Расчет изоляции перекрытий от ударного шума

• Введение
• 1. Звукоизоляционные материалы и конструкции
• 1.2 Динамическая жесткость
• 1.3 Система «масс и пружин»
• 2. Звукоизоляция элементов конструкций здания
• 2.1 Звукоизоляция межэтажных перекрытий
• 2.2 Изоляция перекрытий от ударного шума
• 2.3 Увеличение изоляции ударного шума перекрытием
• 2.4 Увеличение изоляции воздушного и ударного шума перекрытием со стороны нижерасположенного помещения
• Список литературы

Шум, который проникает в квартиру из соседних квартир, бывает воздушным (музыка или речь) и ударным (шаг, удар упавшего предмета).

Ударный шум — это шум, который передается по конструкционным элементам здания, например, стук каблуков, звук передвигаемой мебели, шум от падения предметов, звук работающего перфоратора и так далее. Как правило, именно на этот вид шума больше всего беспокоит жильцов. Для изоляции жилья от ударного шума необходимо установить звукоизоляционный материал между поверхностью, на которую воздействуют механические воздействия, и конструкционными элементами, передающими звуковые колебания.

Наиболее эффективной технологией звукоизоляции квартиры в этом случае является система плавающего пола, которая представляет собой стяжку, нанесенную на плотный звукоизоляционный материал, разделяющий стяжку с перекрытием и смежными стенами.

Однако применить такую систему звукоизоляции для квартиры не всегда возможно, так как она монтируется со стороны источника звука, то есть в помещении, находящемся выше изолируемого (то есть у соседей сверху). Не факт, что они согласятся на столь серьезные ремонтные работы, поскольку никакой выгоды от этого они не получают.

В случае, когда доступа в верхнее помещение нет, снизить ударный шум можно также специальной конструкцией подвесного потолка с применением звукоизоляционных материалов и специальных звукоизоляционных крепежей. К потолку через специальные виброразвязывающие подвесы монтируются профиля, к которым крепятся гипсокартонные или гипсоволоконные листы, а сверху них устанавливаются звукоизоляционные волокнистые материалы. В таких конструкциях следует обращать внимание на примыкание подвесного потолка к смежным стенам, то есть по периметру конструкции необходимо устанавливать упругие виброразвязывающие прокладки.

ударный шум звукоизоляция перекрытие

1. Звукоизоляционные материалы и конструкции

По своим физическим характеристикам и способности защищать от разного вида шумов, можно сказать следующее, что существуют звукоизоляционные материалы и звукоизоляционные конструкции. Звукоизоляционные материалы отражают шумы, препятствуя дальнейшему распространению звука. Такие материалы эффективны при борьбе с воздушным шумом. К таким материалам относятся тяжелый бетон, силикатный кирпич и другие высокоплотные материалы, при условии их достаточного веса и толщины.

Звукоизоляционные конструкции более эффективны на ряду со звукоизоляционными материалами, поскольку рассчитаны на широкий частотный диапазон звуковой волны, обладающей высокими проникающими свойствами. За счет применения в звукоизоляционных конструкциях материалов разной плотности и структуры, а также соблюдения правил герметичности и отсутствия жестких связей с другими ограждающими конструкциями, эффективность значительно увеличивается, при этом звукоизоляционная конструкция может обладать меньшей массой и толщиной, чем звукоизоляционный материал при той же эффективности.

Эффективная звукоизоляция — это всегда конструкция, так как работает в более широком диапазоне частот, чем любой отдельно взятый материал.

1.2 Динамическая жесткость

Динамическая жесткость представляет собой очень важное свойство пористых материалов, особенно в случае размещения материала непосредственно между двумя плотными слоями (в многослойных конструкциях, плавающих полах). Поскольку минеральная вата, как правило, представляет собой сплошной материал, для выражения этого показателя для минеральных ват используют единицы МН/м³.

Базальтовая вата PAROC состоит из твердого материала и воздуха. При ее использовании в качестве эластичного слоя требуется по отдельности учитывать динамическую жесткость как минеральных волокон, так и воздуха. Таким образом: динамическая жесткость = s_d + s_a (где s_d — жесткость материала, а s_a — жесткость захваченного воздуха).

