Куприянов В.Н. Проектирование защиты от шума. Казань, 2010 г.

Федеральное агентство по образованию
Казанский государственный архитектурно-строительный
университет
В.Н.Куприянов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по
образованию в области строительства в качестве учебного пособия
для студентов, обучающихся по направлению 270100
«Строительство»
Казань, 2010
УДК 699.84
ББК 38.93
К92
Рецензенты:
Кафедра архитектуры Нижегородского государственного архитектурностроительного университета (зав.кафедрой – профессор, член-корреспондент
РААСН)
В.Н.Бобылев
Профессор, заведующий кафедрой архитектуры Московского государственного
строительного университета
А.К.Соловьев
В.Н. Куприянов
К92 Проектирование защиты от шума: Учебное пособие. – Казань: КГАСУ,
2010. – 112с.
ISBN
Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского
государственного архитектурно - строительного университета
Рассмотрены воздействие шумов на человека, распространение звуковых
волн в открытом пространстве и в зданиях, установление звукового давления в
расчетных точках.
Подробно излагаются способы снижения шума в помещениях средствами
звукопоглощения и звукоизоляции. Приводится оценка параметров звукоизоляции ограждений с использованием частотной характеристики ограждений и без
ее использования. Описаны способы определения частотных характеристик однослойных и многослойных ограждений.
В пособии приводится оценка шумов транспортных потоков и рассмотрены градостроительные и строительно-акустические способы и средства защиты от транспортного шума.
Пособие предназначено для студентов, магистров и аспирантов архитектурно-строительных специальностей. Может быть полезно работникам проектных организаций.
Илл.49; табл.38; библиогр. 36 наим.
УДК 699.84
ББК 38.93
© Куприянов В.Н., 2010
ISBN
© Казанский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2010
2
Предисловие автора
В последние годы специалисты по проектированию зданий
ощущают недостаток знаний по различным разделам строительной
физики: строительной климатологии, теплозащите зданий, инсоляции помещений и территорий, защите от шума в зданиях и городах и
т.д.
Недостаток этих знаний, а особенно знаний, доведенных до реализации их в реальном проектировании зданий, разрывает одно из
звеньев триады: «польза-прочность-красота» и не позволяет в полной мере обеспечить те качества зданий, которые называют комфортом.
Задача высшей школы при подготовке специалистов архитектурно-строительного направления восполнить у будущих проектировщиков отмеченный пробел. Однако возможности учебных планов
ограничены по времени, в связи с чем автор учебного пособия видит
решение проблемы во введении небольших учебных курсов по различным разделам строительной физики и создании кратких, но содержательных учебно-методических изданий.
Одно из таких изданий «Проектирование защиты от шума»
предлагается вниманию студентов, магистров, аспирантов и специалистов проектных организаций.
Автор выражает благодарность ассистенту кафедры «Проектирование зданий» КГАСУ Халиковой Ф.Р. за неоценимую помощь в
работе над рукописью, а также профессорам Бобылеву В.Н. и Соловьеву А.К. за труд и ценные замечания.
3
ВВЕДЕНИЕ
Мы живем в мире звуков. Звуки несут информацию, являются
средством общения. Музыкальные звуки вызывают эстетическое
наслаждение, повышают жизненный тонус. Наряду с подобными
звуками, нас окружает нежелательный звук, вызывающий беспокойство, раздражение и утомление. Подобные нежелательные звуки
называют шумами.
Машины и механизмы с паровыми двигателями, появившиеся
в XIX веке, работали с большим шумом. Шумная работа машин и
механизмов у обывателя ассоциировалась с большой мощностью и
вызывала уважение, чем выше уровень шума, тем престижнее техника. В XX веке медицинская наука показала, что «шумовая нагрузка» является причиной многих заболеваний, снижает творческую деятельность и производительность труда. В экологической науке стал
широко использоваться термин «шумовое загрязнение среды». С
этого момента начаты широкомасштабные работы по борьбе с шумом: снижается «шумность» машин и механизмов, разрабатываются
градостроительные меры по борьбе с шумом в городах и строительно-акустические мероприятия по снижению шума в зданиях. Тем не
менее, в урбанизированной среде происходит нарастание шума. По
оценкам специалистов [4], нарастание шума в городах происходит
примерно на 1 дБ в год, то есть на 10-12 дБ за десять лет.
Мероприятия по защите от шума являются составной частью
проектирования как на стадии ТЭО, так и рабочих проектов. Основными строительно-акустическими методами защиты от шума являются звукоизоляция, звукопоглощение и экранирование шума.
Строительно-акустические мероприятия по защите от шума
предусматриваются на территории жилой застройки (соблюдением санитарно-защитных зон по фактору шума, применением рациональной планировки жилых кварталов, применением шумозащитных зданий, придорожных экранов, полос зеленых насаждений); на
рабочих местах промышленных предприятий и в помещениях
жилых и общественных зданий (рациональным объемнопланировочным решением, применением ограждающих конструкций
с требуемой звукоизоляцией, применением звукопоглощающих конструкций и облицовок, акустических экранов, глушителей шума,
виброизоляторов инженерного оборудования).
Акустический расчет для определения требуемого снижения
шума и разработки средств защиты от шума проводится в последовательности, определенной в СНиП 23-03-2003 «Защита от шума»:
4
1) Выявление источников шума и определение их шумовых
характеристик.
2) Выбор точек в помещении или на территориях, для которых необходимо провести расчет (расчетные точки).
3) Определение путей распространения шума от источника
(или нескольких источников) до расчетных точек и потерь
звуковой энергии по каждому из путей (за счет расстояния, экранирования, звукоизоляции, звукопоглощения и
т.д.).
4) Определение ожидаемых уровней шума в расчетных точках.
5) Сопоставление ожидаемых уровней шума с допустимыми
значениями и, при необходимости, определение требуемого снижения уровней шума в расчетных точках.
6) Разработка строительно-акустических мероприятий по
обеспечению требуемого снижения шума.
7) Поверочный расчет ожидаемых уровней шума в расчетных точках после выполнения строительно-акустических
мероприятий.
В расчете определяются уровни звукового давления L, дБ в
расчетных точках в каждой из восьми октавных полос, со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000
Гц или уровни звука – LА, дБА.
5
РАЗДЕЛ I
ВОЗДЕЙСТВИЕ ШУМОВ НА ЧЕЛОВЕКА
И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ В
РАСЧЕТНЫХ ТОЧКАХ
1.ЗВУК И ШУМ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Звук как физическое явление представляет собой волновое колебание упругой среды, в нашем случае – воздуха, воспринимаемое
человеком через колебание ушной перепонки.
Шумом называют любой нежелательный звук или беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности.
Воздушные звуковые колебания возникают под действием колеблющихся тел – источников звука и состоят из чередующихся друг
за другом уплотнений и разряжений воздуха.
В воздушной среде возникает лишь один вид звуковых колебаний: волны сжатия и разряжения, то есть только продольные волны, в которых направление движения частиц совпадает с направлением звуковой волны. Это связано с тем, что воздушная среда имеет
одну упругую постоянную – модуль упругости.
Твердые среды имеют две упругие постоянные: модуль упругости и модуль сдвига. В связи с этим, в твердых телах образуются
два вида волн – продольные и поперечные.
При поперечных волнах колебания происходят в направлении,
перпендикулярном направлению распространения волн. В стержнях
и пластинах эти волны проявляются колебаниями изгиба.
Физические состояния среды, в которой распространяется звуковая волна, характеризуются звуковым давлением – p, и колебательной скоростью частиц среды – υ.
Звуковое давление p – это разность между мгновенным значением давления и средним давлением в среде при отсутствии звуковой волны. В фазе сжатия звуковое давление положительное, в фазе разряжения – отрицательное. Единица измерения звукового давления – Н/м2 или Па.
Колебательная скорость частиц среды υ – характеризуется
мгновенным значением скорости колебательного движения частиц
среды от своего положения покоя при распространении в ней звуковой волны. Колебательную скорость считают положительной, есличастица движется в направлении распространения волны и отрица6
тельной – при движении в обратную сторону. Единица измерения
скорости частиц – м/с.
Рис.1.1. Давление (р) и колебательная скорость частиц среды (υ) в звуковой
волне
На рис.1.1 дано представление о распространении звуковой
волны от источника звука. Показано изменение звукового давления
вдоль распространения звуковой волны (от +р до –р), колебательная
скорость частиц среды (от +υ до –υ), показан период колебаний частиц (Т) и длина волны (λ). Можно видеть, что фазы давления р и
скорости υ сдвинуты относительно друг друга на ¼ периода, то есть
при экстремальных р скорость движения частиц υ – равна нулю, а
при экстремальных скоростях υ звуковое давление р равно нулевому
значению р0. Во время одного периода Т звуковая волна распространяется на одну длину волны λ.
Сформулированные представления позволяют получить параметры звуковой среды.
Скорость распространения звуковой волны или скорость
звука с связана с периодом колебаний Т или частотой колебаний
ƒ выражением:
c
1
или c    f , м/с.
T
(1.1)
Скорость звука в воздухе зависит от температуры среды, однако в расчетах пользуются величиной скорости звука при 200С –
7
340 м/с. Скорость звука в воде в 4 раза, а в металлах – в 10 раз выше,
чем в воздухе.7Частота звука ƒ является важнейшей характеристикой
звуковой волны. Частота определяет тон звуковой волны через число
колебаний в единицу времени. Единица измерения частоты – герц
(Гц), одно колебание в секунду – 1Гц.
По характеру шумов различают:
- низкочастотные спектры, у которых максимальное звуковое давление находится в области частот ниже 300 Гц;
- среднечастотные спектры, у которых максимальное звуковое давление находится в области частот 300-800 Гц;
- высокочастотные спектры, у которых максимальное звуковое давление находится в области частот выше 800 Гц.
В акустических расчетах чаще всего применяются октавные и
третьоктавные (терциальные) полосы. В октавной полосе верхняя
граничная частота в два раза больше нижней, в третьоктавной полосе это соотношение составляет 1,26. В табл.1.1 приведены среднегеометрические частоты октавных и третьоктавных полос.
Таблица 1.1
Среднегеометрические частоты октавных и третьоктавных полос, Гц
Октавные полосы
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Третьоктавные
полосы
50
63
80
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
6300
8000
10000
Среднегеометрические частоты полос, представленные в
табл.1.1, определялись по формуле:
f ср 
f1  f 2 ,
(1.2)
где ƒ1 - нижняя граничная частота, Гц;
ƒ2 – верхняя граничная частота, Гц.
Ухо человека воспринимает не все колебания звуковых волн, а
только определенные частоты от 20 Гц до 20 000 Гц. Звук с частотой
менее 20 Гц называют инфразвуком, и в этой области частот звук
воспринимается не как звук, а как сотрясения. Звук с частотой выше
20 000 Гц называют ультразвуком, и эти частоты не воспринимаются
человеческим ухом. Указанные границы колеблются в зависимости
от индивидуальных особенностей человека, а в зоне высоких частот
8
особенно сильно зависят от возраста. С возрастом верхняя граница
может снижаться до 12 000 Гц.
В соответствии со значениями среднегеометрических частот
октавных полос (табл.1.1) и формулы (1.2), длины волн в звуковых
волнах лежат в пределах от 4,29см до 5,44м, что сопоставимо с размерами строительных конструкций и требует учета при анализе распространения звуковых волн.
Звуковое давление – р измеряется в Н/м2 или Па.
Источник звука вызывает колебание частиц среды (молекул
воздуха), непосредственно соприкасающихся с источником, которые, в свою очередь, передают колебания соседним частицам и т.д. –
так возникает звуковая волна. Чем больше мощность источника звука, тем больше амплитуда колебаний частиц среды и тем выше скорость частиц среды υ. Таким образом, колебательная скорость частиц среды определяет величину звукового давления:
p    c  ,
 и c–
где
(1.3)
плотность воздуха (кг/м3) и скорость звука в воздухе (м/с).
Произведение   c называют удельным акустическим сопротивлением среды, через которую проходит звуковая волна. Для воздушной среды при нормальных условиях   c  420 (Н·с)/м3, тогда
звуковое давление определится из выражения
p  420  , Н/м2.
(1.4)
Интенсивность звука – J – это мощность на единицу площади
в направлении распространения звуковой волны. Эту характеристику называют также силой звука:
J
p2
, Вт/м2.
 c
(1.5)
Звуковая мощность – W – это общее количество звуковой
энергии, излучаемое источником звука в единицу времени. Звуковая
мощность зависит от интенсивности звука J и от размеров источника звука, единица измерения – Вт:
(1.6)
W   JdS ,
s
где
S
– замкнутая поверхность, окружающая источник звука.
9
Величины звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности могут изменяться в очень широких пределах. Так,
например, звуковое давление может изменяться от порога слышимости – 2·10-5 Н/м2 до 2·104 Н/м2, интенсивность звука – от 10-12 Вт/м2
до 104 Вт/м2.
Использовать в расчетах абсолютные значения рассматриваемых величин крайне неудобно, в связи с чем в технической акустике
принято рассматривать их в относительных логарифмических единицах. Вводится понятие уровня, в котором абсолютные величины
берутся в отношении к пороговым значениям и это отношение логарифмируется.
Уровень интенсивности звука Li выражается в Белах и определяется по формуле:
Li  g
где
J
, бел,
J0
(1.7)
– интенсивность измеряемого звука, Вт/м2;
-12
2
J 0 – интенсивность порога слышимости – 10 Вт/м .
J
В практике акустических расчетов интенсивность звука оказалось удобнее измерять в децибелах, которые равны 1/10 бела, тогда
формула (1.7) примет вид:
Li  10g
J
, децибел (дБ).
J0
(1.8)
Например, если интенсивность измеряемого звука J=10-8
Вт/м2, то уровень интенсивности этого звука по отношению к пороговому значению J0 = 10-12 Вт/м2 будет составлять:
J
10 8
Li  10g
 10g 12  10g10 4  10  4  40 дБ.
J0
10
(1.9)
В силу того, что интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления (формула 1.5), стало возможно записать при
переходе на понятие уровень звукового давления:
L  10g
где
10
p2
p
 20g
, дБ,
2
p0
p0
(1.10)
-5
2
p 0 – пороговое значение звукового давления (2·10 Н/м ).
Наряду с формальным преимуществом перехода от понятий
«звуковое давление» и «интенсивность звука» на понятия «уровень
звукового давления» и «уровень интенсивности звука», является и
тот факт, что экспоненциальное повышение звукового давления человеческое ухо воспринимает как повышающееся прямолинейно.
Этот факт наглядно иллюстрируется сравнительной таблицей
различных источников звука (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Сравнительная таблица характеристик звука от различных источников
Источник звука
Реактивный двигатель
Авиационный двигатель
Поезд,
виброплощадка
Грузовик, компрессор
Классная комната
Уровень звукового
давления L, дБ
Интенсивность звука,
J, Вт/м2
Звуковое
p, Н/м2
давление
140-160
100 – 10000
200 – 2000
120 – 140
1 – 100
20 – 200
до 120
1
20
80
60
0, 0001
0,000001
0,2
0,02
Из таблицы можно видеть, что многостепенные изменения J и
p в Вт/м2 и Н/м2 разных источников звука характеризуются простой
линейной зависимостью уровней звукового давления в дБ.
2. ИСТОЧНИКИ ШУМА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКОВЫХ
ВОЛН
2.1 Источники шума и его характеристики
Основными источниками внешнего шума являются транспортные потоки на улицах и дорогах, железнодорожный, водный и воздушный транспорт, промышленные и энергетические предприятия и
их отдельные установки, а также внутриквартальные источники шума (трансформаторные подстанции, центральные тепловые пункты,
хозяйственные дворы магазинов, спортивные и игровые площадки,
автомобильные стоянки, культурно-развлекательные объекты и др.).
Основными источниками шума в зданиях являются внутренние – технологическое и инженерное оборудование, громкая музыка,
танцы и т.п. и внешние – транспорт, шум промышленных предприя11
тий и т.п. Шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования должны содержаться в его технической документации.
Шумовыми характеристиками оборудования являются уровни
звуковой мощности Lw, дБ в восьми октавных полосах частот от 63
до 8000 Гц (октавные уровни звуковой мощности) или корректирующий уровень звуковой мощности Lw,дБА. Для оборудования, создающего непостоянный шум – эквивалентный корректированный
уровень звуковой мощности LwАэкв,дБА и максимальный корректированный уровень звуковой мощности LwАмакс,дБА, для наиболее
шумного режима работы оборудования. Дополнительной шумовой
характеристикой источников является показатель направленности
излучения.
При отсутствии шумовых характеристик источника их можно
ориентировочно определить экспериментально с использованием
шумомеров по измерениям октавных уровней звукового давления,
либо уровня звука на рабочем месте (в расчетной точке) или на известном расстоянии от источника.
2.2 Распространение звуковых волн в открытом пространстве и
в зданиях
Понимание физических процессов распространения звуковых
волн в открытом пространстве, в помещениях и в строительных конструкциях позволяет разработать научно-обоснованные методы и
мероприятия по защите от шума. Позволит проектными средствами
обеспечивать звуковой комфорт в зданиях.
В открытом пространстве распределение звуковых волн
определяется типом источника шума и его мощностью. Точечный
сферический источник шума, находящийся над поверхностью земли,
распространяет звуковую волну равномерно во все стороны, возникает шаровая волна. При этом волновые фронты, образуют расходящиеся шары (рис.1.2,а). Если подобный источник шума находится на
поверхности земли, то волновые фронты заполняют полусферу
(рис.1.2,б.)
Точечный сферический источник шума встречается достаточно
редко. В реальности источники шума излучают звуковые волны неравномерно по различным направлениям, что зависит от конструктивных решений технологического и инженерного оборудования. В
этом случае следует учитывать фактор направленности звука.
12
Рис.1.2. Распространение звуковых волн от точечного сферического источника, установленного в открытом пространстве (а) и на поверхности земли (б):
А – волновой фронт, r1и r2 – радиусы волнового фронта
Движущийся состав поезда, автомагистраль представляют собой линейный источник шума, который характеризуется цилиндрической звуковой волной (рис.1.3).
Рис.1.3. Цилиндрическая звуковая волна от движущего состава поезда:
А – волновой фронт, r1 и r2 – радиусы цилиндрической звуковой волны
С увеличением расстояния от источника шума его интенсивность снижается, поскольку все время образуются новые шары (или
цилиндры) с все большей поверхностью той же энергии. Эта форма
звукового воздействия называется геометрически расширяющимся
затуханием. Уровень шума такой звуковой волны в свободном звуковом поле обратно пропорционален расстоянию (рис.1.4).
Если известен уровень звука L1 на расстоянии r1 от источника
шума, то уровень шума на расстоянии r2 можно рассчитать по формуле:
L2  L1  20g
r2
.
r1
(1.11)
13
Рис.1.4. Затухание звуковой волны в открытом пространстве:
r1 и r2 – радиусы волнового фронта; J1 и J2 – интенсивность звука на расстоянии r1 и r2 от
источника
Если
расстояние r2 будет вдвое
g 2r1 r1   g 2  0,3 и формула примет вид:
L2  L1  6.
больше
r1,
то
(1.12)
Из этого следует вывод о том, что в звуковой волне в открытом
пространстве при увеличении расстояния в два раза уровень звука
снижается на 6 дБ.
Для линейного источника звука (см. рис.1.3) снижение уровня
шума с расстоянием определится формулой:
L2  L1  10g
r2
.
r1
(1.13)
При условии удвоения расстояния, когда r2 = 2r1, снижение
уровня звука составит 3дБ.
Если звуковая волна в открытом пространстве встречает достаточно большое препятствие, то, по законам геометрической акустики, она отражается от препятствия (угол падения равен углу отражения), а по законам дифракции звуковая волна будет огибать
препятствие, если длина волны больше или соизмерима с размером
препятствия (рис.1.5) [3].
Из рис.1.5 следует, что за препятствием вообще не существует
зоны «звуковой тени». В действительности зона звуковой тени за
препятствием определяется размером препятствия и длиной волны.
14
Рис.1.5. Распространение звуковой волны в открытом пространстве при наличии препятствия:
1-волновой фронт; 2-волновой луч; 3 – волновой луч отраженной звуковой волны; 4 – волновой
луч звуковой волны при огибании препятствия
Для высокочастотных звуков, когда длина волны измеряется
сантиметрами и десятками сантиметров, зона звуковой тени будет
большой. Для низкочастотных звуков, когда длина волны измеряется
метрами и десятками метров, размер зоны звуковой тени за препятствием будет уменьшаться с увеличением длины звуковой волны.
На рис.1.6 показана схема образования звуковой тени за препятствием при плоских звуковых волнах [4].
Рис.1.6. Схема образования звуковой
тени за препятствием при плоских
звуковых волнах:
D – ширина препятствия; ℓт –длина зоны звуковой тени
Длина зоны звуковой тени ℓт за экраном шириной D может
быть определена по формуле:
 T  D 2 4 ,
где
(1.14)
 – длина волны в м.
Пример
Если λ=3,5 м (ƒ = 100 Гц) и D = 10 м, то ℓт = 102/4·3,5 = 7,1 м.
15
В вертикальном сечении снижение уровня звукового давления
ΔL за экраном-стенкой высотой Н может быть рассчитано по формуле:
2
2



H
2  
H



L 
R 1     1   T 1     1,


 
R
 T 

 

