Рисунок – Конструкция двойного остекления

17

Таблица – Задание для лабораторной работы № 3

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d, мм	50	20	25	24	37	49	23	26	27	29
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
d, мм	26	47	21	30	35	40	31	32	33	34
Вариант	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
d, мм	37	46	42	48	28	22	36	38	39	45

11

Ход работы:

1. Строим частную характеристику звукоизоляции одним стеклом АBCD: А (100Гц; R_A); B (f_B; R_B); C(f_C;R_C); D(3150Гц; R_D) (перерисовываем ломаную АBCD из лабораторной работы №2).

2. Строим таблицу, состоящую из 7 колонок (табл. ). В 1-ю колонку таблицы записываем значения среднегеометрических частот третьоктавных полос f_i: 100, 125,… , 3150 Гц. А во 2-ю – значения звукоизоляции кривой АBCD.

3. Определяем поверхностную плотность каждого стекла по формуле 5 и общую поверхностную плотность как сумму поверхностных плотностей всех стекол: m_общ=Σm_i.

4. Определяем значение поправки R₃ по таблице .

5. Добавляем к значениям звукоизоляции кривой АBCD (колонка 2 табл.) поправку R₃ (колонка 3 табл.) и строим кривую А'В'С'D': А' (100Гц; R_A' = R_A + R₃); B' (f_B; R_B' = R_B + R₃); C' (f_C; R_C' = R_C + R₃); D' (3150Гц; R_D' = R_D + R₃). Так будет выглядеть частотная характеристика звукоизоляции одним стеклом, если его поверхностная плотность будет рана общей поверхностной плотности всех стекол в конструкции.

6. Записываем значения звукоизоляции с кривой А'В'С'D' в 3-ю колонку таблицы 12.

7. Определяем частоту резонанса f_р по формуле 21. Округляем полученное значение до ближайшей среднегеометрической частоты третьоктавной полос: 100, 125, … , 3150 Гц.

8. Строим точку F (f_p; R_p'- 4). Частота точки F совпадает с частотой резонанса. Звукоизоляция точки F на 4дБ ниже звукоизоляции кривой А'В'С'D', т. е. R_p = R_p'- 4. Снижение звукоизоляции на частоте резонанса обусловлено возрастанием амплитуды колебания конструкции, за счет совпадения частоты звука с собственной частотой колебания конструкции.

9. Если полученная частота резонанса f_р > 100Гц строим точки принадлежащие кривой А'В'С'D' точку А' (100Гц; R_A') и точку E (0.8·f_p; R_E'). Последовательно соединяем точки А, Е, F.Частота точки Е на одну третьоктаву меньше частоты резонанса f_E = 0.8·f_p. Последовательно соединяем точки А, Е, F.

10. Определяем частоту точки К, как минимальную из двух частот: частоты точки В – f_в и восьмикратной частоты резонанса – 8·f_р, т.е. f_K = мин(8·f_p; f_B).

11. В зависимости от толщины воздушного промежутка между стеклами по таблице определяем значение Н.

12. Строим точку K (f_K; R_p+H). Соединяем точки F и Н. Звукоизоляция в точке К будет на Н дБ превышать звукоизоляцию на частоте резонанса.

13. Определяем значение поправки ΔR₂ = (R_p + H) - R_K. Это поправка обусловлена влиянием на звукоизоляцию воздушного промежутка между стеклами.

14. Из точки К до частоты точки В проводим линию с уклоном 5 дБ/октаву (параллельную А'В') и ставим точку L (f_B; R_B' + ΔR₂). Если f_K = f_B, точки К и L совпадают.

15. Строим точку M (1.25·f_B; R_B' + ΔR₂). Частота точки М на одну третьоктаву больше частоты точки L, т.е f_М = 1.25·f_B. Звукоизоляция в точке М равна звукоизоляции в точки L. Соединяем точки M и L.

16. Строим точку N (f_C; R_C' + ΔR₂). Частота точки N совпадает с частотой точки С'. Звукоизоляция в точки N превышает звукоизоляцию в точки С' на ΔR₂ дБ. Соединяем точки M и N.

17. Если частота точки f_N < 3150Гц, из точки N проводим прямую параллельную С'D' и ставим точку P (3150; R_D' + ΔR₂). Полученная кривая А'ЕFKLMNP представляет собой фактическую частотную характеристику звукоизоляции воздушного шума окном с двойным остеклением – R_ф,

18. Заносим значение звукоизоляции окном с двойным остеклением в таблицу 12 (колонка 4).

19. В 5-ю колонку таблицы 12 записываем значения уровней звукового давления «эталонного» спектра шума L_i из таблицы 8.

20. В 6-ю колонку записываем разницу между значениями 5-й и 4-й колонок L_i-R_i.

21. В 7-ю колонку записываем значение выражения 10^0.1(Li-Ri). Находим сумму значений из колонки семь Σ10^0.1(Li-Ri).

