автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Звукоизоляция светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука

Щеголев Дмитрий Львович

ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ НАПРАВЛЕННОМ ПАДЕНИИ ЗВУКА

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2003

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕ1ОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРН0-С1РОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСЩИ Ь

Научный руководитель

член-корреспондент РААСН, кандидат технических наук, профессор Бобылев Владимир Николаевич

Научный консультант

кандидат технических наук, профессор Тишков Владимир Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Борисов Лев Александрович, кандидат технических наук, доцент Данилин Сергей Григорьевич

Ведущая организация

Институт «НижегородгражданНИИпроект»

Защита состоится «/8 » ЛЕкобря 2003 г. в 14 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.03 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан « ^ » _2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Н.М. Плотников

2оо-?-А _

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Шум является одним из наиболее весомых факторов внешней среды, оказывающих неблагоприятное воздействие на здоровье населения, проживающего в крупных городах. При этом в подавляющем большинстве случаев шумовой режим современных городов определяет именно транспортный шум, уровни которого на транспортных магистралях крупных городов составляют в настоящее время уже 80 - 90 дБА. Поэтому его снижение является одной из важнейших задач при проектировании городской застройки. Однако при рассмотрении воздействия внешнего шума на здания необходимо учитывать тот факт, что не все конструкции фасадов зданий имеют достаточную звукоизолирующую способность. Наиболее слабым элементом в этом случае являются наружные све-топрозрачные ограждения: окна, витражи, балконные двери и т. д. Относительно низкая звукоизолирующая способность этих конструкций приводит к значительному ухудшению общего акустического режима помещений, особенно в зданиях, находящихся вдоль оживленных транспортных путей.

Вместе с тем в реальных условиях застройки очень часто встречаются случаи углового падения звука от различных источников на ограждающие конструкции зданий. Например, многоэтажные здания, расположенные в непосредственной близости от транспортных магистралей, находятся под действием звука, падающего на их ограждающие конструкции под некоторым углом. Причем при увеличении этажности здания угол падения звука на ограждения становится все больше.

В связи с этим случай углового (направленного) падения звука важен для определения фактической звукоизолирующей способности наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Установление соотношений, связывающих звукоизоляцию ограждений конечных размеров с углами падения звука, дает возможность конструировать ограждающие конструкции таким образом, чтобы свести к минимуму влияние внешних-шумовых факторов на внут-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ « реннюю среду зданий. Это позволит на стадии I роеквдрюяяииж^лссчЦгывать

С.Петербургл/. |

рэ зоо5 "гЧ&А

звукоизоляцию наружных светопрозрачных ограждений в зависимости от характера воздействующего на них звука, более точно прогнозировать уровни внутренних шумов в помещениях зданий, а также находить оптимальные планировочные решения как при проектировании отдельных зданий и сооружений, так и при комплексной застройке городской территории, расположенной в зоне повышенного действия транспортного шума.

Целью диссертационной работы являются теоретические и экспериментальные исследования механизма прохождения направленного звука через светопрозрачные ограждающие конструкции конечных размеров и разработка методов расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

В соответствии с поставленной целью в представленной диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

- теоретическое исследование механизма прохождения направленного звука через однослойные светопрозрачные конструкции с учетом резонансной и инерционной составляющих;

- установление влияния угла падения звука на численное значение звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций и нахождение выражений для определения звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждений конечных размеров с учетом двойственной природы прохождения звука;

- выявление резервов повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций за счет изменения угла падения звука;

- разработка инженерного метода расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- разработка практического способа оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука;

- проведение экспериментальных исследований звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука и сравнение данных, полученных при лабораторных измерениях звукоизоляции с результа-

тами теоретических расчетов звукоизоляции конструкций при направленном падении звука.

Научная новизна работы:

- впервые теоретически исследован и проанализирован механизм прохождения направленного звука через светопрозрачные конструкции с учетом двойственной природы прохождения звука;

- впервые получены выражения для расчета звукоизоляции однослойных све-топрозрачных ограждающих конструкций конечных размеров при направленном падении звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- доказано теоретически и подтверждено экспериментально существование ре' зервов повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций

за счет изменения угла падения звука;

- впервые разработан инженерный метод с использованием ЭВМ для расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- на базе разработанного инженерного метода расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждений создан практический способ оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при на* правленном падении звука.

Практическая значимость диссертации: » - доказана возможность повышения звукоизоляции светопрозрачных ограж-

дающих конструкций путем изменения угла падения звука;

- получены аналитические выражения, позволяющие рассчитывать звукоизоляцию однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при заданном угле падения звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- разработанный инженерный метод расчета позволяет с помощью персональной ЭВМ рассчитывать собственную звукоизоляцию однослойных светопрозрачных ограждений конечных размеров при направленном падении звука в нормируемом диапазоне частот с построением частотной характеристики звукоизоляции;

— предложенный практический способ оценки звукоизоляции двойных ограждений позволяет определить на ЭВМ звукоизоляцию двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука и сравнить полученные результаты с нормативными требованиями ГОСТ 23166-99;

- установленные резервы повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждений позволяют повысить звукоизоляцию таких конструкций при их неизменном конструктивном решении за счет изменения угла падения звука.

Реализация результатов исследований

Разработанное «Руководство по расчету звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука» внедрено в практику проектирования внутренних ограждающих конструкций гражданских зданий и сооружений в МП ИРГ «НижегородгражданНИИпроект».

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре архитектуры для студентов направлений 550100 «Строительство» и 630100 «Архитектура». Составлены и апробированы задания для теоретического расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука на практических и лабораторных работах.

Теоретически и экспериментально результаты диссертации были использованы в МП ИРГ «НижегородгражданНИИпроект» при разработке проекта планировки района Большие овраги г. Нижнего Новгорода. Для защиты жилой застройки от транспортного шума вдоль магистралей запроектированы шумо-защитные жилые дома переменной этажности. После выполнения теоретических расчетов была предложена схема расположения жилых шумозащитных домов вдоль транспортных магистралей, позволяющая исключить касательное падение звука на ограждающие конструкции защищаемых жилых домов второго эшелона застройки.

Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ: № 14-РО/2003 «Технология снижения повышенного уровня городского шума эффективными

звукоизолирующими конструкциями зданий и сооружений. Повышение изоляции направленного и диффузного звука ограждающими конструкциями зданий без увеличения их массы», финансированной за счет государственного бюджета и выполненной по программе РААСН в срок с 3 января 2003 г. по 31 июня 2003 г.; № 1.7.02 «Разработка теории и технологии охраны воздушной среды от повышенного уровня шума», финансируемой за счет государственного бюджета и выполняемой по программе Министерства образования с 03 января 2002 г.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались:

- на научно-техническом семинаре «Экология, акустика, светотехника и защита от шума», г. Севастополь, 2001;

- на международном научно-промышленном форуме «Великие реки '2001», г. Нижний Новгород, 2001;

- на III областной межвузовской научно-практической конференции «Вузовская наука - региону», г. Вологда, ВоГТУ, 2002;

- на XI Польско-Российском научном семинаре «Теоретические основы строительства», Польша, г. Варшава, 2002;

- на 59-й региональной научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика», г. Самара, СамГАСА72002;

- на XII Российско-Польском научном семинаре «Теоретические основы строительства», г. Нижний Новгород, ННГАСУ, 2003.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических исследований механизма прохождения направленного звука через однослойные свегопрозрачные конструкции с учетом резонансной и инерционной составляющих;

- результаты теоретических исследований по определению выражений для аналитического вычисления звукоизоляции однослойных свегопрозрачных ограж-

дений конечных размеров при направленном падении звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по установлению влияния угла падения звука на численное значение звукоизоляции свето-прозрачных ограждающих конструкций;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по установлению резервов повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждений за счет изменения угла падения звука;

- разработанный инженерный метод расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука с учетом двойственной природы прохождения звука;

- практический способ оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

П у б л ик а ци и

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе одно Руководство по расчету.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, библиографического списка и пяти приложений. Общий объем работы составляет 218 страниц, в том числе 84 рисунка, 12 таблиц, 2 схемы, библиографический список, включающий 78 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении определяются цели исследования, обосновывается актуальность темы, указывается научная новизна и практическая значимость выполненной диссертационной работы.

