CC BY
25
Изменение динамического модуля упругости звукоизоляционной прокладки из минераловатных материалов в конструкции плавающего
пола во времени
А.И. Герасимов, А.М. Светлорусова Московский государственный строительный университет, Москва
Аннотация: В статье рассматриваются динамические характеристики минераловатных материалов (динамический модуль упругости и жесткости, приведенная динамическая жесткость) и влияние на них пористости и относительной деформации материала. Главной целью исследования является определение значения динамического модуля упругости с учетом его изменения со временем под действием длительной статической нагрузки для расчета изоляции ударного шума.
Ключевые слова: Минераловатный материал, динамический модуль упругости, прочность частей конструкции, звукоизоляция, предельные состояния, строительство.
В настоящее время при расчете звукоизоляции междуэтажных
перекрытий от воздушного и ударного шума согласно стандарту ISO-717 (1.2)
принимается начальное значение динамического модуля упругости материала
упругой прокладки и не учитывается его значение во времени. Нормы DIN-
4108 (Германия) рекомендуют учитывать изменение звукоизоляции
междуэтажных перекрытий в процессе эксплуатации поправкой 2 дБ. [1-2]
Исследования динамического модуля упругости пористо-ячеистых и
пористо-волокнистых материалов с различной плотностью при длительном
сжатии, проведенные в течение более 30 лет в МГСУ-МИСИ и НИИСФ
показали, что Ед может существенно увеличиваться во времени (до 3-х раз) по
отношению к начальному значению.
Изменение физико-механических характеристик материалов,
используемых в качестве упругих прокладок в конструкциях плавающего
пола, в процессе эксплуатации происходит в основном за счет уплотнения
материала, вызванного воздействием статической нагрузки. Динамическая
нагрузка, вызванная ходьбой, перемещением мебели и т.п. практически не
оказывает существенного влияния на деформацию материала. [3-5]
:
Влияние длительной нагрузки на изменение динамического модуля упругости (динамической жесткости) материала во времени возможно учесть коэффициентом К
где и - динамические модули упругости и жесткости
материала в момент времени 1 от начала воздействия нагрузки, полученные по результатам измерений резонансным методом или методом передаточной функции на низких частотах;
и - тоже в момент времени 1 = 0. Исследования А.И.Герасимова и А.П.Шолохова пористо-волокнистых материалов, проведенные в разные годы, позволили установить, что величина коэффициента К зависит в основном от пористости (р) и относительной деформации материала (е).
Пористость материалов в обжатом состоянии определяется по
формуле
р = 1 - ро / рт, (2)
где р0 - плотность материала в обжатом состоянии, кг/м3; рт - плотность материала волокна, кг/м3, плотность минерального волокна рт = 2700 кг/м3.
При одинаковой пористости материалов Ед увеличивается во времени в большей степени у материалов, которые обладают большей деформацией. Анализ результатов исследований пористо-волокнистых материалов позволил получить эмпирическую формулу для определения коэффициента К
:
где с = (1-е);
1 - время начала эксплуатации пола, годы.
30 лет - средний срок службы конструкции пола до капитального ремонта. Полы с покрытием из плит (искусственный мрамор). [6]
Динамический модуль упругости материала упругого слоя с учетом его изменения во времени под действием длительной статической нагрузки определяется по формуле
а приведенная динамическая жесткость S' по формуле:
При расчете улучшения изоляции ударного шума используют величину приведенной динамической жесткости S'. Поэтому при анализе изменения звукоизоляционных свойств материала удобнее пользоваться непосредственно данной характеристикой. Это избавляет от необходимости учитывать в каждый момент времени изменение толщины материала упругой прокладки. [7-8]
В качестве примера на рис. 1,2 представлены рассчитанные по формуле (5) частотные характеристики приведенной динамической жесткости
33
минераловатных плит КН р=40кг/м и OL-K р=150 кг/м толщиной 20 мм в начальный момент времени (1=0) (рис.1,2 кривая 1) и через интервал времени 1=25 лет (кривая 2).
