Raketeide Mekaiikka Vol. 4, Nro, 2008, s. 37 43 Mittausmeetelmä rakeukse ulkovaipa ääeeristystä koskeva asemakaavamääräykse toteutumise valvomiseksi Mikko Kylliäie ja Valtteri Hogisto Tiivistelmä. Liikeemelu- tai muille melualueille rakeettaessa rakeuspaika asemakaavassa voidaa ataa rakeukse ulkovaipa ääeeristystä koskeva kaavamääräys rakeukse ulkovaipa kohdalla ilma ulkovaipasta tulevia heijastuksia vallitseva keskiääitaso L A,eq ja sisällä valtioeuvosto päätökse 993/992 perusteella sallittava keskiääitaso L A,eq erotuksea. Kaavamääräyksessä aetu ääitasoero toteutumista o usei selvitettävä mittauksi rakeukse valmistuttua. Koska viraomaisohjeita mittauksista ei ole, alalle ei ole sytyyt yhteäistä mittauskäytätöä. Tässä artikkelissa esitetää ehdotus rakeukse ulkovaipa ääeeristystä koskeva asemakaavamääräykse mittausmeetelmäksi. Ehdotus perustuu stadardeissa ISO 40-5 ja ISO 77- esitettyy rakeukse ulkovaipa ormalisoidu ääitasoeroluvu D ls,2m,,w mittausmeetelmää ja stadardissa ISO 77- esitettyy spektrisovitustermie C tr ja C lasketameetelmää. Avaisaat: liikeemelu, ääeeristys, ulkovaipa ääeeristys Johdato Liikeemelu- tai muille melualueille rakeettaessa rakeuspaika asemakaavassa voidaa ataa rakeukse ulkovaipa ääeeristystä koskeva kaavamääräys rakeukse ulkovaipa kohdalla ilma ulkovaipasta tulevia heijastuksia vallitseva keskiääitaso L A,eq ja sisällä valtioeuvosto päätökse 993/992 [] perusteella sallittava keskiääitaso L A,eq erotuksea. Ääitasoerosta käytetää tässä merkitää A,vaad. Rakeukse ulkovaipa rakeusosie ääeeristyskyky ilmoitetaa laboratoriomittauste perusteella ilmaääeeristyslukuia tieliikeemelua vastaa R w + C tr tai muuta melua vastaa R w + C. Rakeusosie ilmaääeeristysluvuista ei voida suoraa päätellä, oko rakeusosie ääeeristyskyky riittävä asemakaavamääräykse vaatima ääitasoero saavuttamiseksi. Ympäristömiisteriö julkaisi vuoa 2003 ympäristöoppaassa 8 meetelmä, jolla kaavamääräykse ääitasoerosta voidaa johtaa vaatimus rakeusosie ilmaääeeristysluvuille [2]. Pitkää käytössä ollut vaihtoehtoie meetelmä o esitetty esimerkiksi käsikirjassa RIL 29 [3]. Meetelmät johtavat yleesä suuittelussa samaa lopputuloksee [4]. Ympäristöoppaa mukaa suuittelumeetelmä tarkoituksea o, että akustisia mittauksia kaavamääräykse toteutumise valvomiseksi ei yleesä tarvitse tehdä [2]. Oppaassa ei site esitetä ohjeita siitä, mite mittaukset tulisi suorittaa. Käytäössä o 37
kuiteki varsi yleistä, että mittauksi o tutkittava, saavutetaako kaavamääräyksessä määritelty ääitasoero vai ei. Esimerkiksi moet yleishyödylliset rakeuttajat määrittelevät urakkaohjelmaa tarkistusmittaukset osaa ormaalia rakeukse vastaaottoja tarkastuskäytätöä. Kaavamääräykse toteutumista o tutkittava mittauksi myös silloi, ku epäillää, että kaavamääräys ei täyty rakeus- tai suuitteluvirhee vuoksi. Joissaki tilateissa rakeusvalvotaviraomaisetki edellyttävät mittauksia. Ulkovaipa ääeeristysmittauksia koskevie viraomaisohjeide puuttuessa alalle ei ole muodostuut yhteäistä mittauskäytätöä. Yhteäise käytäö muodostumista haittaa lisäksi se, että rakeukse ulkovaipa ääeeristystä