где
(1.15)
R – расстояние от источника звука до экрана – стенки, м.
Эта формула дает хороший результат при условии
ℓт » R » Н.
На рис.1.7 приведена зависимость снижения уровня звукового
давления ΔL в дБ в зависимости от высоты экрана-стенки Н.
Рис.1.7. Снижение уровня звукового давления за экраном-стенкой в зависимости от ее высоты Н:
А – источник и В – приемник звука
Как видно из рисунка 1.7, снижение звукового давления может
достигать 20 дБ и более, что весьма существенно. Однако, следует
отметить, что это снижение уровня звукового давления является дополнительным. Для оценки полного снижения уровня звукового давления в точке В необходимо к ΔL приплюсовать снижение уровня
звукового давления от источника А на расстоянии (R + ℓт), как если
бы не было экрана - стенки.
Принципы взаимодействия звуковой волны с препятствиями
(экраны, насыпи, стенки, здания), рассмотренные выше, положены в
основу градостроительных мер борьбы с шумом (см. Раздел III).
16
Распространение шумов в зданиях зависит от вида шума:
-воздушный шум, когда звуковые колебания распространяются от
источника шума по воздуху;
-ударный шум, когда звуковые колебания возникают при механическом воздействии на несущие конструкции (пол, перекрытие);
-структурный шум, когда звуковые колебания распространяются в
материале конструкций.
Распространение в зданиях шумов того или иного вида имеет
свои особенности. Общие представления о распространении шумов в
зданиях приведены на рис.1.8
Рис.1.8. Схема распространения различных шумов в здании:
1 – воздушный шум; 2-ударный шум (прямые пути передачи шума); 3 и 4 – косвенные (обходные) пути; 4/ - структурный
шум, излучаемый конструкциями, связанными с
вибрирующими механизмами и элементами инженерного оборудования
Звуковые волны воздушного шума беспрепятственно распро-
страняются от источника только до ограждений, затем они многократно отражаются от них. Воздушный объем помещения под действием прямых волн от источника шума и отраженных от всех
ограждений приходит в колебательное движение. Происходит поглощение звуковой энергии ограждающими конструкциями и в воздушном помещении возбуждаются собственные колебания с частотами, близкими к частотам различных составляющих спектра шума.
Спектр собственных частот воздушного объема помещения зависит
от его объема и линейных размеров.
После включения источника звука в помещении, звуковая волна частично поглощается ограждающими конструкциями, а частично
отражается от них. В результате многократного отражения – поглощения звуковых волн – наступает состояние, когда в помещении поглощается столько же звуковой энергии, сколько ее излучает источ17
ник звука (шума)1. В этом случае становится возможным говорить о
так называемом диффузном звуковом поле. Основными свойствами
диффузного звукового поля являются равенство средних потоков
энергии по различным направлениям и равномерное распределение
звуковой энергии по объему помещения.
Уровень звукового давления в диффузном поле Lдиф вместе с
излучаемым уровнем мощности источника звука Lw находятся в
следующем соотношении с эквивалентной абсорбирующей поверхностью А помещения:
Lдиф  Lw  10gA  6.
(1.16)
После выключения источника звука в помещении начинается
процесс поглощения звуковой энергии ограждающими конструкциями. Этот процесс характеризуется временем реверберации Т, то
есть периодом времени, в течение которого плотность звуковой
энергии уменьшается в 106 раз или на 60дБ.
Время реверберации может быть определено по формуле Эйринга:
T
0,161V
, с.
 S ln 1   
(1.17)
При средних значениях коэффициентов звукопоглощения α
меньше 0,2 эту формулу можно привести к более простому виду –
формуле Сэбина:
T
0,161V 0,161V

, с.
S
A
(1.18)
В этих формулах: V – объем помещения в м3; S – общая площадь ограждающих конструкций в м2; α – средний коэффициент
звукопоглощения; A  S – общее звукопоглощение в помещении в
м2.
Звуковая волна воздушного шума не только отражается или
поглощается ограждением, она вызывает колебания ограждений, перегородок, стекол и т.п. и передает шум в соседние помещения2.
Колебание ограждений сопровождается также косвенной передачей звука через материалы конструкций (см. рис.1.8). И наконец,
воздушный шум может проникать через ограждение, непосредственно через поры и неплотности в узлах и стыках ограждающих конструкций.
1
Регулирование звукопоглощения в помещениях использованием звукопоглощающих конструкций см. раздел 5.
2
Изоляция ограждений от воздушного шума описана в разделе 6.2.
18
Ударный и структурный шумы связаны с колебаниями ограждающих конструкций. В первом случае – при ударных, во втором –
при вибрационных воздействиях на ограждение. Эти виды воздействий вызывают воздушные шумы в смежных помещениях и «обеспечивают» косвенные (обходные) пути передачи звука по материалам конструкций.3
3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ШУМОВ НА ЧЕЛОВЕКА И
НОРМИРОВАНИЕ ШУМА
3.1 Физиологическое и психологическое воздействие шумов на
человека
С физиологической точки зрения понятие «звук» определяется
как «механическое волновое движение в слуховой области человеческого уха». Однако ухо обладает различной чувствительностью к
звукам различной частоты и уровня. Субъективное качество слухового ощущения называется громкостью.
Громкость звука и ее связь с уровнем звукового давления
определяется законом Вебера – Фехнера, согласно которому ухо человека оценивает не абсолютные, а относительные изменения внешнего раздражения.
Количественная оценка громкости проводится на основе сравнения измеряемого звука с эталонным (синусоидальный тон с частотой колебаний 1000 Гц). Изменяя уровень эталонного звука, добиваются того, что измеряемый звук и эталонный будут восприниматься
ухом как равногромкие. Уровень громкости измеряется в фонах.
Уровень громкости в фонах численно равен уровню звукового давления в дБ при эталонной частоте 1000 Гц.
S r  20g
где
PЭТ
,
2  10  4
(1.19)
звуковое давление в дБ эталонного тона при достижении одинаковой громкости (м/с).
На рис.1.9 и 1.10 представлены кривые равной громкости
(изофоны) [3]. Нижняя кривая рисунка – порог слышимости, верхняя
– порог болевого ощущения. Можно видеть, что чувствительность
3
PЭТ –
Изоляция ограждений от ударного шума описана в разделе 6.3.
19
уха человека повышается с увеличением частоты колебаний. В области частот 500 – 2000 Гц уровень звукового давления (дБ) и уровень
громкости (фоны) численно одинаковы. В области низких частот порог слышимости возрастает до 40 – 60 дБ, т.е. человек не слышит
звуки при низких частотах даже при их уровне 40-60 дБ.
Рис.1.9. Диаграмма, характеризующая
восприятие звуков ухом человека:
Рис.1.10. Кривые равной громкости
(по Д.Робинсону и Р. Дадсону)
горизонтальная штриховка – область
слышимости музыки; вертикальная
штриховка – область слышимости речи
Звуки и шумы уровня болевого порога недопустимы во всех
случаях. Однако звуки и шумы меньшего уровня могут приводить к
нежелательному и даже вредному воздействию. Установлено, что
снижение шума не только снижает заболеваемость на 37%, но также
отражается на трудовых процессах: производительность труда повышается на 9%, число ошибок в письменных работах уменьшается
на 29%, а в математических расчетах – на 52%, на 47% уменьшается
текучесть рабочей силы. Нежелательным оказывается как повышение уровня звука, так и увеличение продолжительность его действия.
Определенный уровень шума приводит к нарушению сна и вызывает пробуждение спящего человека (мешающий звук Lмеш, дБА),
(рис.1.11-1), причем, чем выше уровень, тем больший процент людей подвержен этому нежелательному явлению. На рис.1.11-2 приведена вероятность повреждения слуха (%) при длительном воздействии шумов различного уровня [3].
В заключение раздела приводим сравнительную таблицу (1.3):
уровней шума от различных источников и их восприятие человеком.
Освоение таблицы позволит адекватно оценить нормативные значения шума для различных помещений и территорий.
20
Рис.1.11. Воздействие шума на человека:
1 - возможность пробуждения от шума; 2 - опасность повреждения слуха при ежедневном 8часовом воздействии шума (по ISO TC 34 WG 8)
Таблица 1.3
Уровень шума и его восприятие
Уровень шума, дБ
Восприятие шума
Источник шума
130
120
Невыносимо
»
Винтовой самолет, 5м
Пневматический молот, 1м; реактивный самолет, 100 м
110
»
Пневматический молот, 3 м; ковка
котла
100
Очень громко
Автомобильная сирена, 5 м; ткацкое производство
90
80
70
то же
»
Громко
60
»
50
40
Тихо
»
30
Очень тихо
20
10
0
То же
Не слышно
»
Грузовой автомобиль, 5 м
Громкая радиомузыка
Разговор, 1 м
Разговор, 2 м; автомобиль 10 м.
Разговор вполголоса, 2 м
Жилая квартира не на магистрали;
холодильник.
Тихий сад; тикание будильника, 5
м;
тикание карманных часов
Порог слышимости
21
3.2 Нормирование шума
В настоящее время при установлении нормативов шума исходят не из оптимальных или комфортных условий, а из терпимых,
при которых вредное воздействие шума на человека либо не проявляется, либо проявляется незначительно. Эти требования определяются экономическими обстоятельствами, которые являются немаловажными.
Нормирование шума в зданиях и сооружениях устанавливается
через уровни звукового давления – L в дБ в октавных полосах частот
для постоянного шума, эквивалентные уровни звука – LАэкв в дБА и
максимальные уровни звука LАмакс, дБА для непостоянного шума.
Следует отметить, что нормирование шума осуществляется по
двум направлениям:
- нормируется шум в помещениях различного назначения (жилые помещения, больничные палаты и т.п. – СНиП 23-03-2003),
(табл.1.4) [11].
- нормирование шума в зависимости от вида трудовой деятельности (творческая работа, преподавание, умственная работа, физическая работа и т.д. – ГОСТ 12.1.003 – 83) (табл.1.5) [15].
По уровням шума жилые и общественные здания подразделяются на три категории:
1) категория А – нормативные требования обеспечивают высококомфортные условия;
2) категория Б – нормативные требования обеспечивают комфортные условия;
3) категория В – нормативные требования обеспечивают предельнодопустимые условия.
Категорию здания устанавливают техническим заданием на
проектирование. Например, гостиницы по международной классификации «четыре или пять звезд» относятся к категории А, «три
звезды» – к категории Б, менее «трех звезд» – к категории В.
Допустимые уровни шума от внешних источников в помещении устанавливаются при условии обеспечения нормативной вентиляции помещений (при открытых форточках, воздухоприемных
устройствах, фрамугах и т.д.).
22
Таблица 1.4
Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные
уровни звука в помещениях жилых и общественных зданий (выборочно из табл. 1 СНиП 23-03-2003)
Уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах со
среднегеометрическими частотами, Гц.
Наименование
помещений
Время
суток
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Уровни звука
LА и эквивалентные
уровни звука
LАэкв, дБА
Максимальные
уровни
звука LАэкв
макс,
дБА
Классные
помещения,
учебные
кабинеты,
аудитории
учебных
заведений
Жилые комнаты:
- в домах
категории А
-
79
63
52
45
39
35
32
30
28
40
55
7.00- 23.00
23.00-7.00
76
69
59
51
48
39
40
31
34
24
30
20
27
17
25
14
23
13
35
25
50
40
- в домах
категории Б и В
7.00-23.00
23.00-7.00
79
72
63
55
52
44
45
35
39
29
35
25
32
22
30
20
28
18
40
30
55
45
Жилые комнаты
общежитий
7.00-23.00
23.00-7.00
83
76
67
59
57
48
49
40
44
34
40
30
37
27
35
25
33
23
45
35
60
50
23
Таблица 1.5
Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука
для различных видов трудовой деятельности (выборочно из таблицы ГОСТ 12.1.003 – 83)
Уровни звукового давления L, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
Вид трудовой деятельности
Творческая деятельность, научная
деятельность, конструирование и
проектирование
Высококвалифицированная работа,
требующая сосредоточенности, административно – управленческая
деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории
Выполнение работ на постоянных
рабочих местах в производственных
помещениях и на территории предприятий
Уровни звука LА и
эквивалентные
уровни звука LАэкв,
дБА
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
86
71
61
54
49
45
42
40
38
50
93
79
70
63
58
55
52
50
49
60
107
95
87
82
78
75
73
71
69
80
24
4. ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ В РАСЧЕТНЫХ ТОЧКАХ И ПУТИ
ЕГО СНИЖЕНИЯ
Методы и мероприятия по защите от шума
Основной задачей при проектировании защиты от шума является определение требуемого снижения шума, которое устанавливается на основе сопоставления рассчитанных значений ожидаемого
уровня шума с допустимым (нормируемым) для данного помещения
или территории. Допустимые уровни шума установлены нормативными документами в восьми октавных полосах частот в диапазоне
63-8000Гц. Ожидаемые уровни шума получают расчетным путем
также в тех же восьми октавных полосах со среднегеометрическими
частотами: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000Гц.
Расчет ожидаемых уровней шума выполняют для так называемых расчетных точек, то есть для рабочих мест, зон постоянного
пребывания людей или для мест, выбранных по другим основаниям.
Выбор расчетных точек определяется рядом ограничений и
условностей. Для расчетов выбирают 1-3 точки на высоте 1,5 м от
уровня пола, первая точка – в зоне прямого звука, вторая – в зоне отраженного звука; если источников шума несколько, то одну расчетную точку выбирают в зоне минимального уровня звука, другую – в
зоне максимального. Для помещения с окном, ориентированным в
сторону внешнего шума, расчетная точка располагается на расстоянии 2 м от окна.
4.1 Определение уровней звукового давления в расчетных
точках
Исходными данными для акустического расчета являются:
-генплан промышленного предприятия или план застройки
микрорайона с расположением источников шума (ИШ) и расчетных
точек (РТ);
-план и разрез помещения с расположением источников шума
(технологического и инженерного оборудования) и расчетных точек;
-сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения (материал, толщина, плотность и др.);
-шумовые характеристики и геометрические размеры источников шума.
25
Расположение источников шума и расчетных точек может
принимать самые различные сочетания в зависимости от генплана
застройки, объемно-планировочных решений зданий, назначения
помещений, технологических процессов, протекающих на территориях и в зданиях, расположения технологического и инженерного
оборудования. В известной литературе приведено множество примеров расчетов по определению уровней звукового давления в расчетных точках при различных соотношениях ИШ и РТ [9,10,13].
Все разнообразие сочетаний ИШ и РТ для территорий и помещений сводится к двум случаям:
1) ИШ и РТ находятся в одном помещении или на одном участке
территории;
2) Звуковая энергия ИШ воздействует на РТ через ограждающую
конструкцию из соседнего помещения или с территории.
В первом случае, звуковая волна ИШ воздействует на РТ непосредственно (прямым и отраженным звуком) и требуется учет акустических свойств помещений или акустических характеристик территорий4.
Во втором случае, к характеристикам определения уровней
давления в РТ, принятым для первого случая, добавляется изоляция
воздушного шума ограждающими конструкциями.
Акустический расчет проводится в несколько этапов.
На первом этапе уточняется характеристика источников шума:
-октавные уровни звуковой мощности Lw, дБ;
-корректированный уровень звуковой мощности LWA, дБА;
-эквивалентный и корректированный уровни звуковой мощности LWA экв., дБА;
-максимальный корректированный уровень звуковой мощности LWA макс., дБА;
-максимальный габарит источника шума - ℓмакс.
LWA экв и LWA макс. определяются для источников непостоянного
шума. Обозначенные выше шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования указываются заводом – изготовителем в технической документации или определяются экспериментально.
На втором этапе определяются акустические характеристики
изолируемого помещения5:
-суммарная площадь ограждающих поверхностей изолируемого помещения – Sогр.;
4
Шумы в городе см. раздел III
Изолируемым называют помещение, для которого решается задача установления уровня звукового давления в расчетных точках и его снижения до нормативного.
5
26
-эквивалентная площадь звукопоглощения изолируемого помещения – А, по формуле:
n
A   i Si
i 1
где
Si –
(1.20)
площадь поверхностей помещения с коэффициентом
поглощения αi.
(Если в изолируемом помещении использованы штучные звукопоглотители, то к найденной сумме αiSi добавляется сумма
Aini, где Ai – эквивалентная площадь звукопоглощения i – го штучного поглотителя, а ni – количество штучных поглотителей);
-средний коэффициент звукопоглощения изолируемого помещения αср. по формуле:
 ср.  А S огр. ;
(1.21)
-акустическая постоянная помещения В по формуле:
B
A
1   ср.
;
(1.22)
-устанавливается коэффициент k, учитывающий нарушение
диффузности звукового поля в изолируемом помещении в зависимости от αср (принимается по табл. 4 СНиП 23-03-2003);
-для помещения с одним источником шума определяется дополнительная акустическая характеристика изолируемого помещения – граничный радиус rгр., м, то есть такое расстояние от акустического центра источника шума, на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука по формуле:
rГР 
где
–
В
,
4
(1.23)
пространственный угол излучения источника, рад.
(принимается по табл.3 СНиП 23-03-2003 в зависимости от условий излучения).
Если источник шума расположен на полу помещения, граничный радиус определяют по формуле:
27
rГР 
В
B

.
8
25,12
(1.24)
На третьем этапе определяются уровни звукового давления в
расчетных точках:
а) Расчетные точки и источник шума находятся в одном
помещении.
В этом случае для соразмерных помещений (с отношением
наибольшего размера помещения к наименьшему не более 5) октавные уровни звукового давления L, дБ в расчетных точках при работе
одного источника шума в общем случае определяются по формуле:
4 
 Ф
L  Lw  10g  2 
,
kB 
 r
где
(1.25)
Lw – октавный уровень звуковой мощности источника шуr
–
 –
χ–
k–
 и B–
ма, дБ;
расстояние, м, от акустического центра источника
шума до расчетной точки;
фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучением Ф=1);
коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля
в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного
максимального габарита источника шума (r < 2ℓmax)
(принимается по табл. 2 СНиП 23-03-2003);
коэффициент, учитывающий нарушение диффузности
звукового поля в помещении (принимают по табл.4
СНиП 23-03-2003), в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения αср;
определены ранее.
Если расчетные точки находятся в зоне действия прямого звука (расстояние от ИШ до РТ менее 0,5 rгр.), то октавные уровни звукового давления L, дБ следует определять по формуле:
L  Lw  10gФ  10g  20gr  10g..
(1.26)
Если расчетные точки находятся в зоне действия отраженного
звука (расстояние от ИШ до РТ более 2 rгр.), то октавные уровни звукового давления L, дБ следует определять по формуле:
L  Lw  10gB  10gk  6.
28
(1.27)
Если в соразмерном помещении находятся несколько источников шума, то октавные уровни звукового давления следует определять по формуле:
 m 100,1LWi xiФi 4 n 0,1LWi 
L  10g  
 10 ,
2
kB i 1
 i 1 ri

где
(1.28)
Lwi – октавный уровень звуковой мощности i – го источни-
χi,  i , ri –
m –
n –
kи B –
ка шума, дБ;
то же, что и в формуле (1.25), только для i – го
источника;
число источников шума, ближайших к расчетной точке (находящихся на расстоянии ri ≤ 5 rмин, где rмин –
расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего источника шума);
общее число источников шума в помещении;
определены ранее.
Если все n источников шума имеют одинаковую звуковую
мощность Lwi то
n
10g 10 0,1LWi  Lwi  10gn.
(1.29)
i 1
б) Расчетные точки находятся в одном помещении, а источник шума – в другом помещении или на территории.
В этом случае к акустическим характеристикам изолируемого
помещения добавляется изоляция воздушного шума ограждающей
конструкции, через которую проникает шум – R, дБ: в случае смежных помещений – это изоляция воздушного шума перегородки или
изоляция воздушного шума наружного ограждения, если источник
шума расположен на территории.
Если ограждающая конструкция состоит из участков с различной звукоизоляцией, например, имеет окна или двери, то изоляцию
воздушного шума ограждающей конструкции в целом определяют
по формуле:
S
(1.30)
R  10g
,
n
Si
 10
i 1
где
0 ,1Ri
2
S i – площадь i – й части ограждения, м ;
Ri – изоляция воздушного шума i – й частью ограждения, дБ;
n
S
– площадь ограждающей конструкции, м2, S   S i .
i 1
29
Если ограждающая конструкция состоит из двух частей
(например, наружная стена с окном), причем R1 > R2, то R определяют по формуле:
S1
 10 0,1( R1  R2 )
S
R  R1  10g 2
.
S1
1
S2
(1.31)
В том случае, когда R1 » R2, при определенном соотношении
площадей S1/S2 допускается при расчетах по формуле (1.32) вводить
звукоизоляцию слабой части ограждения R2 и ее площадь S2.
После определения изоляции воздушного шума ограждающей
конструкции, через которую проникает шум – R, дБ октавные уровни звукового давления L, дБ в расчетных точках изолируемого помещения следует определять по формуле:
L  Lш  R  10gS  10gBИ  10gk ,
где
(1.32)
Lш – октавный уровень звукового давления в помещении с
источником шума на расстоянии 2м от разделяющего
помещения ограждения, дБ; или октавный уровень
звукового давления внешнего шума на расстоянии 2 м
от фасада здания, дБ;
2
S – площадь ограждающей конструкции, м ;
B И – акустическая постоянная изолируемого помещения,
м2;
k – то же, что и в формуле (1.25).
Эквивалентный и максимальный уровни звука LА, дБА, создаваемого внешним транспортом и проникающего в помещение через
наружную стену с окном (окнами) следует определять по формуле:
L A  L A2 M  R Aттра.о  10gS 0  10gBИ  10gk ,
где
L A2 M – эквивалентный (или максимальный) уровень звука
R Aттра.о –
S0 –
BИ –
k
30
(1.33)
–
снаружи на расстоянии 2м от ограждения, дБА;
изоляция внешнего транспортного шума окном,
дБА;
площадь окна (окон), м2;
акустическая постоянная помещения, м2 (в октавной полосе 500 Гц);
то же, что и в формуле (1.25).
Для отдельных помещений жилых и административных зданий, гостиниц, общежитий и др., площадь которых не превышает
25м2, эквивалентные и максимальные уровни звука LА, дБА определяют по формуле:
L A  L A2 M  R Aттра  5.
(1.34)
4.2 Определение требуемого снижения уровня звукового
давления в расчетных точках
Важным этапом акустического расчета защиты от шума является сопоставление ожидаемых уровней шума в расчетных точках,
рассчитанных по методам, изложенным в предыдущем разделе, с
допустимыми значениями этих характеристик, которые приводятся в
нормативной литературе, и определение требуемого снижения октавных уровней звукового давления Δ Lтр, дБ или уровня звука Δ
LАтр, дБА в расчетных точках:
а) при одном источнике шума:
LТР  L  L ДОП ,
где
(1.35)
L – октавный уровень звукового давления, дБ, или уро-
вень звука от источника шума, дБА, в расчетной
точке, полученный расчетом;
L ДОП – допустимый октавный уровень звукового давления,
дБ, или уровень звука, дБА (принимаемый по таблицам нормативных документов);
б) при нескольких однотипных одновременно работающих источниках шума (например, ткацкий цех):
LТР.СУМ  LСУМ  L ДОП ,
где
(1.36)
LСУМ – рассчитан по формулам (1.28) и (1.29);
Если расчетные уровни звукового давления в расчетной точке
окажутся ниже нормативных на 10 дБ при трех источниках шума
или ниже на 15 дБ при десяти источниках шума, то эти источники
шума можно не учитывать.
Сравнение рассчитанного и допустимого уровней звукового
давления проводят по каждому октавному значению частот. Если
окажется, что Δ Lтр ≤ 0, то снижать шум не надо. Если расхождение
31
между октавным уровнем звукового давления, рассчитанным и допустимым, Δ Lтр превысит 3 дБ хотя бы в одной частотной полосе, то
необходимы мероприятия для обеспечения требуемого снижения
уровней звукового давления.
Мероприятия по снижению уровней звукового давления (иначе, снижения уровня шума) в расчетных точках обычно сводятся к
следующему:
а) снижение уровня звуковой мощности источников шума
(применением более современного и, следовательно, более «тихого»
оборудования, использованием вибродемпфирующих устройств и
покрытий, звукоизолирующих кожухов и акустических экранов,
уменьшением фактора направленности источника шума Ф);
б) снижение уровня звуковой мощности по пути распространения звука (рациональная планировка зданий, устройство глушителей, применение звукоизолирующих и звукопоглощающих конструкций);
в) изменение акустических характеристик изолируемого помещения за счет применения звукопоглощающих облицовок и
штучных звукопоглотителей.
32
РАЗДЕЛ II
СНИЖЕНИЕ ШУМА В ПОМЕЩЕНИЯХ
СРЕДСТВАМИ ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ И ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ
5. СНИЖЕНИЕ ШУМА В ПОМЕЩЕНИЯХ СРЕДСТВАМИ
ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ
В основе снижения шума в помещениях средствами звукопоглощения лежит снижение энергии отраженных звуковых волн за
счет частичного поглощения энергии падающих звуковых волн материалами ограждений. При поглощении звуковой волны материалами ограждений происходит процесс преобразования энергии звуковой волны в тепловую энергию.
Наиболее полно процесс превращения колебательной энергии
звуковой волны в тепловую проявляется у материалов, имеющих
высокую пористость (особенно у материалов, имеющих сквозную
пористость), низкую плотность и максимально возможную удельную
площадь поверхности пор. Подобные материалы и изделия на их основе получили название звукопоглощающих, а процесс – звукопоглощением.
Коэффициент звукопоглощения представляет собой отношение
поглощенной энергии звуковой волны – Wпог к падающей – Wпад:

Wпог Wпад  Wотр

.
Wпад
Wпад
(2.1)
В зависимости от структуры материалов, их звукопоглощающие свойства различны для различных частот звуковой волны. В соответствии с [19], звукопоглощающие материалы подразделяются на
следующие частотные диапазоны: низкочастотные (Н), максимальное звукопоглощение которых находится в октавных полосах частот
63, 125, 250 Гц; среднечастотные (С), максимальное звукопоглощение которых находится в октавных полосах частот 500, 1000 Гц, и
высокочастотные (В) с максимальным звукопоглощением в октавных полосах частот 2000, 4000, 8000 Гц.
В каждом частотном диапазоне, в зависимости от величины
среднеарифметического реверберационного коэффициента звукопо-
33
глощения α, звукопоглощающие материалы и изделия подразделяются на классы (табл.2.1).
Таблица 2.1
Классы звукопоглощающих материалов и изделий
Номер класса звукопоглощающих материалов
Первый
Второй
Третий
Среднеарифметический реверберационный коэффициент
звукопоглощения α
свыше 0,8
от 0,8 до 0,4
от 0,4 до 0,2 включит.
Следует обратить внимание на правильное прочтение данных
таблицы. Если α = 0,8, то этот звукопоглощающий материал относится ко второму классу, а если α = 0,4 – к третьему классу.
Материалы, коэффициент звукопоглощения которых меньше
0,2, звукопоглощающими не являются.
В табл. 2.2 приведены коэффициенты звукопоглощения в октавных полосах частот некоторых облицовок [8, стр.318]
Из табл.2.2 можно видеть, что бетонные стены из керамического кирпича, как неоштукатуренные, так и оштукатуренные, не являются звукопоглощающими (α < 0,2).
5.1 Звукопоглощающие материалы, изделия и конструкции
В строительном комплексе используется широкая гамма звукопоглощающих материалов и конструкций, которые различаются
по исходному сырью, структурным и конструктивным признакам.
По исходному сырью звукопоглощающие материалы подразделяются на четыре группы:
1.Материалы неорганического происхождения (плиты «Силакпор», «Кермитон», пеногипсовые, гипсовые и асбестоцементные
перфорированные, плиты и маты из минеральных волокон, керамические и т.д.).
2.Материалы органического происхождения (пенополиуретан,
пенополиэтилен и др.).
3.Материалы из металла (дюралюминиевые перфорированные
листы, экраны и профили).
4.Композиционные материалы (плиты Акмигран, Акминит,
Армитон, Спинтон, Травертон, Акминикс и др. металлокерамические акустические панели и глушители шума).
34
Таблица 2.2
Коэффициент звукопоглощения различных отделок
№
1.
Материал отделки
Бетон неоштукатуренный
Кладка из глиняного и силикатного кирпича, оштукатуренная
Кладка из глиняного кирпича неоштукатуренная
Кладка из пемзобетонных
камней, неоштукатуренная
Дырчатые камни (HLz,
KSL). Дырки повернуты
внутрь помещения, с 60 мм
воздушной прослойкой перед несущей кладкой:
прослойка пуста
прослойка заполнена мин.
ватой
Минераловатные плиты
50 мм, ρ = 100 кг/м3
Минераловатные плиты 16
мм, ρ= 375 кг/м3 20 см расстояние до перекрытия
Гипсокартонные плиты
перфорированные 30 мм
минераловолокнистое заполнение 20 см расстояние
до перекрытия
ДВП – легкие d = 25 мм,
жестко связанные со стеной
Профильные доски шириной 100 мм с 10 мм открытыми швами. Пустота заполнена минераловатными
плитами 20 мм толщиной:
-при расстоянии до потолка
30 мм
-при расстоянии до потолка
200 мм
Коэффициент звукопоглощения при частотах в Гц.
125
250
500
1000
2000
4000
0,01
0,01
0,02
0,02
0,02
0,03
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
0,04
0,16
0,13
0,15
0,11
0,13
0,14
0,15
0,40
0,60
0,60
0,60
0,60
-
0,06
0,12
0,20
0,13
0,10
0,15
0,63
0,44
0,44
0,40
0,70
0,30
0,60
1,0
1,0
1,0
1,0
0,40
0,45
0,60
0,65
0,85
0,85
0,40
0,95
0,90
0,70
0,70
0,60
0,05
0,10
0,50
0,75
0,60
0,70
0,10
0,25
0,80
0,70
0,30
0,40
0,40
0,70
0,50
0,40
0,35
0,30
Акустические плиты толщиной 2 см:
наклеенные на стену
на расстоянии 2 см
(по обрешетке)
0,05
0,15
0,55
0,50
1,0
1,0
0,10
0,20
0,85
1,0
1,0
1,0
12.
Ковролин 7 мм
0,05
0,05
0,15
0,30
0,50
0,60
13.
Настенные ковры на расстоянии от стены 50 мм
0,10
0,40
0,90
0,80
0,90
0,90
14.
Занавеси (среднее значение)
0,05
0,10
0,25
0,30
0,40
0,50
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
35
По структурным признакам звукопоглощающие материалы
подразделяются на четыре типа:
1.С волокнистой структурой (рулоны, маты и плиты на основе
минеральных и стеклянных волокон).
2.С зернистой структурой ( сыпучие материалы на основе перлита, вермикулита, шамота и т.п.).
3.С ячеистой структурой (пенополиуретан, винипор, пеногипс,
ячеистый бетон).
4.Со смешанной структурой.
По конструктивно – акустическим признакам звукопоглощающие материалы, изделия и конструкции подразделяются на три
группы:
1.Плоские элементы полной заводской готовности:
- плиты типа Акмигран, Экофон, Акусто и др.;
- в виде съемных кассет из перфорированных покрытий (из металла,
асбестоцемента, гипсокартона, гипса) со звукопоглощающими слоями из волокнистых и других пористых материалов.
Коэффициент звукопоглощения материалов этой группы – 0,80,9, а с учетом возможности их размещения в помещении, средний
коэффициент звукопоглощения помещения в целом не превышает
0,5.
2.Объемные звукопоглощающие элементы (штучные поглотители), которые имеют более развитую звукопоглощающую поверхность. По сравнению с плоскими элементами, коэффициент звукопоглощения объемных элементов увеличен на 50 – 70 %.
3.Элементы кулисного типа, представляющие собой плоские
двусторонние звукопоглощающие элементы, два размера которых
значительно превосходят третий. При пересчете на 1 м2 поверхности,
элементы кулисного типа в 2 – 2, 5 раза эффективнее элементов первой группы.
4.Напыляемые акустические покрытия толщиной от 10 до 25
мм и более. Чем больше толщина слоя, тем выше звукопоглощающие свойства.
В конструкциях звукопоглощающих облицовок в качестве звукопоглощающего слоя применяют:
- плиты минераловатные на синтетическом связующем, полужесткие, с диаметром волокон 5-10 мкм, плотностью 50 – 100 кг/м3,
влагостойкие, негорючие;
- холсты из супертонкого стеклянного волокна диаметром не
более 3 мкм, плотностью 17 – 25 кг/м3, невлагостойкие;
- изделия из супертонких стеклянных волокон диаметром не
более 2 мкм, плотностью 7-15 кг/м3, облицованные с одной или двух
36
сторон тканью или пленкой, трудно горючие;
- маты из супертонкого базальтового волокна ВСТВ плотностью 20-25 кг/м3, в защитной оболочке из стеклянной ткани, негорючие, влагостойкие.
Основной звукопоглощающий слой не обладает достаточной
прочностью, в связи с чем его защищают оболочками и покрытиями.
В качестве таких оболочек используют:
- стеклянную ткань, представляющую собой полотно различной плотности, вырабатываемое из крученых стеклянных нитей,
толщиной 70 – 100 мкм с поверхностной плотностью не более 0,11
кг/м2, марок А-1, Э3 – 100, Э1 – 100, Э2 – 100, а также стеклянную
ткань толщиной до 200 мкм с поверхностной плотностью до 0,2
кг/м2, марок Э3 -200, Т-23, ТСД;
- павинол перфорированный марки авиапол, негорючий материал из стеклянной ткани с односторонним покрытием антипирированной ПВХ массой в виде чередующихся полос перфорации с процентом не менее 24, с поверхностной плотностью 0,25 – 0,57 кг/м2;
- пленку полиэтилентерефталатную ПЭТФ толщиной не более
25 мкм, с поверхностной плотностью не более 0,03 кг/м2.
5.2 Снижение уровней звукового давления в расчетных точках
использованием звукопоглощающих конструкций
Использование звукопоглощающих конструкций является обязательным [11]:
- в шумных цехах производственных предприятий;
- в машинных залах вычислительных центров;
- в коридорах и холлах гостиниц, школ, больниц, пансионатов
и т.д.;
- в операционных залах и залах ожидания железнодорожных,
аэро – и автовокзалов;
- в спортивных и зрелищных залах, плавательных бассейнах;
- в звукоизолирующих кабинах, боксах и укрытиях.
5.2.1 Снижение шума в зоне отраженного звука
Звукопоглощающие конструкции размещают, как правило, на
потолке и в верхних частях стен. Целесообразно размещать звукопоглощающие конструкции отдельными участками или полосами.
Площадь звукопоглощающих конструкций (или количество штуч37
ных звукопоглотителей) определяются расчетом по заданной (или
определенной) величине требуемого снижения уровня шума ΔLтреб.
см. раздел 4.2).
Величина снижения уровней звукового давления в расчетных
точках ΔL, дБ, расположенных в зоне отраженного звука, определяется по формуле:
L  10g
где
k и B–
k1 и B1 –
k1  B1
,
kB
(2.2)
то же, что и в формуле (1.25);
то же, но после установки звукопоглощающих
конструкций.
Расчету величины снижения уровня звукового давления в расчетных точках ΔL должен предшествовать анализ распределения
уровней шума по спектру и выявления частот, в которых находится
максимум уровня шума. Это позволит установить частотный диапазон звукопоглощающих материалов – Н, С или В с максимумом звукопоглощения в низких, средних или высоких частотах. Иными словами, максимальному уровню шума в каком- либо частотном диапазоне должно соответствовать максимальное звукопоглощение материала (или конструкции) в том же частотном диапазоне.
Справочный материал по свойствам и характеристикам звукопоглощающих конструкций содержит данные по реверберационному
коэффициенту звукопоглощения в октавных полосах частот, что
позволяет выбрать наиболее эффективную звукопоглощающую конструкцию на основе сопоставления характеристик уровня шума и коэффициентов звукопоглощения материалов (или конструкций) в октавных полосах частот6.
5.2.2 Снижение шума в зоне прямого звука
Следует учитывать, что в зоне прямого звука (r ≤ 0,5 rгр) звукопоглощающие конструкции практически не дают снижения уровней
шума. В зоне прямого звука наибольший эффект дают акустические
экраны, выгородки и глушители шума (рис.2.1).
6
Эти материалы содержатся в [1-4,7,8,12], а также в проспектах фирм Acoustic Group и др.
38
Рис.2.1. Формы акустических экранов:
а) плоский; б) П-образный; в) выгородка: 1-экран, 2- расчетная точка, ИШ - источник шума
5.2.3 Конструктивные схемы звукопоглощающих облицовок
Акустическая отделка помещений звукопоглощающими материалами, изделиями и конструкциями не отличается большим конструктивным разнообразием. Звукопоглощающие панели могут крепиться непосредственно на ограждающие конструкции или на относе от ограждения на некоторое расстояние (как правило, от 30 до 250
мм); зазор между ограждением и звукопоглощающей плитой может
представлять собой воздушную прослойку или может быть заполнен
другим звукопоглощающим материалом на всю толщину прослойки
или на ее часть (рис.2.2).
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Ограждающие конструкции зданий должны иметь определенную величину звукоизоляции с тем, чтобы обеспечить не превышение нормы допустимого шума для помещений различного назначения. В настоящее время существует много конструкций ограждений,
параметры звукоизоляции которых известны. При разработке новых
конструкций ограждений или использовании новых строительных
39
Рис.2.2. Конструктивные схемы звукопоглощающих облицовок:
1-ограждение; 2- звукопоглощающий материал или изделие; 3-элемент крепления; 4-воздушная
прослойка; 5-второй звукопоглощающий материал или изделие
материалов в известных конструкциях расчет звукоизоляции ограждающих конструкций становится обязательным.
6.1 Требуемая звукоизоляция ограждений и ее параметры
Требуемая звукоизоляция внутренних ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий) определяется через индексы
изоляции воздушного шума Rw, дБ и индексы приведенного уровня
ударного шума Lnw, дБ (для перекрытий). Для зданий и помещений
различного назначения нормируемые значения индексов приведены
в нормативной литературе. В качестве примера в табл.2.3 приведена
выборка нормативных значений Rw и Lnw, взятая из СНиП 23-032003. Из табл.2.3 можно видеть, что индексы Rw и Lnw представляют
собой число, выражаемое целым количеством децибел. Величина
индексов в табл.2.3 находится в пределах 50-60 дБ, а в полной таблице СНиП 23-03-2003 интервал индекса Rw находится в пределах
43-62 дБ, а индекса Lnw – в пределах 45-68 дБ. Таким образом, уровень нормативной звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций находится в интервале 43-68 дБ.
Более полное представление о звукоизоляции ограждающих
конструкций дает не отдельное число в дБ (как, например, Rw или
Lnw), а частотная характеристика изоляции воздушного шума ограждением, когда требуемая звукоизоляция ограждения представлена в
октавных полосах частот.
В связи с этим, нормативные документы [11] предусматривают
определение требуемой звукоизоляции воздушного шума ограждающих конструкций Rтр, дБ в октавных полосах частот при
40
Таблица 2.3
Нормативные значения изоляции воздушного шума внутренних
ограждающих конструкций Rw и индексов приведенного уровня ударного
шума перекрытий Lnw (выборка из СНиП 23-03-2003)
Наименование и расположение ограждающей
конструкции
Жилые здания
Стены и перегородки между квартирами:
в домах категории А
___ " ___
Б
___ " ___
В
Перекрытия между помещениями квартир:
в домах категории А
___ " ___
Б
___ " ___
В
Rw, дБ
Lnw, дБ
54
52
50
-
54
52
50
55
58
60
проникновении шума в изолируемое помещение из смежного или с
прилегающей территории, которое следует находить по формуле:
R тр  L ш - L доп  10gBИ  10gS  10gk ,
где
(2.3)
L ш – октавный уровень звукового давления в помещении
L доп –
S –
BИ –
k–
с источником шума на расстоянии 2м от разделяющего помещения ограждения дБ или октавный уровень звукового давления снаружи здания на расстоянии 2м от ограждающей конструкции, дБ;
допустимый октавный уровень звукового давления,
дБ;
площадь ограждающей конструкции, м2;
акустическая постоянная изолируемого помещения,
м2;
коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении.
В случаях, когда ограждающая конструкция состоит из нескольких частей с различной звукоизоляцией (стена с окном или
дверью), определенные по формуле (2.3) величины относятся к общей величине звукоизоляции данной составной ограждающей конструкции.
Если ограждающая конструкция состоит из двух частей с
сильно различающейся звукоизоляцией, например, стена с окном,
когда Rст >> Rокна, то требуемую звукоизоляцию допускается определять только для слабой части ограждающей конструкции, подставляя
в формулу (2.3) вместо Rтр - R тр окна, а вместо S – Sокна.
41
В связи с этим, для небольших помещений с площадью до
25м с окном (жилые комнаты, комнаты общежитий, номера гостиниц, офисные помещения и т.п.) нормативные документы по защите
от шума [11] предусматривают требуемую звукоизоляцию наружных
ограждений RАтран определять звукоизоляцией окна при эквивалентных уровнях звука у фасадов зданий от транспортного шума в
часы «пик», дБА. Полная таблица нормативных требований к звукоизоляции окон приведена в СНиП 23-03-2003, а в табл.2.4 в качестве
примера приведена выборка из полной таблицы.
2
Таблица 2.4
Нормативные требования к звукоизоляции окон
Назначение
помещений
Жилые комнаты
квартир в домах:
Категории А
Категории Б и В
Номера гостиниц:
Категории А
___ " ___ Б
___ " ___ В
Требуемое значение RАтран, дБА, при эквивалентных уровнях звука у фасадов зданий от транспортного шума в часы «пик», дБА
60
65
70
75
80
15
-
20
15
15
-
20
15
-
25
20
30
25
35
30
25
20
15
30
25
20
35
30
25
Величину звукоизоляции окна от транспортного шума RАтран,
дБА определяют также на основании известной частотной характеристики изоляции воздушного шума окном Ri с помощью эталонного спектра шума потока городского транспорта Li. Эталонный
спектр, скорректированный по кривой частотного спектра «А» для
шума с уровнем 75 дБА, приводится в нормативной литературе
(СНиП 23-03-2003).
При сравнении частотной характеристики с эталонным спектром по каждой третьоктавной полосе определяют разность
(Li-Ri), а полученные уровни складывают энергетически по формуле:
16
10g 10 0,1( Li  Ri ) ,дБА.
i 1
(2.4)
Полученный результат вычитают из уровня эталонного шума,
равного 75 дБА. Окончательная формула для определения величины
звукоизоляции окна RАтран примет вид:
16
R AТРАН  75  10g 10 0,1( Li  Ri ) ,дБА,
i 1
42
(2.5)
где
Li – скорректированные по кривой частотной коррекции
«А» уровни звукового давления эталонного спектра в
i-й третьоктавной полосе частот, дБ;
Ri – изоляция воздушного шума данной конструкцией окна
в i-й третьоктавной полосе частот (или частотная характеристика изоляции) дБ.
Пример
расчета изоляции воздушного шума, создаваемого потоком городского
транспорта, окном следующей конструкции: ПВХ профили с распашными
створками с двухкамерным стеклопакетом 4-12-4-12-4, в притворах два
контура уплотняющих прикладок. Пример взят из СП 23-103-2003 и приведен в табл. 2.5
Для упрощения расчета одинаковые уровни разности (Li-Ri) сгруппированы.
Получены три уровня по 25 дБ, по два уровня со значениями 30, 32 ,33, или 35
дБ. Уровень звука, дБА, условно «прошедшего» через окно шума определяется
по формуле (2.4)
10 g (3·102,5 +2·103,0+2·103,2 +2·103,3 +2·103,5 +102,6+102,8+102,9 + 103,1 +103,8) = 10
g 25819 = 44,1дБА
Окончательно звукоизоляция данного окна RАтран от транспортного шума
составит:
R AТРАН  75  44,1  30,9  31 дБА.
Требуемую звукоизоляцию наружных ограждающих конструкций (в том числе окон, остеклений, витражей) RАтран , дБА помещений площадью более 25 м2 от транспортного шума следует
определять по формуле:
R АТРТРАН  L A2M  L AДОП  10gS0  10gB И  10gk ,
где
(2.6)
L A2 M – эквивалентный (максимальный) уровень звука сна-
ружи на расстоянии 2м от ограждения, дБА;
L A – допустимый эквивалентный (максимальный) уровень звука в помещении, дБА;
S 0 – площадь окна (всех окон, обращенных в сторону
источника шума), м2;
B И , k – то же, что и в формуле (1.25).
ДОП
Расчет R АТР проводят как по эквивалентному, так и по максимальному шуму и из двух величин принимают большую.
ТРАН
43
6.2 Индекс изоляции воздушного шума Rw и индекс
приведенного уровня ударного шума Lnw внутренних
ограждающих конструкций
Для определения индексов изоляции воздушного шума Rw, дБ
и индексов приведенного уровня ударного шума Lnw, дБ (для перекрытий) требуется информация о конструкции ограждения, геометрических размерах, плотности материалов (объемной и поверхностной), изгибной жесткости конструкции и её резонансной частоты,
динамического модуля упругости и некоторых других характеристик.
Часть этой информации вытекает из конструкции ограждения
и использованных материалах, а часть приводится в виде справочных таблиц в нормативной литературе [13].
Для внутренних стен и перегородок наиболее распространенных конструкций (однослойных и некоторых типов двухслойных)
индекс изоляции воздушного шума Rw следует определять на основании рассчитанной частотной характеристики изоляции воздушного шума. При ориентировочных расчетах для однослойных массивных ограждений допускается определять индекс изоляции воздушного шума Rw без построения расчетной частотной характеристики
изоляции воздушного шума.
Для перекрытий как индекс изоляции воздушного шума Rw,
так и индекс приведенного уровня ударного шума Lnw определяются
непосредственно, без построения расчетных частотных характеристик. Однако, если частотные характеристики изоляции воздушного
шума и изоляции ударного шума известны (например, определены
экспериментально), то параметры Rw и Lnw могут быть определены с
использованием известных частотных характеристик перекрытий.
Рассмотрим основные методы определения параметров звукоизоляции воздушного и ударного шума внутренними ограждающими
конструкциями.
6.2.1 Определение индекса изоляции воздушного шума Rw с
использованием частотной характеристики ограждения
Частотная характеристика изоляции воздушного шума ограждающей конструкции представляет собой зависимость величины
изоляции воздушного шума R, дБ от частоты, Гц. При оценке звукоизоляции ограждающих конструкций используется не весь диапазон
возможных частот шума, а диапазон частот от 100 Гц до 3150 Гц,
44
Таблица 2.5
Определение разности Li-Ri при сопоставлении эталонного спектра и частотной
характеристики изоляции воздушного шума окном
№
п/п
1
2
3
Параметры
Уровни
звукового
давления
эталонного
спектра
(скорректированные
по «А»)
Li, дБ
Изоляция
воздушного шума
окном Ri,дБ
Разность
Li-Ri, дБ
Среднегеометрические частоты третьоктавной полосы, Гц
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
55
55
57
59
60
61
62
63
64
66
67
66
65
64
62
60
23
24
22
21
25
28
29
31
34
36
38
38
39
39
37
35
32
31
35
38
35
33
33
32
30
30
29
28
26
25
25
25
Таблица 2.6
Параметры оценочных кривых воздушного и ударного шума
№
п/п
1
2
3
Параметры
Изоляция
воздушного
шума Ri, дБ
Приведенный уровень
ударного
шума Lnw, дБ
Скорректированный
уровень
звукового
давления
эталонного
спектра Li, дБ
Среднегеометрические частоты третьоктавных полос, Гц
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
33
36
39
42
45
48
51
52
53
54
55
56
56
56
56
56
62
62
62
62
62
62
61
60
59
58
57
54
51
48
45
42
55
55
57
59
60
61
62
63
64
66
67
66
65
64
62
60
45
который разделен на 16 интервалов со среднегеометрическими частотами
третьоктавных полос 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000,
1250, 1600, 2000, 2500, 3150 Гц.
Индекс изоляции воздушного шума Rw ограждающей конструкции
с известной частотной характеристикой определяют путем сопоставления
частотной характеристики ограждения с оценочной кривой. Оценочная
кривая приведена в СНиП 23-03-2003 в табличной форме (табл.2.6). (В
СНиП II-12-77 «Защита от шума» оценочная кривая приводится в графическом виде).
На рис.2.3 в графическом виде приводится сопоставление частотной характеристики ограждения (1) с оценочной кривой (2).
При сопоставлении частотной характеристики конкретного ограждения с оценочной кривой отмечают отклонения значений изоляции воздушного шума ограждения от оценочной кривой в каждой третьоктавной
полосе частот. Отклонения считаются неблагоприятными, если значения
изоляции воздушного шума ограждения меньше значений изоляции воздушного шума оценочной кривой. При графическом сопоставлении кривых – это отклонение вниз от оценочной кривой (рис.2.3).
Для оценки величины индекса изоляции воздушного шума Rw
определяются неблагоприятные отклонения ( Riоц  Riогр ) по каждой третьоктавной полосе и их сумма в интервале частот от f1 до f 2 :
 R
оц
i