Анализ частотных характеристик показал: у материалов с р=40
3 3 2
кг/м , при наличии значительной деформации (е = 0,4 при о = 210 Н/м ), S' изменяется во времени более существенно. Чем материал с р=150 кг/м ; во времени у материала малой плотности появляется зависимость S' от частоты и значения приведенной динамической жесткости приближаются к значениям S' материала с большей плотностью. Эти особенности в характере поведения минераловатных материалов во времени необходимо учитывать при выборе их для упругих прокладок. [9-10]
S'• 107 Н/м3
£ Гц
3
Рис. 1. Частотная характеристика S' минераловатных плит р = 40 кг/м
32
(КН) толщиной 20 мм при о = 2 10 Н/м 1.Начальное значение t = 0; 2.Через 25 лет = 25 лет).
S'• 107 Н/м3
3
Рис.2. Частотная характеристика S' минераловатных плит р = 150 кг/м
32
(OL-K) толщиной 20 мм при о = 2 10 Н/м
1.Начальное значение t = 0;
2.Через 25 лет (t = 25 лет).
Литература
1. Gerasimov A.I., Sholochov A.P. Research of the physical mechanical characteristics of the porous-fibrous materials Report, A.Ahlstrom, Helsinki, 1992. pp. 93-99
2. J. B. Mander; M. J. N. Priestley; and R. Park, Fellow, ASCE. Theoretical StressStrain Model for Confined Concrete // Journal of Structural Engineering. Vol. 114, №8. 1988. URL: doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:8(1804)
3. Маилян Д.Р., Польской П.П., Мерват Х., Кургин К.В. О прочности балок из тяжелого бетона при использовании стальной, углепластиковой и комбинированной арматуры, расположенной в два ряда // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2096
4. Маилян Д.Р., Польской П.П., Мерват Х., Кургин К.В. О деформативности изгибаемых элементов из тяжелого бетона при двухрядном расположении углепластиковой и комбинированной арматуры // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2094
5. Герасимов А.И. Звукоизоляционные и звукопоглощающие материалы и их применение в строительстве//Архитектура и строительство-ACADEMIA,2009. - №5. -C.98-103
6. Герасимов А.И., Никонова Е.В. Проектирование звукоизоляции конструкций междуэтажных перекрытий жилых зданий//Научное обозрение. - 2014. -№7. - С.108-112.
7. Султанова И.П. Анализ методов планирования, управления и разработки организационно- технологических решений в проектах капитального строительства // Вестник МГСУ. 2015. № 7. С. 127-136.
8. Заборов В.И. Теория звукоизоляции ограждающих конструкций. -М.: Госсторойиздат.1962. С. 110-118
9. Калинин В. М., Сокова С. Д. Оценка технического состояния зданий. /М: ИНФРА-М. Т. 268. 2005. с.4-6.
10. Системы для надёжной, безопасной и эффективной эксплуатации зданий. URL:sodislab.com/rus/about/
References
1.Gerasimov A.I., Sholochov A.P. Research of the physical mechanical characteristics of the porous-fibrous materials Report, A.Ahlstrom, Helsinki, 1992. pp. 93-99
2. J. B. Mander; M. J. N. Priestley; and R. Park, Fellow, ASCE. Journal of Structural Engineering. Vol. 114. №8. 1988. URL: doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:8(1804)
3. Mailjan D.R., Pol'skoj P.P., Mervat H., Kurgin K.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2096
4. Mailjan D.R., Pol'skoj P.P., Mervat H., Kurgin K.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2094
5. Gerasimov A.I. Arkhitektura i stroitel'stvo-ACADEMIA.2009. №5. pp. 98-103
6. Gerasimov A.I., Nikonova E.V. Nauchnoe obozrenie. 2014. №7. pp.108-112.
7. Sultanova I.P. Vestnik MGSU. 2015. No. 7. pp. 127-136.
8. Zaborov V.I. Teoriya zvukoizolyatsii ograzhdayushchikh konstruktsiy [Theory of sound insulation enclosing structures]. M.: Gosstoroyizdat.1962. pp. 110-118
9. Kalinin V.M., Sokova S.D. Ocenka tekhnicheskogo sostoyaniya zdanij [Evaluation of the technical condition of buildings]. M: INFRA-M. T. 268. 2005. pp.4-6.
10. Systems for reliable, safe and efficient operation of buildings [Systems for reliable, safe and efficient operation of buildings]. URL:sodislab.com/eng/about/