В соответствии со стандартами на проведение испытаний, в случае укладки базальтовой ваты под плавающим бетонированным полом определение ее динамической жесткости должно производиться для нагрузки 200 кг/м². Чем ниже величина динамической жесткости, тем выше эффективность звукоизоляции от ударного шума.

Изделия из базальтовой ваты, используемые в качестве изоляции от звука шагов, специально предназначены для применения в конструкциях пола. В отличие, например, от кровельных или фундаментных плит, в данном случае используется в основном базальтовая вата с горизонтальной ориентацией волокон. При горизонтальном расположении волокон гашение проходящего звука осуществляется более эффективно. Выигрыш от применения такой изоляции в конструкциях пола может составить 5 дБ и даже более. Это соответствует повышению класса изоляции на один уровень.

1.3 Система «масс и пружин»

Основная идея, реализуемая в конструкции плавающего пола, сводится к применению так называемой системы «масс и пружин». Чем мягче пружина, тем выше эффективность демпфирования колебаний. То же самое касается массы конструкции, а именно, чем она тяжелее, тем выше эффективность демпфирования. В случае недостаточно массивного межэтажного перекрытия применение плавающего пола оказывается не эффективным ввиду изменения системы масс и пружин. На практике, межэтажное перекрытие должен быть в пять раз тяжелее плавающего пола.

Измерения для определения эффективности изоляции от ударного шума проводятся с использованием стандартизированной машины для имитации шагов. Для обеспечения эффективной изоляции от ударного шума L'_{n, w} требуется применение следующих компонентов:

Бетонный пол плавающей конструкции:

· Тяжелое межэтажное перекрытие

· Мягкий и эластичный промежуточный слой

· Тяжелый плавающий пол

Идеальная система масс и пружин, что означает:

В момент максимальной деформации тело (т.е. масса) находится в неподвижном состоянии и не имеет кинетической энергии. При этом пружина максимально сжата и, таким образом, все механическая энергия системы аккумулирована в виде потенциальной энергии. Когда тело (т.е. масса) находится в состоянии движения, при достижении положения равновесия пружины происходит полное преобразование механической энергии системы в кинетическую энергию.

Все колебательные системы строятся на основе взаимосвязи между энергоаккумулирующим элементом и энергонесущим элементом.

Частота (число колебаний в единицу времени, Гц) системы масс и пружин определяется как:

Где k - коэффициент жесткости (минеральной ваты), а m — масса (межэтажного перекрытия). Чем ниже значение «f», тем выше эффективность звукоизоляции. Таким образом, путем увеличения массы или уменьшения коэффициента жесткости возможно повышение эффективности звукоизоляции.

2. Звукоизоляция элементов конструкций здания

Звукоизоляция может проводиться для отдельных элементов здания:

· звукоизоляция потолков;

· звукоизоляция стен;

· звукоизоляция полов;

· звукоизоляция кровли;

· создание звукоизоляционной перегородки.

Иногда проводят комплексную звукоизоляцию помещения по принципу «комната в комнате», в этом случае звукоизолируются потолки, стены и полы таким образом, чтобы не было жестких связей между элементами зданий и внутренним пространством помещения.

2.1 Звукоизоляция межэтажных перекрытий

Для экспериментальной оценки изоляции от ударного шума используется так называемая «стандартная ударная машина», производящая 10 ударов в 1 с пятью молотками массой (весом) по 0,5 кг, свободно падающими с высоты 4 см. Полученные уровни звукового давления под конструкцией (перекрытием) приводят к октавным полосам частот, а общее звукопоглощение к единому звукопоглощению, — равному 10 м².

Обеспечить нормативные требования изоляции от ударного шума с помощью несущих плит перекрытия практически невозможно. Поэтому целесообразно повышать звукоизоляцию различными конструктивными приемами.

Ударные воздействия на пол вызывают периодические изменения напряжения в упругом слое; в нем возникают деформации, на которые расходуется часть энергии, рассеиваемой в виде тепла. При наличии в конструкции перекрытия воздушных прослоек возможна передача звука не только через элементы конструкции, но и через прослойки. Эта передача будет тем больше, чем меньше масса нижнего элемента перекрытия.

