Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut... a) Johda normaalitulokulman massalaki lg(m )-4 yhtälöstä (.6.). ½p. b) Laske ilmaääneneristävyys massalain avulla 6 ja 3 mm paksulle kipsilevylle oktaavikaistoilla -8 Hz. Sovella diuusissa kentässä pätevää massalain yhtälöä, joka huomioi, että ääni saapuu huonetilassa pintaan tulokulmilla q-78. Hae pintamassa oppikirjasta. ½p. a) æ r ö t» (.6..) è w ø p lg lg lg t r lg - 4 (.6.) p + lg r C C p 3.45 3.45 Yhtälö pätee normaalille tulokulmalle!! r.4.9 kg/m3 Huoneessa tulokulmat ovat - 9 astetta. 343.6 33.3 m/s jolloin vakio on noin 47-48 db vakio -4.38-4.69 http://en.wikipedia.org/wiki/density_o_air b) (.6.3) d lg - 47 Kipsi [kg/m] 6 mm 5.9 3 mm 9 6 mm 3 mm [Hz] [db] [db] 4.4 8. 5.4 4. 5 6.4. 5.4 6. 8.4 3. 34.4 38. 4 4.5 44. 8 46.5 5. Ilmaääneneristävyys [db] 6 6 mm 5 3 mm 4 3 5 Taajuus [Hz] 4 /
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut... a) Laske 3 mm kipsilevyn ilmaääneneristävyys nyt luvun.8 mallin avulla oktaavikaistoilla - 8 Hz. Vakioiden arvot löytyvät oppikirjasta. Esitä graaisesti ääneneristävyyden riippuvuus taajuudesta käyttäen log-kantaista taajuusakselia (kuten kuva..). ½p. a) Kipsilevyn vakioita taulukosta.9. ja.7.. suure yksikkö arvo r kg/m3 677 h m.3 kg/m 8.8 E Pa 3.E+9 m. A.4 B -.8 Luvussa.8 on sanottu, että Poissonin suhde on rakennuslevyillä m.. Ohuen levyn laskentamalli; yhtälö (.8.) ìlog ï í ïlog î - 48, + log ( - m ) p Eh é æ êh ë è 3 öù - ú - 44, øû < ³ Kriittinen taajuus: 75 Hz Yhtälöllä (.7.4) saadaan taajuusriippuva häviökerroin Se määritetään vain kriittisen taajuuden yläpuolella h B ( ) A -laskenta oktaaveittain: Ylempi Välialue Alempi h yhtälö tasoitus yhtälö 6.9 6.9 5.8.8 5 8.8 8.8 5 4.9 4.9 3.9 3.9 9.9 9.9 4. 8.9 8.9 8.9 39.9 39.9 Kaistan Hz arvo arvioitu interpoloimalla ja 4 Hz arvoista. Esimerkkilaskelmat esitetty alla taajuuksilla Hz ja 4 Hz: ìlog ï í ïlog î ( 8.8 ) ( 8.8 4) - 48 6.9 db é æ 4 öù + log ê. - ú - 44 8.9 db ë è 75 øû /
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut. b) Määritetään ilmaääneneristysluku oktaavikaista-arvoista: ISO 77- käyrä Poikkeama Ei-toivottu Mittaus w8db* 6.88 4.8 5.83 -.8. 6.7 5 8.85..5.6 5 4.87 8 3. 3.3 6.9 3.89 3.. 3. 9.88 3.. 9.6 4 8.87 6.7 8 39.86 Ei/toivottujen poikkeamien summa: 7.5 * Virjonen et al. Sound insulation o Finnish Building Boards, Työterveyslaitos, 6. TULOS: Laskettu ilmaääneneristysluku on w8 db. Ilmaääneneristävyys [db] 45 4 35 3 5 ISO 77- käyrä Mittaus w8db* 5 5 5 5 5 Taajuus [Hz] 4 8 3/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut..3. Asuinkerrostalon julkisivuun (seinät, ikkunat, korvausilmaventtiilit) kohdistuvan remontin osatavoitteena on parantaa ääneneristys nykymääräysten tasolle (VnP 993/9). Äänieristyslaskelmat tehdään kulmahuoneeseen (4.mx5.m, korkeus.6 m). Tieliikenteen ääni kulkeutuu sisään molemmilta julkisivuilta. Kummallakin julkisivulla on yksi. m kokoinen ikkuna ja korvausilmaventtiili. Julkisivupinnalla vallitsee ( mm ulkopinnasta mitattuna) keskiäänitaso L A,eq,u73 db päiväaikaan klo 