22. Определяем значение изоляции внешнего шума от потока транспорта окном – R_{А трап} по формуле 14, округляем полученное значение до целого числа дБА.

23. Определяем класс окна по звукоизоляции, используя таблицу .

Пример 3

Определить класс по звукоизоляции оконного блока, световой проем которого заполнен двойным остеклением, толщина стекол — 5 мм каждое, расстояние между стеклами 16 мм. Крепление стекол выполнено герметично.

Строим частотную характеристику звукоизоляции одним стеклом – линия АВСD на рисунке (л/р №2 п. 1- 6 ) A (f_А=100Гц; R_A=17дБ); B (f_B=1250Гц; R_B=35дБ); C (f_C=2500Гц; R_C=29дБ); D (f_D=3150Гц; R_D=32дБ).

Определяем поверхностную плотность стекла: m=ρ·h=2500·0.005=12.5кг/м².

Поверхностная плотность всей конструкции m_oбщ=12.5+12.5=25кг/м².

Строим вспомогательную линию A'B'C'D', прибавляя к значениям линии АВСD поправку R₃ = 5 дБ, определенную по таблице с учетом того, что m/m_общ=2: A' (f_А=100Гц; R_A'=17+5=22дБ); B' (f_B=1250Гц; R_B'=25+5=40дБ); C' (f_C=2500Гц; R_C'=29+5=34дБ); D' (f_D=3150Гц; R_D'=37дБ).

Определяем частоту резонанса f_р, Гц, конструкции и округляем ее до третьоктавной частоты:

Определяем частоты:

f_E = 0.8·f_p = 0.8·200 = 160Гц

f_M = 1.25·f_B = 1.25·1250 = 1562 ≈ 1600Гц,

f_K = мин(8·f_p; f_B) = мин (1600; 1250) = 1250Гц.

Определяем ординаты точек кривой А’B’C’D’ в соответствующих частотах:

R_p'=27дБ; R_E'=25дБ; R_М'=38дБ. R_К'=40дБ.

Так как толщина воздушного промежутка d=16 мм, Н=22 дБ (табл. ).

Определяем значение ΔR₂=R_K’ – Н = 38 – 22 =16.

Строим точки A’EFKLMNP:

А' (100Гц; R_A'=22дБ),

E (f_E=0.8·f_p=160Гц; R_E’=25дБ),

F (f_p=200Гц; R_p' – 4 = 27 – 4 = 23дБ),

K (f_K=1600; R_p' – 4 + H = 27 – 4 +22=45дБ),

L (f_L=1600; R_B' + ΔR₂ = 40 + 16 = 56 дБ),

M (f_М=1600; R_B' + ΔR₂ = 40 = 16 = 56 дБ) ,

N (f_C=2500; R_C' + ΔR₂ = 34 +1 6= 50дБ)

P (3150; R_D'+ΔR₂ = 37 + 16 = 53дБ)

Ломаная линия A'EFKMN на рисунке представляет собой расчетную частотную характерис­тику звукоизоляции данной конструкции.

D

Рисунок – Построение частотной характеристики звукоизоляции

18

По формуле 14 находим величину звукоизоляции:

Класс оконного блока по показателю звукоизоляции В (т. к. 31<32≤33).

Таблица – Определение величины звукоизоляции окна

12

Вопросы:

1. Какой показатель лежит в основе классификации окон по звукоизоляции? В каких единицах он измеряется?

2. Перечислите параметры звукового поля. Дайте их определения.

3. Что такое уровни звуковых параметров? Как найти уровень звукового параметра, зная его абсолютное значение?

4. Что такое громкость? Что такое уровень громкости? Что влияет на эти величины? В каких единицах они измеряются?

5. Перечислите факторы, влияющие на звукоизоляцию окна с двойным остеклением?

6. Что такое резонанс? Найдите на графике точки, соответствующие частоте резонанса и критической частоте.

7. Назовите физические законы, оказывающие решительное влияние на уклон ломаной линии на каждом отрезке кривой звукоизоляции воздушного шума окном.

Лабораторная работа №4 Тема: Звукоизоляция стеной с гибкой плитой на относе

Цель: научиться cтроить частотную характеристику звукоизоляции воздушного шума неоднородных конструкций на примере стены со звукоизоляцией типа “плита на относе”.

Теоретические сведения

Эффективным способом повышения звукоизоляции однослойных стен, не приводящим к значительному увеличению их массы, является установка на некотором расстоянии от стены тонкой гибкой плиты. Этот метод повышения звукоизоляции особенно эффективен при реконструкции зданий, так как он повышает звукоизоляцию стен без значительного увеличения нагрузки на фундамент здания.

