Расчет ограждающих конструкций на воздействие воздушного шума

Нормативные требования к звукоизоляции ограждающих конструкций зданий.

Расчет ограждающих конструкций производится с целью придания им необходимых защитных качеств от воздействия воздушного или ударного шумов.

При этом считается, что вертикальные ограждающие конструкции (стены перегородки и т.п.) рассчитываются на воздушное воздействие шума, а горизонтальные (перекрытия) - на воздушное и ударное воздействие шума.

В качестве нормируемых параметров звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, а также вспомогательных зданий и помещений производственных предприятий являются:

o индекс изоляции воздушного шума ограждающих конструкций Rw, Дб.

o индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием Lnw, Дб.

Параметры звукоизоляции ограждающих конструкций определяются в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами: 100, 150, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 Гц

Нормативные параметры звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций жилых, общественных и вспомогательных зданий производственных предприятий следует принимать по приложению 1 в зависимости от категорий зданий А, Б и В:

o категория А - высококомфортные условия;

o категория Б - комфортные условия;

o категория В - предельно допустимые условия.

Категория здания определяется техническим заданием на проектирование.

При выполнении курсовых проектов нормативные параметры звукоизоляции следует принимать для зданий категории Б – комфортные условия.

Индекс изоляции воздушного шума Rw, Дб, ограждающей конструкции (стены, перегородки, окна и т.д.) с известной частотной характеристикой изоляции воздушного шума определяется путем сопоставления вышеуказанной частотной характеристики с нормируемой, приведенной на рис. 1:

Рис.1. Нормативная частотная характеристика изоляции воздушного шума ограждающих конструкций

В связи с тем, что ограждающие конструкции имеют разнообразные конструктивные решения (сплошные, каркасные, однослойные, из листовых материалов и т.п.), поэтому для каждой ограждающей конструкции существуют свои правила построения частотной характеристики звукоизоляции воздушного шума, приведенные ниже.

При расчетах необходимо добиваться выполнения условия, чтобы расчетный индекс изоляции воздушного шума Rw, Дб, был не ниже нормативного Rw , Дб.

3.1 Для однослойных сплошных ограждающих конструкций с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м, выполненных из бетона, железобетона, кирпича и других подобных материалов, частотная характеристика изображается в виде ломаной линии АВСD, изображенной на рис. 2.

Рис.2. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением

Построение частотной характеристики однослойной ограждающей конструкции производится в следующей последовательности:

o определяется координата точки В;

o из точки В влево проводится горизонтальный отрезок ВА, а вправо - отрезок ВС с

наклоном 6 Дб на октаву до ординаты Rс=65 Дб;

o из точки С вправо проводится горизонтальный отрезок СD. Если точка С лежит за пределами нормируемого диапазона частот (fc>3150 Гц), отрезок СD не проводится.

Абсцисса точки В определяется по таблице 1 в зависимости от толщины и плотности материала ограждающей конструкции. При этом найденное значение fв необходимо округлить до среднегеометрической частоты, в пределах которой находится fв. Границы третьоктавных полос приведены в приложении 2.

Таблица 1

Плотность бетона γ, кг/м³	Частота fв, Гц
>=1800	29000/h
	31000/h
	33000/h
	35000/h
	37000/h
	39000/h
	40000/h
Примечание: 1. h – толщина ограждения, мм 2. для промежуточных значений γ частота fв определяется интерполяцией

Ордината точки В - Rв определяется в зависимости от эквивалентной поверхностной плотности ограждающей конструкции mэ, кг/м², по формуле:

Rв = 20Lgmэ -12, Дб (1)

где mэ- эквивалентная поверхностная плотность ограждающей конструкции, определяемая по формуле:

mэ = m x K, кг/м² (2)

где m - поверхностная плотность, кг/м², ограждающей конструкции (для ребристых конструкций принимается без учета ребер);

K - коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из легких и порисованных бетонов по отношению к конструкциям из жесткого бетона с той же поверхностной плотностью.

Для сплошных ограждающих конструкций плотностью γ=1800 кг/м³ и более K=1.

Для сплошных ограждающих конструкций из легких и поризованных бетонов, кирпичной кладки и пустотелых керамических блоков коэффициент K определяется по приложению 3.

Для ограждающих конструкций из железобетона и бетона с круглыми пустотами плотностью более 1800 кг/м³ коэффициент K следует определять по формуле

(3)

где J - момент инерции сечения, м4; определяемый по формуле:

, см (4)

где b - ширина сечения ограждения, м;

h - толщина сечения, м;

hпр - приведенная толщина сечения, принимаемая для многопустотных плит, выполненных из тяжелого бетона плотностью γ=2500 кг/м3, равной 120 мм.

