Приложение В (справочное). Звукоизоляция монолитных элементов

Приложение В
(справочное)

Звукоизоляция монолитных элементов

В.1 Звукоизоляция в полосах частот

Для монолитных конструктивных элементов звукоизоляция может быть достаточно точно определена в лабораторных условиях (см. библиографию). В таких случаях при определении косвенной звукопередачи вкладом вынужденной звукопередачи (обусловленной силовым воздействием) можно пренебречь. Суммарный коэффициент потерь, зависящий от лабораторных условий, является важным фактором и должен учитываться в соответствии с требованиями ЕН ИСО 140-1*.

Следующие формулы могут применяться на основании результатов исследований, изложенных в [10]:

, (В.1)

где - коэффициент звукопроницаемости;

- поверхностная плотность элемента, ;

- частота, Гц;

- критическая частота [], Гц;

- суммарный коэффициент потерь (для лабораторных условий см. приложение С);

- коэффициент излучения свободных изгибных волн;

- коэффициент излучения вынужденных волн;

, - длина сторон (прямоугольного) элемента, м.

Суммарный коэффициент потерь в лабораторных условиях рассчитывают в соответствии с приложением С.

Коэффициент излучения вынужденных волн согласно [16] и при рассчитывают по формулам:

, (В.2)

где ;

- волновое число в воздухе, рад/м; .

Коэффициенты излучения свободных изгибных волн согласно [13] рассчитывают по формулам:

. (В.3а)

Первая резонансная частота прямоугольного элемента .

Если , то

, (В.3b)

где ;

при , в противном случае и

.

Если , то

, (В.3с)

в противном случае , .

Данные формулы, справедливые для прямоугольной пластины в бесконечном экране, часто применимы в лабораторных условиях. Однако в зданиях структурный элемент зачастую обрамлен прямоугольными элементами, увеличивающими эффективность излучения на частотах, которые значительно (в 2 раза для краевых мод и до 4 раз для угловых мод) ниже критической частоты.

Для коэффициентов излучения можно получить альтернативные формулы на основе последних публикаций (см. [18]).

При расчетах в диапазоне частот выше критической частоты ее заменяют эффективной критической частотой, учитывая тем самым другие типы волн, существующие в толстых стенах и/или на более высоких частотах (см. [5], [12]), используя формулы:

, (В.4)

где - толщина элемента, м;

- скорость продольных волн в материале, м/с.

В таблице В.1 приведены некоторые свойства типичных материалов.

Таблица В.1 - Свойства типичных материалов

Материал	Плотность ,	Скорость продольных волн , м/с	Коэффициент внутренних потерь материала
Бетон	2 300	3 500	0,006
Силикатный кирпич	1 750	2 600	0,015
Легкий бетон	1 300	1 700	0,015
Автоклавный газобетон	650	1 400	0,010

В качестве примера в таблице В.2 приведены результаты расчетов звукоизоляции в октавных полосах для монолитных элементов, полученные на основе данной модели для лабораторных условий, соответствующих приложению С. Расчеты выполнены для третьоктавных частот, результаты усреднены в октавной полосе для получения гладкой кривой звукопередачи в трех частотных диапазонах, указанных в формулах (В.1).

Таблица В.2 - Расчет звукоизоляции в октавных полосах для некоторых монолитных конструкций (примеры)

Толщина конструкции и ее материал	Поверхностная плотность,	Звукоизоляция, дБ							(; )
		Октавная полоса, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000
120 мм, бетон	276	35	34	36	46	54	62	69	49 (-2; -6)
260 мм, бетон	598	43	42	51	59	67	74	75	61 (-1; -7)
110 мм, силикатный кирпич	193	34	34	33	39	49	58	65	44 (-1; -4)
240 мм, силикатный кирпич	420	38	38	46	54	62	68	68	56 (-1; -6)
120 мм, легкий бетон	156	33	36	34	35	44	53	56	42 (-1; -3)
300 мм, легкий бетон	390	37	37	42	51	58	58	58	54 (-2; -6)
100 мм, автоклавный газобетон	65	26	30	31	27	32	41	45	32 (0; -1)
200 мм, автоклавный газобетон	130	30	30	29	34	43	46	46	39 (-1; -3)

В.2 Индекс изоляции воздушного шума

На рисунке В.1 приведены основанные на описанной модели результаты расчетов индекса изоляции воздушного шума монолитных конструктивных элементов из некоторых распространенных материалов как функции поверхностной плотности (см. таблицу В.2). Данная оценка одним числом определена по значениям в октавных полосах частот в соответствии с ЕН ИСО 717-1.

Эти данные могут использоваться в качестве обоснованной оценки в случаях, когда результаты измерений недоступны. Такие оценки можно применять для однослойных однородных элементов, выполненных из необожженного кирпича, бетона, силикатных и гипсобетонных блоков, ячеистого бетона и различных видов легкого бетона. Влияние цементного раствора и штукатурки учитывают при определении поверхностной плотности элемента. Структурные элементы с полостями могут рассматриваться как однородные, если размеры полостей невелики и их суммарный объем составляет менее 15% общего объема элемента.

Сравнение результатов измерений, представленных разными лабораториями за последние тридцать лет, показывает, что они лежат вблизи изображенных на рисунке В.1 кривых в пределах отклонений от минус 4 до плюс 8 дБ. Такой относительно большой разброс обусловлен многими факторами, некоторые из которых связаны с особенностями материала, другие с лабораторным оборудованием и применением различных методов измерений. Следует ожидать, что результаты измерений в соответствии с новой редакцией ЕН ИСО 140 сократят такое расхождение наполовину. Учет влияния указанных факторов привел к разработке различных эмпирических формул для "закона массы", используемых в настоящее время в европейских странах, результаты расчета по которым приведены на рисунке В.2.

Для данные на рисунке могут быть удовлетворительно представлены средним значением, рассчитанным по формуле

. (В.5)

Соответствующие коэффициенты согласования спектров:

С=-1 дБ и уменьшается до -2 дБ с увеличением поверхностной плотности до значений свыше 150 ;

, изменяется в пределах дБ. (В.6)

Рисунок В.1 - Индекс изоляции воздушного шума для некоторых распространенных монолитных конструктивных элементов, указанных в таблице В.2

Графики построены по формулам:

A: дБ при ;

F: ; C=-1 дБ при ;

GB: дБ при . (В.7)

Рисунок В.2 - Существующие эмпирические формулы для индекса изоляции воздушного шума однородных структурных элементов (А - Австрия, F - Франция, GB - Англия).

Минимальные значения, приведенные на рисунке В.1, взяты для сравнения.

------------------------------

* Следует применять ЕН ИСО 10140-5.