Тема № 8. Шумоизоляция ограждающих конструкций
Одним из источников информации об окружающем пространстве для человека является звук. Звуковая среда определенным образом влияет на восприятие и усвоение этой информации, поэтому при проектировании и строительстве любых объектов важную роль играют меры, связанные с подавлением шума – шумоизоляция – и созданием благоприятных условий для наилучшего восприятия речи и музыки – акустика помещений.
Для успешного принятия соответствующих мер необходимо знать характеристики источников шума, прежде всего, уровень звукового давления, частоту излучения звука, коэффициент звукоизоляции. Основным средством для защиты жилых и общественных помещений и зданий от шума является звукоизоляция, то есть применение материалов и конструкций с определенными свойствами.
Нормируемым параметром звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, вспомогательных зданий производственных предприятий является индекс изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями и индекс приведенного уровня ударного шума (для перекрытий). Нормируемым параметром звукоизоляции наружных ограждающих конструкций является звукоизоляция, представляющая собой изоляцию внешнего шума, производимого потоком городского транспорта. Нормативные значения индексов изоляции зависят от назначения помещения, его категории и вида ограждающих конструкций. Индекс изоляции определяется материалом конструкции и ее толщиной.
Задание 8.1. Звуковые колебания с частотой 450 Гц и амплитудой 0,3 мм распространяются в упругой среде, длина волны – 80 см. Определить скорость распространения волн и максимальную скорость частиц среды.
Решение. Уравнение распространения звуковой волны имеет вид
,
где А – амплитуда колебаний, м;
ω=2πν – циклическая частота колебаний, рад/с;
ν – частота колебаний, Гц;
l – пройденный путь за время t (с), м;
υ – скорость звуковой волны, м/с.
Скорость звука может быть найдена по формуле
,
где λ – длина волны, м.
После перевода в СИ и подстановки скорость равна 360 м/с.
Скорость частиц среды представляет собой первую производную координаты по времени, а модуль ее максимального значения (находится при равенстве тригонометрической функции единице) равен 
0,848 м/с.
Ответ: υ=360 м/с, 0,848 м/с.
Таблица 8.1 – Задание 8.1 по вариантам
| № варианта | Частота, Гц | Амплитуда, мм | Длина волны, см |
| 0,1 | |||
| 0,2 | |||
| 0,3 | |||
| 0,4 | |||
| 0,5 | |||
| 0,6 | |||
| 0,7 | |||
| 0,8 | |||
| 0,9 | |||
Задание 8.2. Определить интенсивность звука, уровень интенсивности которого составляет 67 дБ.
Интенсивность звука на пороге слышимости Io=10-12 Вт/м2.
Решение. Уровень интенсивности или громкость определяется через интенсивность I звука по формуле
.
Отсюда интенсивность равна
.
После вычислений получается, что интенсивность звука при данных условиях равна 5,01 мкВт/м2.
Ответ: I =5,01 мкВт/м2.
Таблица 8.2 – Задание 8.2 по вариантам
| № варианта | Уровень интенсивности, дБ |
Задание 8.3. Определить отношение интенсивностей звуков, если они отличаются по уровню громкости на 2 фон.
Решение. Величина уровня громкости численно равна громкости L. Поэтому разность величин громкости равна 2 дБ. Ее также можно найти по формуле
,
где индексы 1 и 2 показывают характеристики двух разных звуков.
После преобразований и вычисления получается величина, равна 1,58.
Ответ: 
=1,58.
Таблица 8.3 – Задание 8.3 по вариантам
| № варианта | Отличие по уровню громкости, фон |
| 1,2 | |
| 1,5 | |
| 1,7 | |
| 2,2 | |
| 2,5 | |
| 2,7 | |
| 3,3 | |
Задание 8.4. Разговор в соседней комнате громкостью 40 фон слышен так, как шепот громкостью 20 фон. Найти отношение интенсивностей этих звуков.