Для междуэтажных перекрытий с упругим слоем из песка использование изложенного практического метода расчета изоляции от ударного шума приводит к ошибке, так как в этом случае большое значение имеют потери энергии колебаний на трение, обусловленное взаимным движением песчинок. Улучшение изоляции от ударного шума на средних и высоких частотах будет зависеть от толщины слоя песка.

Для несущих сплошных или многопустотных плит перекрытий с поверхностной плотностью около 300 кг/м² (применение засыпок из песка толщиной 4−6 cм может обеспечить требования изоляции как от ударного, так и от воздушного шума.

Применение полов с рулонными покрытиями позволяет значительно повысить изоляцию от ударного шума.

Многие междуэтажные перекрытия с ковровыми и ворсовыми покрытиями имеют значения изоляции от ударного шума, значительно превышающие нормативные требования. Улучшение звукоизоляции происходит в результате потерь энергии удара на местное смятие упругого слоя.

При оценке звукоизоляции ограждающих конструкций необходимо учитывать, что фактическая звукоизоляция осуществленной конструкции почти всегда ниже расчетной, поскольку на нее влияют не только косвенная передача звука, но и эксплуатационные факторы, а также качество строительных работ. Наличие трещин в конструкциях приводит к прямой передаче звука. Увеличение массы такой конструкции мало влияет на. повышение звукоизоляции. Звукоизоляцию значительно снижают акустические мостики, которые могут образоваться во всех раздельных конструкциях стен и перекрытии. Например, в междуэтажных перекрытиях мостики могут быть между полом и несущей плитой перекрытия, полом и стенами, а также в местах пропуска труб санитарно-технического оборудования. За счет акустических мостиков показатели изоляции от ударного и воздушного шумов могут понизиться до 10 дБ.

На звукоизоляционные качества в процессе эксплуатации, например междуэтажных перекрытий с полами из рулонных покрытий, влияют способы укладки пола, истирание слоя износа и деформация слоя основы, старение этих слоев.

Следовательно, при проектировании ограждающих конструкций необходимо учитывать допускаемые в ходе строительства различные дефекты и эксплуатационные факторы, влияющие на ухудшение звукоизоляции.

2.2 Изоляция перекрытий от ударного шума

В качестве основной акустической характеристики строительных конструкций рассматриветсяся индекс изоляции воздушного шума Rw со всеми его плюсами и минусами. Тот факт, что для конструкций межэтажных перекрытий в строительной нормативной документации дополнительно введен еще один звукоизоляционный показатель (в отличии от звукоизоляции перегородок) — индекс приведенного уровня ударного шума Ln, w, указывает на то, что проблема обеспечения требуемой звукоизоляции перекрытий усложняется как минимум вдвое. Это подтверждает практика — по статистике более половины жалоб жильцов на повышенный шум можно отнести к категории «шум от соседей сверху», причиной чему служит именно недостаточная звукоизоляция перекрытий.

Для определения необходимой конструкции пола, которая будет обеспечивать необходимую изоляцию ударного шума, необходимо:

1. определить индекс изляции ударного шума для перекрытия, используя СНиП II-12−77 «Защита от шума» и нормы МГСН 2.04−97 «Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях». Как правило, для межквартирного перекрытия индекс составляет 67 дБ

2. определить индекс изоляции приведенного уровня шума ударного плитой перекрытия, учитывая зависимость от конструкции и поверхности плотности плиты. Например, если плита пустотная или сплошная массой 150 кг/м2 имеет Iуо=91 дБ, с поверхностной массой 450 кг — 80 дБ. Причем если имеет мето раздельный потолок, то данное значение снижается на три — четыре деци Белла.

3. определить разницу между Iо и требуемой изоляцией. Так, если плита имеет массу:

· 150 кг/м2 она составит Iоу=91−67=24 дБ

· 300 кг/м2 Iоу=84−67=17 дБ

Кроме того, используя данные лабораторных испытаний и так же таблицы СНиП II-12−77, подбирают определенную конструкцию пола, которая обеспечивает данную разницу.

Линолеумы в зависимости от конструкции и основы при толщине

· 3,5.3,6 мм имеют Iоу=16.19 дБ;

· 4,5.5,5 мм Iоу=22.25 дБ.