 Riогр .
Если найденная сумма неблагоприятных отклонений превышает 32
дБ, то оценочная кривая смещается вниз на целое число дБ так, чтобы
сумма неблагоприятных отклонений не превышала 32 дБ (Кривая (3) на
рис.2.3).
Если окажется, что сумма неблагоприятных отклонений отсутствует совсем или будет значительно меньше 32 дБ, то оценочная кривая
смещается вверх на целое число дБ так, чтобы сумма неблагоприятных
отклонений не превышала 32 дБ.
После перемещения оценочной кривой вверх или вниз, при сохранении условия не превышения суммы неблагоприятных отклонений величины 32 дБ, за величину индекса изоляции воздушного шума Rw принимают величину изоляции в дБ на оценочной кривой, соответствующей
частоте 500 Гц (см. рис.2.3).
46
Рис.2.3. Сопоставление частотной характеристики ограждения (1) с оценочной
кривой воздушного шума (2):
3 – оценочная кривая после перемещения (в данном случае вниз)
Пример
Определить индекс изоляции воздушного шума Rw с известной частотной характеристикой ограждающей конструкции, представленной на рис.2.4 (кривая 1) и в
табл.2.7 (строчка 1).
Из рис.2.4 видно, что частотная кривая ограждения располагается ниже оценочной кривой в интервале частот от 160 до 1600 Гц, следовательно, эти отклонения являются неблагоприятными. Сумма всех неблагоприятных отклонений, как следует из табл.2.7, составляет 50 дБ, что превышает 32 дБ. Перемещаем оценочную кривую на 2 дБ вниз и получим кривую 3 на рис.2.4 и строчку 4 в
табл.2.7. После перемещения оценочной кривой сумма неблагоприятных отклонений составит 32 дБ (строчка 5 табл.2.7), следовательно, ордината перемещенной оценочной кривой на частоте 500 Гц и будет величиной индекса изоляции воздушного шума Rw = 50 дБ.
6.2.2 Определение индекса изоляции воздушного шума Rw без использования частотной характеристики ограждения
Для ограждающих конструкций сплошного сечения с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м2 из бетона, железобетона, кирпича и
тому подобных материалов индекс изоляции воздушного шума Rw допускается определять без использования частотной характеристики ограждения по формуле:
47
Рис.2.4. К расчету индекса изоляции воздушного шума - Rw:
1 – частотная характеристика ограждающей конструкции; 2 – оценочная кривая изоляция воздушного шума; 3 – оценочная кривая смещенная вниз на 2 дБ
Rw  37gm  55gК  43 , дБ,
где
(2.7)
поверхностная плотность, кг/м2 (для ребристых конструкций принимается без учета ребер);
К – коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на
легких заполнителях, поризованных бетонов и т.п. по
отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той
же поверхностной плотностью.
m–
Для сплошных ограждающих конструкций плотностью γ = 1800 кг/м3 и
более К = 1. Для сплошных ограждающих конструкций из бетонов на
легких заполнителях, поризованных бетонов, кладки из кирпича и пустотелых керамических блоков коэффициент К определяется по табл.
2.8[13].
Для ограждений из бетона плотностью 1800кг/м3и более с круглыми пустотами коэффициент К определяется по формуле:
K  1,54
где
48
4
j
,
3
bhпр
j – момент инерции сечения, м ;
b – ширина сечения, м;
hпр - приведенная толщина сечения, м.
(2.8)
Таблица 2.8
Коэффициент К, учитывающий увеличение изгибной жесткости для
различных материалов
Вид материала
Класс
Плотность,
кг/м3
К
Вид
материала
Класс
Плотность,
кг/м3
К
1
Керамзитобетон
2
В 7,5
3
1500 – 1550
1300 – 1450
1200
1100
1700-1750
1500-1650
1350-1450
1250
1400-1450
1300-1350
1100-1200
950-1000
1300
1100-1200
950-1000
4
1,1
1,2
1,3
1,4
1,1
1,2
1,3
1,4
1,2
1,3
1,4
1,5
1,1
1,2
1,3
1
Шлакопемзабетон
2
В 7,5
3
1600-1700
4
1,2
1700-1800
1,2
1000
800
600
1,5
1,6
1,7
1500-1600
1200-1400
1,1
1,2
1300
1200
1000
800
1,3
1,4
1,5
1,6
1500-1800
1,2
В
12,5В 15
Перлитобетон
В 7,5
Аглопоритобетон
В 7,5
В 12,5
Газобетон, пенобетон, газосиликат
Кладка из кирпича,
пустотелых
керамических
блоков
Гипсобетон, гипс
(в том числе поризованный или с
легкими заполнителями)
В 12,5
В 5,0
В 7,5
Момент инерции j находится как разность моментов инерции прямоугольного сечения и круглых пустот:
j
где
bh 3
D 4
n
,
12
64
(2.9)
n – количество круглых пустот.
Пример
Рассчитать индекс изоляции воздушного шума многопустотной плиты перекрытий из тяжелого бетона плотностью γ =2500 кг/м3, приведенной толщиной
hпр = 120мм. Ширина плиты в = 1,2 м, количество круглых пустот – 6 диаметром
0,16м.
Определяем поверхностную плотность плиты: m = γ · hпр = 2500 · 0,12 = 300 кг/м2.
Для определения К вычисляем момент инерции сечения j по формуле(2.9):
bh 3 nD 4 1,2  0,22 3 6  3,14  0,16 4
j



 10,6  10 4  1,93  10 4  8,67  10 4 , м4.
12
64
12
64
Определяется К по формуле(2.8):
K  1,54
j
8,67  10 4
8,67  10 4
4
4

1
,
5

1
,
5
 1,54 0,42  1,2.
3
bhпр
1,2  0,12 3
20,74  10 4
Индекс изоляции воздушного шума составит:
Rw  37gm  55gk  43  37g 300  55g1,2  43  91,65  4,35  43  53 дБ.
49
Таблица 2.7
Расчет индекса изоляции воздушного шума Rw, дБ
№
пп
1
2
3
4
5
6
Наименование
показателей
Частотная характеристика ограждающей конструкции
R, дБ
Оценочная кривая,
дБ
Неблагоприятные
отклонения, дБ
Оценочная кривая,
смещенная вниз на
2 дБ
Неблагоприятные
отклонения
от
смещенной
оценочной кривой, дБ
Среднегеометрические частоты третьоктавных полос, Гц
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
38
38
39
39
40
41
42
45
47
48
51
53
56
58
61
63
33
36
39
42
45
48
51
52
53
54
55
56
56
56
56
56
-
-
-
3
5
7
9
7
6
6
4
3
-
-
-
-
31
34
37
40
43
46
49
50
51
52
53
54
54
54
54
54
-
-
-
1
3
5
7
5
4
4
2
1
-
-
-
-
Индекс изоляции
воздушного шума
Rw, дБ
50
50
6.2.3 Определение индекса приведенного уровня ударного шума
Lnw с использованием частотной характеристики перекрытия
По аналогии с определением индекса изоляции воздушного
шума Rw (п.6.2.1), определение индекса приведенного уровня ударного шума Lnw проводят также путем сопоставления частотной характеристики перекрытия с оценочной кривой (табл.2.6 строчка 2).
Сопоставление кривых приведено на рис.2.5.
Для вычисления индекса Lnw необходимо определить сумму
неблагоприятных отклонений данной частотной характеристики от
оценочной кривой по третьоктавным полосам частот. В отличие от
определения индекса Rw, при определении индекса Lnw неблагоприятными отклонениями считаются отклонения вверх от оценочной
кривой.
Определяется величина неблагоприятного отклонения по каждой третьоктавной полосе ( Lогр
 Lоц
i
i ) и определяется сумма всех неблагоприятных отклонений:
 L
n
i 1
огр
i