koskevassa stadardissa ISO 40-5 [5] tarjotaa useita mittausvaihtoehtoja. Niistä mikää ei kuitekaa tuota mittaustulosta, jota voitaisii verrata suoraa suomalaise kaavoituskäytäö mukaisee ääitasoeroo A,vaad. Tässä artikkelissa esitetää ehdotus rakeukse ulkovaipa ääeeristystä koskeva asemakaavamääräykse mittausmeetelmäksi. Lähtökohtaa meetelmälle asetetaa kaksi vaatimusta: meetelmä pitää perustua johoki stadardissa ISO 40-5 esitetyistä meetelmistä mittaustulokse tulee olla suoraa verrattavissa kaavamääräyksee, toisi saoe mittausmeetelmä atama tulokse pitää olla yksilukuie arvo, joka ilmoittaa ääitasoero Ääitasoeroje määrittämie taajuuksittai Lähteessä [6] o verrattu ulkovaipa suuittelumeetelmiä mittaustuloksii. Vertailu perustuu stadardi ISO 40-5 [5] mukaisee ormalisoituu ääitasoeroo. Se saadaa käyttämällä ääilähteeä kaiutita, joka sijoitetaa 45 kulmaa rakeukse ulkovaippaa ähde. Mittausmeetelmästä esitetää tässä vai pääperiaatteet. Rakeukse ulkopuolella 2 m etäisyydellä ulkovaipasta mitataa kolmaesoktaavikaistoittai ääepaietasot L,2m. Rakeukse sisällä tutkittavassa huoeessa mitataa ääepaietasot L 2. Jälkikaiuta-aikamittaukse perusteella lasketaa absorptioala A [m 2 ]. Mitattavat taajuuskaistat ovat välillä 0 350 Hz. Mitattuje arvoje sekä tavallise asuihuoee absorptioalaa vastaava m 2 vertailuabsorptioala A 0 perusteella voidaa laskea ormalisoitu ääitasoero [5]: A Dls,2m, = L,2m L2 lg () A0 Kuvassa o esimerkki taajuuskaistoittai mitatuista ormalisoiduista ääitasoeroista. Kaava mukaiset ormalisoidut ääitasoerot eivät ota huomioo kaavamääräyksee sisältyvää liikeemelu ääispektriä tai A-paiotusta. Ku ääitasoerot tiedetää, iide perusteella voidaa kuiteki määrittää mikä tahasa ääispektri rakeukse sisälle tuottamat ääe-paietasot tai A-paiotetut ääitasot kolmaesoktaavikaistoittai. Jos ulkoa vallitsee ääepaietaso L u, sisällä vallitseva ääepaietaso o 38
L s = L D (2) u ls,2m, Todellisessa tilateessa liikeemelu ääitaso sekä ääispektri vaihtelevat jatkuvasti. Kaavamääräykset puolestaa perustuvat yleesä lasketamallie mukaisee malliuksee liikeemäärie ja opeusrajoituste perusteella. Malliukse tuloksea o keskiääitaso L A,eq eikä ääispektriä tällöikää tueta. Tällöi o tyydyttävä siihe, että valitaa keskimääräistä tilaetta vastaava ääispektri. Tällaie ääispektri o esitetty stadardeissa ISO 77- [7] ja EN 793-3 [8]. Kuvassa o esitetty stadardie mukaie ääispektri, joka A-paiotettu kokoaisääitaso o asetettu 70 desibelii. 70 60 Ääepaietaso [db] 50 40 30 20 Dls,2m, [db] Lu (EN 793-3, ISO 77-) Ls [db] 0 25 250 500 00 2000 Keskitaajuus [Hz] Kuva. Esimerkki mitatuista ormalisoiduista ääitasoeroista. Kaavioo o piirretty myös stadardie ISO 77- ja EN 793-3 mukaie liikeemelu A-paiotettu ääispektri (L u ) sekä edelliste perusteella kaava 2 mukaa lasketut A-paiotetut ääepaietasot rakeukse sisällä (L s ). Ku ulkoa vallitseva ääe ääispektri L u tuetaa A-paiotettua ja kaava 2 mukaa o laskettu sisällä vallitseva ääitaso, voidaa laskea ääitasoero A,mit. Rakeukse ulkovaipasta 2 m päässä mitatut ääepaietasot L,2m sisältävät ulkovaipasta tullee heijastukse, joka korottaa ääepaietasoja. Rakeuksesta heijastuut ääi ei ole pyrkimässä rakeukse sisää, jote se vaikutus o väheettävä, muute tuloksea saatava ääitasoero o liia suuri. Rakeuste ulkovaipa raketeet ovat yleesä lähes täydellisesti heijastavia. Yleisesti otaksutaa, että rakeukse ulkovaipa piassa heijastumisesta seuraava ääepaietaso kasvu o korkeitaa 3 db, jolloi ääitasoeroksi saadaa A = lg L u / lg L / s 3 (3) 39