В первой главе производится обзор основных этапов развития теории прохождения направленного звука через бесконечные ограждения, а также через тонкие однослойные конструкции ограниченных размеров. Основные принципы прохождения звука, падающего на преграду под углом, рассмотрены в

работах лорда Рэлея, Л. Кремера, А. Шоха, Г. Рейснера, К. Фейера, Л.М. Лям-шева, В.И. Заборова, М.С. Седова и др.

Многочисленные исследования показали, что прохождение звука существенно зависит от угла падения звуковых волн на ограждение во всем практически значимом диапазоне частот. Влияние угла падения звука особенно заметно в той области частот, где проявляется эффект пространственного резонанса. При этом для каждого угла падения существует своя частота пространстьенно-го резонанса, на которой прохождение звука через преграду наибольшее.

Механизм прохождения диффузного звука через ограждения конечных размеров с учетом их резонансного движения наиболее полно был рассмотрен профессором М.С. Седовым. Метод решения поставленной задачи основывался на волновом представлении переноса колебательной энергии, с помощью которого рассматривался процесс прохождения звука через пластины с учетом их реальных размеров, условий закрепления, изгибной жесткости, потерь энергии в материале ограждения. В ходе исследований, проведенных профессором Седовым, было установлено, что интенсивность прохождения звука через прямоугольную пластину в практически важном диапазоне частот различна и зависит от характера соотношений волновых параметров звуковых и вибрационных полей. При этом процесс переноса звуковой энергии происходит при минимальной затрате на образование замкнутого волнового движения в пластине.

В теории профессора Седова модель прохождения звука основана на понятии самосогласования звуковых полей в плоскости ограждения и волновых полей пластины, образованных собственными и вынужденными инерционными волнами.

На основании теории, разработанной школой профессора Седова, подробные теоретические и экспериментальные исследования звукоизоляции ограждений конечных размеров при направленном падении звука были проведены профессором В.А. Тишковым. Полученные теоретическим путем частотно-угловые зависимости прохождения направленного звука показали, что степень интенсивности прохождения звука во всем практически важном диапазоне час-

тот различна и зависит от характера соответствия волновых параметров и угла падения звука.

Профессором Тишковым были выведены теоретические зависимости звукоизоляции однослойных ограждений в практически значимом диапазоне частот с учетом их реальных размеров без учета инерционного прохождения звука. Из полученных им зависимостей следует, что интенсивность прохождения звука через конструкцию зависит от ее массы, размеров, изгибной жесткости, коэффициента потерь, а также угла падения звука, который оказывает существенное влияние на численное значение звукоизоляции пластин конечных размеров. Так, при меньших углах падения звука по сравнению с касательным падением звукоизоляция увеличивается.

Ряд экспериментальных исследований звукоизоляции наружных ограждений (стекол, окон и фасада в целом) при наклонном падении звука были проведены в 1950-60-х годах А. Айзенбергом, В. Остингом, Ф. Жильбером, К. Малхолландом, П. Льюисом, Жаклин А. Марш и другими учеными.

Анализируя рассмотренные научные работы, следует отметить, что теоретическая оценка звукоизолирующей способности светопрозрачных ограждений всеми современными теориями проведена только без учета двойственной природы прохождения звука. Таким образом, необходимо проведение дальнейших теоретических и экспериментальных исследований вопроса о прохождении направленного звука через светопрозрачные ограждающие конструкции зданий и сооружений, а также установление степени влияния угла падения звука на численное значение звукоизоляции таких конструкций. Для практического применения результатов теоретических исследований, проведенных в рамках диссертационной работы, необходима разработка инженерного метода расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

Таким образом, исследование состояния вопроса позволило сформулировать цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе рассмотрен механизм прохождения направленного звука через тонкое прямоугольное ограждение, шарнирно опертое по контуру. На базе теории самосогласования волновых полей выполнен подробный анализ звукового поля в плоскости ограждения, а также волнового поля собственных и инерционных колебаний светопрозрачного ограждения с учетом двойственной природы прохождения звука через ограждения - резонансной и инерционной.

Степень прохождения звука через рассматриваемое ограждение в режиме собственных колебаний (резонансное прохождение) при направленном падении звука определяется по величине амплитуды поперечных смещений пластины. При этом степень интенсивности прохождения направленного звука через прямоугольную пластину конечных размеров определяется величиной характеристики самосогласования волновых полей и зависит от характера соотношений волновых параметров звуковых и вибрационных полей т, т0, п и и0; угла падения звука в; а также углов а и ссо (рис. 1). При этом рассмотрение механизма резонансного прохождения звука позволяет определить три случая соотношения волновых параметров: (т = то; п = щ); (т = то; п&щ или т т0; п-по)и (т Фтй;п* па).

Характеристика самосогласования звукового поля перед ограждением и поля собственных колебаний пластины для случая направленного падения звука определяется по формуле

г . тлх . пяу . т0ях . пвяу л

sin-sin —— sin —-— sin —--h

a b a b

. тлх ma7DC . пяу nnny + sin-eos —— sin —— eos

dxdy

¡I

. Itt/UX /'»

+ sm-eos —

^ _ y_a_a_b_b_

' "Л . 2 т0лх . 2 п0лу '

sin —-—sin -^-dxdy

oo a b

где m,n- числа длин проекций собственных полуволн по сторонам а и b пластины соответственно (здесь а > Ь);

т0, п0 - те же величины, для звукового поля в плоскости пластины.

Рис. 1. Форма распределения звукового давления и смещения пластины для случая т Ф то, п Ф п<з, а * ао

При этом выражение амплитуды колебаний пластины запишется как

Р •А

р _ 0тоЛо 1

ЬОтп ~ 2 , (2)

Ц-(Ор

где ц - поверхностная плотность конструкции;

Р„,„0„0 - амплитудное значение звукового давления;

®р ~ + = 2к/т„,\ /т„ - частота собственных колебаний

ограждения);

г) - коэффициент внутренних потерь ограждения.