Для ограждающих конструкций из легких бетонов с круглыми пустотами K принимается как произведение коэффициентов, определенных отдельно для сплошных конструкций из легких бетонов и конструкций с круглыми пустотами.

Определенные по формуле (1) значения ординат Rв следует округлять до 0,5 Дб.

После установления координаты точки В график АВСD наносится на рис.1 с изображенной нормативной частотной характеристикой изоляции воздушного шума и затем определяется сумма неблагоприятных отклонений, которыми считаются отклонения, расположенные ниже нормативной частотной характеристики изоляции воздушного шума.

Если сумма неблагоприятных отклонений максимально приближается к 32 Дб, но не превышает эту величину, расчетное значение индекса изоляции воздушного шума Rwp проектируемой ограждающей конструкции принимается равной 52 Дб.

В том случае, когда сумма неблагоприятных отклонений превышает 32 Дб, нормативная кривая частотной характеристики смещается вниз на целое число децибел так, чтобы новая сумма неблагоприятных отклонений не превышала указанную величину.

Когда сумма неблагоприятных отклонений значительно меньше 32 Дб или неблагоприятные отклонения отсутствуют, нормативная кривая частотной характеристики смещается вверх на целое число децибел так, чтобы новая сумма неблагоприятных отклонений максимально приближалась к 32 Дб, но не превышала эту величину.

В случае смещения вверх или вниз нормативной кривой частотной характеристики за расчетную величину индекса изоляции воздушного шума Rwp, Дб, принимается ордината смещенной нормативной кривой в третьоктавной полосе со среднегеометрической частотой 500 Гц.

3.2. Для однослойных плоских ограждающих конструкций, выполненных из металла, стекла, асбестоцементного листа и т.п. график частотной характеристики изоляции воздушного шума изображается в виде ломаной линии АВСD, представленной на рис. 3:

Рис.3. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением из металла или стекла

Координаты точек В и С следует определять по таблице 3.

Наклон отрезка АВ на графике (рис. 3) следует принимать равным 4,5 Дб на октаву, а отрезок СD - 7,5 Дб на октаву. При этом значении fв и fc округляются до ближайшей среднегеометрической частоты однотретьоктавной полосы согласно приложения 2.

Таблица 3

Материал	Плотность,кг/м3	fв	fc	Rв	Rc
Сталь		6000/h	12000/h
Алюминиевые сплавы	2500-2700	6000/h	12000/h
Стекло силикатное		6000/h	12000/h
Стекло органическое		17000/h	34000/h
Асбестоцементные листы		9000/h 9000/h 10000/h	18000/h 18000/h 20000/h
ГКЛ и ГВЛ		19000/h 19000/h	38000/h 38000/h
Древесностружечные плиты		13000/h 13500/h	26000/h 27000/h	30.5
Твердая древесноволокнистая плита (АВП)		19000/h	38000/h
Приложение: h - толщина, мм

3.3. Частотная характеристика изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной в виде двух обшивок из лисов сухой гипсовой штукатурки, асбоцемента, металла и т.п. по каркасу из тонкостенного металлического профиля с воздушным промежутком между ними или с промежутком, заполненным минераловатными, стекловолокнистыми плитами или пенопластом, строится в следующей последовательности:

o строится частотная характеристика изоляции воздушного шума для одного слоя листового материала обшивки в соответствии с пунктом 3.2 (ломаная линия АВСD, рис. 3). Затем строится вспомогательная линия А₁ В₁ С₁ D₁ путем прибавления к значениям линии АВСD поправки ΔR1 на увеличение поверхностной массы ограждения, определяемой по таблице 4 в зависимости от отношения суммарной плотности ограждения mобщ (без учета каркаса) и поверхностной плотности одного слоя обшивки m1;

Таблица 4

mобщ/m1	ΔR1, Дб	mобщ/m1	ΔR1, Дб
1,4	2,0	2,7	6,5
1,5	2,5	2,9	7,0
1,6	3,0	3,1	7,5
1,7	3,5	3,4	8,0
1,8	4,0	3,7	8,5
2,0	4,5	4,0	9,0
2,2	5,0	4,3	9,5
2,3	5,5	4,6	10,0
2,5	6,0	5,0	10,5

o определяется частота резонанса ограждающей конструкции по формуле

o

, Гц (5)