Эффект установки гибкой плиты связан с ее малым коэффициентом излучения на частотах, лежащих ниже граничной частоты волнового совпадения. Когда при распространении в помещении звуковая волна (E_пад) сталкивается с поверхностью ограждения, то звуковая энергия частично:

• отражается обратно в помещение (E₁),

• проникает сквозь поры ограждения (E₂),

• тратится на внутреннее трение в конструкции (E₃),

• переходит в структурный шум (E₄),

• переходит в кинетическую энергию колебания ограждения (E₅+E₆).

E_отр

E₂

E_пад

E₃

E₄

E₆

Рисунок – Распределение звуковой энергии при столкновении волны с ограждением

19

Коэффициентом излучения звука называется отношение кинетической энергии колебания конструкции ограждения к общей энергии, падающей на конструкцию.

Коэффициент излучения звука тонкой плитой, связанной с несущей конструкцией линейными элементами (профилями), определяется по формуле:

, 2222\* MERGEFORMAT ()

где с_в – скорость звука в воздухе, м/с;

а – размер стены в направлении, перпендикулярном линейной связи, м;

f_гр – граничная частота тонкой плиты, Гц:

, 2323\* MERGEFORMAT ()

где с_в – скорость звука в воздухе (с_в = 340 м/с);

с_п – скорость продольной волны в тонкой плите, м/с, принимаемая по таблице ;

h_п – толщина тонкой плиты, м.

Из-за колебания контракции вблизи нее образуется звуковое поле, в котором происходит периодическое перераспределение звуковой энергии. Таким образом, энергия не уносится звуковой волной, а остается “связанной” c плитой, обеспечивая присоединение к массе плиты некоторого объема среды. В целом работу тонкой плиты, установленной на относе от несущей конструкции можно сравнить с работой груза на пружине. Такая конструкция может также использоваться как звукопоглощающая. Наиболее эффективным коэффициентом звукопоглощениея плита обладает на собственной частоте, определяемой по формуле:

, 2424\* MERGEFORMAT ()

где m_п – поверхностная плотность тонкой плиты кг/м²,

S_п = E_дин/d – жесткость упругой прослойки, МПа/м;

E_дин – динамический модуль упругости, Па; определяется по таблице (для воздуха 0.14 МПа);

d – толщина упругой прослойки, мм.

На этой же частоте из-за резонансных явлений наблюдается некоторое снижение звукоизоляционных свойств конструкции, что при неправильном подборе параметров может привести к ухудшению (а не к улучшению) индекса звукоизоляции ограждения по сравнению с первоначальным (до установки плиты на относе).

Между стеной и гибкой плитой может быть оставлен воздушный промежуток без заполнения или с заполнением волокнистым звукоизоляционным материалом. При этом звукоизоляционный материал следует подбирать так, чтобы его динамический модуль упругости (таблица ) был ниже чем модуль упругости воздуха, равный 0.14 МПа.

Таблица – Звукоизоляционные характеристики материалов

13

Собственная звукоизоляция R, дБ, стены с гибкой плитой на относе определяется по формуле:

R = R₁ + R , 2525\* MERGEFORMAT ()

где R₁ – собственная звукоизоляция воздушного шума стены, дБ;

R – дополнительная звукоизоляция при установке гибкой плиты на некотором расстоянии перед стеной, дБ, определяемая по формуле:

, 2626\* MERGEFORMAT ()

где s_л. – коэффициент излучения гибкой плиты, определяется по

формуле 22;

n – количество связей, соединяющих плиту со стеной.

f₀ – частота собственных колебаний гибкой плиты, определяется по формуле 24.

Таблица – Звукоизоляционные характеристики материалов

14

Задание

Построить частную характеристику звукоизоляции воздушного шума неоднородной конструкции, состоящей из бетонной стены толщиной h и плотностью ρ (значения h и ρ принять из л/р №1) и гибкой плиты, расположенной на откосе (рис. ). Материал и толщину h_п гибкой плиты, а также материал заполнения прослойки, толщину прослойки d и количество связей между стеной и гибкой плитой на 1 м длины (а=1) n принять по таблице согласно варианту.

гибкая плита

прослойка

связь

а

h

hп

Рисунок – Построение частотной характеристики звукоизоляции

20

Таблица - Задание для лабораторной работы №4 (начало)

Таблица - Задание для лабораторной работы №4 (продолжение)

Таблица - Задание для лабораторной работы №4 (окончание)

15

Ход работы:

1. Строим частотную характеристику собственной звукоизоляции воздушного шума стены (ломаная А^\В^\D^\ на рисунке ). Считаем, что: А^\=А; B^\=B; D^\ принадлежит прямой АС.

2. Значения R₁ заносим в таблицу 16, графа 2.

3. Определяем граничную частоту тонкой плиты по формуле 23.

4. Определяем поверхностную плотность тонкой плиты по формуле 5.

5. Определяем частоту собственных колебаний тонкой плиты по формуле 24.

6. Определяем коэффициент излучения плиты 22.