Для конструкций межэтажных перекрытий жилых зданий согласно нормам МГСН 2.04−97 в качестве нормативных значений приняты следующие величины.

С величиной требуемой изоляции воздушного шума дело обстоит относительно просто. В массовом многоэтажном строительстве данный вопрос издавна решается путем производства сборных железобетонных элементов или выполнения монолитных перекрытий требуемой поверхностной плотности и толщины.

Для многопустотных железобетонных плит толщиной 220 мм и вибропрессованных железобетонных плит толщиной 160 мм индекс изоляции находится примерно на грани Rw=52 дБ.

Но для плит перекрытия толщиной 140 мм, из которых возведена значительная часть жилого фонда, индекс изоляции воздушного шума редко превышает Rw=51 дБ. И это при том, что введенный еще в 1977 г. СНиП устанавливает минимальное значение индекса изоляции воздушного шума перекрытием не менее Rw=52 дБ! В нормах МГСН историческая справедливость, а вернее несправедливость, узаконена — здания с подобными стенами и перекрытиями отнесены к категории В. Величина требуемой изоляции воздушного шума стенами и перекрытиями между квартирами для домов данной категории снижена на 2 дБ по сравнению со СНиП от 1977 года и составляет Rw=50 дБ. Тем самым без проведения каких-либо дорогостоящих мероприятий звукоизоляция громадного количества жилых зданий стала удовлетворять требованиям нормативных документов.

Так или иначе, звукоизолирующая способность перекрытия в отношении воздушного шума формируется на стадии заводского изготовлении строительных элементов. И если плотность бетона при изготовлении не была существенно нарушена, в зависимости от выбора той или иной конструкции перекрытия можно с большой степенью уверенности предсказать ее звукоизоляцию. Задача строителей в области изоляции воздушного шума сводится к тому, чтобы при возведении здания дополнительно не испортить ее посредством многочисленных щелей между плитами или незаделанными технологическими отверстиями (например, под трубы отопления) в перекрытиях между квартирами. В настоящее время при строительстве «элитного» монолитного жилья категории, А толщина межэтажных перекрытий может доходить до 250 мм. Индекс изоляции воздушного шума при этом оказывается равным Rw=55 дБ и выше.

При этом, когда здание уже построено, вряд ли возможно без проведения капитального ремонта уменьшить толщину несущих плит перекрытия. Таким образом, если при строительстве был получен неплохой показатель изоляции воздушного шума, то он, скорее всего, таковым и останется, по крайней мере, на ближайшие годы (до образования сквозных трещин).

С обеспечением требуемой изоляции ударного шума — показателем уровня приведенного ударного шума под перекрытием — дело обстоит гораздо хуже. Во-первых, какая изоляция будет получена: плохая или хорошая, практически целиком определяется на месте непосредственными исполнителями, т. е. строителями. Во-вторых — никто не даст гарантию, что новый жилец во время последующего ремонта не уничтожит дополнительную звукоизоляционную конструкцию поверх плиты перекрытия, радикально ухудшив тем самым изоляцию ударного шума.

Дело здесь в следующем: величина изоляции ударного шума хотя и определяется массивностью конструкции, однако даже при полутораметровой толщине перекрытия (что характерно исключительно для бомбоубежищ), все равно не удовлетворяет нормативным требованиям. К примеру, монолитное железобетонное перекрытие толщиной 250 мм имеет уровень приведенного ударного шума около Ln, w=74 дБ.

Категории зданий:

Если рост индекса Rw свидетельствует об улучшении звукоизоляционных характеристик перекрытия, то в отношении изоляции ударного шума ситуация улучшается, если значение уровня шума под перекрытием становится меньше. При проведении акустических испытаний в специальной камере на перекрытие сверху устанавливают так называемую «топальную» машину, которая молотит по полу специально тарированными молоточками с заданной частотой. Уровень шума, создаваемый машиной, измеренный в нижерасположенном помещении (с поправками на стандартизацию измерений) и представленный одним числом, называется приведенным уровнем ударного шума. Таким образом, чем меньше данный индекс, тем лучше с акустической точки зрения конструкция перекрытия.