 Lоц
i .
Если сумма неблагоприятных отклонений превышает 32 дБ,
оценочная кривая смещается вверх на целое число децибел так, чтобы сумма неблагоприятных отклонений от смещенной оценочной
кривой не превышает 32 дБ.
Если сумма неблагоприятных отклонений значительно меньше
32 дБ или неблагоприятные отклонения отсутствуют совсем, оценочная кривая смещается вниз на целое число дБ так, чтобы сумма
неблагоприятных отклонений от смещенной оценочной кривой не
превышала 32 дБ.
После перемещения оценочной кривой вверх или вниз при сохранении условия не превышения суммы неблагоприятных отклонений величины 32 дБ, за величину индекса приведенного уровня
ударного шума Lnw принимают ординату перемещенной оценочной
кривой, соответствующей частоте 500 Гц (рис.2.5).
Пример:
Определить индекс приведенного уровня ударного шума Lnw для перекрытия,
частотная характеристика которого приведена на рис.2.6(кривая 1) и в
табл.2.9 (строчка1). На рис.2.6 (кривая 2) и в табл.2.9 (строчка 2) приведена
оценочная кривая, взятая из СНиП 23-03-2003 (см. также табл.2.6) В данном случае неблагоприятные отклонения вверх от оценочной кривой, как
видно из рис.2.6, лежат в области частот 160,200 и 250 Гц,
51
сумма этих отклонений невелика и составляет 7дБ (строчка 3 табл.2.9).
Перемещаем оценочную кривую вниз на 4 дБ (кривая 3 рис.2.6 и строчка 4
табл.2.9) и определяем сумму неблагоприятных отклонений от перемещенной кривой. Эта сумма составляет 31 дБ, следовательно, за величину индекса приведенного уровня ударного шума Lnw принимаем ординату перемещенной оценочной кривой на частоте 500 Гц, Lnw = 56 дБ.
Рис.2.5. Сопоставление частотной характеристики перекрытия (1) с оценочной кривой ударного шума (2):
3 – оценочная кривая после перемещения (в данном случае вверх)
Рис.2.6. К расчету индекса приведенного уровня ударного шума Lnw:
1 – частотная характеристика перекрытия; 2 – оценочная кривая изоляция ударного шума; 3 –
оценочная кривая изоляция ударного шума, смещенная вниз на 4дБ
52
6.2.4 Определение индекса приведенного уровня ударного Lnw без
использования частотной характеристики перекрытия
Изоляция междуэтажных перекрытий от ударного шума в значительной степени определяется конструкцией перекрытия и техническими характеристиками используемых материалов. На рис.2.7
приведено конструктивное решение узла примыкания пола на звукоизоляционном слое к стене (или перегородке). На рис.2.7 показаны
также наиболее массовые конструкции пола на упругом основании:
по бетонному основанию (монолитному или из сборных плит) и дощатый пол на лагах. Следует обратить внимание на наличие упругих
прокладок между конструкциями пола и стеной с целью снижения
структурного шума.
Расчет индекса Lnw является, в известной мере, эмпирическим.
При расчете используются физико-технические характеристики конструкций и материалов несущей плиты перекрытия и пола, а также
справочные таблицы нормативных документов [13].
Рис.2.7. Схема конструктивного решения узла примыкания пола на звукоизоляционном слое к стене (перегородке):
1 – несущая часть междуэтажного перекрытия; 2 – стена; 3 – бетонное основание пола; 4 –
покрытие пола; 5 – дощатый пол на лагах; 6 – прокладка (слой) из звукоизоляционного материала; 7 – гибкий пластмассовый плинтус; 8 – деревянная гантель
53
Таблица 2.9
Расчет индекса приведенного уровня ударного шума Lnw
№
п/п
1
2
3
4
5
6
параметры
Приведенный
уровень ударного шума Ln ,
дБ
Оценочная
кривая, дБ
Неблагоприятные отклонения, дБ
Оценочная
кривая,смещенная
вниз на 4 дБ
Неблагоприятные
отклонения от смещенной
оценочной кривой,
Дб
Индекс приведенного уровня
ударного шума
Lnw, дБ
Среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц
200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000
100
125
160
59
60
65
65
63
62
60
58
54
50
46
43
43
62
62
62
62
62
62
61
60
59
58
57
54
-
-
3
3
1
-
-
-
-
-
-
58
58
58
58
58
58
57
56
55
54
1
2
7
7
5
4
3
2
-
-
56
54
2500
3150
41
37
33
51
48
45
42
-
-
-
-
-
53
50
47
44
41
38
-
-
-
-
-
-
Прежде всего определяется величина индекса приведенного
уровня ударного шума для несущей плиты перекрытия (сплошного
сечения или с круглыми пустотами) - Lnwо на основании поверхностной плотности этой плиты по табл.2.10 [13].
Далее определяется частота собственных колебаний пола, лежащего на звукоизоляционном слое ƒ0, по формуле:
f 0  0,16
где
EД
d  m2
, Гц,
(2.10)
динамический модуль упругости звукоизоляционного слоя, Па, принимается по табл.2.11 [13];
d – толщина звукоизоляционного слоя в обжатом состоянии, м;
m 2 – поверхностная плотность пола (без звукоизоляционного слоя), кг/м2.
EД –
Таблица 2.10
Поверхностная плотность несущей
Значения Lnwо , дБ.
плиты перекрытия; кг/м2.
150
86
200
84
250
82
300
80
350
78
400
77
450
76
500
75
550
74
600
73
Примечания.
1.При подвесном потолке из листовых материалов (ГКЛ, ГВЛ и т.п.) из значений
тается 1 дБ.
Lnwо вычи-
2. При заполнении пространства над подвесным потолком звукопоглощающим материалом из
значений Lnwо вычитается 2 дБ.
Величина d принимается по формуле:
d  d 0 (1   ),
где
(2.11)
d 0 – толщина звукоизоляционного слоя в необжатом со-
стоянии, м;
 – относительное сжатие материала звукоизоляционного
слоя под нагрузкой, принимаемое по табл.2.11 [13].
55
И, наконец, на основании индекса для несущей плиты перекрытия Lnwо принятой конструкции пола (п.1-6 табл.2.12) и частоты
собственных колебаний пола, лежащего на звукоизоляционном слое
ƒ0, по табл.2.12 [13] определяют индекс приведенного уровня ударного шума Lnw под междуэтажным перекрытием.
Пример
(пример 14 из СП 23-103-2003). Требуется рассчитать индекс приведенного
уровня ударного шума под междуэтажным перекрытием. Перекрытие состоит из железобетонной несущей плиты толщиной 14 см, γ= 2500 кг/м3 ,
звукоизоляционного слоя из материала Пенотерм (НПП-ЛЭ) толщиной 10
мм в необжатом состоянии, гипсобетонной панели плотностью 1300 кг/м3
толщиной 5см и линолеума средней плотностью 1100 кг/м3 толщиной 3 мм.
Полезная нагрузка – 2000 Па.
Определяем поверхностные плотности элементов перекрытия:
m1 = 2500 · 0, 14 = 350 кг/м2;
m2 = 1300 · 0, 05 +1100 ·0,003=68, 3 кг/м2.
Нагрузка на звукоизоляционный слой – 2000 + 683 = 2683 Па
По табл.2.10 находим Lnwо= 78 дБ.
Вычисляем частоту колебаний пола по формуле (2.10) при Ед = 6,6 ·105
Па, ε = 0,1 (последняя строчка табл.2.11) и d = 0,01 (1-0,1) = 0,009 м:
6,6  10 5
 165 Гц ≈ 160 Гц.
0,009  68,3
По табл.2.12, строчка 2, находим индекс изоляции приведенного уровня шума под данным междуэтажным перекрытием Lnw = 60 дБ.
f 0  0,16
В ряде случаев, при обосновании выбора материала упругой
звукоизоляционной прокладки, индекс приведенного уровня ударного шума Lnw под перекрытием ориентировочно можно определить по
формуле:
(2.12)
Lnw  Lnwo  Lnw , дБ,
где
Lnwo – индекс приведенного уровня ударного шума для
несущей плиты перекрытия, дБ, принимаемый по
табл.2.10;
Lnw – индекс снижения приведенного уровня ударного
шума, дБ, за счет пола на звукоизоляционном слое,
принимаемый по рис.2.8 в зависимости от поверхностной плотности пола m2 и отношения динамического модуля упругости материала прокладки Ед,
Па к её толщине в обжатом состоянии d, м.
56
Рис.2.8. Ориентировочное определение индекса Lnw при предварительном выборе упругой прокладки (звукоизоляционного слоя)
7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ИЗОЛЯЦИИ ВОЗДУШНОГО ШУМА ОГРАЖДАЮЩИМИ
КОНСТРУКЦИЯМИ
В предыдущих разделах было показано, что частотная характеристика дает наиболее полное представление об изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями.
Частотную характеристику ограждающих конструкций получают путем испытания ограждений в акустических камерах. Однако,
частотная характеристика, полученная в акустических камерах, оказывается заниженной, поскольку лабораторные испытания не учитывают структурного шума в реальных зданиях.
Экспериментальные исследования в акустических камерах, тем
более в натурных условиях зданий, весьма трудоемки и требуют
много времени. В связи с этим, нормативная литература [13] предусматривает определение частотной характеристики ограждений расчетным путем с учетом конструкции ограждения и физикотехнических свойств материалов.
С акустической точки зрения, ограждающие конструкции подразделяются на однослойные, состоящие из одного материала или
нескольких материалов, жестко связанных между собой (например,
кирпичная кладка со штукатуркой), и многослойные, состоящие из
нескольких материалов, не связанных между собой жестко (например, перегородка из гипсокартонных листов по каркасу, двойные
глухие остекления и т.п.).
57
Таблица 2.11
Динамический модуль упругости Ед и относительное сжатие ε материалов
звукоизоляционного слоя
Материалы
1.Плиты
минераловатные на синтетическом
связующем:
полужесткие
жесткие
2.Плиты из изовербазальтового волокна на синтетическом
связующем
3.Маты минераловатные прошивные
по ТУ 21-24-51-73
4.Плиты древесноволокнистые мягкие
по ГОСТ 4598 - 86
5.Прессованная
пробка
6.Песок прокаленный
7.Материалы из пенополиэтилена и и
пенополипропилена:
Велимат
Пенополиэкс
Изолон
(ППЭ –Л)
Энергофлекс,
Пенофол,
Вилатерм
Парколаг
Термофлекс
Порилекс (НПЭ)
Этафом (ППЭ –Р)
Пенотерм
(НПП – ЛЭ)
Плотность,
кг/м3
Динамический модуль упругости ЕД, Па и относительное сжатие ε материала звукоизоляционного
слоя при нагрузке на звукоизоляционный слой, Па.
2000
5000
10000
Ед
ε
Ед
ε
Ед
ε
70-90
95-100
110-125
130-150
3,6·105
4,0·105
4,5·105
5,0·105
0,5
0,5
0,5
0,4
4,5·105
5,0·105
5,5·105
6,0·105
0,55
0,55
0,5
0,45
7,0·105
8,0·105
0,6
0,55
70-90
100-120
125-150
75-125
126-175
1,9·105
2,7·105
3,6·105
4,0·105
5,0·105
0,1
0,08
0,07
0,65
0,5
2,0·105
3,0·105
5,0·105
5,0·105
6,5·105
0,15
0,1
0,08
0,7
0,55
2,6·105
4,0·105
6,5·105
-
0,2
0,15
0,1
-
250
10·105
0,1
11·105
0,1
12·105
0,15
200
11·105
0,1
12·105
0,2
12,5·105
0,25
1300-1500
120·105
0,03
130·105
0,04
140·105
0,06
1,4·105
1,8·105
2·105
0,19
0,02
0,05
1,6·105
2,5·105
3,4·105
0,37
0,1
0,1
2,0·105
3,2·105
4,2·105
0,5
0,2
0,2
2,7·105
0,04
3,8·105
0,1
-
-
2,6·105
4·105
4,7·105
6,4·105
6,6·105
0,1
0,03
0,15
0,02
0,1
3,7·105
4,8·105
5,8·105
8,5·105
8,5·105
0,15
0,1
0,2
0,1
0,2
4,5·105
9,2·105
9,2·105
0,2
0,2
0,25
Примечания:
1.Для нагрузок на звукоизоляционной слой, не указанных в этой таблице, величины Е Д, и ε
следует принимать по линейной интерполяции в зависимости от фактической нагрузки.
2.В таблице даны ориентировочные величины Е Д и ε, более точные данные следует брать из
сертификатов на материалы, в которых эти величины должны быть приведены.
58
Таблица 2.12
Индекс приведенного уровня ударного шума Lnw в зависимости от Lnwо , ƒ0
для пола различной конструкции.
Конструкция пола
1.Деревянные полы по
лагам, уложенным на
звукоизоляционный
слой в виде ленточных
прокладок с Ед = 5·10512·105 Па при расстоянии между полом и несущей плитой 60-70 мм.
ƒ0, Гц.
160
200
250
315
Индексы приведенного уровня ударного шума под
перекрытием Lnw при индексе для несущей плиты
перекрытия Lnwо
86
84
82
80
78
76
74
59
61
62
64
58
60
61
62
56
58
59
60
55
57
58
59
54
55
56
57
54
54
55
56
53
54
55
56
2.Покрытие пола на
сборных плитах с m=30
кг/м2 по звукоизоляционному слою с
Ед=3·105-10·105
3.Покрытие пола на монолитной стяжке или
сборных плитах с m=60
кг/м2 по звукоизоляционному слою с
Ед=3·105-10·105 Па
4.То же, по звукоизоляционному слою из песка
с
ЕД = 12·106 Па
5.Покрытие пола на монолитной стяжке или
сборных плитах с m=120
кг/м2 по звукоизоляционному слою с
Ед=3·105-10·105 Па
6.То же, по звукоизоляционному слою из песка
с ЕД = 12·106 Па
100
60
58
56
54
52
51
50
125
64
62
60
58
56
55
54
160
68
66
64
62
60
59
58
200
70
68
66
64
62
61
60
250
72
70
68
66
64
63
62
60
61
58
56
54
51
49
48
80
62
59
57
56
53
52
51
100
64
61
59
57
56
55
54
125
66
63
61
59
58
57
56
160
68
65
63
61
60
58
57
200
70
68
66
64
62
60
59
160
62
60
58
57
55
54
53
200
65
63
61
59
58
57
56
250
67
65
63
61
60
59
58
315
71
69
67
66
64
63
62
60
59
56
54
52
50
48
47
80
61
58
56
54
52
50
49
100
63
60
58
57
55
53
52
125
65
62
60
58
56
54
53
160
67
64
62
60
58
56
55
200
68
65
64
62
60
58
57
160
61
58
56
55
53
52
51
200
63
60
58
57
55
54
53
250
65
63
61
59
58
57
56
315
69
67
65
64
62
61
60
Примечание: При промежуточных значениях поверхностной плотности стяжки (сборных
плит) индексы следует определять по интерполяции, округляя до целого числа дБ.
Механизм звукоизоляции ограждающих конструкций определяется конструкцией и свойствами материалов ограждения, но на
разных звуковых частотах закономерности звукоизоляции имеют
свои особенности.
На низких частотах звукоизоляция однослойных конструкций
определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями. У
большинства однослойных ограждений собственная частота колебаний лежит ниже нижней границы нормируемого диапазона частот < 100 Гц.
59
На средних частотах звукоизоляция определяется массой
ограждения, но зависит также от частоты звукового диапазона.
Ограждение можно рассматривать как сумму большого количества
отдельных масс, колеблющихся независимо одна от другой. В этом
частотном диапазоне звукоизолирующая способность ограждения
определяется по так называемому закону масс:
R  20gmf  54 , дБ,
где
(2.13)
2
m – поверхностная плотность конструкции ограждения, кг/м ;
f – частота звука, Гц.
Из этого уравнения следует, что с увеличением массы (поверхностной плотности) ограждений их звукоизолирующая способность
возрастает. При увеличении массы в два раза звукоизолирующая
способность ограждения возрастает на 6 дБ.
Из уравнения следует также, что звукоизолирующая способность ограждения возрастает с увеличением частоты. Так, при увеличении частоты звука на октаву (в два раза) звукоизоляция возрастает также на 6дБ.
В области высоких частот звукоизолирующая способность
ограждения зависит не только от массы, но и от жесткости конструкции.
При наклонном падении звуковых волн на ограждение, энергия волны передается ограждению и вызывает в нем бегущую волну
изгиба ограждения. При определенных условиях длина изгибной
волны в ограждении λи может оказаться равной проекции длины звуковой волны, падающей на ограждение λп/sinθ, т.е.
И   / sin  .
(2.14)
В результате такого совпадения амплитуда волн изгиба значительно возрастает и наступает полная передача звуковой энергии по
другую сторону ограждения (т.е. резко снижаются звукоизоляционные качества ограждений). Это явление получило название эффекта
волнового совпадения (рис.2.9).
Эффект волнового совпадения особенно ярко проявляется в
тонких однослойных конструкциях снижением изоляции воздушного шума на определенных частотах (см. ординаты RB и Rc на
рис.2.13 и в табл.2.14)
60
Рис.2.9. Эффект волнового совпадения:
1 – направление падающей волны с длиной
волны λп; 2 – прошедшая волна; 3 –
направление изгибной волны с длиной волны λи; 4 – колеблющееся ограждение
Звукоизоляция многослойных ограждающих конструкций во
многих случаях бывает выше, чем однослойных ограждений той же
поверхностной плотности.
Звукоизоляционные качества двухслойных ограждений зависят от поверхностной плотности и массы отдельных листов, соотношения их жесткостей, толщины воздушного промежутка или слоя
звукопоглощающего материала между листами, модуля упругости
звукопоглощающего материала, частоты волнового совпадения каждого листа двухслойного ограждения, резонанса всей конструкции и
характера связи листов ограждения между собой.
При прохождении звуковых волн через двухслойное ограждение с воздушным промежутком образуются стоячие звуковые волны,
которые являются жесткими связями между двумя листами ограждения. При заполнении воздушного промежутка звукопоглощающими материалами, значительно ослабляется влияние эффекта стоячих
волн. При использовании в двухслойных ограждениях листов одинаковой массы, но разной жесткости при изгибе, в значительной степени может быть снижено действие эффекта волнового совпадения.
Расчет параметров частотной характеристики является в известной мере эмпирическим, в котором используются геометрические параметры конструкций ограждения, свойства материалов
ограждения и справочные таблицы, приведенные в нормативной литературе [13].
Рассмотрим расчет параметров и построение частотных характеристик наиболее типичных ограждающих конструкций.
61
7.1 Однослойные ограждающие конструкции
7.1.1 Массивные ограждающие конструкции сплошного сечения
из бетона, железобетона, кирпича и подобных материалов
К данному типу конструкций относятся ограждения с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м2. Частотная характеристика
таких конструкций имеет вид ломаной линии ABCD, изображенной
на рис.2.10.
Расчет параметров частотной характеристики заключается в
определении координат точек В и С.
Рис.2.10. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным
плоским массивным ограждением
Таблица 2.13
Определение абсциссы точки В
Плотность бетона γ, кг/м3
f B , Гц
≥ 1800
29000/h
1600
1400
1200
31000/ h
33000/ h
35000/ h
1000
37000/ h
800
39000/ h
600
40000/ h
Примечания:
1. h – толщина ограждения, мм.
2. Для промежуточных значений γ частота f B определяется интерполяцией.
62
Абсциссу точки В и частоту ƒВ следует определять по
табл.2.13 [13] в зависимости от
толщины и плотности материала
конструкции. Полученное значение ƒВ следует округлять до ближайшей среднегеометрической
частоты третьоктавной полосы.
Ординату точки В следует определять в зависимости от эквивалентной поверхностной плотности mэ по формуле:
RB  20gmэ  12 , дБ.
(2.15)
Эквивалентная поверхностная плотность mэ определяется по
формуле:
2
(2.16)
mэ  K  m , кг/м ,
где
2
m – поверхностная плотность, кг/м (для ребристых кон-
струкций принимается без учета ребер);
K – коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения на легких заполнителях, поризованных бетонов и т.п. по отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той же поверхностной плотностью.
Для сплошных ограждающих конструкций плотностью γ =
1800 кг/м3 и более K = 1,0.
Для сплошных ограждающих конструкций из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов, кладки из кирпича и пустотелых керамических блоков коэффициент К определяется по
табл.2.8 [13].
Для ограждений из бетона плотностью 1800 кг/м3 и более с
круглыми пустотами коэффициент К определяется по формуле:
K  1,54
где
j
,
3
bhпр
(2.17)
4
j – момент инерции сечения, м ;
b – ширина сечения, м;
hпр – приведенная толщина сечения, м.
Для ограждающих конструкций из легких бетонов с круглыми
пустотами коэффициент К принимается как произведение коэффициентов, определенных отдельно для сплошных конструкций из легких бетонов и конструкций с круглыми пустотами.
Момент инерции ограждения прямоугольного сечения определяется по формуле:
j
bh 3
,
12
(2.18)
а момент инерции круглых пустот по формуле:
jn
D 2
64
,
(2.20)
63
где
h – толщина ограждения, м;
D – диаметр пустот, м;
n – количество пустот;
 – число «пи» = 3,14.
Отсюда момент инерции ограждения с круглыми пустотами
определится как разность:
bh 3
D 4
j
n
.
12
64
(2.21)
Полученное значение ординаты точки В следует округлять до
целого значения децибел.
После определения координат точки В частотная характеристика достраивается следующим образом: из точки В влево проводится горизонтальный отрезок АВ, а вправо от точки В проводится
отрезок ВС с наклоном 6 дБ на октаву до точки С, которая определяется ординатой точки С - Rc = 65 дБ, из точки С вправо проводится
горизонтальный отрезок СD. Если точка С окажется за пределами
нормируемого диапазона частот f c > 3150 Гц, то отрезок СD частотной характеристики будет отсутствовать.
Пример
(пример 4 из СП 23-103-2003). Построить частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой из тяжелого бетона плотностью γ =
2300 кг/м3 и толщиной h = 100 мм.
Находим абсциссу точки В по табл.2.13:
29000 29000
fB 

 290 Гц.
h
100
Полученное значение f B =290 Гц округляем до ближайшей среднегеометрической частоты третьоктавной полосы, окончательно f B =315 Гц.
Определяем поверхностную плотность ограждения m    h  2300  0,1  230
кг/м2 и эквивалентную поверхностную плотность по формуле (2.16) (с учетом того, что в нашем случае γ> 1800 кг/м3 и К=1): mэ  K  m  1  230  230
кг/м2.
Ординату точки В определяем по формуле (2.15):
RB  20gmэ  12  20g 230  12  35,2  35 дБ.
Из точки В влево проводим горизонтальный отрезок АВ, а вправо – отрезок
ВС с наклоном 6 дБ на октаву до ординаты 65 дБ, это и будет ордината
точки С. В нашем случае абсцисса точки С соответствует частоте 10000
Гц, то есть находится за пределами нормируемого диапазона (3150 < 10000).
Рассчитанная частотная характеристика перегородки приведена на
рис.2.11.
64
В нормируемом диапазоне частот изоляция воздушного шума перегородкой
из тяжелого бетона составит:
ƒ,
Гц
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
R,
дБ
35
35
35
35
35
35
37
39
41
43
45
47
49
51
53
55
Рис.2.11. Частотная характеристика перегородки из тяжелого бетона
Пример
(пример 6 из СП 23-103-2003). Построить частотную характеристику изоляции воздушного шума несущей частью перекрытия из многопустотных
плит толщиной 220 мм и приведенной толщиной 120 мм, выполненных из
тяжелого бетона плотностью γ = 2500 кг/м3.
Определяем момент инерции сечения j многопустотной плиты как разность моментов сечения прямоугольного сечения и шести круглых пустот
по формуле (2.21):
bh 3
D 4 1,2  0,22 3
3,14  0,16 4
j
n

6
 10,6  10 4  1,93  10 4  8,67  10 4 , м4.
12
64
12
64
Определяем коэффициент К по формуле (2.17):
K  1,54
j
8,67  10 4
4

1
,
5
 1,54 0,42  1,2.
3
3
bhпр
1,2  0,12
Средняя плотность плиты (с учетом пустотности):
0,12
 
