4666111S Rakennusfysiikka, 5 op. AKUSTINEN SUUNNITTELU Opettaja: Raimo Hannila Luentomateriaali: Professori Mikko Malaska Oulun yliopisto
LÄHDEKIRJALLISUUTTA (Linkit päivitetty 18.11.2015 RH) Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa C1, Ääneneristys: http://www.finlex.fi/data/normit/1917-c1.pdf tai Suomen rakentamismääräyskokoelma, Osa D2, Rakennuksen sisäilmasto ja ilmanvaihto. Ympäristöministeriön kotisivut: http://www.finlex.fi/data/normit/37187-d2-2012_suomi.pdf RIL 243-1-2007 Rakennusten akustinen suunnittelu, Akustiikan perusteet. http://www.ym.fi/fifi/maankaytto_ja_rakentaminen/lainsaadanto_ja_ohjeet/rakentamismaara yskokoelma (ja valitse C1 tai D2)
AKUSTISEN SUUNNITTELUN SISÄLTÖ Akustinen suunnittelu kattaa rakennuksesta riippumatta yleensä neljä osa-aluetta: Huoneakustiikka: Varmistetaan, että tilassa olevan esiintyjän ääni kuullaan tilan käyttötarkoituksen edellyttämällä tavalla. Tarkastelut koskee äänen heijastumista, vaimenemista ja etenemistä huonetilan sisällä. Rakennusakustiikka: Ääneneristyksen keinoin vähennetään ja estetään ilma-, askel- tai runkoäänen siirtymistä tilasta toiseen. Tarkastelut koskee äänen siirtymistä eri tilojen välillä rakenteiden välityksellä. Meluntorjunta: Tavoitteena vaikuttaa melun syntymiseen, vähentää sen tasoa ja estää sen leviämistä. Tärinäeristys: Tavoitteena on vähentää värähtelylähteen aiheuttaman värähtelyenergian siirtymistä rakennuksen runkoon eristämällä lähde rakennuksesta joustavilla rakenneosilla.
MÄÄRÄYKSET JA OHJEET RakMK osa C1 - Ääneneristys ja meluntorjunta rakennuksessa Määritelmät, sovellutusala, vaatimukset ja niiden täyttymisen osoittaminen Esittää uudisrakennusten ääneneristävyyttä ja LVIS- laitteista sallittavia äänitasoja koskevat määräykset ja ohjeet. Määräykset antavat eri rakennusten huonetilojen välille vähimmäisilmaääneneristävyysluvut ja tilasta toiseen mitatut suurimmat sallitut askeläänitasoluvut. Lisäksi määräyksissä annetaan huoneille pisimmät sallitut jälkikaiunta-ajat ja ohjeet akustisista mittauksista. Maankäyttö- ja rakennuslain mukaan rakennuksen korjaus- ja muutostöissä määräyksiä sovelletaan yleensä vain siltä osin kuin toimenpiteen laatu ja laajuus sekä rakennuksen mahdollisesti muutettava käyttötapa edellyttävät.
MÄÄRÄYKSET JA OHJEET RakMK osa D2 Rakennuksen sisäilmasto ja ilmanvaihto Määrittelee LVIS-laitteista aiheutuvien äänitasojen ohjearvoja asuinrakennusten tiloille, joista osassa C1 ei ole määräyksiä.
AKUSTISEN SUUNNITTELUN TAVOITTEET Akustisen suunnittelun tarkoituksena on tehdä ääniolosuhteet hallittaviksi niin, että ne vastaavat rakennuksen tai tilan käyttötarkoitusta. Asuinrakennusten ääneneristys- ja meluntorjuntavaatimuksen katsotaan täyttyvän riittävässä määrin, kun rakennus suunnitellaan ja rakennetaan RakMK osassa C1 esitetyllä tavalla. Vaihtoehtoisesti vaatimuksen täyttyminen voidaan todentaa tapauskohtaisesti muulla luotettavaksi osoitetulla tavalla (esim. mittaukset ja laskentamenetelmät) ottaen huomioon rakennuksen ominaisuudet ja rakennuksessa tapahtuva toiminta. Muiden rakennustyyppien kuin asuirakennusten kohdalla hankkeen suunnittelu- ja toteutusorganisaatiot ovat vastuussa rakennuksen akustisten tavoitteiden määrittelystä.