7-. a) Määritä äänitasoerovaatimus DL ja selitä, mitä luku tarkkaan ottaen tarkoittaa. (½p) a) Äänitasoerovaatimus DL L A, eq, u - LA, eq, s Ulkomelutaso mm pinnasta L A,eq,u 73. db Ulkomelutaso ilman rakennuksen heij. Vaikutusta** L A,eq,u 7. db Sisämelutason enimmäisarvo klo 7- (VnP 993/9) L A,eq,s 35. db Äänitasoero (kaavamääräys) DL 35. db TULOS: DL35 db. Luku kertoo, montako db tiemelun A-painotettu äänitaso pitää pienentyä julkisivurakenteen vaikutuksesta. A-painotettu äänitaso määritetään kaikilta kuuloalueen taajuuksilta. Kohdan b) laskenta perustuu ääneneristysmittauksiin taajuusalueella -35 Hz, minkä vuoksi menettely voi sisältää virheitä, jos melua sijoittuu tämän taajuuskaistan ulkopuolelle. ** Seinäpinnan heijastava vaikutus on 3 db lähellä rakennusta ja 6 db pinnassa. Pääasia on, että huomioi talon vaikutuksen jommallakummalla tavalla. b) Määritä vaatimus koko huoneen julkisivulle kokonaisuutena, ulkoseinärakenteelle, ikkunalle ja korvausilmaventtiilille (minimiarvot luvuille A,tr tai D n,e,a,tr). 4/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut..4. Laske kaksinkertaisen seinärakenteen ilmaääneneristävyys luvun.4 malleilla oktaavikaistoittain -8 Hz. Seinä koostuu kahdesta normaalista 3 mm paksusta kipsilevystä, joiden välillä on 66 mm paksu kaviteetti täynnä mineraalivillaa. Esitä tulos graaisesti käyttäen log-kantaista taajuusakselia. p. Kipsilevyn arvot otetaan tehtävästä.. suure yksikkö yksikkö arvo Kaksinkertaisen levyn arvo lasketaan ao. kaavalla pintamassa kg/m 8.8 ideal ìlog( + ) - 48 ï í + + log d - 9 ï î + + 6 ideal 6.9 6.9.9 5.8.8 5. 5 8.8 8.8 33. 5 4.9 4.9 5. 3.9 3.9 67.8 9.9 9.9 65.8 4 8.9 8.9.7 8 39.9 39.9 85.7 Sovellettava yhtälö vaihtuu viivan kohdalla. TULOS: Taulukon oikeanpuoleinen sarake. Hz 5Hz Hz ( ) + mam 8 log d + [(8.8 + 8.8) ] - 48 + log( 5.66) l 3.9 + 3.9 + 6 67.8 db < mam > < l p d mam < l 8 6 4 kg/m 8.8.9dB d ilmaväli m.66 a abs. suhde.99 F täyttösuhde [db] 5-9 33dB mam 48 Hz mam / 74 Hz 5 l 87 Hz ideal 5 [Hz] 4 8 5/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut..5. Kuinka paljon ilmaääneneristävyys heikkenee tehtävään.4 nähden, jos a) puolet kaviteetin absorptiomateriaalista poistetaan? ½p b) kaviteetin absorptiomateriaali poistetaan kokonaan? ½p Esitä tulokset graaisesti käyttäen log-taajuusakselia. Kaviteetin mitta on 66x7x7 mm. HUOM: Tehtävän voi suorittaa tekemättä tehtävää.4, koska kysytään pelkkää muutosta. suure yksikkö yksikkö arvo a abs. suhde F täyttösuhde.5 a) kohta F täyttösuhde.5 b) kohta L x, kavit. leveys m.7 L y, kavit. korkeus m.7 max 64 Hz [ L ; L ] x, y, Villa vaikuttaa vain kaviteetin alimman resonanssin yläpuolella. Taulukkoon on laskettu myös ilmaääneneristävyysarvot yhtälöllä.4.5. a) b) Dabs e a F a e D abs a e D abs ideal a) real b) real.....9.9.9 5.5-3..5-3. 5... 5.5-3..5-3. 33. 3.. 5.5-3..5-3. 5. 48. 38..5-3..5-3. 67.8 64.8 54.8.5-3..5-3. 65.8 6.7 5.7 4.5-3..5-3..7 6.7 5.7 8.5-3..5-3. 