Приложение F (справочное). Распространение шума в здании

Приложение F
(справочное)

Распространение шума в здании

F.1 Звукопередача через соединения

Определение на основе характеристик элементов и соединений рассмотрено в ЕН 12354-1. Звукопередачу через соединения определяют индексом снижения вибрации В ЕН 12354-1 описана звукопередача между смежными помещениями. Однако в случаях звукопередачи инженерного оборудования приемное помещение может иметь несколько соединений элементов, не связанных с помещением источника. Тем не менее, в таких ситуациях для каждого пути звукопередачи могут быть использованы те же формулы, при условиях:

- не является инвариантной величиной для соединения, но должен быть определен для звукопередачи через каждое из соединений на рассматриваемом пути;

- необходимо учитывать звукопередачу не только посредством свободных изгибных волн, но и дополнительно волнами других типов, что можно сделать с помощью коэффициента коррекции .

Следует иметь в виду, что в случае нескольких путей звукопередачи между элементами i и j все они должны быть приняты во внимание как по отдельности, так и объединенные в . Эквивалентный индекс снижения вибрации между элементом i и j на нескольких соединениях на одном конкретном пути может быть оценен по формуле

,

(F.1)

где - длина соединения элементов i и j м;

, , - эквивалентные длины поглощения элементов i, j и k, м;

- коэффициент коррекции индекса снижения вибрации, учитывающий небольшое уменьшение его значения в связи с наличием других типов волн, отличных от свободных изгибных волн, дБ.

В качестве первого приближения, применимого для хорошо демпфированных или не слишком малых элементов, эквивалентная длина их поглощения может быть принята численно равной площади этих элементов.

Согласно опубликованным данным значения принимают равными 4 дБ для двух соединений и 6 дБ для трех и более соединений. Результирующее значение для , как правило, не бывает меньше минус 5 дБ, что соответствует суммарной звукопередаче структурного шума через конструкцию [20].

При наличии большого числа путей звукопередачи может быть более подходящим использование модели SEA (Statistical Energy Analysis), если рассматриваемые элементы могут быть включены в расчетные модели [21]. При использовании SEA-модели следует отметить, что существует прямая связь между индексами снижения вибрации и коэффициентами потерь, которые используются при оценке звукопередачи при SEA-моделировании. Для единичного соединения связь индекса снижения вибрации с коэффициентом потерь соединения выражается формулой (F.2а), для комбинации нескольких соединений коэффициент потерь выражается формулой (F.2b):

,

(F.2a)

,

(F.2b)

где - коэффициент потерь соединения элементов i и j;

- общий коэффициент потерь элемента i (=);

- длина соединения элементов i и j (одно соединение) или между элементами i и i + 1 (несколько соединений), м;

- критическая частота элемента, Гц.

F.2 Коэффициент преобразования структурного шума в воздушный

Для структурного шума важно учитывать в соответствии с формулой (18а) коэффициент преобразования структурного шума в воздушный . Он связывает звуковую мощность структурного шума, возбужденного в конструкции, с мощностью падающего на элемент воздушного шума, вызывающего в элементе свободные колебания той же энергии.

Для возбуждения, сила которого перпендикулярна однородному несущему элементу здания, коэффициент преобразования структурного шума в воздушный для несущего элемента i здания согласно ЕН 12354-1 (приложение В) можно рассчитать по формуле

,

(F.3)

где - критическая частота элемента i, Гц;

- коэффициент излучения свободных изгибных волн элемента i;

- поверхностная плотность элемента i, ;

f - среднегеометрическая частота полосы частот, Гц.

Данная формула является точной для частот выше критической () и обеспечивает хорошее приближение на всем диапазоне частот. Коэффициент излучения элемента можно оценить по ЕН 12354-1 (приложение В).

F.3 Подвижность несущих элементов здания

F.3.1 Однородные элементы

В области частот, превышающих наиболее низкую резонансную частоту , механическая подвижность является действительной величиной и определяется поверхностной плотностью и изгибным моментом В` [22]. Для элемента i больших размеров (в центральной области элемента) подвижность определяют по формуле

,

(F.4)

где - критическая частота элемента, Гц;

- поверхностная плотность элемента, ;

- (эффективная) плотность элемента, ;

- скорость продольных волн элемента, м/с;

t - толщина элемента, м.

Резонансную частоту свободно опертой несущей пластины рассчитывают по

,

(F.5)

где , - длина и ширина пластины, м.

Эффективное опирание пластины не может быть обеспечено при свободном опирании на нежесткие опоры, т.е. на легкие балки, что определяет нижнюю резонансную частоту.