Резонансный характер прохождения звука через ограждения позволяет установить три области частотной характеристики с различной степенью интенсивности прохождения звука: область простых пространственных резонан-сов (ПрПР) на низких частотах, область неполных пространственных резонан-сов (НПР) на средних и высоких частотах, а также область кратных простых

и

пространственных резонансов (КПрПР) на высоких частотах. Частота пространственного резонанса служит границей двух последних областей, как и для случая диффузного падения звука на ограждение. Так как на высоких частотах спектр частот собственных колебаний достаточно плотный, то значение граничной частоты пространственного резонанса/Гт„ можно определить по частоте волнового совпадения в зависимости от угла падения звука на бесконечную пластину. При этом поправка на дискретность колебаний пластины будег весьма незначительна.

Схема деления частотной характеристики на три области с различной степенью прохождения звука в режиме резонансных колебаний ограждающей конструкции подтверждена экспериментальными данными.

Кроме того, под действием падающего звука в каждый начальный момент времени в ограждении возникают инерционные (чисто вынужденные) волны. Начальное колебательное состояние ограждения характеризуется смещением точек пластины при таких вынужденных колебаниях.

Распространение инерционных волн происходит со скоростью следа падающей звуковой волны (си = с^ътв) и в значительной степени зависит от угла падения звука в. Эти волны существуют на каждой частоте, а на частотах собственных колебаний ограждения инерционная и свободная волны отличаются начальной фазой движения.

Запишем выражение амплитуды колебаний ограждения в инерционных волнах в следующем виде:

Р А

с гр от0л0 пЧ

Яи=14и--—, (3)

где Ри - функция отклика ограждения, зависящая от угла падения звука; Рйтап„ - амплитудное значение результирующего звукового давления. Оно в четыре раза меньше амплитудного значения для случая диффузного падения звука;

А и - характеристика самосогласования звуковых полей с полем инерционных волн панели при направленном падении звука:

а р

И

О О

А„ =

. т.,тех. . п„лу . талх . п„лу sin — sin sin —— sin + a b a b

. т..лх mn7Tx . n.,m> ппяу + sin —— eos —— sin -JL~ eos

a a b b

dxdy

И ~ а Ь

Я. 2 т„ях . 2 ПцЩ> , , sin2 —Л—sin2 dxdy

oo a b

где mu, пи - числа длин проекций инерционных полуволн по сторонам а и b пластины, соответственно. Характеристика самосогласования волновых полей при инерционном прохождении звука Ац~ 1, т.к. инерционные волны являются следами падающих звуковых волн и для них ти = та, пн = п0. При увеличении угла падения звуковых волн на ограждающую конструкцию функция отклика пластины уменьшается, что характерно в области низких частот, а по мере увеличения частоты функция отклика Fu -> 1 вне зависимости от угла падения звука.

Третья глава посвящена рассмотрению механизма звукоизлучения ограждающими конструкциями, находящимися под действием падающего под углом звука, а также нахождению выражений для определения звукоизоляции светопрозрачных ограждений при направленном падении звука.

Для случая направленного падения звука выражение излучаемой ограждением акустической мощности запишется в следующем виде:

2С 2 cos0„ ' w

А> с0 оирЯо' Аг 92С

где $2С — угол излучения в режиме собственных колебаний; щщ - усредненный квадрат колебательной скорости; Аг - характеристика самосогласования звукового поля за ограждением (вторичного звукового поля) с его собственным волновым полем:

а Ь

Л

БШ —— БШ вт — БШ +

а Ь а Ь

. т-уЮс ттях . щлу пюлу + вт —— сое —1-— эт сое

А, =

(Ы1у

2 "г*Г/ ■ т01ях . птяу ттюс и02яуч , . 1 ИБт—-—Б1П 02 + СОБ —~—со5-^-^-)(1хс1у *} п А п А

Ь

и и

где тг, п2 - числа длин проекций собственных полуволн по сторонам а и Ь пластины соответственно;

тог, «02 - те же величины для звукового поля в плоскости пластины со стороны помещения низкого уровня звука. Коэффициент резонансного прохождения звука определяется как отношение звуковых мощностей в волнах, прошедших через ограждение в режиме собственных колебаний, и в волнах, падающих на него:

Ъ=1ГХ/ТГ1, (5)

где 1У2с - мощность звуковых волн, излученных собственными волнами ограждения со стороны изолируемого от шума помещения; }¥\ - мощность падающих звуковых волн при угловом падении звука. Для случая направленного падения звука на светопрозрачное ограждение коэффициент резонансного прохождения записывается следующим образом: _рУо _А1-А1

г г =

16л- ,

" *

с 16* 2 к, , (6) " •Т/'СОБб?, -СОБС/^

где г]— коэффициент потерь ограждения; О, - угол падения звука на конструкцию; вгс - угол излучения собственными волнами;

А\ и А2 - характеристики самосогласования волнового поля ограждения и звуковых полей перед и за ограждением, соответственно; kf/kp = 1,15 для третьоктавной полосы пропускания. Звуковая мощность, излучаемая инерционными волнами, определяется следующим образом:

Я.т 2И 4 совА СОБ@2И '

Поскольку инерционные волны распространяются в ограждении со скоростью

следа падающих звуковых волн, то для них ти = т0, пи = п0. Отсюда А2и = 1.

Выражение для определения коэффициента инерционного прохождения

направленного звука записывается в следующем виде:

^ги _ Росо Ри_

ги = ■

(8)

Wx 16/г цг -f2 -cos2 0, -со$6ги ' где в\ - угол падения звуковых волн на ограждение;

&2и ~ угол излучения звука инерционными волнами;

Гц - функция отклика при направленном падении звука.

Согласно теории самосогласования волновых полей, в волновом движении ограждения при воздействии на него плоских звуковых волн участвуют собственные и инерционные волны. При этом инерционные волны существуют на каждой частоте, а на частотах собственных колебаний ограждения инерционная и свободная волны отличаются начальной фазой движения. Поэтому, используя принцип суперпозиции волн, можно записать выражение суммарного коэффициента прохождения направленного звука через ограждение

Т=тс+Ти. (9)

Выражение (9) отражает двойственную природу прохождения звука — акустическая мощность в изолируемое помещение излучается как свободными упругими, так и инерционными волнами.

Звукоизоляция ограждающей конструкции - это величина, обратно пропорциональная коэффициенту прохождения звука т. Следовательно, выражение для определения звукоизоляции ограждений запишется в виде

Д = 101g—-—. (Ю)

тс + г„

На рис. 2 представлены частотные характеристики звукоизоляции ограждения из силикатного стекла толщиной 4 мм при углах падения звука 30° и 75°, полученные в соответствии с выражением (10).

Из рис. 2 видно, что при уменьшении угла падения звука на светопро-зрачное ограждение его звукоизолирующая способность увеличивается, особенно в области средних и высоких частот (заштрихованная область). Теоретические расчеты звукоизоляции при направленном падении звука были проведены для однослойных ограждений из силикатного стекла различных толщин - 2, 3, 4, 5, 6, 8 мм. При этом был установлен факт повышения звукоизоляции данных ограждений при изменении угла падения звука в практически важном диапазоне частот на 5-20 дБ. Наиболее значительное повышение отмечено вблизи граничной частоты пространственного резонанса.

Таким образом, теоретически доказано существование значительных резервов повышения звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждений за счет изменения угла падения звука.