Sijoittamalla kaava 2 kaavaa 3 saadaa mitattu ääitasoero A,mit = lg Lu / lg Dls,2m, ) / 3 (4) Kaava 4 lopputulos o riippumato siitä, mille tasolle ulkomelu ääispektri asetetaa. Jos ääispektri asetetaa ii, että kaava esimmäie termi o olla, kaava jälkimmäisessä termissä ääispektri muodo määräävät tekijät L u ovat ollasta poikkeavia. Tällöi kaava supistuu muotoo A,mit = lg Dls,2m, ) / 3 (5) Tuloksea saatu kaava 5 mukaie lasketatapa ei ole lähtökohtaasa ja käytettävää ääispektriä lukuu ottamatta stadardi mukaie, sillä stadardit ISO 40-5 tai ISO 77- eivät tue kaava 5 mukaista suuretta. Tarvitaa lisää johdattelua, jotta lähtökohtaa oleva vaatimus meetelmä stadardimukaisuudesta toteutuisi. Kaavamääräyksee verrattava ääitasoero määritys Stadardi ISO 77- mukaa mitatuista ormalisoiduista ääitasoeroista D ls,2m, voidaa laskea vertailukäyrämeettelyllä yksilukuie mittaluku, ormalisoitu ääitasoeroluku D ls,2m,,w (kuva 2). Vertailukäyrä muoto ja yksilukuise arvo määritys perustuu hyväksi koettuu ilmaääeeristävyytee, ku ääilähteeä o puhe. Jotta yksilukuie arvo vastaisi liikeemelu ääispektriä, stadardissa o esitetty lasketameetelmä s. spektripaiotustermi laskemiseksi. Spektripaiotustermi ottaa huomioo kuva mukaise liikeemelu ääispektri [7]. Spektripaiotustermi liikeemelua vastaa o C tr Dls,2m, )/ = lg D ls,2m,,w (6) Stadardi mukaie mittaustulos ilmoitetaa yleesä summaa D ls,2m,,w + C tr, joka o site yksilukuie arvo paiotettua liikeemelua vastaa. Ku tähä summaa sijoitetaa kaava 6, tulokseksi saadaa D ls,2m,,w Dls,2m, )/ + Ctr = Dls,2m,,w lg D ls,2m,,w (7) 40
70 60 50 Dls,2m, [db] 40 30 Mittaus Vertailukäyrä 20 0 25 250 500 00 Keskitaajuus [Hz] Kuva 2. Yksilukuise ormalisoidu ääitasoeroluvu määrittämie vertailukäyrämeettelyllä kuvassa esitetyistä mitatuista ormalisoiduista ääitasoeroista. Normalisoitu ääitasoeroluku o 47 db. 2000 Vertailukäyrämeettelyllä määritetyt yksilukuiset mittaluvut supistuvat pois ja kaava sieveee lopulta muotoo Dls,2m, )/ D + C = lg (8) ls,2m,,w tr Kaavat 5 ja 8 yhdistämällä saadaa lopulta määritellyksi mitattu ääitasoero, joka o A, mit = Dls,2m,,w + Ctr 3 (9) Mitattua ääitasoeroa A,mit verrataa asemakaavamääräyksessä vaadittuu ääitasoeroo seuraavasti: Δ L () A, mit A,vaad Mitattaessa ääitasoeroa esimerkiksi raideliikeemelua tai letomelua vastaa käytetää mittauksessa liikeemeluspektri sijasta raideliikee- ja letomeluspektriä ja lasketaa se perusteella spektripaiotustermi C. Muilta osi meetelmä o samalaie kui edellä o esitetty. 4