где m1 и m2 - поверхностные плотности обшивок, кг/м2

d - толщина воздушного промежутка, м

Значение частоты fр округляется до ближайшей среднегеометрической частоты однотретьоктавной полосы согласно приложения 2.

o до частоты 0.8 fр частотная характеристика звукоизоляции ограждающей конструкции совпадает со вспомогательной линией А₁ В₁ С₁ D₁ (точка Е, рис. 4), а на частоте fр - звукоизоляция понижается на 4 Дб (точка F, рис. 4)

Рис.4. Частотная характеристика изоляции воздушного шума конструкцией, состоящей из двух листов с воздушным промежутком при одинаковой толщине листов.

o на частоте 8 fр наносится точка К с ординатой Rk=Rf+Н, которая соединяется с точкой F. Величина Н устанавливается по таблице 5 в зависимости от толщины воздушного промежутка между обшивками, d, мм.

Таблица 5

Толщина воздушного промежутка d, мм	Величина Н, Дб
15-25

o от точки К проводится отрезок КL с наклоном 4,5 дБ на октаву до частоты fв. В том случае, когда частота fв =8fр, точки К и L сливаются в одну точку, а если частота fв <8fр отрезок FK проводится только до точки L, соответствующей частоте fв. Точка К в этом случае отсутствует.

o т точки L, до частоты 1,25fв проводится горизонтальный участок LМ. На частоте fс находится точка N с ординатой Rn=Rс1 +ΔR2, дБ, которая соединяется с точкой М. Далее из точки N строится отрезок NР, с наклоном 7,5 дБ на октаву.

Ломаная линия A1EFKLMNP представляет собой частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной в виде двух обшивок по каркасу с незаполненным воздушным промежутком.

3.4. В случае, когда одна из обшивок состоит из двух слоев листового материала, а другая из одного слоя, звукоизоляция на частоте fc увеличивается на поправку ΔR3=2 дБ. Если обе обшивки состоят из двух слоев листового материала, то звукоизоляция на частоте fс увеличивается на величину ΔR3=3 дБ. При построении частотной характеристики на частоте fс отмечается точка S с ординатой:

Rs= Rn+ ΔR3= Rc+ ΔR1+ ΔR2+ ΔR3,

из которой проводится вправо отрезок SТ с наклоном 7,5 дБ на октаву.

3.5. Если промежуток между обшивками заполнен звукопоглощающим материалом, звукоизоляция каркасной перегородки возрастает за счёт увеличения поверхностной плотности ограждения. В этом случае при построении частотной характеристики следует построить частотную характеристику звукоизоляции, как для каркасной перегородки с воздушньм промежутком, принимая поправку ΔR1 по таблице 4 с учётом поверхностной плотности звукопоглощающего заполнителя (рис.5).

В том случае, когда промежуток между обшивками заполнен полностью или частично минераловатными или стекловолокнистыми плитами частоту резонанса ограждающей конструкции следует определять по формуле (5), а когда промежуток заполнен пористым материалом с жёстким скелетом типа пенопласта, пенополистирола, фибролита и т.п., частоту резонанса необходимо определять по формуле:

f_р=0,16 , Гц, (6)

где m₁ и m₂ – поверхностные плотности облицовок, кг/м³;

d – толщина воздушного промежутка, м;

Е_д –динамический модуль упругости материала заполнителя, Па.

В случае, когда облицовки не приклеиваются к материалу заполнителя, значения динамического модуля упругости Е_д принимаются с коэффициентом 0,75.

До частоты резонанса f_р частотная характеристика звукоизоляции ограждающей конструкции совпадает с частотной характеристикой, построенной для каркасной перегородки с незаполненным воздушным промежутком (рис.5).

На частоте 1,6f_р (2 третьоктавные полосы выше частоты f_р) устанавливаем точку Q с ординатой на величину DR₄ выше точки, лежащей на отрезке FK, и соединяем её с точкой F (рис.5).

Далее частотная характеристика строится параллельно частотной характеристике звукоизоляции обшивной перегородки с незаполненным воздушным промежутком – линия A₁ E F Q K₁ L₁ M₁ N₁ P (рис.5).

Рис 5. Частотная характеристика изоляции воздушного шума каркасно-обшивной перегородкой с заполнением воздушного промежутка.

3.6. При ориентировочных расчётах индекс изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями сплошного сечения с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м² допускается определять по формуле

R_w=37lgm_э+55lgK-43, дБ (7)

где m_э – эквивалентная поверхностная плотность, кг/м², определяемая по формуле (2);

К – коэффициент, численное значение которого следует принимать в соответствии с указаниями п. 3.1.

Дата добавления: 2015-05-07