Ниже резонансной частоты механическая подвижность становится комплексной величиной и определяется жесткостью несущего элемента.

В случае многослойных пластин подвижность определяется по той же формуле (F.4) с использованием эффективной поверхностной плотности и крутящего момента.

F.3.2 Элементы с балками

Элементы с балками в разных частотных диапазонах имеют различные характеристики в зависимости от резонансной частоты части пластины между балками [см. формулу (F.5)] [23]:

- при f < применяют формулу (F.4) с эффективной общей жесткостью изгиба и погонной массой m;

- при f > для возбуждения между балками:

a) для части пластины между балками применяют формулу (F.4);

b) для возбуждения балок применяют B` и m таврового профиля или определяют по формуле

.

F.3.3 Возбуждение у границ и углов

В соответствии с [24] механическая подвижность при возбуждении вблизи границ определяется по формулам:

- для жестких краев на расстоянии а от источника

для ;

(F.6a)

- для жесткого угла с гранями на расстоянии а, b от источника

для .

(F.6b)

F.4 Измерения суммарной звукопередачи

F.4.1 Воздушная звукопередача

Суммарную воздушную звукопередачу через здание можно определить по результатам измерений по ЕН ИСО 140-4*, выражая ее, например, приведенной разностью уровней между помещением источника и приемным помещением. Данная величина может быть использована для оценки суммарного приведенного уровня звукового давления от источника воздушного шума в случаях, когда все поверхности в помещении источника возбуждены только диффузным звуковым полем. В таком случае для каждой поверхности i и формулы (12) и (13) могут быть объединены в формулу

,

(F.7)

где - приведенный уровень звукового давления воздушного шума, дБ;

- уровень звуковой мощности источника, дБ;

- эквивалентная площадь звукопоглощения помещения источника, ;

- звукоизоляция для косвенного пути звукопередачи ij, дБ;

- приведенная разность уровней между помещением источника и приемным помещением, дБ.

В некоторых ситуациях может быть необходимо измерение звукопередачи в обратном направлении, т.е. из приемного помещения в помещение источника. Приведенную разность уровней в таком случае рассчитывают по формуле

,

(F.8)

где - приведенная разность уровней звукового давления при звукопередаче из приемного помещения в помещение источника, дБ;

- уровень звукового давления в приемном помещении, созданный источником шума в этом помещении, дБ;

- уровень звукового давления в помещении источника, рассматриваемого в качестве приемного помещения, дБ;

- эквивалентная площадь звукопоглощения помещения источника, .

F.4.2 Звукопередача структурного шума

Суммарная звукопередача структурного шума через конструкцию здания определяется измерениями с применением ударной машины в соответствии с ЕН ИСО 140-7**. Звукопередачу можно также выразить приведенной разностью уровня возбуждающей силы и уровня звукового давления по формуле

,

(F.9)

где - приведенная разность уровней возбуждающей силы в помещении источника и уровня звукового давления в приемном помещении, дБ;

- уровень силы в помещении источника, дБ;

- уровень звукового давления в приемном помещении, дБ;

А - эквивалентная площадь звукопоглощения приемного помещения, .

Вместо электродинамического возбудителя в некоторых случаях может использоваться ударная машина. В этих случаях уровень силы в октавных полосах принимают согласно таблице F.1. Примерно до 1000 Гц он равен = дБ или = дБ для 1/3-октавных полос, что близко к теоретически ожидаемым значениям [22].

Таблица F.1 - Уровень силы относительно 1 пН для ударной машины в октавных полосах

Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц	31	63	125	250	500	1000	2000	4000
Уровень силы,	139	142	145	148	151	154	156	156

Когда источник структурного шума можно считать источником силы, зафиксированным в точке измерения на конструкции здания, формулы (18) и (19) могут быть объединены в формулу

.

(F.10)

Для структурного шума более практичным является измерение звукопередачи в противоположном направлении, т.е. создавая звуковую мощность в приемном помещении и измеряя уровень скорости в точке возбуждения или в точке в помещении источника. Разность уровней при этом рассчитывают по формуле

,

(F.11)

где - приведенная разность уровня возбуждающей силы в помещении источника и уровня звукового давления в приемном помещении, дБ;

- уровень скорости вибрации в помещении источника в точке, где приложена возбуждающая сила, дБ относительно м/с;

- уровень звукового давления в приемном помещении с источником воздушного шума в этом помещении, дБ относительно 20 мкПа;

f - среднегеометрическая частота полосы частот, Гц.