1.0 KEVYEN VÄLIPOHJAN ÄÄNITEKNINEN TOIMINTA Kevyen välipohjan (esim. puuvälipohja) äänitekninen toiminta poikkeaa merkittävästi massiivisen välipohjan (esim. betonivälipohja) ääniteknisestä toiminnasta. Massiivisen välipohjan ääneneristävyys perustuu pääasiassa rakenteen massaan (massalaki), kun taas kevyessä välipohjassa ääneneristävyys perustuu toisistaan erillään oleviin joustaviin levymäisiin rakennekerroksiin (kaksinkertainen rakenne). Kaksinkertainen välipohjarakenne toimii jousimassa-yhdistelmänä, jossa palkkivälipohjan tapauksessa massoina käytetään alakattolevytystä ja palkkien päällä olevaa kansirakennetta. Välipohjan ontelon ilmatila toimii massat yhdistävänä jousena. Jousi-massa-yhdistelmän käyttäytymiseen vaikuttaa luonnollisesti massan suuruus ja jousen jäykkyys. Kahden massan välillä tulee olla mahdollisimman pitkä yhtenäinen jousi, joten välipohjan onteloon ei tule asentaa tiiviitä ontelon ilmatilan katkaisevia rakennekerroksia (esim. levykerros). Välipohjan onteloon voidaan kuitenkin asentaa esimerkiksi kalvomainen ilmansulku heikentämättä välipohjan ääneneristävyyttä. Massa 1 Ontelon ilmatila = jousi Massa 2 Matala ilmatila jäykkä jousi huono ääneneristävyys Korkea ilmatila löysä jousi hyvä ääneneristävyys Pieni massa pieni hitaus huono ääneneristävyys Suuri massa suuri hitaus hyvä ääneneristävyys Kuva 1. Ääniteknisesti kaksinkertaisen välipohjan toimintaperiaate. 1
Korkeilla taajuuksilla askeläänenpainetasot ovat kevyissä välipohjissa luonnostaan hyvin alhaisia ja matalilla taajuuksilla korkeita. Massiivisessa välipohjassa tilanne on päinvastainen. Jotta kevyellä palkkivälipohjalla voidaan täyttää asuinrakennuksen ääneneristävyysvaatimukset, tulee välipohjassa olla akustisten jousirankojen tai vastaavan joustavan rakenteen varaan asennettu alakattolevytys sekä kelluva pintalaatta tai riittävän joustava lattiapäällyste massiivisen kansirakenteen kanssa. Kuvien 3 ja 4 mukaisten palkkivälipohjien ilmaääneneristävyys R w on yleensä aina yli 55 db, joten myös kevyissä välipohjissa keskeinen äänitekninen suunnittelutehtävä on askelääneneristävyyden toteuttaminen. KEVYT VÄLIPOHJA MASSIIVINEN VÄLIPOHJA MASSIIVINEN VÄLIPOHJA Kuva 2. Suuntaa-antava massiivisen ja kevyen välipohjan askeläänenpainetasojen vertailu ja askelääneneristävyyden parannusmenetelmiä. 2
Pintalaatta (betoni, kipsi, kuitutasoite, levy) Askelääneneriste (mineraalivilla) Puupalkki: - sahatavara - LVL - liimapuu - levyuumapalkki (I-palkki) - NR-palkki / NR-palkkiristikko Akustiset jousirangat Kipsilevytys Kuva 3. Kelluvalla pintalaatalla varustetun huoneistojen välisen palkkivälipohjan rakenneperiaatteet. Joustava lattiapinnoite Pintalaatta (betoni) Liittorakenne Puupalkki: - sahatavara - LVL - liimapuu - levyuumapalkki (I-palkki) - NR-palkki / NR-palkkiristikko Akustiset jousirangat Kipsilevytys Kuva 4. Kiinteällä pintalaatalla varustetun huoneistojen välisen palkkivälipohjan rakenneperiaatteet. 3
2.0 JOUSIRANKAKATTO Akustinen jousiranka on peltiprofiili, jonka avulla rankaan kiinnitetystä levytyksestä saadaan ääniteknisesti erittäin joustava. Jousirankoihin kiinnitetyn alakattolevytyksen ansiosta välipohjan ilma- ja askelääneneristävyys paranevat, koska jousirangat tekevät välipohjasta lähes ideaalisen kaksinkertaisen rakenteen. Mitä suurempi jousirankojen k/k-jako on sitä parempi ääneneristävyys rakenteella saavutetaan. Jousirankojen k/k-jako saa kuitenkin alakattolevyjen kiinnityksen kannalta olla enintään 400 450 mm. Jousirankojen päiden tulee olla täysin irti ympäröivistä rakenteista, jotta rangat pääsevät vapaasti joustamaan. Jousirankakaton parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen alkaa jo noin 50 Hz:stä, joten jousirankakaton merkitys askelääneneristävyyden kannalta on oleellinen. Jousirankojen avulla voidaan saavuttaa noin 10 db:n parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. Alakatossa käytettävien levyjen koinsidenssitaajuus tulee olla mahdollisimman korkea, jotta koinsidenssi-ilmiö ei heikennä välipohjan ääneneristävyyttä ihmisen kuulon kannalta tärkeällä taajuusalueella 100 3150 Hz. Levyn koinsidensitaajuuteen vaikuttaa levyn paksuus, tiheys ja kimmomoduuli. Kipsikartonkilevyn (t=13 mm) koinsidenssitaajuus on luokkaa 3000 Hz, joten se soveltuu hyvin välipohjan alakattolevytykseen. Nyrkkisääntönä voidaan pitää, että huoneistojen välisessä välipohjassa alakattolevytys tulee tehdä kahdella päällekkäisellä kipsilevykerroksella (yhden levykerroksen paino vähintään 9 kg/m 2 ). Päällekkäisiä levykerroksia ei saa liimata toisiinsa, koska tällöin syntyy yksi paksu levykerros, joka on koinsidenssi-ilmiön kannalta huonompi ratkaisu kuin useammasta mekaanisesti toisiinsa kiinnitetystä ohuesta levykerroksesta muodostuva kokonaisuus. JOUSIRANKAKATTO Akustiset jousirangat Kipsikartonkilevyt 2x 13 mm AKUSTINEN JOUSIRANKA Kuva 5. Suuntaa-antava akustisten jousirankojen varaan asennetun levytyksen vaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. 4
3.0 PINTALAATTA Pintalaatta voi olla kelluva (askelääneneristeen päällä) tai kiinteä (kiinni välipohjan palkkirungossa). Kelluva pintalaatta voidaan toteuttaa rakennuslevyillä tai valamalla (betoni, kipsi, kuitutasoite). Kelluvan pintalaatan etuna on, että se vaimentaa myös sivutiesiirtymiä. Kiinteän pintalaatan tapauksessa askelääneneristävyyden takia pintalaatta tulee tavallisesti toteuttaa betonirakenteisena ja pintalaatan päällä tulee olla riittävän joustava lattiapäällyste. Tavallisesti kiinteä pintalaatta tulee kysymykseen puu-betoni-liittorakenteissa. Mitä massiivisempi pintalaatta on sitä parempi ääneneristävyys matalilla taajuuksilla saavutetaan. 4.0 ASKELÄÄNENERISTE Kelluvan pintalaatan alla joustavana kerroksena käytetään tähän tarkoitukseen valmistettua askelääneneristettä. Tavallisesti kevyissä välipohjissa askelääneneristeenä käytetään 30 50 mm paksua askelääneneristemineraalivillaa. Askelääneneristettä valittaessa tulee kiinnittää huomiota sen dynaamiseen jäykkyyteen, lattialla olevaan kuormitukseen ja pintalaatan materiaaliin. Mitä joustavampi askelääneneriste on, sitä parempi askelääneneristävyys saavutetaan. Käyttämällä massiivista pintalaattaa ja joustavaa askelääneneristettä, voidaan saavuttaa noin 10 15 db:n parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. Kevyessä välipohjassa askelääneneristeen dynaamisen jäykkyyden tulee olla tavallisesti alle 20 MN/m 3. BETONILAATTA KIPSILEVYT OSB-LEVY Kuva 6. Suuntaa-antava askelääneneristeen dynaamisen jäykkyyden vaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. 5
5.0 VÄLIPOHJAN ONTELO Välipohjan ontelon ilmatilan korkeus vaikuttaa sekä välipohjan ilma- että askelääneneristävyyteen. Nyrkkisääntönä voidaan pitää, että huoneistojen välisessä välipohjassa ilmatilan korkeuden tulee olla vähintään 200 mm. Kasvattamalla ilmatilan korkeutta 200 mm:stä 450 mm:iin voidaan saavuttaa noin 2 3 db:n parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. Välipohjan ontelon ilmatilaan syntyy korkeilla taajuuksilla seisovia aaltoja, jotka heikentävät välipohjan ääneneristävyyttä. Käytännössä on havaittu, että palkkiväleihin asennettu 100 mm paksu ääntä absorboiva materiaalikerros vaimentaa seisovia aaltoja riittävästi. Täyttämällä palkkivälit kokonaan ääntä absorboivalla materiaalilla, voidaan saavuttaa noin 1 2 db:n parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. Ääntä absorboivana materiaalina käytetään tavallisesti levymäistä tai puhallettavaa lämmöneristevillaa. Ontelon ilmatila Ilmansulkupaperi (ei äänitekninen rakennekerros) Palkkivälit täytetty osaksi ääntä absorboivalla materiaalilla Palkkivälit täytetty kokonaan ääntä absorboivalla materiaalilla Kuva 7. Välipohjan ontelon ilmatila. 6