85.7 8.7 7.7 TULOS: a) kohdassa pienenee noin 3 db ja b) kohdassa noin 3 db a lg a e 8 [db] 6 4 ideal a) real b) real [Hz] 5 5 5 4 8 6/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut. Mittaustulos (tämä on ylimääräistä tietoa) Laboratoriotestitulos, normaalikipsi, 66 mm ranka k6 Ei villaa Villatäyte Erotus Erotus / okt 5 3.5 4..6 4.6.8 6. 3. 8.3 3.7.4 4.8 4.7 -. 5.3 7 5.7 4.3 6 8.7 6. 7.4 5.3 35. 9.9 5 8.4 4..8.6 35 3.6 44.7 3. 4 35.5 48.5 3 5 4. 5.7.6.6 4.3 54.4. 8 44. 55.9.8 46 57.7.7. 5 48.8 58.6 9.8 6 47.6 57.9.3 4.8 5 9. 9. 5 3.5 39.9 7.4 35 35.5 4.8 5.3 4 4.5 46. 5.7 5.3 5 44.3 49.3 5 [db] 7 6 5 4 3 5 Ei villaa Villatäyte Erotus 4 8 6 Taajuus [Hz] 35 Tässä rakenteessa on teräsrangat, jolloin osa äänestä kulkeutuu niitä pitkin. Villan vaikutus olisi suurempi, jos rankoja ei olisi. 7/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut. a) Laske tehtävän.4 seinän ilmaääneneristävyys, kun kaviteetissa on 66 mm paksut puuvalmisteiset pystyrangat 45 mm välein, joihin kipsilevyt on ruuvattu (jäykkä ranka). ½p. a) Koko rakenteen massasta aiheutuva massalakiyhtälö: lg[ ( + ) ] 48 M - lg + ankojen aiheuttama parannus edelliseen nähden on: D ( b ) + -8 M lg Termi DM alkaa vaikuttaa siltataajuuden br yläpuolella: missä massa-ilma-massa resonanssitaajuus on: br mam ( ) + mam 8 d æ ' ' ' ö pb æ ö m è è m + m ø ø Ilmaääneneristävyys yhtälöllä (.4.9) min[ ; + D ] br real M M 4 Kaksoisrakenteen muuttujat: Kipsilevyn muuttujat: suure yksikkö yksikkö arvo suure yksikkö arvo b rankajako m.45 m kg/m 8.8 d kaviteetti m.66 m kg/m 8.8 è ø Hz 5 Hz 5 TULOKSET 7 6 [db] mam 48 Hz br 58 Hz D M 6.5 db M real M +D M br.9.9.9.9 5 8.8 5. 8.8 5. 5 4.9 33. 3.4 3.4 5 3.9 5. 37.4 37.4 36.9 67.8 43.4 43.4 4.9 65.8 49.4 49.4 4 49..7 55.4 55.4 8 55. 85.7 6.5 6.5 VASTAUS: oikeanpuoleinen sarake 5 4 D M 3 5 5 5 4 8 [Hz] M real M +D M M+DM br 8/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut. b) Puurangat vaihdetaan joustaviin rankoihin. Laske joustavan rangan tuottama äänieristyksen parannus tehtävän.6a tulokseen nähden, kun K' 6 N/m. Laskelmat oktaavikaistoilla -8 Hz. Esitä tulos myös graaisesti käyttäen log-kantaista taajuusakselia. ½p. HUOM: Tehtävän b) voi suorittaa, vaikka tehtävää.6a ei olisi tehty, koska kysytään parannusta. Joustavan rangan tuoma parannus jäykkään rankaan nähden, D b: D b æ æ ö + 4z è r -5log ø é æ ö ù æ ê - ú + 4z è êë è r ø úû è r ö, K ' K' b ö ø ø ' ja + r K p '' suure yksikkö arvo b m.45 K' N/m.E+6 z -.3 kg/m 8.8 kg/m 8.8 K'' N/m3 4.4E+6 r Hz 6 TULOS (/r) D b. -.3 5.6 -.7 5.4. 5 9.8 6.5 39.. 56. 3. 4 64.7 6. 8 498.8 9. 3 5 5 5-5 D b [db] [Hz] 5 5 5 4 8 Yleensä parannus rajoittuu desibeliin normaalikokoisilla seinillä, koska ääntä siirtyy seinän laidoilla olevien jäykempien rankojen kautta. 9/
Aalto-yliopisto. ELEC-E564. Meluntorjunta L. Laskuharjoituksien -5 ratkaisut. YHTEENVETO eri kytkentävaihtoehdoista. ideal br br+db Teht..4 Teht.6a Teht..6b.9.9.6 HUOM: Teräsrangan kanssa 5 5. 8.8 8. ei voida saada ideal 5 33. 3.4 33.5 korkeampia arvoja. 5 5. 37.4 43.8 67.8 43.4 53.4 65.8 49.4 6.6 4.7 55.4.7 8 85.7 6.5 8.7 9 8 7 6 5 4 3 [db] ideal Teht..4 br Teht.6a br+db Teht..6b [Hz] /