автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Улучшение изоляции ударного шума междуэтажных перекрытий гражданских зданий Ближнего Востока

МосковокяЯ инженерно-строительный институт им. В,В. Куйбышева

На оравах рукопиои

Конбар Джихад

УДК 699.844:69.025.3

УЛУЧШЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ УДАРНОГО ШУМА МВДУЭТАИШХ ПЕРЕКРЫТИЙ ГРА1ДШСКИХ ЗДАНИЙ ЕЛИ8НЕГО ВОСТОСЛ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкция,

здания я сооруленкя

ЛВТОРВВЕРЛТ диссертации на соиоконие ученой отепвни кандидата технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном института им. В.В. Куйбышева.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент А.И. Герасимов.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор U.C. Седов . кандидат технических наук, доцент Ц.Г. Покотило.

Ведущая организация - ШИСФ

Защита диооертации соотоитоя * 199 /

в U чао. на заоедании специализированного Совета Д.053.11.0 в Московском инженерно-строительном институте по адреоу: II3II4, Москва, Шлюзовая наб., 8. ауд. » ljí2

С диооертациеИ можно ознакомился в библиотеке института Просим Bao принять участие в защите и направить отзыв на автореферат по адреоу: 129337, Москва, Яроолавокое шооое, д. МИСИ им. В.В. Куйбышева, Ученый Совет.

Автореферат разослан " 1 ® " ' 199' г.

Учений секретарь специализированного Совета

Фролов А.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы*

Основными направлениями гражданского строительства в Сирийкой Арабской Республика и в других странах Еяяжнего Воотока яв-штся монолитное, сборно-монолитное и крупнопанельное строительно жилых и общественных зданий. Первостепенную роль традицион-з играет монолитное строительство, его объем составляет прибли-зтельно 70-8СЙ. Климатические условия Сирия п других стран мжнего Востока позволяют осуществлять строительство практичэ-си в любое время года. Кроме того, монолитные и сборно-монолат-

здания по жесткости во многих случаях превосходят другие ютемы, что особенно важно в условиях сейсмикя.

Отсутствие стыков между несущими элементами в зданиях с но-элитным каркасом способствует передаче шума в здании и создает зблагоприятный акустический рехим в помещениях. Вибрации, воздающие в порекрытии при удпрних и каких-либо других воздоПст-1ях передаются вертикальным ограждомщим конструкциям без суие-гвенного ослабления звуковой энергии, распространяющейся по цементам здания, приводит к снижению их звукоизолирующих ка-зств.

При одинаковых требованиях к изоляции шума, предъявляем!« разним ограждакмшм конструкция;/,: степям, перекрытиям, послед-

вызывают заметно более жалоб прожинающих. Это объясняется зм, что площадь у перекрытий больше, чем у стен и перегородок, следовательно, излучается большое количество энергии в сосед-зе помещение. Таким образом, наибольшее влияние на формирова-де акустического климата в гражданских зданиях оказывают перерытая.

Данная работа посвящена проблеме улучшения звукоизоляции традиционных конструкций междуэтажных перекрытий стран Ближнего Востока и создания комфортного акустического климата в помещениях гражданских зданий.

Цель работы. Основные задачи»

Целью работы является разработка комплекса мероприятий и р< комендаций ао улучшению звукоизолирующих свойств традиционных для отран Ближнего Востока конструкций междуэтажных перекрытий. Полученные результаты будут являться основой для создания регио нальных нормативных документов по проектированию ограждающих конструкций зданий о необходимой звукоизоляцией.

Для доотижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

- на основе существующих методов расчета изоляции ударного и воздушного шума провести оценку звукоизолирующих свойств несу •щах конструкций перекрытий, применяемых в странах Ближнего Востока;

- провеоти выбор в^фективНых материалов для упругих прокла док в конструкциях плавающих полов;

- исоледовать физико-механические характеристики звукоизоляционных материалов;

- провеоти комплекс экспериментальных исследований улучшения изоляции ударного шума полами на упругих прокладках;

- разработать алгоритм программы и практический метод рао-чета индекса улучшения изоляции ударного шума плавающими полами;

- провеоти комплекс исследований улучшения изоляции ударного шума рулонными покрытиями полов;

- разработать алгоритм программы для оптимизации конструк-ивных решений междуэтажных перекрытий, обеспечивающих акуотиче-кий комфорт в гражданских зданиях различного назначат»..

Методы исследований.

В ходе работы использовались экспериментальные методы иосло-.ований и новейший теоретический материал, полученный в последив врегАя исследователями разных стран.