AKUSTINEN SUUNNITTELU RAKENNUSHANKKEESSA Hyvä ääniolosuteiden lopputulos syntyy projektin kaikkien osapuolten yhteistyön tuloksena: Tilaaja asettaa laadulliset ja tekniset tavoitteet Rakennuttaja ja pääsuunnittelija ohjaavat suunnittelua Rakennesuunnittelija ja arkkitehti tuottavat suunnitteluratkaisut Viranomaiset varmistavat hankkeen eri vaiheissa, että lakia ja määräyksiä noudatetaan ja että hankeorganisaatiolla on työhön riittävät edellytykset. Hankkeen laajuuden ja vaativuuden perusteella harkitaan, kiinnitetäänkö hankkeeseen erillinen akustinen suunnittelija vai huolehtivatko arkkitehti ja muut erikoissuunnittelijat akustisista ratkaisuista omissa suunnitelmissaan. Akustisen suunnittelijan tehtävä on opastaa ja neuvoa muita suunnittelijoita sekä tarkastaa ja täydentää muiden suunnittelijoiden tuottamia piirustuksia ja suunnitteluasiakirjoja akustiikan näkökulmasta.
AKUSTISEN SUUNNITTELIJAN PÄTEVYYSVAATIMUKSET (www.fise.fi ) Akustiset suunnittelijat muodostavat rakennusfysiikan suunnittelijoiden erityisryhmän, jonka kohdalla pätevyyden toteamiseen sovelletaan seuraavia erikoissääntöjä: Suunnittelijan tutkinnon tulee olla rakennusalalta, johon lasketaan insinööritutkinnon (DI, AMK, opisto) ja arkkitehdin tai rakennusarkkitehdin perustutkinto (tai vastaavat uuden tutkintoohjelman mukaisesti). Tehtävien vaativuusluokitus: Vaativa / Poikkeuksellisen vaativa. Tutkinnon oppimäärävaatimus on xx opintopistettä (akustiikkaan ja/tai siihen liittyviä opintoja. HUOM!: www.fise.fi ; päivitetty 17.11.2015). Vaadittava (akustinen) suunnittelukokemus yleensä vähintään 4 6 vuotta. Arviointilautakunta pyytää hakijan arvioinnissa kannanottoa hakemukseen RILin akustiikkatoimikunnalta.
AKUSTINEN SUUNNITTELU Pääsuunnittelijasta määrätään maankäyttö- ja rakennuslaissa. (usein ARK tai DI). Pääsuunnittelija valvoo akustista suunnittelua kokonaisuutena niin, että rakennussuunnitelmat, erikoissuunnittelijoiden suunnitelmat ja tarvittaessa akustisen suunnittelijan suunnitelmat vastaavat tilan käyttötarkoituksen edellyttämiä vaatimuksia. Jos hankkeeseen ei kiinnitetä akustista suunnittelijaa, arkkitehti määrittelee määräykset ja ohjeet, joita kaikkien suunnittelijoiden tulee noudattaa rakennuksen suunnittelussa.
HANKESUUNNITTELU (Perusta kustannusarviolle) Rakennesuunnittelija osallistuu tarvittavassa laajuudessa. Huoneakustiikka Arkkitehdin tilaohjelmassa määritellään kussakin tilassa tapahtuva toiminta.tilaohjelmassa pyritään meluisat tilat järjestämään erilleen muista tiloista, määritellään tiloissa tarvittavien huoneakustisten verhousten tarve sekä osoitetaan tarkempaa huoneakustista suunnittelua edellyttävät tilat. Rakennusakustiikka Rakennusohjelmassa kuvataan rakennuksen tilat ja niissä tapahtuva toiminta. Kullekin tilalle määritellään alustavasti ääneneristystarve. Meluntorjunta Akustinen suunnittelija laatii liikennemäärätietojen tai muun melulähteen perusteella meluselvityksen. Selvityksessä arvioidaan rakennuksen ulkovaipalle asetettavaa ääneneristysvaatimusta. LVIS-laitteiden äänenhallinta Akustinen suunnittelija määrittelee LVIS-tekniikan äänenhallinnan laatutason.
LUONNOSSUUNNITTELU (Rakennuslupa) Huoneakustiikka Akustinen suunnittelija määrittelee teknisinä mittalukuina tilojen huoneakustiset vaatimukset sekä määrittelee kussakin tilassa tarvittavien huoneakustisten verhousten ja absorptiomateriaalien määrät ja tyypit. Rakennusakustiikka Akustinen suunnittelija saattaa asetetut tavoitteet tekniseen muotoon määrittelemällä ääneneristysvaatimukset teknisinä mittalukuina. Määriteltyjen vaatimusten perusteella akustinen suunnittelija laatii ehdotuksia tiloja erottavista rakennetyypeistä yhdessä arkkitehdin ja rakennesuunnittelijan kanssa. Hän voi myös opastaa rakennesuunnittelijaa runkojärjestelmän valinnassa.