7. Определяем значение ΔR для каждой среднегеометрической третьоктавной частоты по формуле 26 и строим частотную характеристику R (рис. ). Значения ΔR заносим в таблицу графа 3.

8. Определяем значения R для каждой среднегеометрической третьоктавной частоты по формуле 25 (таблица графа 4) и строим частотную характеристику R (рис. ).

Пример 4

Построить частотную характеристику звукоизоляции стены высотой 3 м выполненной из ячеистобетонных блоков толщиной 188 мм, плотностью  = 600 кг/м³ с гибкой древесноволокнистой плитой толщиной 16 мм, плотностью  = 600 кг/м³, установленной на относе, с заполнением воздушного промежутка толщиной 100 мм минераловатными плитами ГОСТ 9573 ( = 75 кг/м³). Для соединения плиты со стеной установлены 3 линейные связи в направлении, перпендикулярном высоте плиты.

Строим частотную характеристику звукоизоляции стены из ячеистобетонных блоков толщиной 188 мм, плотностью  = 600 кг/м³ R₁ (кривая АВС, рисунок ).

Строим частотную характеристику R. Определим граничную частоту древесноволокнистой плиты, при которой становится возможным явление волнового совпадения, когда след падающей на конструкцию плоской звуковой волны равен длине волны изгиба в конструкции:

f_гр = /(1,8·с_п·h_п) =340²/(1.8·1700·0.016)= 2360 Гц,

где с_в – скорость звука в воздухе (с_в = 340 м/с);

с_п – скорость продольной волны в древесноволокнистой плите, м/с, принимаемая по таблице ;

h_п – толщина древесноволокнистой плиты, м.

Частота собственных колебаний f_о, Гц, древесноволокнистой плиты поверхностной плотностью m_п = ρ·h=600·1.6=17,6 кг/м², на упругом основании жесткостью S_п = E_дин/d =0,45/0.1 =4.5МПа/м) равна:

С

R1+ΔR – частотная характеристика звукоизоляции стены с гибкой плитой на относе; R₁ – частотная характеристика звукоизоляции стены; ΔR – частотная характеристика повышения звукоизоляции после установки плиты

Рисунок – Построение частотной характеристики звукоизоляции стены с гибкой плитой на откосе

21

Определяем значение ΔR для каждой среднегеометрической третьоктавной частоты по формуле 26 и строим частотную характеристику R (рис.).

Рассчитываем частотную характеристику звукоизоляции стены из ячеисто бетонных блоков с гибкой древесноволокнистой плитой на относе с заполнением воздушного промежутка минераловатными плитами по формуле 25.

Вычисления значений для построения графиков сводим в таблицу.

Искомая кривая изображена на рисунке .

Таблица – Вычисление общей звукоизоляции конструкции

16

Вопросы:

1. Что такое коэффициент излучения звука? Как влияет коэффициент излучения на индекс звукоизоляции конструкции и на коэффициент звукопоглощения конструкции?

2. Как распределяется звуковая энергия при столкновении звуковой волны с поверхностью ограждения?

3. От чего зависит эффективность применения конструкции типа “плита на относе” для звукоизоляции помещений?

4. Как влияет заполнение прослойки между плитой на относе и несущей конструкцией звукоизоляционными материалами?

5. Можно ли использовать конструкцию типа “плита на относе” в качестве звукопоглощающей? В каких случаях это эффективно?

6. В чем разница между звукоизоляцией и звукопоглощением?

Лабораторная работа №5 Тема: Звукоизоляция ударного шума перекрытием с полом на упругом основании

Цель: научиться конструировать и определять индекс звукоизоляции ударного шума пола на упругом основании.

Теоретические сведения

Ударный шум – шум, при котором звуковые колебания возникают непосредственно в толще конструкции в результате механического воздействия. Он возникает при ударе молотка при забивании гвоздя, при сверлении отверстий в стене, при ходьбе, при хлопаньи дверей. Требования по звукоизоляции ударного шума предъявляются только к перекрытиям.

Для оценки звукоизоляции ударного шума перекрытий используют стандартную машину, производящую 10 ударов в секунду с пятью молотками массой по 0.5 кг, свободно падающими с высоты 4см. Полученные уровни звукового давления под перекрытием приводят к октавным полосам частот, и единому звукопоглощению равному 10м², а затем сравнивают с нормативными значениями (рис ). Полученные уровни звукоизоляции называют приведенными.

Рисунок – Оценочная кривая изоляции ударного шума [2]

22

Нормируемым показателем звукоизоляции ударного шума конструкцией перекрытия является индекс приведённого ударного шума L_nw. Это величина, определяемая по формуле:

, 2727\* MERGEFORMAT ()

где P – звуковое давление под перекрытием;

P₀ – звуковое давление порога слышимости, P₀=2·10^-5Па.