К. ДБ

Гц

юоооюооооооооооооооо см(0ою*-ооооотоооюооооо ■■-■■-'■-смодп'ч-юштосчфотт-оосооо

т-т-т-СЧСМЮтГЮСОСОО

Рис. 2. Теоретические частотные характеристики звукоизоляции ограждения из стекла толщиной 4 мм: 1 - угол падения 30°; 2 - угол падения 75°

На основании проведенных теоретических исследований разработан инженерный метод расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука, предложен практический способ оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждений при

падении на них звука под углом. Эти методы в комплексе позволяют на ЭВМ

определять звукоизоляцию реального ограждения, состоящего из двух силикатных стекол одинаковой толщины, с шириной воздушного промежутка 16 — 160 мм при заданном условиями задачи угле падения звука.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных иссле- '

дований звукоизоляции однослойных и многослойных светопрозрачных ограждений при воздействии на них направленного звука. Приведены сравнение и анализ экспериментальных и теоретических данных.

Экспериментальные исследования звукоизоляции светопрозрачных огра- •

ждающих конструкций при направленном падении звука проводились в больших реверберационных камерах лаборатории акустики ННГАСУ. Чтобы опре- 4 делить собственную звукоизоляцию светопрозрачных ограждений, испытывающих воздействие направленного звука, в одной из больших реверберационных камер (объемом 150 м3) были созданы условия, приближающиеся к условиям распространения звука в свободном звуковом поле. Для этого ревербера-ционная камера высокого уровня (КВУ) была заглушена специально изготовленными звукопоглощающими конструкциями из поролона и супертонкого стекловолокна.

Для оценки степени заглушения до и после обработки камеры звукопо- «

глощающим материалом в ней определялось время реверберации на среднегеометрических частотах третьоктавных полос в интервале 63 - 8000 Гц. Получен- ^ ные частотные характеристики показывают, что после заглушения камеры время реверберации в ней стало ничтожно мало, так что практически совсем отсутствовал отклик.

Измерения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций 1

I

при направленном падении звука проводились при установке источника звука '

(звуковой колонки) по четверти круговой траектории радиусом 3,5 м с центром, совпадающим с серединой испытательного проема. При этом излучатель уста- |

навливался под углами 0°, 30°, 45°, 60° и 75° относительно нормали к поверхности ограждения. При лабораторных измерениях применялась прецизионная

электроакустическая аппаратура фирм «RFT» (Германия) и «Larson & Davis» (США).

При проведении экспериментов величина звукоизоляции при направленном падении звука определялась по методу «открытого окна». При этом уровни звукового давления измеряются только в звукоприемном помещении (камере низкого уровня - КНУ), соответственно, при открытом и закрытом испытываемой конструкцией проеме. Выражение для определения звукоизоляции свето-прозрачного ограждения на каждой частоте в соответствии с методом «открытого окна» имеет вид:

Л = (11)

■ч

где Li и Т\ - соответственно, уровень звукового давления и время реверберации в звукоприемном помещении при открытом проеме; L2vl Tz — то же, при закрытом исследуемой конструкцией проеме.

В качестве объектов экспериментальных исследований использовались однослойные конструкции из силикатного стекла различной толщины, а также двойные и трехслойные светопрозрачные ограждения (стеклопакеты, оконные блоки различной конструкции).

На рис. 3 представлена экспериментальная частотная характеристика звукоизоляции пластины из силикатного стекла толщиной 4 мм при угле падения звука 75°, измеренная в лаборатории акустики ННГАСУ, в сравнении с теоретической кривой, простроенной в соответствии с выражением (10).

Анализируя представленные на рис. 3 частотные характеристики, можно видеть, что практически во всем рассматриваемом диапазоне частот теоретическая кривая звукоизоляции при угле падения звука 75° для стекла толщиной 4 мм соответствует экспериментальной частотной характеристике, полученной в лаборатории акустики ННГАСУ.

Результаты проведенных экспериментальных исследований звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждений подтверждают теоретически

выявленные резервы повышения звукоизоляции ограждений при изменении угла падения звука. К дБ

■о о о о ш СМ СО о ю

1- N N О

о о о о о о о со о о ч* ю со 00 о

о о о о

ю о о о

см со о ю

•г- т- СМ СМ

о о о о о

■л о о о о

о о <я о

СО ю со со

Рис. 3. Частотные характеристики звукоизоляции ограждения из силикатного стекла толщиной 4 мм: 1 - экспериментальная кривая при угле падения звука 75°; 2 - теоретическая кривая при угле падения звука 75°; 3 — закон массы

При уменьшении угла падения звука наблюдается увеличение звукоизолирующей способности конструкции практически во всем рассматриваемом диапазоне частот. Особенно это заметно на граничной частоте пространственного резонанса, где подобные резервы повышения звукоизоляции могут достигать 20 дБ и более. При этом происходит значительное смещение вверх по частотной шкале граничной частоты пространственного резонанса, соответствующей области повышенного прохождения звука.

При увеличении угла падения звука граничная частота пространственного резонанса смещается по частотной шкале вниз настолько, что при больших углах падения звука (больше 60°) находится в нормируемом диапазоне частот (100-3150 Гц). Это приводит к снижению звукоизоляции ограждений из стекла толщиной 3-5 мм (наиболее часто применяемых в строительстве) в области высоких частот на 15-20 дБ.

В лаборатории акустики ННГАСУ были проведены исследования звукоизоляции многослойных светопрозрачных ограждений. В качестве образцов испытывались различные типы современных оконных блоков из ПВХ, алюминия, дерева с однокамерными и двухкамерными стеклопакетами. Также экспериментально была исследована собственная звукоизоляция различных типов стеклопакетов, применяемых в настоящее время в строительстве (рис.4). Р.дБ

70 60 50 40 30 20 10 0

2 \ 1

\ о и у

т" к 1 О 6 у

/ о { V

3 /

/р = 212 Гц -1-1—-1-1-

Г,ГЦ

Ю О О О «5

см со о ю

т- см см со

оооооооооооооо оогоооюоооюоооо

Ч'ШСОЮОСМСООЮт-ООСОО

Рис. 4. Экспериментальные частотные характеристики звукоизоляции однокамерного стеклопакета 4+16+4:1 - угол падения звука 0°; 2 - угол падения звука 30°; 3 - угол падения звука 60°

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили установить, что для многослойных светопрозрачных ограждений также существуют значительные резервы повышения звукоизоляции за счет изменения угла падения звука.

Таким образом, результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований позволяют не только на стадии проектирования прогнозировать звукоизолирующую способность реальных светопрозрачных ограждений, но и, применяя инженерные и архитектурные решения, использовать выявленные резервы повышения звукоизоляции светопрозрачных конструкций

I I

при их неизменном конструктивном исполнении за счет изменения угла падения звука.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании теории самосогласования волновых полей проведены подробные аналитические исследования механизма прохождения направленного звука через однослойные светопрозрачные ограждающие конструкции конечных размеров с учетом двойственной природы прохождения звука. Установлено, что интенсивность прохождения звука во всем практически значимом диапазоне частот различна - она зависит от соотношения волновых параметров звукового поля и волнового поля собственных колебаний ограждения, а также поля вынужденных инерционных волн светопрозрачного ограждения.

2. Найдены выражения для определения звукоизоляции однослойных свето-прозрачных ограждающих конструкций конечных размеров при направленном падении звука с учетом двойственной природы прохождения звука. Теоретически установлено влияние угла падения звука на численное значение звукоизоляции пластин конечных размеров. Также установлено, что при уменьшении угла падения по сравнению с касательным падением звукоизоляция свегопрозрачных конструкций увеличивается.