Pohditaa Edellä johdetussa mittausmeetelmässä käytetää pelkästää stadardie ISO 40-5 ja ISO 77- mukaisia yksilukuisia mittalukuja. Site mittaustulos o yksikäsitteie ja toistettavissa. Tuloste esittämistä mittaukse teettäjälle tai viraomaisille helpottaa se, että mittaukse tuloksea saatava yksilukuie ääitasoero A,mit o suoraa verrattavissa asemakaavamääräyksessä vaadittuu ääitasoeroo A,vaad. Stadardissa määriteltyje epävarmuustekijöide lisäksi meetelmää sisältyy epävarmuutta, joka muodostuu seuraavista seikoista: rakeukse ulkovaipasta tuleva heijastus otetaa huomioo vähetämällä mittaustuloksesta 3 db. Tämä pätee tarkkaa ottae vai rakeukse ulkovaipa pialla. Kahde metri päässä heijastavasta piasta heijastukse vaikutus o pieempi kui 3 db, mikä voi johtaa ääitasoero aliarvioitii. Mittausmeetelmä tulee kuiteki olla riittävä yksikertaie, jotta se olisi käyttökelpoie. Kaikkia kettäolosuhteissa esiityviä heijastustilateita ei voida ottaa huomioo. kaavamääräykset perustuvat malliukse tuloksea saatuihi ääitasoihi, joihi vaikuttavat ajoopeus, liikeemäärä ja raskaa liiketee osuus sekä raideliikeettä tarkasteltaessa liikeöivä kalusto. Niide tuottama ääispektri o kaikissa tapauksissa hiema erilaie eikä se välttämättä vastaa stadardie mukaista keskimääräistä spektriä. Koska kaavamääräykse pohjalla olevassa malliuksessa laskettuja spektrejä ei tueta, o kuiteki tyydyttävä keskimääräisee spektrii. mitattavat ääitasoerot D ls,2m, o ormalisoitu m 2 absorptioalaa. Se vastaa tavallista kalustettua makuuhuoetta, joka tilavuus o 30 m 3 ja jälkikaiutaaika 0,5 s. Rakeuksissa huoeide tilavuudet ja absorptioalat voivat olla suurempia tai pieempiä kui m 2. Todellise absorptioala ottamie huomioo kuiteki johtaisi suuittelussa mahdottomii tilateisii, koska suuittelijat eivät voi määrätä, millaie sisustus ja kalustus huoeistossa o. Toisaalta rakeukse ulkovaipa ääeeristykse suuittelu tyhjä huoee ääitasoihi perustue johtaisi ulkovaipa rakeusosilta vaadittava ääeeristyskyvy kohtuuttomaa kasvuu. Siksi mittausmeetelmä pitää tältäki osi perustua keskimääräise tilateesee. 42
Lähteet. Valtioeuvosto päätös melutaso ohjearvoista, Suome säädöskokoelma, ro 993/992. 2. Rakeukse julkisivu ääeeristävyyde mitoittamie, Ympäristömiisteriö, ympäristöopas 8, Helsiki 2003. 3. RIL 29, Ääeeristykse toteuttamie, Suome Rakeusisiöörie Liitto RIL ry, Helsiki 2003. 4. Kylliäie, M., Rakeukse ulkokuore rakeusosilta vaadittava ääeeristävyys. Akustiikkapäivät 2005, 26. 27.9.2005, Kuopio, s. 78 83. 5. ISO 40-5, Acoustics Measuremet of soud isulatio of facade elemet ad facades, Iteratioal Orgaizatio for Stadardizatio, Geève 998. 6. Laie, P., Kakare, J. & Viljae, V., Correlatio of soud isulatio determiatio ad field measuremets, Eurooise 2006, 30.5..6.2006, Tampere. 7. ISO 77-, Acoustics Ratig of soud isulatio i buildigs ad of buildig elemets Part : Airbore soud isulatio, Iteratioal Orgaizatio for Stadardizatio, Geève 996. 8. EN 793-3, Road traffic oise reducig devices Test method for determiig the acoustic performace Part 3: Normalized traffic oise spectrum, Europea Committee for Stadardizatio, Brussels 997. Mikko Kylliäie Isiööritoimisto Heikki Helimäki Oy Piikatu 58 A 330 Tampere Valtteri Hogisto Työterveyslaitos Ilmastoiti- ja akustiikkalaboratorio Lemmikäisekatu 4-8 B 20520 Turku 43