Рассчитать индекс изоляции приведённого ударного шума однослойной конструкцией в диапазоне частот f_гр< f <0.37/τ можно так:

, 2828\* MERGEFORMAT ()

где f_гр – граничная частота, Гц;

τ – продолжительность удара, с ;

ρ – плотность пола, кг/м³;

E – модуль упругости Юнга, Па;

h – толщина конструкции, м;

η – коэффициент потерь энергии в плите (табл. )

Таким образом, при увеличении толщины плиты перекрытия в 2 раза, индекс звукоизоляции приведённого ударного шума на снижается на 9дБ, при аналогичном увеличении плотности – на 4.5дБ, коэффициента потерь энергии – на 3дБ, модуля упругости – на 1.5дБ. Из этого следует, что обеспечить требуемую звукоизоляцию ударного шума при помощи конструкции, состоящей только из плиты перекрытия, практически невозможно. Для повышения звукоизоляции ударного шума применяются полы на упругом основании.

Полы на упругом основании — это полы, уложенные на несущую часть перекрытия по сплошным (рис. а) или ленточным упругим прослойкам (рис. б). Также такие конструкции называют “плавающим” полом. Ударные воздействия на пол вызывают периодические изменения напряжения в упругом слое; в нем возникают деформации, которые расходуют часть энергии.

а) по сплошной упругой прослойке; б) по ленточной упругой прослойке; 1 – покрытие пола; 2 – перегородка; 3 – стяжка; 4 – лаги; 5 – упругая прослойка; 6 – плита перекрытия

Рисунок – Конструкции пола на упругом основании

23

В качестве упругой прослойки используются древесно-волокнистые плиты, пенополистирол, жесткая или полужесткая минеральная вата и другие звукоизоляционные материалы. Покрытием пола может служить любой отделочный материал: паркет, ламинат, шпунтованные доски, керамическая или мозаично-бетонная плитка и т.д. Конструкция покрытия укладывается по деревянным лагам или цементно-песчаной стяжке. Сечение лаги лучше выполнять трапециевидной или Т-образной формы для уменьшения площади контакта лаги с упругим слоем (размера “акустических мостиков”). Пространство между лагами может быть заполнено звукопоглощающим или теплоизоляционным материалом, при этом высота лаги назначается таким образом, что воздушный промежуток составляет не менее 30 мм. Стяжки выполняют из цементно-песчаного или гипсового раствора, легкого или тяжелого бетона, асфальтобетона или древесноволокнистых плит. Размер стяжки, выполненной поверх упругого слоя, должен составлять не менее 40 мм. Бетонная плита перекрытия может выполняться сплошной или пустотной. Приведенная толщина бетонной плиты должна быть не менее 100мм. Важной задачей при проектировании пола на упругом основании является исключение прямого (без звукоизолирующего материла) контакта между элементами конструкции.

Звукоизоляция конструкции пола на упругом основании обеспечивается за счет колебаний конструкции аналогичной колебаниям системы “масса 1 –пружина – масса 2 ”, представленной на рисунке .

Рисунок – Система “масса 1 – пружина – масса 2”

24

Роль пружины играет упругая прослойка, ее коэффициент жесткости определяется по формуле:

2929\* MERGEFORMAT ()

где Е_дин – динамический модуль упругости звукоизоляционной

прослойки, принимаемый по таблице ;

d – толщина упругой прослойки в сжатом состоянии вычисляемая по формуле:

, 3030\* MERGEFORMAT ()

где d₀ – начальная толщина упругого слоя;

ε_д – относительная сжимаемость упругого слоя, принимаемы по таблице .

Роль массы 1 играет поверхностная плотность несущей части конструкции – суммарная приведённая поверхностная плотность всех слоев, лежащих ниже упругой прослойки m₁. Роль массы 2 выполняет поверхностная плотность конструкции пола – суммарная приведённая поверхностная плотность всех слоев, лежащих выше упругой прослойки – m₂.

В зависимости от плотности несущей части перекрытия m₁ по таблице устанавливают номер кривой требуемого снижения приведенного уровня ударного шума L_тр, дБ, конструкцией пола (рис. ) , при этом значение поверхностной плотности несущей части перекрытия округляют до ближайшего значения.

Таблица – Выбор номера кривой на рисунке

17

Рисунок – Требуемое снижение уровня ударного шума конструкцией пола

25

Фактическая частотная характеристика снижения уровня ударного шума L, дБ зависит от соотношения поверхностных плотностей и имеет вид ломаной линии EFCD при λ≤2, АВСD и при 2< λ <7 или ломаной линии EFGHD при λ ≥7 (рис. ). Величина λ определяется по формуле:

, 3131\* MERGEFORMAT ()

где m₁ – поверхностная плотность несущей части конструкции.

m₂ – поверхностная плотность пола.