3. Выявлены резервы повышения звукоизоляции светопрозрачных ограж-— дающих конструкций при неизменном конструктивном решении за счет изменения угла падения звука. Установлено, что при увеличении угла падения звука на ограждение значительное влияние на ухудшение звукоизоляции оказывает смещение граничных частот по частотной шкале и изменение характеристики самосогласования в областях частот неполных пространственных резонансов и кратных простых пространственных резонансов.

4. На базе проведенных теоретических исследований создан инженерный метод расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

5. Для определения звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждений предложен практический способ расчета, позволяющий на стадии проектирова-

ния определить изоляцию воздушного шума потока городского транспорта и ' определить класс свегопрозрачного ограждения в соответствии с нормативны-

' ми требованиями.

' 6. Проведены экспериментальные исследования звукоизоляции однослой-

ных и многослойных свегопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука. Сравнение экспериментальных частотных зависимостей звукоизоляции однослойных ограждающих конструкций при различных углах падения звука с полученными при помощи инженерного метода расчета указы» вает на согласованность характера хода экспериментальных и расчетных кривых и показывает их численную сходимость. Значения звукоизоляции двойных свегопрозрачных ограждающих конструкций, теоретически определенные с

и*

I помощью практического способа расчета, соответствуют значениям звукоизо-

I

ляции, определенным на основании результатов экспериментальных исследований.

7. На базе проведенных исследований издано «Руководство по расчету звукоизоляции свегопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука», которое внедрено в практику проектирования ограждающих конструкций гражданских зданий и сооружений в МП ИРГ «Нижегородграж-данНИИпроект». Руководство по расчету также внедрено в учебный процесс на кафедре архитектуры ННГАСУ.

и

Основные положения диссертации изложены в печатных работах

1. Щеголев, Д. Л. О прохождении звука через свегопрозрачные ограждающие конструкции при его направленном падении / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Экология, акустика, светотехника и защита от шума: Материалы науч.-техн. семинара, Севастополь. - М.: НИИСФ РААСН, 2001. -С. 47—48.

2. Щеголев, Д. Л. Повышение акустического комфорта в помещениях зданий, находящихся вдоль транспортных магистралей / В. Н. Бобылев, В. А.

\ i

Тишков, Д. Л. Щеголев // Великие реки - 2001 / 1СЕР: Междунар. науч. - пром. форум, 15 - 18 мая 2001г.: Тез. докл. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - 392 с.

3. Щеголев, Д. Л. Особенности прохождения звука через двойные свето-прозрачные ограждения / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Вузовская наука - региону: Материалы третьей обл. межвуз. науч.-практ. конф. / Во- | лог. гос. техн. ун-т. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - С. 251-254.

4. Щеголев, Д. Л. Звукоизоляция ограждающих конструкций при направленном падении звука / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Теоретические основы строительства: Сб. тр. Х1-го пол.-рос. науч. семинара. — М.: Изд-во АСВ, 2002. - С. 249-256.

5. Щеголев, Д. Л. О влиянии ширины воздушного промежутка на звуко- * изоляцию двойных свегопрозрачных ограждений / Д. Л. Щеголев // Архитектура. Геоэкология. Экономика: Сб. тр. аспирантов и магистрантов / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. -Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - С. 44-47.

6. Щеголев, Д. Л. Исследование звукоизоляции двойных свегопрозрачных ограждающих конструкций с учетом двойственной природы прохождения звука / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Сб. тр. 59-й регион. науч.-техн. конф. / Самар. гос. архитектур.-строит. акад. - Самара: СамГА-СА, 2002. - С. 388-390.

7. Щеголев, Д. Л. Звукоизоляция свегопрозрачных ограждений при « направленном падении звука / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Вестн. РААСН / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - Вып. 6. - С. 41-47.

8. Щеголев, Д. Л. Исследование прохождения звука через наружные свегопрозрачные ограждающие конструкции / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Вестн. РААСН / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - Вып. 5. - С. 162-168.

9. Щеголев Д. Л. Руководство по расчету звукоизоляции свегопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука: Учеб. Пособие

/ В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев; Нижегор. гос. архитектур,-строит. ун-т - Н. Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2003. - 40с.

10. Щеголев, Д. Л. Резервы повышения звукоизоляции свегопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном процессе: Тр. годич. собр. РААСН / Казан, гос. архитектур.-строит. акад. - Казань: КГАСА, 2003. - С. 444-447.

11. Щеголев, Д. Л. Резервы повышения звукоизоляции ограждающих кон" струкций / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. В. Монич, Д. Л. Щеголев // Теоретические основы строительства: Сб. тр. ХН-го рос.-пол. науч. семинара. - Вар* шава:(ЖР\У, 2003.-С. 237-244.

12. Щеголев, Д. Л. Методика экспериментальных исследований звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при угловом падении звука / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Т. А. Хонина, Д. Л. Щеголев //Сборник материалов квалификационных и научных работ студентов и магистрантов по раз-

I

' делу «Строительство и архитектура» / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т.

- Н. Новгород: ННГАСУ, 2003. - Вып. 5. - С. 23-25. I 13. Щеголев, Д.Л. Экспериментальные исследования звукоизоляции све-

« топрозрачных ограждающих конструкций при угловом падении звука / Д. Л.

Щеголев // Технические науки: Сб. тр. аспирантов и магистрантов / Нижегор. ^ архитектур.-строит. ун-т - Н. Новгород: ННГАСУ, 2003. - С. 48-52.

14. Щеголев, Д. Л. О нормировании звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций / Т. А. Хонина, Д. Л. Щеголев // Технические науки: Сб. тр. аспирантов и магистрантов / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. -Н. Новгород: ННГАСУ, 2003. - С. 45-47.

15. Щеголев, Д. Л. О звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций зданий и сооружений при направленном падении звука / В. Н. Бобылев, В. А. Тишков, Д. Л. Щеголев // Информационная среда вуза: Сб. ст. Х-ой междунар. науч.-техн. конф. / Иванов, гос. архитектур.-строит. акад. - Иваново: ИГАСА, 2003.-С. 61-64.

*

Подписано в печать // // ¿?з. Формат 60x90 Хб

Бумага газетная. Печать трафаретная. Объем 1 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Полиграфический центр Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета, 603950, Н.Новгород, Ильинская, 65.