 2500  1364 кг/м3 ≈1400 кг/м3.
0,22
По величине средней плотности по табл.2.13 определяем абсциссу точки В
– частоту fВ:
33000
fB 
 150 Гц.
220
65
Округляем эту величину до ближайшей среднегеометрической частоты
третьоктавной полосы fВ = 160 Гц.
Определяем эквивалентную поверхностную плотность конструкции по
формуле (2.16):
mэ  K  m  1,2  2500  0,12  360 кг/м2.
Находим ординату точки В по формуле (2.15):
RB  20gmэ  12  20g 360  12  39,1  39 дБ.
Из точки В влево проводим горизонтальную линию АВ, а вправо – отрезок
ВС с наклоном 6 дБ на октаву. Точка С совпадает с третьоктавной полосой
3150 Гц нормируемого частотного диапазона, поэтому горизонтальный отрезок СD отсутствует. Полученная частотная характеристика представлена на рис.2.12.
Рис.2.12. Частотная характеристика перекрытия из многопустотных плит
В нормируемом диапазоне частот изоляция воздушного шума многопустотной плитой перекрытия из тяжелого бетона составит:
ƒ,
Гц
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
R,
дБ
39
39
39
41
43
45
47
49
51
53
55
57
59
61
63
65
7.1.2 Плоские тонкие ограждающие конструкции из металла,
стекла, гипсокартона и подобных материалов
Частотные характеристики подобных конструкций изображают в виде ломаной линии АВСD, представленной на рис.2.13
66
Координаты точек В и С следует определять по табл.2.14. Значения f B и f c , определенные в соответствии с табл.2.14, округляются до ближайшей среднегеометрической частоты третьоктавных полос. Наклон участка АВ в соответствии с рис.2.13 следует принимать
4,5 дБ на октаву, а участка СD – 7,5 дБ на октаву.
Рис.2.13. Частотная характеристика изоляции воздушного шума однослойным
плоским тонким ограждением
Таблица 2.14
К определению координат точек В и С частотной характеристики однослойного плоского тонкого ограждения
Плотность,
кг/м3
7800
f B , Гц
f c , Гц
RB,
дБ
R С,
дБ
6000/h
12000/h
40
32
2500-2700
6000/h
12000/h
32
22
3.Стекло силикатное
2500
6000/h
12000/h
35
29
4.Стекло органическое
1200
2100
1800
1600
1100
850
850
650
17000/h
9000/ h
9000/ h
10000/h
19000/h
19000/h
13000/h
13500/h
34000/h
18000/h
18000/h
20000/h
380000/h
38000/h
26000/ h
27000/ h
37
35
34
34
36
34
32
30,5
30
29
28
28
30
28
27
26
1100
19000/h
38000/ h
35
29
Материалы
1.Сталь
2.Алюминиевые сплавы
5.Асбоцементные листы
6.Гипсокартонные листы (сухая
гипсовая штукатурка)
7.Древесно-стружечная плита (ДСП)
8.Твердая древесно-волокнистая
плита (ДВП)
Примечание: h – толщина, мм.
67
Пример
(пример 8 СП 23-103-2003). Построить частотную характеристику изоляции воздушного шума глухим металлическим витражом, остекленным одним силикатным стеклом толщиной 6 мм.
По табл.2.14 находим координаты точек В иС:
6000
 1000 Гц;
частота f B =
6
12000
 2000 Гц.
частота f c =
6
Ординаты точек В – RВ = 35 дБ; С - Rc = 29 дБ.
Строим частотную характеристику в соответствии со схемой рис.2.13. Из
точки В влево проводим отрезок АВ с наклоном 4,5 дБ на октаву, а из точки С вправо – отрезок СD с наклоном 7,5 дБ на октаву (рис.2.14).
Рис.2.14. Частотная характеристика витража с однослойным стеклом
В нормируемом диапазоне частот изоляция воздушного шума глухим витражом из силикатного стекла составляет:
ƒ, Гц
100
R, дБ
20
68
125
21,5
160
23
200
24,5
250
26
315
27,5
400
29
500
30,5
630
32
800
33,5
1000
1250
1600
2000
2500
3150
35
33
31
29
31,5
34
7.2 Многослойные ограждающие конструкции из двух тонких
листов
7.2.1 Ограждающие конструкции с воздушным промежутком
между листами
К этому типу ограждающих конструкций относятся глухие
остекления, перегородки в виде двух обшивок из одинарных листов
сухой гипсовой штукатурки, металла и т.п. по каркасу из тонкостенного металла, асбестоцементного профиля или деревянных брусков
при одинаковой толщине листов.
Частотная характеристика изоляции воздушного шума подобных ограждающих конструкций имеет вид, представленный на
рис.2.15 в виде линии A1 EFKLMNP.
Рис.2.15. Частотная характеристика изоляции воздушного шума конструкцией, состоящей из двух листов с воздушным промежутком при одинаковой толщине листов
Частотная характеристика строится в следующей последовательности:
1. Строится частотная характеристика изоляции воздушного
шума одной обшивкой по методике предыдущего раздела. Получаем
вспомогательную линию АВСD (см. рис.2.15). Далее путем прибавления к ординатам точек А, В, С и D поправки ΔR1 на увеличение
поверхностной плотности по табл.2.15 строим вторую вспомогательную линию А1 В1 С1 D1 (см.рис.2.15).
69
Таблица 2.15
Поправка ΔR1 на увеличение поверхностной плотности двухслойного
ограждения по сравнению с однослойным
mобщ./ m1
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
2,0
2,2
2,3
2,5
ΔR1, дБ
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
ΔR1, дБ
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
mобщ./ m1
2,7
2,9
3,1
3,4
3,7
4,0
4,3
4,6
5,0
В табл.2.15 m1 – толщина одного листа, mобщ – толщина всех
листов ограждения. В нашем случае, для двухслойного ограждения с
одинаковой толщиной листов mобщ/ m = 2, следовательно, ΔR1 = 4,5
дБ (каркас не учитывается).
2.Определяется частота резонанса конструкции по формуле:
f p  60
где
m1  m2
, Гц,
d  m1  m2
(2.22)
2
m1 и m 2 – поверхностные плотности листов, кг/м ;
d – толщина воздушного промежутка, м.
Значение f p округляется до ближайшей среднегеометрической
частоты третьоктавной полосы.
До частоты 0,8 f p включительно частотная характеристика
звукоизоляции конструкции совпадает со вспомогательной линией
А1 В1 С1 D1 (см. рис.2.15 точка Е). На частоте f p звукоизоляция принимается на 4 дБ ниже линии А1 В1 С1 D1 (точка F рис.2.15).
3. Построение частотной характеристики на интервале частот
f p – fB .
На частоте 8 f p (три октавы выше частоты резонанса) находится точка К с ординатой RК = RF +H, которая соединяется с точкой
F. Величина H определяется по табл.2.16 в зависимости от толщины
воздушного промежутка.
Таблица 2.16
Величина Н в зависимости от толщины воздушного промежутка между листами
Толщина воздушного
промежутка d, мм
Величина Н, дБ
70
15-25
50
100
150
200
22
24
26
27
28
От точки К проводится отрезок KL с наклоном 4,5 дБ на октаву до частоты f B (т.е. параллелью вспомогательной линии
А1 В1). Превышение точки L над точкой В1 представляет собой поправку на влияние воздушного промежутка ΔR2 ( в диапазоне частот
выше 8 f p ). В том случае, когда f B = 8 f p , точки К и L сливаются в
одну. Если f B < 8 f p , то отрезок FК проводится только до точки L,
соответствующей частоте f B . Точка К в этом случае лежит вне расчетной частотной характеристики и является вспомогательной.
4. Построение частотной характеристики на интервале частот
f B до частоты 3150 Гц, то есть до последней третьоктавной полосы
нормируемого частотного диапазона.
От точки L до частоты 1,25 f B (до следующей третьоктавной
полосы) проводится горизонтальная линия LM. На частоте f c находится точка N, ордината которой образуется путем прибавления к
ординате С1 поправки ΔR2. Точка N соединяется с точкой M. Далее
из точки N проводится отрезок NР с наклоном 7,5 дБ на октаву.
Пример
(пример 9 из СП 23-103 -2003) Требуется построить частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной из двух гипсокартонных листов (сухой гипсовой штукатурки, СГШ) толщиной 14 мм, γ
= 850 кг/м3 по деревянному каркасу. Воздушный промежуток имеет толщину 100 мм.
Строим частотную характеристику звукоизоляции для одного гипсокартонного листа в соответствии с предыдущим разделом. Координаты точек
В и С определяем по табл.2.14:
19000
fB 
 1357  1250 Гц; RB = 34 дБ;
14
38000
 2714  2500 Гц; Rс = 28 дБ.
14
Строим вспомогательную линию АВСD с учетом поправки ΔR1 по табл.2.15,
равной 4,5 дБ, строим вторую вспомогательную линию А1 В1 С1 D1 на 4,5 дБ
выше линии АВСD (рис.2.16).
Определяем частоту резонанса по формуле (2.22). Поверхностная плотность листа СГШ: m = γ h= 850 · 0,014 =11,9 кг/м2.
11,9  11,9
f p  60
 77,8  80 Гц.
0,1  11,9  11,9
На частоте 80 Гц находим точку F на 4 дБ ниже соответствующей ординаты линии А1 В1 С1 D1, RF = 16,5 дБ.
На частоте 8 f p (630 Гц) находим точку К с ординатой
fc 
71
RК = RF + Н= 16,5 + 26 =42,5 дБ (Н=26 дБ по табл.2.16). От точки К проводим
отрезок KL до частоты f B = 1250 Гц с наклоном
4,5 дБ на октаву, RL = 47 дБ. Превышение точки L над ординатой точки В1
дает нам величину поправки ΔR2 = 8,5 дБ.
От точки L проводим вправо горизонтальный отрезок LM на одну третьоктавную полосу. На частоте f B = 2500 Гц строим точку
N, ордината RN= RC1  R2  32,5  8,5  41 дБ. От точки N проводим отрезок
NР с наклоном 7,5 дБ на октаву.
Линия FKLMNP представляет собой частотную характеристику изоляции
воздушного шума данной перегородкой, рис.2.16
Рис.2.16. Частотная характеристика перегородки из двух гипсокартонных листов с воздушным промежутком 100 мм
В нормируемом диапазоне частот звукоизоляция составляет:
ƒ,
Гц
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
R,
дБ
19,5
22,5
25
28
31
34
36,5
39,5
42,5
44
45,5
47
1600
47
2000
2500
3150
44
41
43,5
7.2.2 Ограждающие конструкции с заполнением воздушного
промежутка пористым или пористо-волокнистым материалом
В соответствии с методикой предыдущего раздела, строится
частотная характеристика звукоизоляции с незаполненным воздушным промежутком. При этом в общую поверхностную плотность
конструкции mобщ. при определении поправки ΔR1 включается поверхностная плотность заполнения воздушного промежутка.
72
Если в качестве материала заполнения воздушного промежутка выбраны минераловатные или стекловолокнистые плиты, то частоту резонанса конструкции f p определяют по формуле (2.22).
Если воздушный промежуток заполнен пористым материалом
с жестким скелетом (пенопласт, пенополистирол, фибролит и т.п.),
то частоту резонанса конструкции f p определяют по формуле:
f p  0,16
где
E B (m1  m2 )
, Гц,
d  m1  m2
(2.23)
2
m1 и m2 – поверхностные плотности обшивок, кг/м ;
d – толщина воздушного промежутка, м;
динамический модуль упругости материала заполнения, Па.
Если обшивки не приклеиваются к материалу заполнения, то
значения Eд принимаются с коэффициентом 0,75.
В области низких частот вплоть до частоты резонанса включительно ( f ≤ f p ) частотная характеристика звукоизоляции конструкции полностью совпадает с частотной характеристикой, построенной
для перегородки с незаполненным воздушным промежутком.
На частотах f ≥1,6 f p звукоизоляция увеличивается дополнительно на величину ΔR4 в соответствии с табл.2.17
EД –
Таблица 2.17
Увеличение звукоизоляции ΔR 4 в зависимости от полноты заполнения
воздушного промежутка
Материал заполнения
Пористо-волокнистый (минеральная вата,
стекловолокно)
Пористый с жестким скелетом (пенопласт,
фибролит)
Заполнение промежутка
ΔR 4
20%
30%
40%
50-100%
2
3
4
5
100 %
3
На частоте f p =1,6 f p (две третьоктавные полосы выше частоты
резонанса) отмечается точка Q с ординатой на величину ΔR4 выше
точки, лежащей на отрезке FK, и соединяется с точкой F. Далее от
точки Q частотная характеристика строится параллельно частотной
характеристике звукоизоляции конструкций с незаполненным воздушным промежутком.
73
В итоге получаем частотную характеристику конструкции в
виде линии А1EFQK1L1M1N1P1 (рис.2.17).
Пример
(пример 11 из СП 23-103-2003). Требуется построить частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой, выполненной из двух листов сухой гипсовой штукатурки толщиной 10 мм, γ =1100 кг/м3 по деревянному каркасу, воздушный промежуток d = 50 мм заполнен минераловатными плитами ПП-80, γ = 80 кг/м3.
Рис.2.17. Частотная характеристика изоляции воздушного шума каркаснообшивной перегородкой с заполнением воздушного промежутка
Строим частотную характеристику звукоизоляции для одного гипсокартонного листа. Координаты точек В и С определяем по табл.2.14:
19000
fB 
 1900  2000 Гц; RB=36 дБ;
10
38000
 3800  4000 Гц; Rс = 30 дБ.
10
Общая поверхностная плотность ограждения включает в себя две обшивки
с m1 = m2 = γh=1100·0,01 = 11 кг/м2 и заполнение 80×0,05 =4 кг/м2, mобщ. =
11+11+4=26 кг/м2.
mобщ/ m1 = 26/11 = 2,36; по табл.2.15, находим ΔR1 = 5,5 дБ.
Строим вспомогательную линию А1 В1 С1 на 5,5 дБ выше линии АВС
(рис.2.18). Точка С лежит уже вне нормируемого диапазона частот.
Определяем частоту резонанса конструкции по формуле (2.22):
fc 
74
11  11
 114  125 Гц.
0,05  11  11
На частоте 0,8 f p = 100 Гц отмечаем точку Е с ординатой
f p  60
RE = 16, 5 + 5,5 =22 дБ, на частоте f p = 125 Гц – точку F с ординатой RF =
18+5,5-4=19,5 дБ.
На частоте 8 f p = 1000 Гц отмечаем точку К с ординатой
RК = RF +Н=19,5+24 =43,5 дБ и соединяем ее с точкой F. Н=24дБ по
табл.2.16. Далее до частоты f B = 2000 Гц проводим отрезок KL с наклоном
4,5 дБ на октаву, RL = 48 дБ, до следующей третьоктавной полосы 2500 Гц
горизонтальный отрезок LМ. На частоте f c = 4000 Гц отмечаем точку N с
ординатой RN  RC1  R2  Rc  R1  R2  30  5,5  6,5  42 дБ.
Линия EFKLMN является частотной характеристикой изоляции воздушного шума перегородкой с незаполненным воздушным промежутком.
На частоте 1,6 f p = 200 Гц отмечаем точку Q с ординатой RQ = 25+5=30 дБ
(по табл.2.17 поправка ΔR4 = 5 дБ) и соединяем ее с точкой F. Далее строим
частотную характеристику параллельно линии FKLMN, прибавляя к ее
значениям поправку ΔR4 = 5 дБ (рис.2.18).
Рис.2.18. Частотная характеристика перегородки из двух гипсокартонных листов с воздушным промежутком, заполненным минераловатными плитами
В нормируемом диапазоне частот изоляция воздушного шума данной перегородкой составит:
ƒ,
Гц
R,
дБ
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
22
19,5
24,5
30
32,5
35
38
40,5
43
46
48,5
50
1600
51,5
2000
2500
3150
53
53
50
75
РАЗДЕЛ III
ШУМЫ В ГОРОДЕ И ИХ СНИЖЕНИЕ В РАСЧЕТНЫХ
ТОЧКАХ
Современные города перегружены транспортными шумами.
Если авиационные шумы удалены от городов на значительные расстояния, то автомобильные шумы и шумы городского рельсового
транспорта максимально приближены к человеку, к месту его работы и проживания. Исследованиями показано, что 60-80 % всех шумов города происходят от наземного автомобильного и рельсового
транспорта. В связи с этим, в последующих разделах рассмотрены
закономерности определения уровня шумов от транспортных потоков и мероприятия по их снижению.
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЕЙ ШУМА ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
Для акустических расчетов транспортного шума в застройке
необходимы следующие исходные данные:
1.Проект вертикальной планировки территории жилого района
или микрорайона с привязкой существующих и проектируемых зданий с указанием их этажности и назначения.
2.Вертикальная планировка и поперечные профили улиц и дорог с указанием продольных уклонов и типа дорожного покрытия
проезжей части.
3.Характеристика автомобильного транспортного потока (соотношение автомобилей, автобусов, троллейбусов, доля грузовых
автомобилей, интенсивность движения в обоих направлениях ед/час,
скорость движения км/час).
4.Интенсивность движения потоков трамваев, пар/час.
5.Роза ветров в данной местности.
В акустическом расчете выделяются следующие этапы:
1.Выявление источников шума и определение их шумовых
характеристик.
2.Выбор расчетных точек.
3.Разбивка территории застройки на участки, различающиеся
по условиям распространения шума (РТ в прямой видимости ИШ и
РТ, экранированные от ИШ зданиями или другими препятствиями).
4.Определение уровней звука в расчетных точках.
76
5.Определение допустимых уровней звука в расчетных точках
(по нормативным документам).
6.Определение требуемого снижения уровней звука в расчетных точках и проектирование мероприятий по его снижению.
8.1. Шумовые характеристики городского транспорта
А. Автомобильный транспорт
При расчете и проектировании защиты от шума автомобильного транспорта рассматривают, как правило, не отдельные виды
транспорта, а транспортные потоки.
В соответствии с ГОСТ 20444 – 85 [18], шумовой характеристикой транспортного потока (автомобилей, автобусов и троллейбусов) является эквивалентный уровень звука LА экв., дБА на расстоянии 7,5 м от оси первой полосы движения.
На стадии ТЭО (технико - экономического обоснования) шумовую характеристику транспортных потоков допускается принимать по табл.3.1
Таблица 3.1
Обобщенная шумовая характеристика транспортных потоков
Характеристика улиц и дорог
Магистральные дороги скоростного движения
Магистральные улицы общегородского значения:
- непрерывного движения
- регулируемого движения
Магистральные дороги регулируемого движения
Магистральные улицы районного значения
Число полос
движения в обе
стороны
Шумовая характеристика LА экв ,
дБА
8
6
4
83
82
81
8
6
4
8
6
4
6
4
2
4
2
80
79
78
78
77
76
76
75
73
75
73
На стадии разработки проектов детальной планировки требуется характеристика транспортных потоков, а также улиц и дорог:
1)Интенсивность движения транспорта, единиц в час.
77
2)Доля в транспортном потоке грузовых автомобилей7 и городского транспорта (автобусов и троллейбусов), % от общего количества.
3)Продольный уклон улиц или дорог, %.
4)Тип покрытия проезжей части улицы или дороги.
5)Число полос движения в обе стороны.
6)Наличие (или отсутствие) бульваров, зеленых и пешеходных
зон между полосами проезжей части разных направлений.
При наличии перечисленной информации, эквивалентный уровень звука LА экв, дБА от транспортного потока определяется по формуле:
L Àýêâ  10gQ  13,3g  4g (1   )  L A1  L A2  L A3  15 дБА, (3.1)
где
Q – интенсивность движения транспорта, ед/час;
 – средняя скорость потока, км/час;
 – доля средств грузового и общественного транспорта
в потоке, %;
L A1 – поправка, учитывающая тип покрытия проезжей части дороги (табл.3.2);
L A2 – поправка, учитывающая число полос движения
(табл.3.2);
L A3 – поправка, учитывающая продольный уклон улицы
или дороги (табл.3.3).
Таблица 3.2
Поправка, учитывающая число полос движения и тип покрытия проезжей
части
№
п/п
1
2
7
Фактор влияния
Поправка к LА экв., дБА
Число полос движения в обоих направлениях:
2
4
6-8
Тип покрытия проезжей части:
- асфальтобетонные
- цементобетонные
К грузовым относятся автомобили с грузоподъемностью 1,5т и более
78
2
1
0
0
3
Таблица 3.3
Поправки, учитывающие продольный уклон улицы или дороги
Продольный уклон улицы или дороги, %
2
4
6
8
10
Поправка к LА экв., дБА, при доле числа грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов в
суммарном числе транспортных средств в потоке, %.
0
5
20
40
100
1
1
1,5
1,5
1
1,5
2,5
2,5
3
1
2,5
3,5
4
5
1,5
3,5
4,5
5,5
6,5
2
4,5
6
7
8
Пример
(из пособия к МГСН 2.04-97). Транспортная магистраль с асфальтобетонным покрытием имеет 6 полос движения. Продольный уклон проезжей части отсутствует (уклон 0%). Интенсивность движения – 1800 транспортных единиц в час, доля грузового и общественного транспорта ρ=40%,
средняя скорость транспортного потока υ=40км/час. Требуется определить
шумовую характеристику транспортного потока-LАэкв.
LАэкв определим, используя формулу (3.1) и табл. 3.2 и 3.3.
L Аэкв  10g1800  13,3g 40  4g (1  40)  0  0  0  15 
 32,55  21,30  6,45  0  0  0  15  75,3дБА.
Если между полосами движения автомобильного транспорта в
разных направлениях размещены бульвары или пешеходные аллеи,
шумовая характеристика транспортных потоков определяется раздельно для каждого направления движения и складывается энергетически.
Б.Трамваи
Шумовой характеристикой потоков трамваев является эквивалентный уровень звука LА экв., дБА и расчетный максимальный уровень звука LА макс., дБА на расстоянии 7,5 м от оси трамвайного пути,
ближайшего к расчетной точке (табл.3.4).
Пример
Определить эквивалентный LА экв и максимальный LА макс уровень шума на
расстоянии 7,5м от оси ближайшего пути от потока трамваев интенсивности 10 пар/час при шпально-песчаном основании пути.
LА экв и LА макс определим по табл.3.4. При шпально-песчаном основании
(строчка 1) и интенсивности движения трамваев (10 пар/час), получим:
LА экв = 64 дБА и LА макс = 82 дБА.
79
Таблица 3.4
Шумовая характеристика потоков трамваев
Основание
Шпальнопесчаное
Шпальнощебеночное
на монолитной бетонной
плите
Шпальнощебеночное
Монолитнобетонное
Эквивалентный уровень звука, LАэкв дБА, при интенсивности движения, пар/ч
4
5
6
8
10
12
15
20
25
30
40
50
Расчетный
максимальный
уровень звука,
LА макс дБА
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
82
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
83
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
86
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
92
8.2.Выбор расчетных точек на территории микрорайонов
При анализе городских шумов в качестве расчетных зон выбираются придомовые территории, зоны отдыха, детские и школьные
площадки и т.п., а также вертикальные зоны, отстоящие на два метра
от фасадов зданий.
Расчетные точки на площадках отдыха выбираются, как правило, в зоне попадания прямых звуковых лучей на границе площадки, ближайшей к источнику шума, на высоте 1,5м от поверхности
земли.
Расчетные точки у фасадов зданий выбирают напротив окон
первого, среднего или верхнего этажей в зависимости от постановки
задачи. В дальнейшем найденные значения эквивалентного или максимального уровней звука у фасадов зданий используются для подбора звукоизоляции окон и обеспечения необходимого уровня звука
в помещениях. Причем, необходимая звукоизоляция окна должна
обеспечиваться с соблюдением требований к воздухообмену помещений, то есть при открытых форточках, воздухоприемных створках
и других приточных устройствах.
8.3. Разбивка территории застройки на зоны – участки прямого
и экранированного звука
К расчетной точке на территории застройки звук может приходить как с разных участков одной автомагистрали, так и с нескольких улиц или дорог. Расчетная точка может находиться в зоне пря80
мой видимости источника шума и может быть экранирована зданиями или другими экранами. В реальной застройке к одной расчетной
точке с различных участков автомагистралей может подходить как
прямой звук, так и экранированный.
Для систематизации расчетов уровней звука в реальной застройке проводят разбивку территории так, чтобы выделить все возможные зоны поступления к расчетной точке как прямого, так и
экранированного звука. Для этого из РТ проводят лучи, которые разбивают участок на зоны прямого и экранированного звука.
На рис.3.1 в качестве примера приведена схема жилого микрорайона на пересечении магистральных улиц городского и районного
значения. Проведено деление территории микрорайона на участки
прямого звука, приходящего к расчетной точке (РТ) - секторы, ограниченные углами α1 и α2, и выделены кратчайшие пути для экранированного звука – направления S1 и S2.
Рис.3.1. Схема жилого микрорайона на пересечении магистральных улиц городского (1) и районного (2) значений:
α1 и α2 – сектора прямого звука; S1 и S2 – кратчайшие расстояния до магистралей для экранированного звука; РТ – расчетная точка
На рис.3.2 в вертикальном сечении приведены расчетные схемы распространения звука в открытом пространстве и при наличии
экранирующих препятствий.
В случае определения эквивалентного уровня звука в расчетной точке от прямого звука принимается LА экв. источника шума и
вводятся поправки Δ L, учитывающие:
- расстояние rn от ИШ до РТ;
- вид покрытия территории (асфальт, газон и т.д.);
- зеленые насаждения на пути звука;
- ограничение угла видимости ИШ от РТ.
81
Рис.3.2. Расчетные схемы для определения снижения уровня звука в открытом
пространстве (а); экраном – стенкой (б) и зданием (в):
1 – отражающая или поглощающая плоскости; РТ - расчетная точка; ИШ - источник шума;
ИШ1 - мнимый источник шума
Вводимые поправки, в основном, снижают уровень звука в
расчетной точке. Исключение составляет поправка, вводимая на вид
покрытия территории между ИШ и РТ. Эта поправка снижает уровень звука или увеличивает его в зависимости от акустических
свойств материалов покрытия.
В случае определения эквивалентного уровня звука в расчетной точке, экранированной зданиями или экранами-стенками, расчет
проводится аналогично расчету для прямого звука и вводится дополнительная поправка на снижение звука экранами.
В случае, если расчетная точка расположена на расстоянии
2 м от фасада здания (для оценки уличного шума при определении
звукоизоляционных свойств оконных конструкций), то вводится еще
одна поправка, которая учитывает увеличение уровня звука за счет
звуковой энергии, отраженной от фасадов зданий.
82
Таким образом, для расчетной точки на территории будет получено несколько значений LА экв. или LА макс.. Для случая, представленного на рис.3.1, будет получено два значения уровней для прямого звука в секторах α1 и α2 и два значения уровней звука, экранированных зданиями по линиям S1 и S2.
Для получения одного значения уровня звука в расчетной точке (из нескольких) используется таблица сложения уровней звука
(табл.3.5).
Таблица 3.5
Таблица для сложения уровней звука
Разность
двух
3
складываемых
уровней, дБ или 0
дБА
Добавка к большему уровню, дБ
3
или дБА
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
15
20
2,5
2,1
1,8
1,5
1,2
1
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Последовательное сложение уровней звукового давления
(уровней звука) начинается с максимального уровня. Определяют
разность двух складываемых уровней, затем по табл.3.5 находят добавку, которую прибавляют к большему из складываемых уровней.
Далее находят разность между полученной суммой и третьим значением уровня звука. По значению этой разности по табл.3.5 находят
вторую добавку и прибавляют к полученной раннее сумме и т.д.
Пример
Требуется сложить три уровня звука: L1= 76 дБА; L2 = 72 дБА и L3 = 68,5
дБА и найти суммарный уровень звука.
Находим разность L1 – L2 = 76-72=4 дБА. Из табл.3.5 находим величину добавки – 1,5 дБА и складываем с уровнем L1; получим 76+1,5 = 77,5 дБА. Находим разность между этой суммой и L3
77, 5 – 68,5 = 9 дБА и по табл.3.5 находим добавку – 0,5 дБА, складываем 77,5
+0,5 = 78 дБА. Суммарный уровень звука из трех значений L1 = 76 дБА, L2 = 72
дБА и L3 = 68,5 дБА составит 78 дБА.
8.4. Определение уровней звука в расчетных точках
Как было показано в разделе 8.2, при проектировании защиты
от шума решают, как правило, две задачи:
83
1.Определение уровня звука от транспортных потоков на территориях застройки: зоны отдыха, детские и школьные площадки и
т.п.
2.Определение уровня транспортного шума на расстоянии 2м
от фасадов зданий, находящихся, как правило, в первой линии застройки, для подбора необходимой звукоизоляции окна (см. также
раздел 9.3).
В первом случае требуется, по возможности, наиболее полный
учет факторов, влияющих на уровень звука по мере его прохождения
от ИШ и РТ.
Эквивалентный уровень прямого (неэкранированного) звука в
расчетной точке LПАэкв . , дБА от автомагистралей определяется по
формуле:
(3.2)
LПАэкв .  L Аэкв .  L Арас  L Апок  L Азел  L А ,
где
L Аэкв . – шумовая характеристика транспортного потока,
дБА на расстоянии 7,5м от оси первой полосы
движения;
L Арас – снижение уровня звука в зависимости от расстояния между ИШ и РТ, дБА;
L Апок – снижение (увеличение) уровня звука в зависимости
от вида покрытия территории, дБА;
L Азел – снижение уровня звука полосами зеленых насаждений, дБА;
L А – снижение уровня звука вследствие ограничения угла видимости улицы или дороги из расчетной точки, дБА.
Эквивалентный уровень экранированного звука в расчетной
точке LЭАэкв . , дБА от автомагистралей определяется по той же формуле
с введением поправки на снижение уровня звука экраном ΔLАэкр.;
дБА:
LэАэкв  LПАэкв  L Аэкр .
(3.3)
Во втором случае, для зданий первой линии застройки, определяющим является прямой звук транспортного потока и отраженный звук от фасадов зданий, расположенных вдоль магистральной
улицы:
L Аэкв .тер 2  L Аэкв .  L Арас  L Аотр ,
(3.4)
где
84
L Аотр -
поправка, учитывающая влияние отраженного звука, дБА (табл.3.9 и 3.10).
Шумовая характеристика транспортного потока может выражаться через эквивалентный ( L Аэкв . ) или максимальный ( L Амакс ) уровни звука. В этом случае, уровень звука у фасада ( L Аэкв .тер 2 ) будет
иметь эквивалентное или максимальное значение.
Далее подробно рассмотрены все поправки к формулам (3.2),
(3.3), (3.4).
Снижение уровня звука L Арас , в зависимости от расстояния между ИШ и РТ, определяется по графикам рис.3.3 (с учетом
количества полос движения) [17].
Рис.3.3. Снижение уровня звука с расстоянием:
1 – улица с двухполосным движением; 2 – улица с четырехполосным движением; 3 – улица с шестиполосным движением; 4 – улица с восьмиполосным движением; 5 – трамвай при определении LА экв.; 6 – трамвай при определении LА макс.
Расстояние rn (см. рис.3.2) отсчитывают от условного акустического центра источника шума. Для автомобильного транспорта
акустический центр располагается по оси ближайшей к РТ полосы
движения на высоте 1 м от поверхности проезжей части или головки
рельса трамвайного пути.
Снижение уровня звука ΔLА пок. в зависимости от вида покрытия территории. Для акустически мягкого покрытия территории (рыхлый грунт, трава и др.) происходит поглощение звука и
снижение его уровня, что можно определить по табл.3.6 в зависимости от параметра σ. В общем случае параметр σ определяют по формуле:

0,1d П
hPT 10 0,3hнш 0,5 
.
(3.5)
Для случая, когда ИШ и РТ находятся в одном уровне, параметр  можно определить по формуле:
85
  0,07d П / hРТ ,
где
(3.6)
d П – расчетное расстояние, м (для транспортных потоков
d П =1,4  П , для ИШ на территории микрорайонов d П
=  П );
hРТ – высота РТ над поверхностью, м;
hИШ – высота ИШ над поверхностью, м;
 П – проекция rn на условную плоскость, м (см. также
рис.3.2).
Таблица 3.6
Снижение уровня звука над акустически мягким покрытием
σ
1,1
1,2
1,5
1,8
2,2
2,7
3,3
4,1
5,2
6,8
9,3
14,5
ΔLА пок.
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
При распространении шума над акустически твердым покрытием (плотный грунт, асфальт, бетон, вода) снижение уровня звука
будет незначительным за счет минимального поглощения такими
покрытиями звуковых волн. В отдельных случаях возможно отражение звуковых волн от акустически твердых покрытий, что приводит
к повышению уровня звука (см.  ΔLА пок. в формуле 3.2).
В обычных условиях города, если шум от ИШ к РТ распространяется по территории с твердым акустическим покрытием, его
снижением можно пренебречь и принять ΔLА пок. = 0.
Снижение уровня звука ΔLА зел плотными полосами зеленых насаждений с примыканием крон деревьев друг к другу и с заполнением подкронового пространства густым кустарником можно
определить по номограмме рис3.4[9]. Из рис.3.4 видно, что номограмма применяется при ширине полосы зеленых насаждений r до
100 м. Если ширина полосы зеленых насаждений превышает 100 м,
то принимают ΔLА зел = 8 дБА.
Обычные полосы зеленых насаждений с редкой посадкой деревьев и кустарников при расчете уровней звука можно не учитывать.
Снижение уровня звука ΔLА α вследствие ограничения угла
видимости α улицы или дороги из расчетной точки можно определить из табл.3.7
86
Рис.3.4. Номограмма для определения снижения уровня звука плотными полосами зеленых насаждений
Таблица 3.7
Зависимость снижения уровня звука ΔLА α от угла видимости
α, град
ΔLА α, дБА
6
15
7
14
9
13
11
12
14
11
18
10
22
9
30
8
35
7
45
6
55
5
70
4
90
3
115
2
140
1
Снижение уровня звука ΔLА экр. различными экранами,
расположенными между ИШ и РТ. В качестве шумозащитных экранов могут быть экраны – стенки вдоль автомагистралей, выемки и
насыпи, здания и специальные шумозащитные здания.
На схеме, представленной на рис.3.1, между магистралями
(ИШ) и РТ располагаются жилые здания, в связи с чем требуется
определение величины снижения уровня звука в РТ экранами – зданиями ΔLА экр. зд., дБА. Однако, определению снижения уровня звука
в расчетной точке экраном-зданием должно предшествовать определение снижение уровня звука экраном-стенкой ΔLА экр. ст., дБА,
которое проводится по кривым рис.3.5 в зависимости от числа Френеля N.
Число Френеля определяется по формуле:
N  2 /  ,
где
(3.7)
 – разность длин путей звукового луча, м;
 – длина звуковой волны, м.
87
Рис.3.5. Графики для определения снижения уровня звука экраном-стенкой:
1 – транспортные потоки; 2 – отдельные транспортные средства, локальные источники шума
Разность длин путей звукового луча δ, в соответствии с расчетными схемами рис.3.2,б следует определять по формуле:
  (a  b)  c,
где
(3.8)
a – кратчайшее расстояние между ИШ и верхней кромкой
экрана, м;
b – кратчайшее расстояние между верхней кромкой экрана и РТ, м;
c – кратчайшее расстояние между ИШ и РТ, м.
Расстояния a , b и c могут быть определены графически путем
измерения, если расчетная схема (рис.3.2,б) выполнена в масштабе,
или расчетным путем по формулам:
c
a   12  ( H экр  hИШ ) 2 ;
(3.9)
b   22  ( H экр  hPT ) 2 ;
(3.10)
 1   2 2  (hPT
 hИШ ) 2 .
(3.11)
Величины  1 ,  2 , Нэкр, hИШ, hPT понятны из схемы рис.3.2,б.
Длину звуковой волны λ при определении числа Френеля следует
принимать:
- для автомобилей, автобусов и троллейбусов – 0,84 м;
- для трамваев – 0,6 м;
- для железнодорожных поездов и речных судов – 0,42 м.
88
Снижение уровня звука экраном – зданием ΔLА экр.зд. , дБА
определяется сложением двух величин: снижением уровня звука
условным экраном – стенкой, который совмещен с плоскостью дворового фасада здания и имеет геометрические параметры дворового
фасада - ΔLА экр. ст. и снижением уровня звука зданием ΔLАт:
L Aээк . зд.  L Аэкр .ст.  L АT .
(3.12)
Расчетная схема условного экрана- стенки представлена на
рис.3.2,в. Для нахождения местоположения мнимого источника шума ИШ1 из вершины условного экрана-стенки проводится линия, параллельная линии а, а из ИШ проводится линия, параллельная линии
в, пересечение которых даст местоположение мнимого источника
шума ИШ1. Расчет снижения уровня звука условным экраномстенкой выполняется по вновь созданной геометрии расчетной схемы (штриховые линии на рис.3.2,в) по описанной выше методике.
При расположении РТ выше здания – экрана в качестве условного экрана-стенки принимают плоскость уличного фасада здания.
Снижение уровня звука зданием ΔLАт зависит от ширины здания (на рис.3.2,в это параметр hзд) и может быть определено по
табл.3.8. В этой таблице присутствует параметр К, который зависит
от углов θS и θR (см. рис.3.2,в)и определяется по номограмме рис.3.6
[9].
Рис.3.6. Номограмма для определения расчетного показателя К
При решении задач обеспечения нормированного уровня звука
в помещения зданий от транспортного шума требуется информация
89
об уровне внешнего шума у фасадов зданий на расстоянии 2 м от поверхности фасада.
Методика определения эквивалентного LА экв или максимального уровня звука LА макс. на территории микрорайона описана выше.
Однако, если РТ находится на расстоянии 2 м от фасада, к полученным значениям LА экв или LА макс. следует прибавить величину LА отр.,
которая определяется энергией отраженных звуковых волн.
При определении LА отр возможны два варианта: 1) фасад здания обращен к источнику шума (автомагистрали) и 2) фасад обращен
в сторону дворового пространства. В первом случае величина LА отр
определяется по табл.3.9, а во втором – по табл.3.10 [9].
В этих таблицах: hрт – высота расчетной точки над поверхностью земли; В – ширина улицы между фасадами зданий;
Н – средняя высота застройки.
8.5.Определение допустимых уровней звука в расчетных точках
Нормы допустимого шума на территориях жилой застройки,
вблизи школ, больниц, домов отдыха, пансионатов и т.п. приведены
в соответствующей нормативной литературе [11,14,15,16].
Нормируемыми параметрами постоянного шума в расчетных
точках являются уровни звукового давления L, дБ в октавных полосах частот (от 63 до 8000 Гц). Для ориентировочных расчетов допускается использовать уровни звука LA, дБА. Для непостоянного шума
нормируемыми параметрами шума в расчетных точках являются эквивалентные уровни звука LA экв, дБА и максимальные уровни звука
LA макс., дБА.
Нормативные значения допустимых уровней звука для некоторых территорий приведены в табл.3.11.
8.6.Определение требуемого снижения уровней звука в расчетных точках и проектирование мероприятий по его снижению
Определение требуемого снижения уровней звука в расчетной
точке проводится на основе сопоставления двух величин:
1.Расчетной величины уровня звука в расчетной точке, полученной путем сложения нескольких значений уровня звука в расчет.
ной точке (прямого и экранируемого) - Lрасч
, дБА.
А
2.Допустимой величины уровня звука, взятой из нормативных
.
документов - Lдоп
А , дБА:
90
Таблица 3.8
Дополнительное снижение уровня звука зданием ΔLАт в зависимости от ширины здания hзд и параметра К
Дополнительное снижение уровня звука зданием ΔLАт, дБА, при К, равном
hзд.,м
3
6
9
12
18
24
30
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
1
1,5
1,5
1,5
1,5
2
2
1,5
2
2,5
2,5
3
3
3
2,5
3
3,5
3,5
4
4
4,5
2,5
3,5
4
4
4,5
5
5
3,5
4
5
5
5,5
6
6,5
4
5
5,5
6
7
7
7,5
5
6
6,5
7
8
8,5
9
5
6,5
7
7,5
8,5
9
9,5
5,5
7
8
9
9,5
10,5
10,5
6,5
8
9
10
10,5
11,5
12
6,5
8,5
9,5
10,5
11,5
12
12,5
7,5
9,5
10,5
11,5
12,5
13,5
14
8
10
11,5
12,5
13,5
14,5
15
8,5
10,5
12
13
14
15
16
9
11,5
13
14
15,5
16,5
17
10
12,5
14
15
16,5
17,5
18,5
10,5
13
15
16
17,5
18,5
19,5
Таблица 3.10
К определению ΔLА отр у фасадов зданий, обращенных в сторону дворового пространства
Местоположение расчетной
точки
В 2 м от фасада зданий первого
эшелона застройки
То же, второго эшелона застройки
На площадках отдыха, площадках детских дошкольных учреждений, участках школ
Расстояние
от
источника шума
до уличного фасада здания, м.
15
45
15
45
15
45
Поправка Δ LА отр , дБА, при расстоянии между дворовыми фасадами
зданий первого и второго эшелонов застройки
Н
3,5
2
2
1
1,5 Н
2,5
1,5
0,5
0
2Н
1
1
0
0
1,5
1
1,5
0,5
0,5
0
91
Таблица 3.9
К определению ΔLА отр у фасадов зданий, обращенных к источнику шума
Снижение
звука
уровня
Тип застройки
Двусторонняя при отношении hрт./В
Односторонняя
Δ LА отр, дБА
0,05
1,5
1,5
0,25
2,0
0,4
2,5
0,55
3
0,8
4
0,9
5
1
6
Таблица 3.11
Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные уровни звука
на территории жилой застройки (выборочно из табл.3 СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96)
Назначение
территории
Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, школам, поликлиникам, пансионатам
и т.п.
Площадки отдыха
на
территории
микрорайонов
и
групп жилых домов, домов отдыха,
школ и т.п.
Время
суток
Уровни звукового давления L, дБ в октавных полосах со
среднегеометрическими частотами, Гц
Уровни звука
LA и эквивалентные уровни звука LА экв.,
дБА
Максимальные уровни
звука LА макс.,
дБА
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
с 7 до
23 ч
с 23 до
7ч
90
75
66
59
54
50
47
45
44
55
70
83
67
57
49
44
40
37
35
33
45
60
-
83
67
57
49
44
40
37
35
33
45
60
92
L Атр  Lрасч
 Lдоп
А
А , дБА.
(3.13)
.
.
Если окажется, что Lрасч
> Lдоп
А
А и требуются мероприятия по защите данной расчетной точки (или территории) от шума, то в проект
вносят коррективы на дополнительное снижение транспортного шума по пути к расчетной точке. Это могут быть экраны-стенки в необходимых местах, дополнительные здания или внесение корректив в
первоначальную планировку микрорайона. Подробно мероприятия
по снижению уровней городских шумов изложены в разделе 9.
9. ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ И СТРОИТЕЛЬНОАКУСТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ
ШУМА
9.1. Градостроительные способы снижения шума на селитебных
территориях
Проектирование защиты от шума в городах начинается на стадии технико-экономического обоснования и разработки генерального плана города. Снижению шума на селитебной территории способствуют следующие меры:
1.Функциональное зонирование территории с отделением селитебных, лечебных и рекреационных зон от промышленных предприятий, коммунально-складных зон и основных транспортных
коммуникаций. Пример подобного зонирования территории приведен на рис.3.7 [9].
2.Формирование общегородской системы зеленых насаждений.
3.Трассировка магистральных дорог скоростного и грузового
движения в обход жилых районов и зон отдыха.
4.Дифференциация улично-дорожной сети по составу транспортного потока с отделением основного грузового потока на специализированные магистрали.
5.Использование шумозащитных свойств рельефа при трассировке магистральных улиц и дорог.
6.Создание системы автомобильных парковок (стоянок и гаражей) за границами центральных и жилых районов.
7.Сосредоточение источников шума на территории промышленных зон с обоснованным удалением этих зон от селитебных территорий.
93
Рис.3.7. Функциональное зонирование территории г.Ньюбери (США) с учетом
требований защиты от шума и локализации источников внешних шумов:
а - планировочная схема; б - схема защитных зон; 1 – транспортные магистрали; 2 – промышленные зоны; 3 – торговые центры и учреждения; 4 – жилые районы
При зонировании территории застройки эффект шумозащиты
достигается только в зоне акустической тени, создаваемой каждым
эшелоном застройки. Требуемый шумовой режим в микрорайоне застройки достигается строительством в первой линии от магистралей
протяженных нежилых зданий. При этом в глубине микрорайона
может возрастать этажность жилых зданий с сохранением акустического комфорта (рис.3.8).
Рис.3.8. Пример зонирования при магистральной территории застройки с
использованием зданий нежилого назначения:
1 – нежилые; 2 – школа или ясли – сад; 3 – жилые здания
94
Застройка первого эшелона жилого массива подразделяется
следующим образом:
- строчная – с размещением жилых зданий перпендикулярно
или под некоторым углом к магистрали;
- периметральная – с размещением зданий различной протяженности вдоль магистрали;
- свободная – без выраженного преобладания перечисленных
выше элементов.
При строчной застройке первого эшелона оба фасада здания
подвергаются шумовой нагрузке, которая всего на 3 дБ ниже, чем на
фасаде, обращенном в сторону магистрали. Эта ситуация сохраняется при изменении угла здания к магистрали вплоть до 45-300.
При периметральном расположении зданий максимальная шумовая нагрузка приходится на фасад, обращенный к магистрали. В
этом случае в жилых помещениях, обращенных к магистрали, уровень шума превышает нормативный на 15 – 20 дБ. Однако при периметральной застройке внутриквартальное пространство оказывается
хорошо защищенным от шума, шумовая нагрузка уменьшается на 20
дБ.
При периметральной застройке находят применение так называемые шумозащитные жилые дома-экраны, специальная планировка которых обеспечивает размещение защищаемых от шума помещений в сторону дворового фасада, либо используются специальные
шумозащитные окна (с нормативным воздухообменом) на уличных
фасадах (см. раздел 9.3). Хороший шумозащитный эффект дают торговые комплексы и другие нежилые здания, размещенные в первой
линии застройки.
9.2. Шумозащитные здания
Шумозащитные жилые здания имеют следующие особенности:
1.Специальная архитектурно- планировочная структура и объемно-пространственное решение, которое предусматривает размещение в сторону источника шума подсобных помещений и помещений общедомовых коммуникаций, а также не более одной комнаты
общего пользования в квартирах с тремя и более жилыми комнатами.
2.Ограждения, окна и балконные двери этих домов имеют повышенную звукоизоляцию с фасада, выходящего на магистраль, и
снабжены специальными вентиляционными устройствами, совмещенными с глушителями шума.
95
На рис.3.9 представлены возможные схемы архитектурнопланировочных структур шумозащитных зданий [9]. Можно видеть,
что общедомовые коммуникации максимально отнесены к одному из
фасадов, который должен быть ориентирован на источник шума.
Рис.3.9. Схемы архитектурно-планировочных структур шумозащитных жилых
зданий (коридорно- секционных):
1 – общедомовые коммуникации; 2 – встроенные помещения
Эти принципы положены в основу экспериментального проектирования и строительства шумозащитных жилых домов. Подобные
работы проводятся в Москве, Новосибирске, Днепропетровске. На
рис. 3.10 представлена блок-секция экспериментального шумозащитного дома в Новосибирске. Планировочная структура дома – коридорно-секционная. Наибольшие по протяженности коридоры расположены на втором, пятом и восьмом этажах, они соединяют лестничные клетки с соседними лестнично-лифтовыми узлами в единые
блок-секции, имеющие один лифт, один мусоропровод и шесть квартир на одном этаже (рис.3.10,б).
Акустические испытания экспериментального шумозащитного
дома в Новосибирске показали, что шумовой режим жилых комнат
даже при открытых форточках соответствует требованиям СНиП,
[12] (рис.3.11).
Эффективность шумозащитных зданий-экранов, располагаемых в первой линии параллельно магистрали, будет тем выше, чем
меньше разрывы между зданиями. На рис.3.12 представлен график
зависимости разрыва между зданиями от шумовой характеристики
транспортного потока.
При трассировке магистральных улиц и дорог хороший шумозащитный эффект дает использование рельефа местности (холмов,
оврагов, балок и т.п.). Даже небольшое заглубление магистрали
96
Рис.3.10. Блок-секция девятиэтажного шумозащитного жилого дома в
Новосибирске:
а) – планы этажей 3, 4, 6, 7, 9; б – планы этажей 2, 5, 8 (на первом этаже – встроенный магазин)
Рис.3.11. Акустический режим в жилых комнатах при открытых форточках:
1 – в домах массовой застройки; 2 – в экспериментальном шумозащитном доме (Новосибирск);
3 – нормативные уровни по СНиП II – 12 – 77
относительно уровня поверхности прилегающей территории
застройки заметно влияет на уровень шума в застройке. На рис.3.13
приведены зависимости допустимого приближения зданий r в зависимости от параметров заглублений.
Хороший шумозащитный эффект дают зеленые насаждения,
если они имеют плотную зеленую массу крон деревьев и кустарников в нижней зоне. Для обычных городских посадок их шумозащитный эффект равен нулю.
97
Рис.3.12. График для определения
шумозащитными зданиями-экранами
допустимых
разрывов
между
Рис.3.13. Кривые для определения допустимого приближения r жилых зданий к
проезжей части транспортной магистрали, расположенной в выемке
98
9.3. Шумозащитные окна и подбор звукоизоляции окон по
характеристикам транспортного шума
Слабым местом в защите помещений зданий от транспортного
шума являются окна. Шумозащита окон на порядок ниже шумозащиты наружных стен. В связи с этим, увеличению звукоизоляции
окон от транспортного шума уделяется большое внимание. Разрабатываются оконные конструкции повышенной звукоизоляции и шумозащитные окна. Следует обратить внимание на то, что звукоизоляция окна должна учитывать обеспечение необходимого воздухообмена в помещении и определяется при открытых форточках,
створках, воздухоприемных клапанах и т.п.
На строительном рынке успешно используется широкая номенклатура окон повышенной звукоизоляции и шумозащитных
окон. Некоторые типы таких окон приведены в табл. 3.12 и 3.13
[9,17].
Анализ табл. 3.12 и 3.13 показывает, что в спаренных переплетах увеличение толщины одного из стекол с 3 до 6 мм позволяет
увеличить звукоизоляцию окна RАтран на 3 дБ. Увеличение в два раза
толщины обоих стекол повышает звукоизоляцию окна примерно на 5
дБА. Увеличение воздушного промежутка между остеклениями также способствует повышению звукоизоляции на несколько дБА, но
при наличии уплотняющих прокладок в притворах. Например,
обычное спаренное окно без уплотняющих прокладок имеет звукоизоляцию RАтран = 21 дБА, а при наличии одной уплотняющей прокладки звукоизоляция возрастает до 26 дБА. Звукоизоляция окон с
тройным остеклением повышается, если среднее стекло установлено
не в середине воздушного промежутка, а приближено к одному из
крайних стекол.
Воздухопроницаемые клапаны и створки в шумозащитных окнах должны иметь специальные глушители шума.
В окне с раздельными переплетами конструкции МНИИТЭП
воздух проходит через вертикальную щель шириной 60 мм и проходит по клапану-глушителю шириной 300 мм, огибая под прямым углом кассету из нескольких резонансов (рис.3.14,а). Окна такой конструкции относятся ко 2ой категории шумозащиты и применены в
девяти корпусах жилых зданий по Хорошевскому шоссе в Москве.
Аналогичные окна, но с двухмодульным клапаномглушителем шириной 600 мм конструкции МНИИТЭП были установлены в доме по Б.Тульской улице в Москве (рис.3.14,б). Эта конструкция окна относится к 3ей категории шумозащиты.
99
Таблица 3.12