а) m₁/m₂≤2; б) 2< m₁/m₂<7; в) m₁/m₂≥7

Рисунок - Построение частотной характеристики снижения уровня ударного шума полом на упругом основании

26

Фактическое снижение уровня ударного шума полом на упругом основании зависит прежде всего от частоты собственных колебаний пола:

., 3232\* MERGEFORMAT ()

где k – жёсткость упругого слоя, определяемая по формуле 29;

m₂ – поверхностная плотность пола.

Чем ниже эта величина, тем больше величина снижения уровня ударного шума. При каждом удвоении частоты более частоты резонанса снижение ударного шума возрастает на 12 дБ. На частоте собственных колебаний величина снижения уровня ударного шума пола на упругом основании имеет наихудшее значение. Это значение может быть как положительным (если λ≤2), так и отрицательным (если λ ≥7). В последнем случае наблюдается ухудшение звукоизоляции на низких частотах после устройства пола. Изменение звукоизоляции на низких частотах представлено на рисунке .

H

Рисунок – Построение частотной характеристики снижения уровня ударного шума при m₁/m_п ≤ 2 или m₁/m_п≥7

27

Начиная со средних частот, в упругой прослойке возникают явления волновых совпадений, что снижает рост звукоизоляции с 12 до 6 дБ на октаву. Для определения точки изменения роста звукоизоляции на частоте резонанса откладывают ординату

L =10lg(m₂/m₀)-3 дБ, 3333\* MERGEFORMAT ()

где m₀ – поверхностная плотность упругого основания, определенная в предположении, что упругая прослойка сплошная;

m₂ – поверхностная плотность пола.

Из полученной точки (рис. точка К) проводят прямую с уклоном 6дБ/октава и находят пересечение этой прямой с прямой BC (рис. а, б) или прямой GН (рис. в).

При ленточных звукоизоляционных прослойках частотную характеристику снижения уровня ударного шума следует опустить во всем частотном диапазоне на 3 дБ.

Индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием L_nw, дБ, определяют методом сравнения рассчитанной или измеренной частотной характеристики приведенного уровня ударного шума с оценочной кривой по формуле

L_nw = 60 – , 3434\* MERGEFORMAT ()

где 60 – ордината оценочной кривой на частоте 500 Гц, дБ;

 –  величина, на которую смещена оценочная кривая, дБ.

Для определения индекса приведенного уровня ударного шума перекрытия L_nw, дБ, необходимо на график с нанесенной оценочной кривой нанести частотную характеристику приведенного уровня ударного шума под перекрытием (рассчитанную или измеренную) и определить среднее неблагоприятное отклонение нанесенной частотной характеристики от оценочной кривой.

Среднее неблагоприятное отклонение составляет 1/16 суммы неблагоприятных отклонений.

Величину , дБ, определяют путем смещения оценочной кривой параллельно самой себе на целое число децибел в сторону измеренной или рассчитанной кривой приведенного уровня ударного шума до тех пор, пока среднее неблагоприятное отклонение измеренной или рассчитанной кривой приведенного уровня ударного шума от смещенной оценочной кривой не будет максимально приближаться к 2 дБ, но не превысит эту величину.

Неблагоприятны отклонения выше оценочной кривой.

Величина  = 0, когда среднее неблагоприятное отклонение приближается к 2 дБ, но не пре­вышает эту величину.

Величина , дБ, отрицательна и равна величине смещенной оценочной кривой вверх, когда среднее неблагоприятное отклонение превышает 2 дБ. Оценочная кривая смещается вверх на целое число децибел до тех пор, пока средняя величина неблагоприятных отклонений не будет максимально приближаться к 2 дБ, но не превышать эту величину.

Величина , дБ, положительна и равна величине смещенной оценочной кривой вниз, когда среднее неблагоприятное отклонение значительно меньше 2 дБ или неблагоприятные отклонения отсутствуют. Оценочная кривая смещается вниз на целое число децибел до тех пор, пока средняя величина неблагоприятных отклонений не будет максимально приближаться к 2 дБ, но не превышать эту величину.

Задание

Определить изоляцию ударного шума под перекрытием с полом, на упругом основании, приведенном на рисунке . Номер схемы и параметры слоев конструкции принять по таблице согласно варианту

1

Рисунок – Конструкции пола на упругом основании

28

Таблица – Задания для лабораторной работы № 5 (начало)

Таблица – Задания для лабораторной работы № 5 (продолжение)

Таблица – Задания для лабораторной работы № 5 (Окончание)

18

Ход работы:

1. Построение частотной характеристики снижения уровня ударного шума полом на упругом основании δl:

1. Строим прямоугольную систему координат. По оси абсцисс откладываем через равные промежутки среднегеометрические частоты третьоктавных полос f, Гц, в диапазоне 100–3150 Гц.

2. Определяем поверхностную плотность несущей части перекрытия m₁ как сумму приведенных поверхностных плотностей всех слоев от низа конструкции до упругого слоя.