! f

! i

Г

\

i i

I

!

i

'i i !

t

i i

• 1863 1

Введение

Глава /. Состояние вопроса

1.1. Прохождение направленного звука через бесконечные однослойные ограждающие конструкции

1.2. Прохождение направленного звука через однослойные ограждения в виде бесконечной полосы и конструкции конечных размеров

Глава 2. Теоретические основы углового прохождения звука через тонкую прямоугольную пластину

2.1. Форма распределения звукового давления в плоскости ограждения

2.2. Образование форм собственных колебаний ограждения

2.3. Самосогласование волновых полей при направленном падении звука

2.4. Резонансное прохождение направленного звука через ограждающие конструкции

2.4.1. Характеристика самосогласования волновых полей при направленном падении звука

2.4.2. Выражение амплитуды колебаний пластины при направленном падении звука

2.4.3. Амплитуда смещения ограждения в полосе частот

2.4.4. Частотно-угловые характеристики прохождения направленного звука через ограждение в режиме собственных колебаний

2.5. Поле инерционных волн в ограждении

2.6. Инерционное прохождение направленного звука через ограждение

Выводы

Глава 3. Выражения звукоизоляции ограждения конечных размеров при направленном падении звука

3.1. Излучение звука пластиной в режиме собственных колебаний

3.1.1. Звукоизлучение пластиной на резонансных частотах

3.1.2. Излучение ограждением в полосах частот

3.2. Коэффициент резонансного прохождения звука

3.3. Излучение звука пластиной в режиме вынужденных колебаний

3.4. Коэффициент инерционного прохождения звука

3.5. Звукоизоляция светопрозрачного ограждения конечных размеров при направленном падении звука

3.5.1. Звукоизоляция на частоте пространственного резонанса

3.5.2. Выражение звукоизоляции в частотной области неполных пространственных резонансов

3.5.3. Выражение звукоизоляции на частотах простых пространственных резонансов

3.5.4. Выражение звукоизоляции на частотах кратных простых пространственных резонансов

3.6. Анализ влияния угла падения на прохождение звука в режиме собственных и вынужденных колебаний

3.6.1. Влияние угла падения звуковых волн на резонансное прохождение звука через светопрозрачное ограждение

3.6.2. Влияние угла падения звуковых волн на инерционное прохождение звука через светопрозрачное ограждение

3.7. Инженерный метод расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждений при направленном падении звука

3.7.1. Алгоритм расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука

3.8. Практический способ оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука

3.8.1. Алгоритм расчета звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука

3.9. Расчет звукоизоляции светопрозрачных ограждающий конструкций при направленном падении звука на ЭВМ

Выводы

Глава 4. Экспериментальные исследования звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука

4.1. Методика проведения экспериментальных исследований звукоизоляции конструкций, испытывающих воздействие направленного звука

4.2. Описание экспериментальных установок

4.3. О надежности и точности измерений звукоизоляции конструкций в звукомерных камерах

4.4. Результаты экспериментальных исследований звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука

4.4.1. Однослойные ограждающие конструкции

4.4.2. Многослойные ограждающие конструкции

Выводы

Шум является одним из наиболее весомых факторов внешней среды, оказывающий неблагоприятное воздействие на здоровье населения, проживающего в крупных городах. При этом в подавляющем большинстве случаев шумовой режим современных городов определяет именно транспортный шум, уровни которого на транспортных магистралях больших городов составляют в настоящее время уже 80 - 90 дБА. Поэтому его снижение является основной задачей при разработке мероприятий по борьбе с городским шумом. Однако при рассмотрении воздействия внешнего шума на здания необходимо учитывать тот факт, что не все конструкции фасадов зданий имеют достаточную звукоизолирующую способность. Наиболее слабым элементом в этом случае являются наружные светопрозрачные ограждения: окна, витражи, балконные двери и т. д. Относительно низкая звукоизолирующая способность этих конструкций приводит к значительному ухудшению общего акустического режима помещений, особенно в зданиях, находящихся вдоль оживленных транспортных путей.

Вместе с тем, в условиях внешней среды собственная звукоизоляция одной и той же светопрозрачной конструкции различна и зависит от угла падения звука на ограждение. При этом в реальных условиях застройки современных городов очень часто встречаются случаи углового падения звука от различных источников на ограждающие конструкции зданий. Так, например, многоэтажные здания, расположенные в непосредственной близости от транспортных магистралей, находятся под действием звука, падающего на их ограждающие конструкции под некоторым углом. Причем при увеличении этажности здания угол падения звука на ограждения становится все больше. В связи с этим случай углового (направленного) падения важен для знания фактической звукоизолирующей способности наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Поэтому установление соотношений, связывающих звукоизоляцию ограждений конечных размеров с углами падения звука, дает возможность таким образом конструировать ограждающие конструкции, чтобы свести к минимуму влияние на внутреннюю среду зданий внешних шумовых факторов. Это позволит на стадии проектирования рассчитывать звукоизоляцию наружных свето-прозрачных ограждений в зависимости от характера воздействующего на них звука, более точно прогнозировать уровни внутренних шумов в помещениях зданий, а также находить оптимальные планировочные решения как при проектировании отдельных зданий и сооружений, так и при комплексной застройке городской территории, расположенной в зоне повышенного действия транспортного шума.

Цель диссертационной работы: теоретические и экспериментальные исследования механизма прохождения направленного звука через светопрозрач-ные ограждающие конструкции конечных размеров, разработка методов расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

В соответствии с поставленной целью в представленной диссертационной работе решаются следующие основные задачи: теоретическое исследование механизма прохождения направленного звука через однослойные светопрозрачные конструкции с учетом резонансной и инерционной составляющих; установление влияния угла падения звука на численное значение звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций и нахождение выражений для определения звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждений конечных размеров с учетом двойственной природы прохождения звука; выявление резерва повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при их неизменном конструктивном решении за счет изменения угла падения звука; разработка инженерного метода расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука; разработка практического способа оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука;

- проведение экспериментальных исследований звукоизоляции светопрозрач-ных ограждающих конструкций при направленном падении звука и сравнение данных, полученных при лабораторных измерениях звукоизоляции с результатами теоретических расчетов звукоизоляции конструкций при направленном падении звука.

Научная новизна диссертационной работы:

- впервые теоретически исследован и проанализирован механизм прохождения направленного звука через светопрозрачные конструкции с учетом двойственной природы прохождения звука;

- впервые получены выражения для расчета звукоизоляции однослойных све-топрозрачных ограждающих конструкций конечных размеров при направленном падении звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- доказано теоретически и подтверждено экспериментально существование резервов повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при изменении угла падения звука;

- впервые разработан инженерный метод с использованием ЭВМ для расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- на базе разработанного инженерного метода расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждений создан практический способ оценки звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

Практическая значимость диссертации:

- доказана возможность повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций путем изменения угла падения звука;

- получены аналитические выражения, позволяющие рассчитывать звукоизоляцию однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при заданном угле падения звука с учетом двойственной природы его прохождения;

- разработанный инженерный метод расчета позволяет с помощью персональной ЭВМ рассчитывать собственную звукоизоляцию однослойных светопрозрачных ограждений конечных размеров при направленном падении звука в нормируемом диапазоне частот с построением частотной характеристики звукоизоляции;

- предложенный практический способ оценки звукоизоляции двойных ограждений позволяет определить на ЭВМ звукоизоляцию двойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука и сравнить полученные результаты с нормативными требованиями ГОСТ 23166-99;

- установленные резервы повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждений позволяют повысить звукоизоляцию таких конструкций при их неизменном конструктивном решении за счет изменения угла падения звука.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, библиографического списка и пяти приложений. Общий объем работы составляет 218 страниц, в том числе 84 рисунка, 12 таблиц, 2 схемы, библиографический список, включающий 78 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании теории самосогласования волновых полей проведены подробные аналитические исследования механизма прохождения направленного звука через однослойные светопрозрачные ограждающие конструкции конечных размеров с учетом двойственной природы прохождения звука. Установлено, что степень интенсивности прохождения звука во всем практически значимом диапазоне частот различна и зависит от соотношения волновых параметров звукового поля и волнового поля ограждения, а также поля вынужденных инерционных волн светопрозрачного ограждения.