6.0 LATTIAPÄÄLLYSTE Lattiapäällysteen joustavuus ei vaikuta merkittävästi välipohjan ilmaääneneristävyyteen. Sen sijaan lattiapäällysteen joustavuudella on merkittävä vaikutus välipohjan askelääneneristävyyteen, kun välipohjassa on kiinteä pintalaatta. Lattiapäällysteen parannusvaikutus askelääneneristävyyteen ilmoitetaan lattiapäällysteen askeläänenparannusluvulla ΔL w. Askeläänenparannusluvun soveltamisessa kevyelle välipohjalle tulee olla tarkkana, koska lattiapäällysteiden ΔL w - arvot on määritetty tavallisesti betonivälipohjalle. Tästä johtuen joustava lattiapäällyste ei paranna kevyen kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyttä yhtä paljon kuin massiivisen välipohjan askelääneneristävyyttä. Joustavia lattiapäällysteitä ovat esimerkiksi erilaiset muovimatot sekä joustavan kerroksen päällä oleva parketti. Joustava lattiapäällyste L w = 20 db => voidaan saavuttaa noin 0...2 db:n parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen Kelluva pintalaatta Joustava lattiapäällyste L w = 20 db => voidaan saavuttaa noin 8 10 db:n parannusvaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen Kiinteä pintalaatta Kuva 8. Suuntaa-antava lattiapäällysteen vaikutus kaksinkertaisen välipohjan askelääneneristävyyteen. 7
7.0 TYYPILLINEN HUONEISTOJEN VÄLINEN PALKKIVÄLIPOHJA Kuvassa 9 on esitetty tyypillinen huoneistojen välinen välipohja, jota on käytetty joissakin Suomeen rakennetuissa puukerrostaloissa. Kuvassa esitetyt mittaustulokset on tehty valmiissa rakennuksessa. MUIDEN SAMANKALTAISTEN VÄLIPOHJIEN MITTAUSTULOKSIA Lattiapäällyste: muovimatto tai parketti Pintalaatta: betonilaatta 40 60 mm Askelääneneriste: mineraalivilla 10 30 mm Palkisto: puupalkit / NR-ristikot / levyuumapalkit Ontelon täyte: mineraalivilla 100 500 mm Jousirangat: akustiset jousirangat Alakattolevyt: kipsikartonkilevy 2x 13 mm / palokipsikartonkilevy 1x 15 mm Kohde nro. R w C 50-3150 2 60 db - VP 001 1. Muovimatto ( L w = 20 db) 2. Teräsbetonilaatta 60 mm 3. Polypropeenikangas 4. Askelääneneristevilla 30 mm (dynaaminen jäykkyys 15 MN/m 3 ) 5. Ympäripontattu havuvaneri 18 mm 6. Puupalkit 48x223 k400 7. Mineraalivilla 100 mm 8. Ilmansulkupaperi (ei äänitekninen rakennekerros) 9. Koolaus 48x48 k400 10. Akustiset jousirangat 25 mm 11. Kipsikartonkilevy 2x 13 mm (g levy = 9 kg/m 2 ) Ilmaääneneristysluku: R w 55 db Askeläänitasoluku: L n,w 53 db Kohteessa mitattu ääneneristävyys Askeläänitasoluku: L n,w = 43 db C I,50-2500 = 4 db L n,w + C I,50-2500 = 47 db C-termiä ei tarvitse huomioida, kun määritetään Suomen rakentamismääräyskokoelman vaatimaa ääneneristävyyttä tilojen välillä. 2 61 db - 2 57 db - Kohde nro. L n,w C I,50-2500 1 48 db 1 db 1 47 db 2 db 1 49 db 0 db 2 52 db - 2 51 db - 2 53 db - 3 52 db 1 db 3 50 db 2 db 3 46 db 3 db 3 50 db 1 db 3 51 db 2 db 3 51 db 1 db C-termillä kuvataan rakenteen kykyä eristää alle 100 Hz:n äänentaajuuksia. C-termi summataan etumerkkeineen rakenteen ilmaääneneristyslukuun ja askeläänitasolukuun (R w + C 50-3150 ja L n,w + C I,50-2500 ). Kuva 9. Tyypillinen suomalaisissa puukerrostaloissa käytetty palkkivälipohja. Lähteet /1/ Äänitekniset tutkimusraportit, Wood Focus Oy. 8