3. Определяем поверхностную плотность пола на упругом основании m₂ как сумму приведённых поверхностных плотностей всех слоев от упругого слоя до верха конструкции. Приведённая поверхностная плотность слоя, состоящего из прямоугольных элементов, расположенных с заданным шагом, определяется по формуле:

, 3535\* MERGEFORMAT ()

где ρ – плотность элементов;

h –толщина слоя;

l – длина элементов;

s – шаг элементов.

4. Определяем поверхностную плотность упругого основания m₀. Поверхностная плотность ленточных упругих слоев определяется в предположении, что они сплошные m₀=ρ_упр·h_упр.

5. По таблице 13 определяем значение динамического модуля упругости звукоизоляционной прослойки Е_дин и относительное сжатие упругой прослойки под расчетной нагрузкой ε_д.

6. Определяем толщину упругой прослойки в сжатом состоянии d по формуле 30.

7. Определяем значение коэффициента жесткости упругого основания k по формуле 29.

8. Находим частоту собственных колебаний пола на упругом основании f₀ по формуле 32.

9. Cтроим точку B (f₀; 0). Из точки B вправо вверх проводим пунктирную прямую линию BC с уклоном 12дБ/октава.

10. Определяем значение L по формуле 33. Из точки В откладываем вверх значение L и получаем точку K (f₀; L).

11. Из точки К вправо вверх проводим пунктирную прямую линию CD с уклоном 6дБ/октава. Точку С ставим на пересечении этой прямой с предыдущей прямой BC. Точку D ставим на частоте 3150Гц.

12. Находим значение λ по формуле 31.

13. Если λ ≤ 2 снижения уровня ударного шума в виде ломаной EFCD:

    • строим точку Е (100; R_E) Звукоизоляцию точки Е – R_E определяем по графику на рисунке в зависимости от значения λ;

    • Из точки Е вправо проводим горизонтальную прямую, На ее пересечение с прямой BC ставим точку F.

    • Последовательно соединяем жирной линией точки E, F, C, D

Если 2< λ <7 строим график снижения уровня ударного шума в виде ломаной АВСD.

• точку А (100; 0) получаем проведя горизонтальный отрезок влево из точки B (f₀; 0);

• последовательно соединяем жирной линией точки А, B, C, D

Если λ ≥7, строим график снижения уровня ударного шума в виде ломаной EFGHD:

• Cтроим точку F (0.4·f₀; 1).

• точку E (100; 1) получаем, проведя горизонтальный отрезок влево из точки F;

• точку G строим на частоте f0, ординату точки G определяем по графику на рисунке в зависимости от значения λ;

• из точки G вправо вверх строим прямую с уклоном 15дБ/октава

• точку Н находим как точку пересечения прямой, построенной из точки G, и ломаной линии BCD.

2. Определение индекса звукоизоляции ударного шума под перекрытием :

1. По таблице в зависимости от поверхностной плотности несущей части конструкции m₁ устанавливаем номер кривой требуемого снижения приведенного уровня ударного шума L_т, дБ на рисунке и наносим его на график.

2. Cтроим таблицу, состоящую из 5 колонок (оставить место для еще 2-х или 4-х).

3. В 1-ю колонку записываем значения среднегеометрических частот третьоктавных полос: 100, 125,… , 3150 Гц.

4. Во 2-ю колонку заносим значения требуемого снижения уровня ударного шума L_т.

5. В 3-ю колонку заносим значения фактического снижения уровня ударного шума L.

6. В 4-ю колонку заносим неблагоприятное отклонение частотной характеристики фактического снижения уровня ударного шума от требуемого, которое определяется по формуле:

, 3636\* MERGEFORMAT ()

где ΔL_Ti – требуемое значение снижения уровня ударного шума на i-й

частоте, дБ;

ΔL_i – фактическое значение снижения уровня ударного шума на

i-й частоте, дБ

i – значения среднегеометрических частот третьоктавных полос i=100, 125, 160, 200,…, 3150 Гц;

Δ – смещение оценочной кривой, дБ (первоначально можно принять Δ=0).

7. Определяем среднее неблагоприятное отклонение фактической кривой изоляции воздушного шума от оценочной:

, 3737\* MERGEFORMAT ()

где δ_i – неблагоприятное отклонение для i-й частоты, определённое

по формуле 36;

i – значения среднегеометрических частот третьоктавных полос i=100, 125, 160, 200,…, 3150 Гц.

8. В пятую колонку заносим неблагоприятное отклонение от оценочной кривой, смещенной вниз еще на 1 дБ по формуле:

, 3838\* MERGEFORMAT ()

где ΔL_Ti, ΔL_i, i, Δ – то же, что и в 36.

9. Определяем среднее неблагоприятное отклонение фактической кривой изоляции воздушного шума от оценочной смещённой вниз еще на 1 дБ:

, 3939\* MERGEFORMAT ()

где

δ_i – неблагоприятное отклонение для i-й частоты, определённое по формуле 36;

i – значения среднегеометрических частот третьоктавных полос i=100, 125, 160, 200,…, 3150 Гц.