LUONNOSSUUNNITTELU (Rakennuslupa) Meluntorjunta Akustinen suunnittelija tekee tarkemman meluselvityksen, jossa selvitetään rakennuksen ulkovaipan ääneneristysvaatimukset, parvekelasitusten tarve ja piha-alueiden meluntorjunnan vaatimat meluesteet. Akustinen suunnittelija määrittelee yhdessä rakennesuunnittelijan ja arkkitehdin kanssa ulkoseinien ja yläpohjan rakennetyypit, joiden ääneneristyskyky on riittävä meluntorjuntatarpeeseen nähden. Rakennuslupavaiheessa laaditaan ulkovaipan ääneneristyslaskelma. LVIS-laitteiden äänenhallinta Akustinen suunnittelija määrittelee kussakin tilassa LVIS-laitteiden yhdessä aiheuttaman äänitason sallitut enimmäisarvot.
TOTEUTUSSUUNNITTELU (Urakka-asiakirjat) Huoneakustiikka Akustinen suunnittelija osoittaa huoneakustisten verhousten ja absorptiomateriaalien sijoitukset kussakin tilassa. Absorptiomateriaalit ovat yleensä hyviä lämmöneristeitä, jotka saattavat vaikuttaa rakenteen kosteuskäyttäytymiseen. Rakennesuunnittelija sisällyttää nämä materiaalit rakennusfysikaalisiin tarkasteluihin. Rakennusakustiikka Akustinen suunnittelija esittää rakennesuunnittelijalle rakenteiden liitosperiaatteet. Rakennesuunnittelija siirtää esitetyt liitosratkaisut rakennedetaljeihin. Akustinen suunnittelija valvoo rakennesuunnittelua kokonaisuutena ja tarkistaa rakennedetaljit.
TOTEUTUSSUUNNITTELU (Urakka-asiakirjat) Meluntorjunta Arkkitehti tarkistaa, että ikkuinakaaviossa esitetyt ikkunat ja parvekeovet täyttävät asetetut ääneneristysvaatimukset. LVIS-laitteiden äänenhallinta Akustinen suunnittelija laatii mm. periaatepiirustukset ja ohjeet LVISjärjestelmien läpivienneistä tiivistyksineen.
RAKENTAMINEN JA KÄYTTÖÖNOTTO Rakennuttajan ja pääsuunnittelijan tehtävä on perehdyttää urakoitsijat rakennuskohteeseen myös akustiikan osalta. Akustinen suunnittelija, jos mukana projektin suunnittelussa, voi myös osallistua perehdyttämiseen. Rakennuttajan vastuulla on, että akustisen suunnittelijan esittämät ratkaisut myös toteutetaan. Laajoissa ja vaativissa kohteissa valvonta voidaan ostaa erillistehtävänä akustiselta suunnittelijalta. Työmaan rakennusteknisten töiden ja LVIS-töiden valvojat sekä kukin suunnittelija omalta osaltaan valvovat akustisten vaatimusten toteutumista ja raportoivat havaitsemistaan puutteista ja ongelmista. Esim. muutostöiden mahdollinen vaikutus akustiseen toimintaan. Urakoitsija raportoi akustiselle suunnittelijalle rakennusaikana havaitsemistaan ongelmista. ASUINRAKENNUKSEN KORJAUKSET ON PAKKO TEHDÄ TAKUUTÖINÄ, JOS MÄÄRÄYSTEN MUKAISET ARVOT EIVÄT TOTEUDU.
AKUSTISEN SUUNNITTELUN TEHTÄVIÄ (Kertausta?) Akustinen suunnittelu sisältää rakennuksesta riippumatta yleensä neljä osa-aluetta: 1. Huoneakustinen suunnittelu Tarkastelee mm. äänen heijastumista, vaimenemista ja etenemistä huonetilan sisällä. Jälkikaiunta-aika (seur.luento) 2. Rakennusakustiikka Tarkastelee äänen siirtymistä eri tilojen välillä rakenteiden välityksellä. Ilmaääneneristävyys Askelääneneristys Runkoääneneristys
AKUSTISEN SUUNNITTELUN TEHTÄVIÄ 3. Meluntorjunta Rakennuksen ulkopuolinen melu (tie-, raide- ja lentoliikenne, teollisuus) Rakennuksen sisäpuolinen melu (LVIS-järjestelmien äänenhallinta) 4. Tärinäeristys Rakennuksen runkoon kiinnitetyt laitteet ja putket voivat aiheuttaa runkoon värähtelyä, joka synnyttää ilmaääntä. Suunnittelun tavoitteena on vähentää värähtelyenergian siirtymistä rakennuksen runkoon sekä estää runkoäänen eteneminen rakenteessa.
Mekaanisen värähtelevän systeemin differentiaaliyhtälö (RH) mx cx kx f t, x m c k värähtelevän systeemin massa systeemin vaimennus systeemin jäykkyys f t, x systeemiin vaikuttava herätevoima Pohdi, miten akustinen suunnittelu liittyy värähtelyilmiöihin. RH