Решение. Разность величин громкости определяется по формулам
дБ,
или
дБ,
где индексы 1 и 2 показывают характеристики двух разных звуков.
После преобразований получается величина, равна 100.
Ответ: =100.
Таблица 8.4 – Задание 8.4 по вариантам
| № варианта | Громкость разговора, фон | Громкость шепота, фон |
Задание 8.5. Построить частотную характеристику (оценочную кривую) изоляции воздушного шума R(f) однослойной плоской ограждающей конструкцией из тяжелого бетона плотностью 2300 кг/м3 и толщиной 100 мм.
Решение. Построение частотной характеристики производится в следующей последовательности.
По таблице 8.5 находим расчетное значение среднегеометрической частоты 1/3-октавной полосы
Гц,
где h – толщина ограждающей конструкции, мм.
Таблица 8.5 – Определение среднегеометрической частоты по плотности материала конструкции
| #G0Плотность бетона, кг/м3 | fв, Гц |
| Более 1800 | 29000/ 
|
| 31000/
| |
| 33000/
| |
| 35000/
| |
| 37000/
| |
| 39000/
| |
| 40000/
|
Такой частоты в таблице 8.6 нет, поэтому округляем ее до ближайшего значения – 315 Гц.
Таблица 8.6 – Значения среднегеометрических частот и октавных полос
| #G0Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы | Границы 1/3-октавной полосы |
| 45-56 | |
| 57-70 | |
| 71-88 | |
| 89-111 | |
| 112-140 | |
| 141-176 | |
| 177-222 | |
| 223-280 | |
| 281-353 | |
| 354-445 | |
| 446-561 | |
| 562-707 | |
| 708-890 | |
| 891-1122 | |
| 1123-1414 | |
| 1415-1782 | |
| 1783-2244 | |
| 2245-2828 | |
| 2829-3563 | |
| 3564-4489 | |
| 4490-5657 |
Определим поверхностную плотность (массу) ограждения
кг/м2,
где ρ – плотность материала, кг/м3;
h – толщина ограждения, м.
Далее найдем уровень звукового давления для полученной частоты по формуле
дБ.
С помощью данных расчетов определяется координата точки В на графике зависимости R(f): R=35 дБ, f=315 Гц(рисунок 8.1).
Из точки В влево проводится горизонтальный отрезок ВА, вправо от точки В – отрезок ВС с наклоном 6 дБ на октаву до частоты 8000 Гц, точке С должна соответствовать ордината в 65 дБ. Из точки С вправо проводится горизонтальный отрезок СD (рисунок 8.1).
На графике (рисунок 8.1) ось частот имеет логарифмический масштаб, числа которого соответствуют значениям октавных частот. В таблице 8.7 приведены значения изоляции воздушного шума конструкции в нормируемом диапазоне частот – от 100 до 3150 Гц.
|
| f,#G0 Гц | ||||||||||||||||
| R, дБ |
Таблица 8.7 – Значения изоляции воздушного шума в нормируемом диапазоне частот
Данная методика позволяет рассчитать частотную характеристику для поверхностей из бетона, железобетона и других подобных материалов. Для сплошных ограждающих конструкций из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов, кладки из кирпича и пустотелых керамических блоков поверхностная плотность умножается на коэффициент К, который определяется по таблице 8.8.
Самостоятельное решение задания 8.5. Выбрать материал ограждающей конструкции (таблица 8.8) и его толщину. Построить частотную характеристику изоляции воздушного шума однослойной плоской ограждающей конструкцией.
Задание 8.6. По оценочной кривой (задание 8.5) определить индекс изоляции воздушного шума.
Решение. Индекс изоляции воздушного шума R ограждающей конструкцией определяется путем сопоставления измеренной частотной характеристики с оценочной кривой. В таблице 8.9 в пункте 1 приведены измеренные значения изоляции конструкции, в пункте 2 – значения изоляции, полученные в задании 8.5, далее рассчитаны неблагоприятные отклонения и представлены значения изоляции при смещении кривой, пункт 6 – значение индекса изоляции.