Звукоизоляция окон и глухих остекленных витражей наиболее массовых
конструкций
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Конструкция
окна
Одинарное со
стеклопакетом
ОСП (ГОСТ
24700-81)
То же
Спаренное ОС
(ГОСТ 11214-86)
То же
Раздельное ОР
(ГОСТ 11214-86)
То же
Формула остекления Количество
(толщина стекол и уплотняющих
воздушных
проме- прокладок
жутков в мм)
в притворе
Окна деревянные
RАтран, дБА
3+12+3
1
25
4+16+4
2
27
3+57+3
1
26
4+56+4
2
28
3+92+3
1
28
3+92+3
2
30
То же
4+91+4
2
То же
3+90+6
2
Раздельное со
стеклопакетом и
3+16+3+57+3
3
стеклом 03 РСП
(ГОСТ 24699-81)
То же
4+14+4+57+4
3
Раздельноспаренное 03 РС
3+54+3+46+3
3
(ГОСТ 16289-80)
То же
4+54+4+46+4
3
Деревоалюминиевый
5+70+5
2
оконный блок спаренный
Металлические витражи с глухим остеклением
Одинарный со
4+16+4
стеклопакетом
То же
4+30+4
То же
8+25+8
Двойной
4+100+4
-
31
32
32
33
33
35
31
28
29
33
33
18
То же
4+200+4
-
35
19
То же
8+100+8
-
37
20
То же
8+200+8
-
39
21
То же
8+400+8
-
41
22
То же
8+650+8
-
43
100
Таблица 3.13
Звукоизоляция окон повышенной звукоизоляции и шумозащитных вентиляционных окон
№
п/п
1
2
3
Конструкция
окна
Окно раздельное 2
РШ (МНИИТЭП)
Окно раздельное
со стеклопакетом
и стеклом (МНИИТЭП)
Окно алюминиевое со стеклопакетом и стеклом
Формула остекления Количество
(толщина стекол и уплотняющих
воздушных
проме- прокладок
в
жутков в мм)
притворе
Окна повышенной звукоизоляции
RАтран, дБА
5+129+5
2
36
6+8+4+117+6
2
41
4+20+4+150+4
2
39
Шумозащитные вентиляционные окна
Раздельное окно с
клапаном4
глушителем (КГ)
4+90+4
2
300 мм (МНИИТЭП)
ОШВ, окно с тройным остеклением
5
3+22+3+92+3
2
(КТБ
МОСМ,
НИИСФ)
Окно спаренное с
6
вертикальным ка3+57+3
1
налом (НИИСФ)
Окно раздельное
7
ОШВМ
(КТБ
3+117+3
2
МОСМ, НИИСФ)
Окно раздельное с
8
КГ 600 мм (МНИ4+90+4
2
ИТЭП)
Окно раздельное с
9
вертикальным ка4+90+4
2
налом (НИИСФ)
Примечание: для шумозащитных вентиляционных окон величины звукоизоляции
в закрытом положении (числитель) и в режиме вентиляции (знаменатель).
31/22
33/23
26/24
31/24
31/26
31/28
RАтран, даны
На строительном рынке используют широкую номенклатуру
пластмассовых, алюминиевых и деревянных окон высокой степени
герметичности, так называемые «евроокна». Эти конструкции окон
обладают хорошей шумозащитой, но не решают проблему притока
свежего воздуха в помещение, что является обязательным для шумозащитных окон.
Для обеспечения притока свежего воздуха в помещения при
подобных герметичных окнах предложено два варианта решения.
101
Рис.3.14. Схемы воздухопроницаемых клапанов- глушителей в окнах конструкции МНИИТЭП:
а – резонатор 300 мм; б – резонатор 600 мм
В первом случае в оконный переплет врезается щелевое приточное устройство, сечение которого подбирается в зависимости от
объемов требуемого воздухообмена и одновременно решается шумоглушение в этих приточных устройствах.
В табл.3.14 приведены характеристики приточных устройств
фирмы Aereco. Можно видеть, что в зависимости от конструкции
снижение шума может достигать 42 дБ.
Таблица 3.14
Характеристика приточных устройств фирмы Aereco
Наименование
устройства
ЕММ
ЕНА
ЕНТ
Расход воздуха, м3/ час при 10 Па
Максимальный
Минимальный
35
50
40
3
10
5
Снижение уличного шума,
дБ.
33-37
42
20
На рис.3.15 приведены схемы приточных устройств для
наружного воздуха с эффектом шумоглушения, устраиваемые в
оконных конструкциях.
Во втором случае окна остаются герметичными, что способствует увеличению их шумозащиты, а воздухоприемные отверстия
устраиваются в наружных стенах, но также с глушителями шума. На
рис.3.16 приведена схема конструкции приточного устройства для
наружного воздуха, размещаемого в подоконной части наружной
102
Рис.3.15. Приточные устройства для наружного воздуха фирм Veka (a) и Aereco (б) с эффектом шумоглушения
стены здания (патент Российской Федерации №2270959, авторы Гилязов Д.Г., Валиуллин М.А.).
Рис.3.16. Схема подоконного вентиляционного блока с эффектом шумоглушения:
1 – сквозные отверстия; 2 – камера; 3 – перегородка камеры с зигзагообразными выступами
для снижения звукопроницания; 4 – поддон с конденсатоотводящей трубкой; 5 – карман для
установки электронагревательного прибора; 6 – заслонка из пластмассы, позволяющая регулировать приток воздуха поворотом рукоятки
Подбор звукоизоляции окон от транспортного шума состоит из
двух этапов.
На первом этапе устанавливается уровень шума транспортного
потока у магистрали (7,5м от оси первой полосы движения) – L А.экв . в
соответствии с разделом 8.1. Далее устанавливается уровень шума у
фасада здания (на расстоянии 2м от окна первого, среднего или
верхнего этажей в зависимости от условий) – L А.экв .тер.2 в соответствии
с разделом 8.4.
103
Если источников шума несколько ( например, автомобильный
транспорт, рельсовый транспорт и т.д ), то L А.экв . и L А.экв .тер.2 определяют
от каждого источника шума раздельно и полученные значения складывают по методике подраздела 8.3 или энергетически по формуле:
n
L Aээк.терр.2  10g (10
0 ,1L Аэкв . тер.2 i
) дБА.
i 1
(3.14)
На втором этапе устанавливается требуемое снижение уровня
шума в расчетной точке. В данном случае, расчетная точка расположена в помещении здания, отделенном от транспортного шума рассматриваемым окном. В зависимости от назначения помещения (жилая комната, гостиничный номер, торговые залы магазинов и т.д.),
времени суток и категории здания по допустимым уровням шума на
основании нормативных документов (например, СниП 23-03-2003,
табл.1) устанавливается допустимый уровень шума в данном помещении – Lдоп
А ,дБА
Определяется требуемое снижение уровня внешнего шума
тр
L А :
доп
дБА.
Lтр
(3.15)
А  L А. экв .тер .2  L А
По значению требуемого снижения уровня внешнего шума
L
и акустических характеристик помещения определяется требуемая звукоизоляция окна R тр
А.тран :
- для жилых комнат, офисов, номеров гостиниц и других аналогичных помещений площадью менее 25м2 требуемая звукоизоляция окна может быть определена по формуле:
тр
А
тр
R тр
А.тран  L А  5
дБА;
(3.16)
- для помещений площадью более 25м2 размеры окна (окон) и
акустические характеристики помещения оказывают большое влияние на величину требуемой звукоизоляции окна, поэтому расчетная
формула имеет вид:
тр
R тр
А.тран  L А  10g ( S 0 / A)
где
дБА,
(3.17)
2
S 0 – площадь окна (окон),м ;
A – эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении, м
104
2
На третьем этапе по величине R тр
А.тран подбирается конструкция
8
окна необходимой звукоизоляции так, чтобы выполнялось неравенство:
тр
R окна
(3.18)
А.тран  R А.тран .
В технической литературе характеристика звукоизоляции окон
часто выражается через индекс изоляции воздушного шума окном –
R W в дБ. Для перехода от R W к R А.тран можно пользоваться формулой:
R А.тран  0,75RW  3,7 дБА.
(3.19)
Пример
Жилое 9-тиэтажное здание располагается параллельно магистрали на расстоянии 30м от края проезжей части улицы, имеющей 6 полос движения.
Проезжая часть имеет бетонное покрытие и продольный уклон 4%. Средняя скорость транспортного потока – 50км/час, интенсивность движения
1800ед/час, доля грузового транспорта – 40%. Ширина улицы между фасадами 120м.
Определить ожидаемый уровень транспортного шума у фасада здания и
выбрать конструкцию шумозащитного окна.
По формуле (3.1) определяем уровень транспортного шума у магистрали
L А.экв . :
L А.экв .  10g1800  13,3g 40  4g (1  40)  3  0  2,5  15 
 32,55  21,30  6,45  3  0  2,5  15  80,8  81, дБА
(в расчете принято 3,0 по табл. 3.2, 2.5 по табл. 3.3)
По формуле (3.4) определяем уровень шума у фасада L А.экв .тер.2 (для упрощения
расчета учитываем только две поправки: снижение уровня шума с расстоянием L А. рас. и увеличение уровня шума за счет отраженного звука L А.отр. ).
В соответствии с рис.3.3, L А. рас.  4,5дБА.
В соответствии с табл.3.9, при hРТ /В  12/120  0,1, для 4 этажа, высота
hРТ  12м , L А.отр  1,5дБА.
Окончательно L А.экв .тер.2 равно: L А.экв .тер.2  81  4,5  1,5  78дБА
По табл.1. СНиП 23-03-2003 определяем: для жилой комнаты здания категории А в дневные часы допустимый уровень шума составит Lдоп
А =35 дБА.
Требуемое снижение шума:
доп
Lтр
А  L А. экв .тер.2  L А  78  35  43дБА.
Для определения величины требуемой звукоизоляции окна воспользуемся
формулой (3.15) как для помещения площадью менее 25м2:
8
Окно необходимой звукоизоляции может быть подобрано на основании сертификационных
испытаний или по табл. 3.12 и 3.13
105
тр
Lтр
Атран  LА  5  43  5  38дБА.
Этим требованиям удовлетворяет конструкция алюминиевого окна со
стеклопакетом и стеклом R окна
Атран  39дБА =39дБА (строчка 3 в табл.3.13);
тр
R окна
Атран  39 > 38  R Атран .
Вывод: Окно соответствует характеристикам транспортного шума.
9.4. Шумозащитные экраны
Под шумозащитным экраном понимают любое препятствие,
расположенное между источником шума и расчетной точкой. Однако, чаще всего под этим термином понимают придорожные конструкции, устройства или стенки, назначение которых – предотвратить распространение транспортного шума на селитебные территории. Шумозащитными экранами являются собственно экраны различных конструкций, а также подпорные стенки, грунтовые валы,
насыпи, холмы, откосы выемок, террас, оврагов и их комбинации.
Функции шумозащитных экранов могут выполнять специальные
шумозащитные сооружения – галереи и тоннели, а также здания, в
помещениях которых допускается уровень шума более 45 дБА –
предприятия бытового обслуживания, торговли, общественного питания и т.п.
В мировой практике борьбы с шумом наибольшее распространение получили шумозащитные экраны-стенки или барьеры самых
различных конструкций.
Акустическая эффективность экранов зависит от их высоты,
длины, звукопоглощающих и звукоизоляционных характеристик.
Высота экрана должна обеспечивать границу звуковой тени, как это
показано на рис.3.17.
Ориентировочное снижение транспортного шума протяженным экраном-стенкой составляет 7÷16 дБА в зависимости от высоты
экрана и расстояния от экрана до расчетной точки (табл.3.15).
Массовое распространение получили экраны-стенки из железобетона. Этот материал позволяет изготавливать унифицированные
элементы и собирать из них различные конструкции экранов - стенок. Материал долговечен и прост в эксплуатации. Например, в
США экраны из железобетона составляют 50 % от общего числа
экранов. В силу высокой массивности железобетонных конструкций,
экраны-стенки из этих материалов имеют хорошие звукозащитные
качества (табл.3.16) [9].
106
Рис.3.17. Типы шумозащитных экранов:
1 – экран-стенка; 2 – экран – насыпь; 3 – экран – выемка; 4 – экран – терраса; 5 – выемка с
насыпью. Стрелкой показана граница звуковой тени
Таблица 3.15
Снижение транспортного шума экраном-стенкой
Расстояние между
экраном и расчетной
точкой, м.
10
20
50
100
Высота экрана, м.
Снижение уровня звука
экраном, дБА
2
4
6
2
4
6
7
12
16
7
12
15
2
4
6
2
4
6
7
11
14
7
11
13
107
Таблица 3.16
Зависимость шумозащитных характеристик железобетонных экранов от их
поверхностной плотности
Поверхностная плотность
экрана, кг/м2.
Снижение уровня звука,
дБА
14,5
17
17
19,5
22
24,5
32
39
5
10
14
16
18
20
22
24
На рис.3.18 приведена схема наиболее массового экрана –
стенки из железобетона. Ограниченная высота экрана- стенки (2-6 м)
снижает уклон линии тени и может вызвать акустический дискомфорт на верхних этажах высотных зданий, расположенных вблизи
автомагистралей. В этих случаях используют экраны с широкими
козырьками. На рис.3.19 показан поперечный разрез шумозащитного
сооружения в г. Цейст (Нидерланды).
Рис.3.18. Схема экрана-стенки из железобетона
Наряду с железобетоном, для шумозащитных экранов используются сталь, алюминий, полимерные материалы и стекло.
На дорогах с двусторонним расположением защищаемых от
шума объектов должны предусматриваться звукопоглощающие покрытия экранов. Для усиления акустических характеристик экранов
звукопоглощающие облицовки закрепляют непосредственно на поверхности экрана. Снаружи звукопоглощающая облицовка должна
108
Рис.3.19. Схема поперечного разреза шумозащитного экрана с козырьком:
1 – консольная балка; 2 – колонна; 3 – устой; 4 – верхняя обвязочная балка; 5 – нижняя обвязочная балка; 6 – плиты перекрытия; 7 – стеновые панели; 8 – бортовая стенка; 9 – сваи
быть защищена перфорированными листами из стали, алюминия или
полимерных листов.
Находят применение комбинированные экраны. Наиболее приемлемой считается такая конструкция экранов, при которой экран
имитировал бы природный объект с уступами, засаженными растениями. Внутренняя часть трапециевидных экранов, как правило, заполняется растительным грунтом. Пример подобных комбинированных экранов приведен на рис.3.20
Рис.3.20. Поперечные сечения комбинированных шумозащитных экранов
109
Литература
Учебная и научная литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Соловьев А.К. Физика среды: Учебник: - М.: Издат-во АСВ, 2008. – 344 с.
Гусев Н.М. Основы строительной физики: Учебник для вузов. – М.:ГСИ,
1975. – 440 с.
Строительная физика/Е.Шильд, Х.-Ф.Кассельман, Г.Дамян, Р.Поленц; пер.
с нем. – М.:СИ, 1982. – 296.
Осипов Г.Л. Защита зданий от шума. – М.: СИ, 1972. – 215 с.
Градостроительные меры борьбы с шумом/Г.Л. Осипов, Б.Г. Прутков, Н.А.
Шишкин, И.Л. Карагодина/ М.: СИ, 1975. – 215 с.
Заборщикова Н.П., Пестрякова С.В. Шум города. Оценка и регулирование
шумового режима селитебных территорий: Учебное пособие. М. – СПб.:
АСВ, 2004. – 112 с.
Звукоизоляция и звукопоглощение: Учебн. пособие для студентов вузов/
Л.Г. Осипов, В.Н. Бобылев, Л.А. Борисов и др.; Под ред. Т.Л. Осипова,
В.Н. Бобылева. – М.:АСТ – Астрель, 2004. – 450 с.
Справочники
Блази В. Справочник проектировщика. Строительная физика. Пер. с нем. –
М.: Техносфера, 2004. – 480 с.
9. Защита от шума в градостроительстве/Г.Л. Осипов, В.Е. Коробков, А.А.
Климухин и др.; Под ред. Г.Л. Осипова. – М.: Стройиздат, 1993. – 96 с.
(Справочник проектировщика).
10. Справочник проектировщика. Защита от шума/ Е.Я. Юдин, И.Д. Рассадина,
В.Н. Никольский и др; Под ред. Е.Я. Юдина. – М.: С.И. 1974. – 143 с.
8.
Нормативная литература
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
110
СНиП 23-03-2003. Защита от шума.
СНиП II-12-77. Защита от шума.
СП 23-103-2003. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.
СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Санитарные нормы. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
ГОСТ 12.1.003 – 83. Шум. Общие требования безопасности.
МГСН 2.04 – 97. Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях.
Пособие к МГСН 2.04 -97. Проектирование звукоизоляции ограждающих
конструкций жилых и общественных зданий.
ГОСТ 20444-85 Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовых
характеристик.
ГОСТ 23499-79 Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и
звукоизоляционные.
Оглавление
Предисловие автора……………………………………………....
Введение…………………………………………………………....
Раздел I. Воздействие шумом на человека и установление
звукового давления в расчетных точках…………………….
1.Звук и шум. Основные понятия……………………………....
2.Источники шума и распространение звуковых волн………
2.1.Источники шума и его характеристики…………………
2.2.Распространение звуковых волн в открытом пространстве и в зданиях……………………………………………………..
3.Воздействие шумов на человека и нормирование шума…
3.1.Физиологическое и психологическое воздействие шумов
на человека………………………………………………………
3.2.Нормирование шума……………………………………...
4.Звуковое давление в расчетных точках и пути его снижения…………………………………………………………………
4.1.Определение уровней звукового давления……………..
4.2.Определение требуемого снижения уровня звукового
давления в расчетных точках…………………………………..
Раздел II. Снижение шума в помещениях средствами звукопоглощения и звукоизоляции…………………………………
5.Снижение шума в помещениях средствами звукопоглощения…………………………………………………………………
5.1.Звукопоглощающие материалы, изделия и конструкции..
5.2.Снижение уровней звукового давления в расчетных точках использованием звукопоглощающих конструкций………
5.2.1.Снижение шума в зоне отраженного звука………….
5.2.2.Снижение шума в зоне прямого звука……………….
5.2.3.Конструктивные схемы звукопоглощающих облицовок………………………………………………………………….
6. Определение параметров звукоизоляции ограждающих конструкций…………………………………………………….............
6.1.Требуемая звукоизоляция ограждений и ее параметры….
6.2.Индекс изоляции воздушного шума Rw…………………..
6.2.1.Определение Rw с использованием частотной характеристики ограждений………………………………………………
6.2.2.Определение Rw без использования частотной характеристики ограждений……………………………………………
6.2.3.Определение индекса приведенного уровня ударного
шума Lnw с использованием частотной характеристики перекрытий………………………………………………………………
3
4
6
6
11
11
12
19
19
22
25
25
31
33
33
34
37
37
38
39
39
40
44
44
47
51
111
6.2.4.Определение индекса приведенного уровня ударного
шума Lnw без использования частотной характеристики перекрытий……………………………………………………………..
53
7.Определение частотных характеристик изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями………………………..
57
7.1.Однослойные ограждающие конструкции………………..
62
7.1.1.Массивные ограждающие конструкции сплошного сечения из бетона, железобетона, кирпича и подобных материалов…………………………………………………………………..
62
7.1.2.Плоские тонкие ограждающие конструкции из металла, стекла, гипсокартона и подобных материалов……………
66
7.2.Многослойные ограждающие конструкции из двух тонких листов………………………………………………………….
69
7.2.1.Ограждающие конструкции с воздушным промежутком между листами……………………………………………….
69
7.2.2.Ограждающие конструкции с заполнением воздушного промежутка пористым или пористо-волокнистым материалом………………………………………………………………….
72
Раздел III. Шумы в городе и их снижение в расчетных точ76
ках………………………………………………………………….
8.Определение уровней шума транспортных потоков…………
76
8.1.Шумовые характеристики городского транспорта……….
77
8.2.Выбор расчетных точек на территории микрорайонов….
80
8.3.Разбивка территории застройки на зоны – участки прямого и экранированного звука……………………………………....
80
8.4.Определение уровней звука в расчетных точках…………. 83
8.5.Определение допустимых уровней звука в расчетных
точках……………………………………………………………...
90
8.6.Определение требуемого снижения уровней звука в расчетных точках и проектирование мероприятий по его снижению………………………………………………………………...
90
9.Градостроительные и строительно-акустические способы и
средства защиты от шума………………………………………….
93
9.1.Градостроительные способы снижения шума на селитебных территориях……………………………………………………. 93
9.2.Шумозащитные здания……………………………………
95
9.3.Шумозащитные окна и подбор звукоизоляции окон по
характеристикам транспортного шума. ………………………….
99
9.4.Шумозащитные экраны…………………………………….. 106
Литература
110
112
Куприянов Валерий Николаевич
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА
Учебное пособие
Редактор Попова В.В.
Подписано в печать
Формат
Заказ №
Усл.-печ.л.7,0
Тираж
Бумага тип.№1
Уч.-изд.л.7,0
I завод Редакционно-издательский отдел Казанского государственного
архитектурно-строительного университета
420043, Казань, Зеленая,1
Печатно – множительный отдел Казанского государственного
архитектурно-строительного университета
420043, Казань, Зеленая,1