2.3 Увеличение изоляции ударного шума перекрытием

Если уровень изоляции воздушного шума определяется, прежде всего, массивностью и толщиной самой плиты перекрытия, то в отношении изоляции ударного шума проблема всегда решается за счет дополнительных конструкций. Снижение уровня ударного шума производится либо посредством устройства на несущей плите перекрытия дополнительной конструкции пола на упругом основании, т. н. «плавающего пола», либо применением в качестве чистового покрытия пола материалов с собственными высокими показателями снижения уровня ударного шума (линолеум, ковролин и т. п.).

Железобетонная плита перекрытия толщиной 140 мм без покрытия имеет индекс приведенного уровня ударного шума около Lw, n=80 дБ. В отличие от «недостающих» до нормы в случае с воздушным шумом пары-тройки децибел, здесь разница с предельно допустимым значением (Lw, n=60 дБ для зданий категории В) составляет целых 20 дБ. Это примерно соответствует случаю, когда сосед сверху прямо на перекрытие уложил керамическую плитку. При этом в нижнем помещении становятся слышны абсолютно все перемещения сверху.

Вариант, когда на плиту перекрытия без всяких звукоизоляционных мероприятий укладывают через лист фанеры штучный паркетный пол, прочно занимает второе место на пьедестале ночных кошмаров нижних соседей. Следует отметить, что ситуация с широко распространенной на рынке паркетной доской с акустической точки зрения гораздо лучше. По технологии укладки между основанием (плитой перекрытия) и самой доской обязательно должен быть проложен упругий слой. В зависимости от звукоизоляционных показателей упругого слоя с точки зрения изоляции ударного шума могут быть получены неплохие показатели. Например, применение в качестве подложки под паркетную доску рулонного материала «Шуманет-100» c индексом изоляции ударного шума Ln, w=18 дБ позволяет добиться соответствия требованиям строительных норм для зданий минимальной категории комфортности (Ln, w=60 дБ) в случае бетонного перекрытия толщиной 160 мм.

Однако самым эффективным методом борьбы с ударным шумом является применение следующей конструкции плавающего пола. На плиту перекрытия укладывается слой упругого звукоизоляционного материала, поверх которого устраивается выравнивающая стяжка. При этом края звукоизоляционного материала следует заводить на стены по всему периметру изолируемого помещения для того, чтобы стяжка не имела жестких связей по контуру т. н. «звуковых мостиков», наличие которых приводит к существенному снижению эффекта звукоизоляции.

На этапе строительства или ремонта существуют две опасности для благополучного устройства изоляции ударного шума. Первая заключается в том, что звукоизоляцию вообще не выполнят, считая данные затраты лишними. Вторая опасность — что звукоизоляцию выполнят, но со звуковыми мостиками. К сожалению, даже там, где дальновидные проектировщики и инвесторы предусмотрели грамотное устройство пола, всегда найдется нерадивый прораб, не объяснивший рабочим смысл данного мероприятия. В результате нередко приходится выдалбливать стяжку по периметру помещения в надежде получить запланированный эффект.

На сегодняшний день на рынке существует огромный выбор материалов, которые можно с большим или меньшим успехом использовать под стяжку в качестве упругого слоя. Это всякого рода материалы на основе вспененного пенополиэтилена (ППЭ), пробки, резины, иглопробивных стеклянных и синтетических волокон, минеральной и стеклянной ваты. Среди этого множества можно несколько материалов, имеющих наиболее высокие акустические свойства. Прежде всего — это плиты из стеклянного штапельного волокна «Шуманет-П60» толщиной 20 мм. При устройстве поверх них стяжки с поверхностной плотностью не менее 80 кг/м индекс изоляции ударного шума такой конструкции равен Ln, w=37 дБ. Это позволяет с большим запасом удовлетворить самым жестким требованиям к уровню ударного шума (Ln, w=55 дБ) при любой толщине несущей плиты перекрытия. Для примера, звук разбиваемой об пол стеклянной бутылки в нижнем помещении воспринимается как падение легкой монеты. Более тонкий рулонный материал «Вибросил-Е» толщиной 11 мм, уложенный под стяжку с поверхностной плотностью не менее 80 кг/м, обеспечивает снижение уровня ударного шума на Ln, w=32 дБ.