10. Если δ1>2, a δ ≤ 2, определяем индекс изоляции воздушного шума по формуле 7. Иначе возвращаемся к пункту 6, увеличив (при δ>2) или уменьшив (при δ<2) значение смещения оценочной кривой Δ на любое целое число децибел.

11. Делаем вывод о соответствии конструкции нормативным требованиям. Нормативное значение индекса звукоизоляции принимаем по приложению 1, считая, что рассчитанная конструкция принадлежит:

• перекрытию между квартирами категории А (вариант 1-5);

• перекрытию между квартирами категории Б (вариант 6-10);

• лестничной клетке жилого дома (вариант 11-15);

• перекрытию между жилыми помещениями общежитий (вариант 15-20);

• перекрытию между рабочими комнатами категории А (вариант 21-25);

• перекрытию между рабочими комнатами категории Б (вариант 25-30);

Пример 5

Рассчитать изоляцию ударного шума междуэтажным перекрытием Перекрытие состоит из железобетонной плиты толщиной h₁ = 120 мм и плотностью ₁ = 2500 кг/м3, из сплошного слоя легких древесноволокнистых плит толщиной h₀ = 25 мм и плотностью ₀ = 250 кг/м3, гипсобетонной панели толщиной h_п = 50 мм и плотностью _п = 1300 кг/м3 с приклеенным к ней безосновным линолеумом поверхностной плотностью m_п = 3 кг/м2.

Определяем поверхностную плотность элементов перекрытия:

m₁ = 0,12  2500 = 300 кг/м²;

m₀ = 0,025  250 = 6,25 кг/м²;

m₂ = 3 + 0,05  1300 = 68 кг/м².

По таблице10 для мягких древесноволокнистых плит E_дин =10⁵ Па и ε_д=0.06. Толщина слоя в обжатом состоянии:

d = 0,025  (1 – 0,06) = 0,0235.

Коэффициент жесткости упругого основания:

.

Частоту собственных колебаний пола на упругом основании определяем по формуле:

.

Определяем значение L:

Находим соотношение поверхностных плотностей:

Так как 2<λ=4.4, строим график снижения уровня ударного шума L в виде ломаной линии АВСD (рис. ).

По таблице в зависимости от поверхностной плотности несущей части конструкции m₁= 300 кг/м² устанавливаем номер кривой требуемого снижения приведенного уровня ударного шума L_т, дБ на рисунке (кривая IV) и наносим его на график (ΔLт, рис. ).

Вычисление индекса приведенного уровня ударного шума L_nw сводим в таблицу .

Вычисленный индекс приведенного уровня ударного шума заданного междуэтажного многослойного перекрытия:

дБ.

12 ДБ/октава 6 дБ/октава k d с а в

Рисунок – К примеру расчета изоляции ударного шума перекрытием с полом на упругом основании

29

Таблица – Определение значения уровня ударного шума, дБ

f, Гц	ΔLт	ΔLф	ΔLт+Δ-ΔL	ΔLт+Δ-ΔL+1
100		0	5	6
125		0	5	6
160	0	4	1	2
200	4	8	1	2
250	8	12	1	2
315	12	15	2	3
400	14	17	2	3
500	16	19	2	3
630	18	21	2	3
800	20	23	2	3
1000	22	25	2	3
1250	24	27	2	3
1600	26	29	2	3
2000	28	31	2	3
2500	30	33	2	3
3150	32	35	2	3
Σ			30.56	46.56
Σ/16			1.91	2.91

19

Вопросы:

1. Что называется ударным шумом?

2. Что такое индекс звукоизоляции ударного шума? Как его измерять?

3. От чего зависит индекс изоляции ударного шума однослойной конструкции? Как его улучшить?

4. Что такое пол на упругом основании? Назовите его основные элементы?

5. Как проектировать полы на упругом основании? Перечислить основные принципы.

6. От чего зависит и чем обеспечивается звукоизоляция пола на упругом основании?

7. Что такое собственная частота колебания пола? Найдите ее на графике. Как можно изменить собственную частоту колебания конструкции?

Литература

1. Конструкции зданий и сооружений. Правила проектирования звукоизоляции: ТКП 45-2.04-127-2009

2. Защита от шума. Строительные нормы проектирования: ТКП 45-2.04-154-2009

3. Проектирование полов. П1-03 к СНиП 2.03.13-88

4. Ковригин С. Д. Архитектурно-строительная акустика: учеб. пособие для вузов – М.: Высш. школа, 1980. – 184 с.

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/

Приложение 1 Нормативные значения индексов изоляции воздушного шума ограждающих конструкций Rw норм, дБ и индексов приведенного уровня ударного шума под перекрытием Lnw норм, дБ [2]