2. Найдены выражения для определения звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций конечных размеров при направленном падении звука с учетом двойственной природы прохождения звука. Теоретически установлено влияние угла падения звука на численное значение звукоизоляции пластин конечных размеров. Также установлено, что при уменьшении угла падения по сравнению с касательным падением звукоизоляция светопрозрачных конструкций увеличивается.

3. Выявлены резервы повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при неизменном конструктивном решении за счет изменения угла падения звука. Установлено, что при увеличении угла падения звука на ограждение значительное влияние на ухудшение звукоизоляции оказывает смещение граничных частот по частотной шкале и изменение характеристики самосогласования в областях частот неполных пространственных резонансов и кратных простых пространственных резонансов.

4. На базе проведенных теоретических исследований создан инженерный метод расчета звукоизоляции однослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука.

5. Для определения звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждений предложен практический способ расчета, позволяющий на стадии проектирования рассчитать изоляцию воздушного шума потока городского транспорта и определить класс светопрозрачного ограждения в соответствии с нормативными требованиями.

6. Проведены экспериментальные исследования звукоизоляции однослойных и многослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука. Сравнение экспериментальных частотных зависимостей звукоизоляции однослойных ограждающих конструкций при различных углах падения звука с полученными при помощи инженерного метода расчета указывает на согласованность характера хода экспериментальных и расчетных частотных характеристик и на их численную сходимость. Значения звукоизоляции двойных светопрозрачных ограждающих конструкций, теоретически определенные с помощью практического способа, соответствуют значениям звукоизоляции, определенным на основании результатов экспериментальных исследований.

7. На базе проведенных исследований издано «Руководство по расчету звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука», которое внедрено в практику проектирования ограждающих конструкций гражданских зданий и сооружений в МП ИРГ «НижегородгражданНИИпроект». Руководство по расчету также внедрено в учебный процесс на кафедре архитектуры ННГАСУ.

1. Бобылев В.Н. Звукоизоляция однослойных ограждающих конструкций на частотах, ниже граничной. Кандид, дисс. ГИСИ, Горький, 1974.

2. Бобылев В.Н. О звукоизоляции однослойных ограждений в области частот ниже граничной частоты диффузности звукового поля // Звукоизоляция конструкций зданий. Труды ГИСИ, вып. 71. — Горький: ГИСИ, 1974. -С. 44-50.

3. Бобылев В.Н. Проектирование и расчет шумоглушения в промышленности строительно-акустическими методами: Курс лекций — Н. Новгород: ННГУ, 1991.-175 с.

4. Бобылев В.Н., Данилин С.Г. О надежности и точности измерений звукоизоляции однослойных ограждений // Звукоизоляция конструкций зданий: Тр. / ГИСИ им. В.П. Чкалова. 1974.-Вып. 71.-С. 66-74.

5. Бобылев В.Н., Моисеев В.А. Расчет звукоизоляции однослойных ограждающих конструкций: Методическая разработка. — Н. Новгород: ННГАСУ, 2000.-55 с.

6. Боголепов И.И. К вопросу о звукоизоляции прозрачных конструкций./Сб. «Шумоглушение». ВЦНИИОТ ВЦСПС. М.: 1976. - С.33-39.

7. Боголепов И. И. Промышленная звукоизоляция. Л.: Судостроение, 1986. -368 с.

8. Большаков В.Н. О звукоизоляции ограждающих конструкций с учетом их пространственной взаимосвязи. Депонир. рукопись, ЦИНИС, № 1593, Горький, 1979.-27 с.

9. Вайнберг Д.В. Справочник по прочности, устойчивости и колебаниям пластин. Киев: Буд1вельник, 1973.-488 с.

10. Гонткевич В. С. Собственные колебания пластинок и оболочек. Справочник/Под ред. А. П. Филлипова. Киев: Наукова думка, 1964. — 288 с.

11. И. ГОСТ 23166-99 Блоки оконные. Общие технические условия.- М.: ГУП ЦПП, 2001.

12. ГОСТ 26602.3-99 Блоки оконные и дверные. Метод определения звукоизоляции М.: ГУП ЦПП, 2000.

13. ГОСТ 27296-87 Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения. М.: Изд-во стандартов, 1987. -20 с.

14. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. — М.: Наука, 1964.-228 с.

15. Едукова Л.В. Звукоизоляция ограждениями из мягких материалов. Кандид. дисс. ГИСИ, Горький, 1989.

16. Заборов В.И. Теория звукоизоляции ограждающих конструкций.-М.: Стройиздат, 1969. 185 с.

17. Заборов В.И., Лалаев Э.М., Никольский В.Н. Звукоизоляция в жилых и общественных зданиях. — М.: Стройиздат, 1979. — 254 с.

18. Исакович М.А. Общая акустика: Учебное пособие. — М.: Издательство «Наука», 1973.- 496 с.

19. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика., 4-е изд., М.: Наука, 1988. — 325 с.

20. Лямшев Л.М. Отражение звука тонкими пластинками и оболочками в жидкости. Изд-во АН СССР, М., 1955.

21. Монич Д.В. Повышение звукоизоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений без увеличения их массы. Кандид, дисс. ННГАСУ, Н. Новгород, 2002.

22. Невзоров А.В. Угловая характеристика колебаний пластин с закрепленными краями / Звукоизоляция конструкций зданий. Труды ГИСИ, вып. 71Горький: ГИСИ, 1974.- С. 17 21.

23. Осипов Г.Л. Шумы и звукоизоляция. М., Госстройиздат, 1967.

24. Осипов Г.Л., Прутков Б.Г., Шишкин И.Л., Карагодина И.Л. Градостроительные меры борьбы с шумом. М.: Стройиздат, 1972.

25. Пособие к МГСН 2.04-97 Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.—М.: ГУП «НИАЦ», 1998.

26. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 3. Под ред. д-ра техн. наук И. А. Биргера и чл.-корр. АН Латвийской ССР Я.Г. Пановко. — М.: Машиностроение, 1968. — 568 с.

27. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. — М.: Издательство МГУ, 1960.

28. Рэлей (Дж. В. Стретт). Теория звука: В 2 т./ Пер.с англ. под ред. С.М. Ры-това М.: Гостехиздат, 1955. - Т.1: 504 с. - Т.2: 427 с.

29. Седов М.С. Волновая теория собственных колебаний прямоугольных пластин // Изв. вузов.- Сер.: Строительство и архитектура—1995—№ 12. — С. 28-34.

30. Седов М. С. Звуковая динамика зданий и сооружений // Изв. вузов. -Сер.: Строительство. 1997. - № 8. - С. 19 - 23.

31. Седов М. С. Звукоизоляция / Справочник "Техническая акустика транспортных машин": Под ред. д-ра техн. наук профессора Н. И. Иванова. -СПб.: Политехника, 1992. Глава 4 - С. 68 - 106.

32. Седов М.С. Проектирование звукоизоляции.-Горький: ГГУ им. Н.И. Лобачевского, 1980. 54 с.