Необходимо отметить, что все упомянутые материалы, особенно при их небольшой толщине, являются исключительно изоляторами ударного шума. Их способность снижать шум в нижерасположенном помещении проявляется только при использовании в качестве упругой прокладки в конструкции плавающего пола. Применение данных материалов для повышения звукоизоляции путем нанесения их на потолок или стены со стороны нижнего помещения лишено практического смысла.

2.4 Увеличение изоляции воздушного и ударного шума перекрытием со стороны нижерасположенного помещения

Проблема увеличения изоляции межэтажного перекрытия со стороны нижерасположенного помещения крайне актуальна как в случае шумов воздушного происхождения, так и по отношению к ударному шуму.

Когда два вертикально расположенных помещения (квартиры) принадлежат разным владельцам, договориться о совместном выполнении звукоизоляционных работ зачастую невозможно. А поскольку от ударного шума всегда страдает сосед снизу, именно ему предстоит расплачиваться за чью-то нерадивость. При этом важно представлять, что те 20 дБ снижения уровня ударного шума, которые легко могли быть получены при устройстве плавающего пола со стороны верхнего этажа, никакими средствами не могут быть наверстаны со стороны нижнего этажа. Практика показывает, что эффективность звукоизоляционных мероприятий «снизу» редко превышает величину 15 дБ.

В случаях с расположенными на первых этажах жилых зданий шумными помещениями — кафе, ресторанами или магазинами — возникает обратная задача. Требуется защитить вышерасположенные жилые помещение от громких звуков (воздушного шума), особенно в ночное время. Также при устройстве студии звукозаписи или любого другого помещения, где должна обеспечиваться полная тишина, межэтажное перекрытие обязательно должно быть дополнительно изолировано. Причем на предмет шумов любого типа.

На сегодняшний день одной из самых эффективных конструкций дополнительной звукоизоляции считается подвесной потолок из гипсоволокнистых листов (ГВЛ) с шарнирными подвесами в сочетании с подвесным звукопоглощающим потолком, расположенным ниже.

Измеренный индекс изоляции воздушного шума исходной конструкцией перекрытия, представляющей собой многопустотные железобетонные плиты толщиной 220 мм, составил Rw=48 дБ (расчетное значение Rw=52 дБ). Согласно действующему СНиП индекс изоляции воздушного шума перекрытием между жилыми квартирами и расположенными внизу ресторанами должен быть не менее Rw=62 дБ. Таким образом, с помощью конструкции подвесных потолков необходимо добавить не менее Rw=14 дБ.

Для решения более «скромных» акустических задач величины воздушных зазоров в конструкциях потолков могут уменьшаться, конструкция может упрощаться, т. е. выполняться частично. Например, для снижения ударного и воздушного шума от соседей сверху в панельных и блочных домах с высотой потолка до 2.8 м чаще всего используется более простая схема. К плите перекрытия подвешивается подвесной потолок «Ecophon Harmony» (поз.8, 9, 10, 11 на рис.2) с двумя слоями звукопоглощающей ваты «Шуманет-БМ» толщиной по 50 мм (поз.7 на рис.2), которая помещается во внутреннее пространство между плитой перекрытия и акустическим потолком. Общая толщина звукопоглощающего потолка в таком случае составляет 170 мм, а величина снижения шума в защищаемом помещении (в зависимости от ситуации) равна 8−10 дБА.

В заключение необходимо отметить, что при проведении любых звукоизоляционных работ следует внимательно относиться к проблеме косвенной передачи шума в здании. Через «третьи» стены и перегородки может быть настолько сильная звукопередача, что, игнорируя данный факт и направляя все усилия на дополнительную звукоизоляцию одного перекрытия, можно не получить ожидаемого акустического эффекта.

1. http://www.hi-fi.ru/review/detail/700 344

2. Журнал «Технологии строительства» 2002 г. № 5 А. Богани

3. http://www.feniksfit.ru/ograzhdajuwie-konstrukcii/5-udarnyj-shum.html Ударный шум

4. http://www.nevskieokna.ru/izolyaciya-udarnogo-shuma Изоляция ударного шума

5. http://www.62tender.ru/sovet/20/418.html Звукоизоляция квартиры