Физико-механические характеристика звукоизоляционных материков были определены резонансным методом, а такав методом пореда-•очной функции. Звукоизолирующие свойства конструкций полов были юлучоны в лабораторных условиях. Все экспериментальные исследо-1анпя проводились с учетом рекомендаций ISO , DlN , ГОСТ.

Численные расчеты, статистический анализ данных осуществляюсь на ПЭВМ на языке программирования "Фокал" в диалоговом ро-t имв.

Научная новизна работы.

1. Проведен анализ и определены звукоизолирующие) свойства шеущих частей междуэтажных перекрытий, а также' перекрытий о традиционными для стран Ближнего Востока конструкциями полов.

2. Проведен анализ применяемых в мировой строительной ng a tecum звукоизоляционных прокладочных материалов.

3. Определены и систематизированы ■'шико-механическле харак-геристики иинераловатних материалов финской фирмы "Альстрем",

4. Разработан практический метод определения индекса улуч-аения изоляции ударного шума плавающим полом с уча том характв-ристик конструкции и свойств звукоизоляционного прокладочного материала.

- 6 -

Практическая ценность работы.

На практике результаты, полученные в работе, могут быть и пользованы для проектирования монолитных, сборно-монолитных и крупнопанельных зданий гражданского назначения о традиционными для Сирии и других стран Ближнего Востока конструкциями междуэтажных перекрытий и полов, отвечающими требованиям междуHapoj ных стандартов по звукоизоляции ( ISO ).

Приведенные в диссертационной работе рекомендации найдут применение также и при реконструкции многоэтажных зданий.

Обьем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти гло; t водов по диссертации, списка использованных литературных исто*, ников, включающего 50 наименований работ, 2 приложений.

Работа содержит 116 страниц машинописного текста, вклач£ 12 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой глава работы приведен анализ и обзор консгрукци{ междуэтажных перекрытий, применяемых в Сирии и других .странах Ближнего Востока, дан обзор литературных источников по вопрос« исследовалий и расчетов звукоизолирующих свойств междуэтажных перекрытий и динамических характеристик звукоизоляционных мат< риалов.

В практике строительства гражданских зданий в Сирии так ; как и в большинстве стран Западной Европы и Ближнего Востока i рокоа распространение нашли два типа перекрытий: однослойные j двухслойные.. Однослойные конструкции в виде сплошной монолитн< или сборной железобетонной плиты толщиной 140 юл с опираниеы <

j трем или четырем сторонам или пустотной плиты толщиной 200 v;a опирапием по двум сторонам.

Двухслойные конструкции - часторебристые монолитные поракры-!я о заполнением из керамических или легкоботонных вкладышей -юков. Использование вкладышей в качества опалубки при бетопиро-шии перекрытия позволяет получить гладкуо поверхность потолка i последующим оштукатуриванием).

При строительстве общественных зданий, пшш'о выаспврэчис-знных конструкций, используются ребристые плати высотой 330 т полкой 60 мм. Применение таких конструкций трабуот наличия эдвесного потолка.

Традиционной конструкцией пола для строи о жарким климатом зляются сборные покрытия из плит размером 200х200; ЗСЮхЗОО; 30x400; 500x500 гим, толщиной от 10 до 45 им, выполненные из начального или искусственного мрамора. Кроме сборных покрытий, заменяют наливные и монолитные полы о добавлением мраморной

ЮШКИ г

В современном строительстве жилых и обздотвенннх зданий хиянего Востока в качества покрытий пола шлрокоо применение на-)дят рулонные материалы и ворсовые покрытия.

Нормируемыми показателями звукоизоляции мездуэтаяшых пора-;ытий принимают согласно ISO -717, индекс изоляции поздушного 'ма и индекс приведенного уровн.. ударного шума Lrw/ .

:и величины получают сравнением частотных характеристик язодя-1И воздушного шут R и приведенного уровня ударного шума п о соответствующими нормативными кривыми.

При этом характеристики конструкции перекрытия с полом при-tTO оценивать в виде:

;

I a l'n - Л L ,

где Л" и 1-п - частотная характеристика изоляции воздушно го шума (приведенного уровня ударного шума перекрытия баз пола, дБ: лК н - частотная характеристика улучшения звуко-

изоляции конструкцией пола, дБ.