Для определения индекса изоляции воздушного шума необходимо определить сумму неблагоприятных отклонений данной частотной характеристики от оценочной кривой. Неблагоприятными считаются отклонения вниз от оценочной кривой.
Если сумма неблагоприятных отклонений максимально приближается к 32 дБ, но не превышает эту величину, величина индекса составляет 52 дБ.
Если сумма неблагоприятных отклонений превышает 32 дБ, оценочная кривая смещается вниз на целое число децибел так, чтобы сумма неблагоприятных отклонений не превышала указанную величину.
Таблица 8.8 – Значения коэффициента К в зависимости от материала конструкции
| #G0Вид материала | Плотность, кг/м3 | К |
| Керамзитобетон | 1500-1550 | 1,1 |
| 1300-1450 | 1,2 | |
| 1,3 | ||
| 1,4 | ||
| 1700-1750 | 1,1 | |
| 1500-1650 | 1,2 | |
| 1350-1450 | 1,3 | |
| 1,4 | ||
| Перлитобетон | 1400-1450 | 1,2 |
| 1300-1350 | 1,3 | |
| 1100-1200 | 1,4 | |
| 950-1000 | 1,5 | |
| Аглопоритобетон | 1,1 | |
| 1100-1200 | 1,2 | |
| 950-1000 | 1,3 | |
| 1500-1800 | 1,2 | |
| Шлакопемзобетон | 1600-1700 | 1,2 |
| 1700-1800 | 1,2 | |
| Газобетон, пенобетон, газосиликат | 1,5 | |
| 1,6 | ||
| 1,7 | ||
| Кладка из кирпича, пустотелых керамических блоков | 1500-1600 | 1,1 |
| 1200-1400 | 1,2 | |
| Гипсобетон, гипс (в том числе поризованный или с легкими заполнителями) | 1,3 | |
| 1,4 | ||
| 1,5 | ||
| 1,6 |
Если сумма неблагоприятных отклонений значительно меньше 32 дБ или неблагоприятные отклонения отсутствуют, оценочная кривая смещается вверх (на целое число децибел) так, чтобы сумма неблагоприятных отклонений от смещенной оценочной кривой максимально приближалась к 32 дБ, но не превышала эту величину.
За величину индекса принимается ордината смещенной вверх или вниз оценочной кривой в полосе со среднегеометрической частотой 500 Гц.
Таблица 8.9 – Таблица для определения индекса изоляции
| №№№3 | Параметры | Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы, Гц | |||||||||||||||
| Измеренная частотная характеристика, дБ | |||||||||||||||||
| Оценочная кривая, дБ | |||||||||||||||||
| Неблагоприятные отклонения, дБ | - | - | - | - | - | - | - | ||||||||||
| Оценочная кривая, смещенная вниз на 3 дБ | |||||||||||||||||
| Неблагоприятные отклонения от смещенной оценочной кривой, дБ | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||||
| Индекс изоляции воздушного шума, дБ |
Согласно таблице 8.9 сумма неблагоприятных отклонений равна 52 дБ, то есть превышает 32 дБ, поэтому необходимо сместить оценочную кривую вниз на 3 дБ. Сумма неблагоприятных отклонений станет равной 28 дБ, что меньше 32 дБ, значит, индекс изоляции будет равен 36 дБ.
Самостоятельное решение задания 8.6. По оценочной кривой, полученной в задании 8.5 согласно варианту, определить индекс изоляции рассчитываемой ограждающей конструкции. В таблице 8.10 даны измеренные значения изоляции, с которыми необходимо сравнивать оценочную кривую для всех вариантов.
Таблица 8.10 – Измеренные значения изоляции воздушного шума
| f#G0ff, Гц | ||||||||||||||||
| R, дБ |