33. Седов М.С. Решение некоторых основных задач о собственных колебаниях упругих тел — Горький: ГГУ им. Н.И. Лобачевского, 1970. 64 с.

34. Седов М.С. Теория инерционного прохождения звука через ограждающие конструкции // Изв. вузов- Сер.: Строительство и архитектура — 1990.-№ 2.-С. 37 — 42.

35. Седов М.С. Бобылев В.Н. Исследование звукоизоляции ограждающих конструкций в больших и малых реверберационных камерах ГИСИ // Звукоизоляция конструкций зданий: Тр. / ГИСИ им. В.П. Чкалова. — 1974. -Вып. 71.-С. 58-66.

36. Седов М.С., Бобылев В.Н., Большаков В.Н., Тишков В.А. и др. Прогнозирование и измерения звуковой среды: Учебное пособие — Нижний Новгород: ННГУ, 1991. — 67 с.

37. Седов М.С., Тишков В.А. Расчет звукоизоляции однослойных конструкций при направленном падении звука. Курс лекций.-Горький: ГГУ им. Н. И. Лобачевского, 1978. 45 с.

38. Сорокин Е.С. Динамика междуэтажных перекрытий.-М.: Госстройиздат, 1941.

39. СТ СЭВ 4867-84 Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций зданий. Нормы. — М.: Изд-во стандартов, 1985.

40. Строительные нормы и правила. Защита от шума: СНиП И-12-77: Утв. Гос. ком. Совета Министров СССР по делам стр-ва 14.06.77: Срок введ. в действие 01.07.78/Госстрой России.-Изд.офиц.-М.: ГУП ЦПП, 1998. 53 е.: ил.

41. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле — М.: Наука, 1967. — 444с.

42. Тишков В.А. Звукоизоляция однослойных ограждающих конструкций при направленном падении звука. Кандид, дисс. ГИСИ, Горький, 1976.

43. Фурдуев В.В. Электроакустика. М., JI., Гостехтеориздат, 1948.

44. Юдин Е.Я. Глушение шума вентиляционных установок.- М.: Госстройиздат, 1958.

45. Юферев А.П. Влияние резонанса двустенной конструкции на ее звукоизоляцию. / Звукоизоляция зданий: Межвузовский сборник научных трудов / ГИСИ им. В. П. Чкалова. Горький: ГТУ им. Н. И. Лобачевского, 1989.-С. 8-18.

46. Юферев А.П. Повышение звукоизоляции двустенных конструкций в зданиях. Кандид, дисс. ННГАСУ, Н. Новгород, 1997.

47. Юферев А.П., Жариков В.И. Об эффекте обходных путей звука в ревер-берационных камерах при измерении конструкций повышенной звукоизоляции // Проблемы шумозащиты: Тез. докл. на третьей науч.-практ. конф. / ДИСИ, Днепропетровск, 1980.-С. 123-125.

48. Бончева X. Определяне на коефициента на звукопреминаване на запънате правоъгълна стена понела // Изв. На ИТМ, т. IV, Изд. на Българска Академия на науките, 1967.

49. Бончева X. Определяне на коефициента на звукопреминаване на свободно подпряна правоъгълна стена понела // Изв. На ИТМ, т. III, Изд. на Българска Академия на науките, 1966.

50. Beranek L.L. Noise Reduction, New York-Toronto-London. McGraw-Hill. Book Company. 1960, 752 p.

51. Cremer L. Theorie der Schalldammung dunner Wande bei schragem Einfall. Akustische Zeitschrift, 1942, B.7, № 3, S.81 104.

52. Davis A.H., Littler T.S. Philos. Mag., vol. 7, 1927, 1050 p.

53. De Lande P. A. Sound insulation of glazing with respect to traffic noise // Applied Acoustic, № 3, 1969, p. 215-236.

54. Eisenberg A. Die Schalldammung von Glasern und Verglasungen. 1-fest eingebaute Einfachscheiben. Glastechnische Berichte, 1961, B.34, S. 544.

55. Eisenberg A. Schalldammung von Fenstern, berichte aus der Bauforschung, 1969, B. 63, S. 22.

56. Eisenberg A. Schalldammungsmessungen an Glasscheiben in Abhandigkeit von Schalleinfallswinkel. Hochfrequenztechnik und Electroakustik, 1959, B.67, S.113.

57. Eisenberg A. Uber die Luftschalldammung von Fenstern. Proceedings 3rd International Congress on Acoustics. Elsever Publishing Co., Amsterdam, 1960.

58. Finney I. J.A.S.A., vol. 20, 1948, 622 p.

59. Gilbert Ph. Une etude sur la protection des habitations contre les bruits exterieurs penetraut par les fasades. Gahiers du CGTB, № 103, 1969.

60. Gosele K., Schupp G. Zur Vessung und Bewertung der Schalldammung von Fenstern // Baupraxis, № 5, 1972, s. 69-72.

61. J. Gotz. Akust. Zs., 11, 1943.

62. Jacqueline A. Marsh The air borne sound insulation of glass // Applied Acoustic, № 1, part 1, 1971, p. 55 70.

63. Jacqueline A. Marsh The air borne sound insulation of glass // Applied Acoustic, №2, part 2, 1971, p. 131 154.

64. Jacqueline A. Marsh The air borne sound insulation of glass // Applied Acoustic, № 3, part 3, 1971, p. 175-191.

65. Lewis P.T. A method for field measurement of the transmission loss of building facades//Journal of vibration, vol. 33, № 2, 1974, p. 127— 141.

66. London A. Transmission of Reverberant Sound Through Single Walls. Journal of Research of the National Bureau of Standarts, vol. 42, № 6, 1949, p. 605 — 615.

67. Mulholland K.A. Method for measuring the sound insulation of facades: factors to be considered // Applied Acoustic, № 1, part 4, 1971, p. 279 — 286.

68. Osting W.A. Onderzoek naar de Geluidisolatie van Vlakglas. Report 706, 007, Delft, Building Acoustics, Technical Phisical Servise, TNO and TH, № 4, 1967.

69. Riedel G; Grundlagen des Schallschutzes fur Fenster, Wande und Decken // deutsche Bauzeitschrift, № 6, 1975, s. 717 728.

70. Sanders F.H.: Can.J.Research, vol.1, 1939.

71. Seifert. Schallschutzfenster// Element-Fertigbau, № 5, 1972, s. 8 -10.

72. Skudrzyk J. Vibrations of system with a finite or an infinite number of resonances // The Journal of Acoustical Society of America, vol.30, № 12, 1958, p. 1140.

73. Schoch A. Der Schalldurchgang durch Platten. Acustica, 1952, B.2.

74. Schoch A. Die phisikalischen und technischen Grundlagen der Schalldammung im Bauwesen.-Leipzig, 1937.

75. Schoch A. Zum EinfluP der seitlichen Begrenzung auf die Schalldiirchlassigkeit einfacher Wande. Acustica, 1954, B.4, S. 288.

76. Schoch A., Feher K. The mechanism of sound transmission through single leat partitions, investigated using small-scale models. Acustica, 1952, B.2, № 5, S. 189.

77. Szudrowicz B. Me0- und Bewertungsmethode der Luftschalldammung von Fenstern // Larmbekampfung, № 4, 1973, s. 69 75.

78. Watson F.W. Univ. Illinois Eng. Exp. Stat. Bull., vol. 127, 1922.