Выражение (I) остается справедливым и для соответствующих индексов. Теория расчета изоляции воздушного шума и приведенного уровня ударного шума несущей части перекрытия К0 и 1-я разработана Л.Кремаром и В.И.Заборовым. Теоретические модели позволяют оценить влияние различных конструктивных параметров на звукоизоляции, но не удобны на практике. Большой интерео представляют эмпирические зависимости К.Гезеле для расчета индекса приведенного уровня ударного шума и В.Г.Крейтанг для индекса . Для расчета улучшения индекса изоляции во; душного шума лй* В.Г.Крейтаном также получены удобные эмш ричоскиз зависимости. В.И.Заборов рассмотрел теоретическую модель конструкции пола на упругой прокладке и получил выражения для расчета величины

Теоретические и экспериментальные исследования показывают что для'обеспечения высокой звукоизоляции, плавающим полом необ ходило знать динамические характеристики звукоизоляционного ма териаяа.

Методы исследования динамических характеристик разработан К.Костгдони, В.фураром, Н.Андресом, Х.Беш, Г.С.Росшшм.

;.'сслздования динамических характеристик, проведенные И.П.Блохиной, .А.И.Герасимовым, К.Гезеде позволили установить

врактвр их зависимости от нагрузки, плотности, структурных да-аметров.

Вторая глава посвящена определенно звукоизолирующих свойоти есущих частей перекрытий применяемых традиционно в строительной рактике стран Ближнего Востока.

К.Гйзеле показал, что индекс приведенного уровня ударного |ума массивного междуэтажного перекрытия без покрытия пола мож-;о вычислить по формуле:

С« (2)

■де т - поверхностная плотность плита пзрекрыгая, кг/м^; т0 = I кг/м2 (опорная величина).

При этом К.Гезелэ установил, что наличие яли отсутствие [устот не сказывается на-величине 1»п\у ПРЯ одинаковой, по-¡ерхностной плотности т . .

В.Г.Крайтан установил, что индеко изоляции поздушного пут ¡ерокрытия без пола можно рассчитать по формулам;

С^зЕдяэ4-*5 при 5"0&С1.4200

= я о - 3 "Р" 200 4^5 4 $000

•де <\) =т-Кэ

К» - коэффициент звукоизоляционной эффективной конструкции.

В диссертационной роботе проведена оценка по формулам (2), 3) звукоизолирующих свойств традиционных для стран Ближнего !остока конструкций междуэтажных перекрытий, .которая показала ¡еобходимость улучшения их звукоизоляции.

В третьей главе работы содержится анализ материалов, приме-

няамых для улучшения звукоизоляции перекрытий, приведены основные характеристики их эффективности, показаны методы измерений динамических параметров.

В настоящее время для улучшения звукоизоляции применяют различные материалы: маты и плиты из стекловолокна, минерального волокна, паностирол, пенополиуретан. Практика использования прокладочных материалов в конструкциях плавающих полов в СССР и странах Западной и Восточной Европы показала, что наиболее эффективными являются минераловатные и стекловолокнистые маты и плиты, поэтому они явились предметом исследований в работе.

Основными характеристиками звукоизоляционных материалов счи тают динамический модуль упругости ЕА , коэффициент потерь ц , и относительная деформация £ .

Величины Еа и ^ были исследованы резонансным методом и методом передаточной функции. Для измерений был использован отенд, состоящий из генератора сигналов, усилителя мощнооти, вибратора, виброиэмерителя, измерителя разности фаз, частотомера. Величина £ определялась, по результатам измерений деформации образца под статической нагрузкой.

Для исследований были отобраны образцы минераловатных материалов плотностью 40*150 кг/м3 финской фирмы "Альстрем".

Измерения относительной деформации показали ее увеличение о ростом нагрузки на материал. Так, при нагрузке 200011а величина £ плит плотностью 100 кг/м^ составляет приблизительно 5$, а при нагрузке 10000 Па - 14%. С ростом плотности материала относительная деформация уменьшается. Если минераловатная прокладка плотностью 40 кг/ы3 под нагрузкой 5000 Па деформируется на 53%, то при плотности 150 кг/м3 только на 85?.

-li-

rio результатам измерений резонансным методом было установлю, что динамический модуль минераловатных магов и плит увели-шваотся о ростом плотнооти образца и с роотом нагрузки на него. Заявлено, что зависимость от плотности наиболее ярко вы-

)ажена при нагрузкам 5000-10000 Па. Коэффициент потерь Ц. с юстом плотности и нагрузки, как правило, уменьшается.

Использование метода передаточной функции позволило исоле-^овать частотную зависимость динамического модуля. Увеличение с роотом частоты маное выражено у материалов с меньшей

о

тлотностыо. Так, у минераловатных плит плотностью 80 кг/м , Ед увеличивается в диапазоне 100-3200 Гц за октаву в среднем ш 0,14*10^ н/м^ при нагрузке 1000 Па. При плотности 150 кг/м^-^а 0,5*10^ н/f.i^. Увеличение нагрузки такав приводит к увеличению частотной зависимости Ед

В третьей глава приведена такяе отатистическая оценка результатов измерений динамических характеристик.

