели во время ремонта. Естественно, что полные значения классифицируются нормами как кратковременные нагрузки. Но нормы указывают на то, что рассматриваемые нагрузки содержат и длительную составляющую, которая представлена как пониженное нормативное значение. Эта составляющая, определяющая условия нормальной эксплуатации, помогает дальнейшему уточнению поведения несущих конструкций при учете реологических явления, с которыми может быть связано, например, увеличение деформативности элементов междуэтажного перекрытия, в т.ч. увеличение относительной деформации и приведенного коэффициента жесткости звукоизоляционных подложек. Кроме вышеизложенных нормативных значений статических равномерно распределенных нагрузок, на междуэтажные перекрытия действуют и динамические нагрузки эксплуатационного характера, связанные с ходьбой людей, передвижением мебели, с ударами по перекрытию во время ремонта, передвижением ремонтных материалов, оборудования и т.п., которые влияют на акустические характеристики звукоизоляционных материалов. Таким образом, оценку физико-механических свойств упругих подложек необходимо выполнять с учетом нормативных значений равномерно распределенных нагрузок на междуэтажные перекрытия с паркетны-
ми полами, равные 1,5-5,0 кПа и длительности динамических эксплуатационных воздействий, связанные с деятельностью людей (шаги людей, передвижение мебели, ремонтных материалов и т.п.).
Динамические характеристики прокладочных звукоизоляционных материалов (подложек), укладываемых под покрытие пола, определялись при продольных колебаниях нагруженного образца в широком диапазоне частот. В основу измерений динамических характеристик прокладочных материалов положена методика измерений динамического модуля упругости и коэффициента потерь однородных образцов, изложенная в работе [2].Схе-ма установки для измерений динамических характеристик в широком диапазоне частот приведена на рисунке 1.
Основными элементами задающего тракта являлись персональный компьютер 1 с установленным прикладным программным обеспечением Adobe audition 1.5 и звуковой картой типа M-Audio Revolution 5.1, моделирующими работу звукового генератора биений, в диапазоне частот 20-20000 Гц, усилитель 3 типа LV-102, питающий силовую катушку виброметра.
Измерительная часть схемы виброизмерительного тракта состояла из пьезоэлектрических датчиков виброускорения 4 и 5 типа KD-35 и виброизмерительного прибора 6 типа 11003, включающего трехканальный интегрирующий усилитель типа 11013 (SM 10) для измерения ускорения колебаний в диапазоне частот 2-15000 Гц, индикаторный блок типа 11025 (SM 40), осциллоскоп типа 11028 (SM 50) для визуального контроля измерительных сигналов, переключатель каналов типа (SM 61) и персональный компьютер с установленной звуковой картой типа M-Audio Revolution 5.1 и программой Adobe audition 1.5.
Датчик 4 крепился снизу к болту виброметра 1. На столике 8 виброметра 1 устанавливался образец измеряемого материала и сверху пригружался стальным грузом 9, а датчик 5 крепился в центре этого диска. Требуемый сигнал колебаний генерировался с помощью программы, далее через аналоговый стереовыход звуковой карты подавался на усилитель, а через усилитель на виброметр.
204 3 2010
акустика
1 - виброметр типа ESE-221; 2 - персональный компьютер со звуковой картой M-Audio Revolution 5.1 и программой Adobe Audition 1.5; 3 - усилитель типа LV-102; 4, 5 - пьезоэлектрические датчики виброускорения типа KD-35; 6 - виброизмерительных прибор типа 11003; 7 - исследуемый материал (образец); 8 - столик виброметра; 9 - груз
Рисунок 1. Схема установки для измерения динамических характеристик прокладочных материалов в широком диапазоне частот
Сигналы колебаний столика виброметра 1 и при- лись на линейный стереовход звуковой карты и за-груза 9 регистрировались акселерометрами 4 и 5, писывались приложением Adobe audition 1.5. усиливались интегрирующими усилителями, подава- Зависимости динамических характеристик неко-
Образцы под нагрузкой 1,5 кПа
Образцы под нагрузкой 5,0 кПа
1 - этафом (ППЭ-Р) толщиной 2,0 мм;
2 - пенотерм (НПП-ЛЭ) толщиной 3,3 мм;
3 - изолон (ППЭ-Л) толщиной 2,5 мм
Рисунок 2. Зависимость динамического модуля упругости Ед и коэффициента потерь П от частоты колебании при различных статических нагрузках
3 2010 205
акустика
торых материалов подложек на основе вспененных полимеров от частоты колебаний, при различных статических нагрузках приведены на рисунке 2. Они показывают, что с увеличением кратковременной равномерно распределенной нагрузки на образцы повышается рост динамического модуля упругости Ед и коэффициента потерь п ■ Увеличение частоты колебаний приводит к увеличению динамического модуля упругости.