Четвертая глава диссертации содержит методики расчета и измерения частотных характеристик улучшения изоляции ударного шума плавающим полом, в ней получен практический метод оценки индекса л Low •

Надежная методика расчета улучшения изоляции ударного шума полом по упругим прокладкам описана В.И.Заборовым. Расчет ведется в двух чаототных областях. На частотах

>

где J- - резонансная частота пола, Гц;

Ьо5ж - толщина прокладки в обжатом нагрузкой состоянии, ы;

!*Ц - повархностнаяя плотность плиты дола, кг/м2; т3 - поверхностная плотность упругого слоя, кг/м

улучшение составляет:

ди-иоц№г)& * (5)

На частотах

mi

(6)

где л =

> -ЛЬ- поверхностная плотность несущей конструкции перекрытия, кг/м2;

$ - отношение цилиндрических жесткостей плиты пола и несущей плиты перекрытия.

Поскольку в теоретическом расчете В.Й.Заборова не учтена зависимость Ед от частоты,такой учет осуществлялся при поме щи коэффициента К» в виде:

Экспериментальные исследования улучшения изоляции ударногс шума проводились в акустических камерах по стандартным методикам ISO . На плиту перекрытия, разделяющую два помещения, устанавливалась ударная машина и записывался уровень шума от ее

аботы в нижнем помещении. Затем монтировалась конструкция пола измерения повторялись. Разность полученных частотных характе-истик и является величиной д1.Л .

Были исследованы сборные и монолитные стяжки, щитовые нас-илы по упругому слои из минераловатных плит и матов.

Сравнение результатов измерений и расчагов показало их хо-ошао совпадение.

Для оперативной оценки звукоизолирующих свойств плавающих шов на основе теории В.И.Заборова был разработан практический ют од определения индекса ALnw » который позволяет прово-щть вычисления без построения частотной зависимости .

1рограша, составланная на языка Фокал, позволила просчитать ме-■одоы последовательного перебора все возможные варианты конст->уктивных параметров. Для удобного использования результаты фвдставлены в диссертационной работе в вида номограммы.

В четвертой главе приведены также результаты исследований 5вукоизолирующих свойств наиболее распространенных рулонных материалов.

Пятая глава работы содержит рекомендации по улучшению изоляции воздушного и ударного шума гражданских'зданий САР и отран Ближнего Востока. Рекомендации предусматривают увеличение звукоизоляции традиционных для региона междуэтажных перекрытий за • счет использования в конструкциях упругих лрокладок.

Согласно нормам ISO к конструкциям зданий и помещений предъявляются различные требования по звукоизоляции в зависимости от их назначения. В зависимости от назначения гражданские здания были разделены ня три группы: с высокими, средними, низкими требованиями к звукоизолирующим характеристикам. Для к/и-

дой из этих групп, для каздого варианта конструкции перекрытия и конструкции пола установлена необходимая, минимальная толщина упругого слоя. Предусмотрена возможность выбора мкнараловатногс

о

прокладочного материала плотностью от 40 до'150 кг/г.г.

При разработке рекомендаций принималась во внимание необхс димость обеспечения высокой звукоизоляции как ударного, так и воздушного шума.

Расчеты необходимой толщины материала проводились на ЭВМ.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Проведен анализ традиционных конструкций междуэтажных перекрытий и дана их оценка с позиции изоляции ударного и воздушного шума.

2. Осуществлен выбор материалов, используемых в конструкци плавающего пола и проведен комплекс исследований их фпзико-мохо нических характеристик,

3. Проведен комплекс экспериментальных исследований улучша ния изоляции ударного шума волами на упругих прокладках и полами из рулонных материалов (линолеумов, используемых в СССР),

4. Разработан алгоритм программы для расчета индекса язоля цаи ударного иума плавающими полами. На основе анализа расчетов разработан практический метод оценки улучшения изоляции ударного шума с использованием номограммы.

5. Разработаны программы для оптимизации толщин материалов упругих прокладок с позиции изоляции воздушного и ударного шума

6. Разработаны рекомендации по улучшению изоляции ударного шума (с учетом воздушного шума) меадуэтаж'ных перекрытий граждан ских зданий стран Ближнего Востока, предложены их конструктивны решения, обеспечивающие акустический комфорт в помещениях различного назначения.