Для оценки изменения во времени динамических характеристик подложек при действии эксплуатационных воздействий проведены экспериментальные исследования. В помещении с интенсивным движением людей были уложены полы с покрытием из ламинат-паркета толщиной 6,3 мм. Под покрытия укладывались звукоизоляционные подложки из этафома (ППЭ-Р) толщиной 2,0 мм, пенотерма (НПП-ЛЭ) толщиной 3,3 мм и изолона (ППЭ-Л) толщиной 2,5 мм. Измерения динамических характе-
ристик подложек под действием равномерно распределенной нагрузки проводились в начальный период времени, перед закладкой образцов в конструкцию пола, а затем с интервалом 2,5 месяца, резонансным методом по ГОСТ 16297-80 [4]. Результаты измерений динамического модуля упругости Ед и коэффициента потерь п от нормативной полезной нагрузки 1,5 кПа и 5,0 кПа на перекрытия и времени эксплуатации приведены на рисунке 3.
Видно, что в первые 2-5 месяцев эксплуатации наблюдается рост динамического модуля упругости образцов подложек. В этот период времени величина Ед увеличивается в 1,15-1,20 раза. Затем рост динамического модуля упругости образцов замедляется и, примерно, к концу третьего года эксплуатации, наступает период его стабилизации.
Для коэффициента потерь можно видеть обратную зависимость: со временем эксплуатации происходит снижение значений коэффициента потерь.
Образцы под нагрузкой 5,0 кПа
1 - этафом (ППЭ-Р) толщиной 2,0 мм;
2 - пенотерм (НПП-ЛЭ) толщиной 3,3 мм;
3 - изолон (ППЭ-Л) толщиной 2,5 мм
Рисунок 3. Зависимость динамического модуля упругости Ед и коэффициента потерь П образцов звукоизоляционного слоя подложки от поверхностной нагрузки и времени эксплуатации
акустика
Такие изменения динамических характеристик упругих подложек, укладываемых под покрытие паркетного пола необходимо учитывать при проектировании звукоизоляции междуэтажных перекрытий в жилых и общественных зданиях.
Литература
1.СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000. — 44 с.
2. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения / В.Н. Гордеев, А.И. Лантух-Ляшенко, В.А. Пашинский, А.В. Перельмутер, С.Ф. Пичугин; Под общей ред. А.В. Перельмутера. — М.: Изд-во АСВ, 2007. — 482 с.
3. Инструкция по измерению динамических характеристик звукоизоляционных материалов. Челябинск: УралНИИСтромпроект, 1962. — 23 с.
4. ГОСТ 16297-80. Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. — 1980. — 12 с.
Исследование динамических характеристик материалов упругих подложек паркетных полов в процессе эксплуатации
Описаны составляющие полезных нагрузок, воздействующих на конструкцию междуэтажного перекрытия. Дана схема и описание опытной установки для измерения динамических характеристик материалов звукоизоляционных подложек с использованием персонального компьютера. Приведены экспериментальные зависимости динамических мо-
дулей упругости и коэффициентов потерь образцов подложек от частоты колебаний при различных статических нагрузках и времени эксплуатации.
Investigation of the dynamic characteristics for the materials of the elastic linings of the parket floors during the process of exploitation
by V.A. Gorin , V.V. Klimenko
The authors described the component of the payloads, influenced over the constructions of inter floor overlaps. They gave the common aspect and description of measuring installation for estimating the dynamic characteristics for materials of sound isolation layers with the help of usage of personal computer. The article present the experimental dependences between the dynamic modulus of elasticity and the coefficient of losses of the layers and the frequency of vibration having the different static loads, and also the dependence of the surface load and the time of exploitation.
Ключевые слова: звукоизоляционные материалы, полезная нагрузка, подложки под покрытия полов, установка для измерений, динамический модуль упругости, коэффициент потерь, эксплуатационные воздействия
Key words: sound isolation materials, payload, layers for floor covering, measurement installation, dynamic modulus of elasticity, coefficient of losses, exploitation influence.
3 2010 207
