Rakennusten ääneneristys ja meluntorjunta Ylivieska 29.9.2 Valtteri Hongisto vanhempi tutkija, Työterveyslaitos rakennusakustiikan dosentti, Aalto-yliopisto Ääneneristyslaboratorio, Turku valtteri.hongisto@ttl.fi 45851888 Aikataulu 9.-. Äänieristyksen ja meluntorjunnan perusteet.15-.45 Kaavamääräykset ja niiden asettamat vaatimukset tuotteille 11. Lounas 11.45-12.45 Ilmaäänen eteneminen ja eristys 12.45-13.15 Askeläänen eteneminen ja eristys 13:59 Juna Turkuun Hongisto/Ylivieska 29.9.2 2 1
Työterveyslaitos, Turku, akustiikkapalvelut TYÖTILOJEN ÄÄNIOLOT Selvitykset Teollisuus, toimistot, koulut... Melu ja värähtely Huone- ja rakennusakustiikka Sisäympäristökyselyt Parantaminen Mallintaminen ym. laskelmat parannusvaikutuksista Meluntorjuntasuunnittelu RAKENNUS- ja TUOTEAKUSTIIKKA Laboratorio Ilmaääneneristävyys* Äänen absorptio* IV-koneiden melupäästö Kanavaäänenvaimentimet Tuotearvojen mallintaminen * FINAS akkreditoituja Kenttätutkimus koneiden melupäästö akustinen kamera Yhteyshenkilö: valtteri.hongisto@ttl.fi 4 5851 888 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 3 Laboratoriotilat, Turku Hongisto/Ylivieska 29.9.2 4 2
Ääneneristävyyteen liittyvät palvelut ja tutkimukset Ilmaääneneristävyyden määritys ISO 14-3 ovet, ikkunat, levyrakenneseinät, läpivientielementit yms. akkreditoituna: virallinen testiseloste ilman: ei testiselostetta, pelkät numeroarvot Väliseinärankojen dynaaminen jäykkyys Lattianalusvillojen dynaaminen jäykkyys (askelääneneristyksen tarpeisiin) ääneneristävyyden määritys laskentaohjelman avulla tuotekehityskäyttöön tai markkinointikäyttöön Pientaajuisen ääneneristävyyden tarkkuusmittaus ISO 15186-3 -16 Hz arvot Äänenabsorption määritykset Kenttätutkimukset Hongisto/Ylivieska 29.9.2 5 Usein tuotekehitys- ja testaustilanteissa kysyttyjä asioita Ovet Mitä määräyksiä ja ohjeita on olemassa? Mihin arvoon tulisi kehityksessä pyrkiä? Mitä vaikuttaa, jos osa ovesta korvataan lasilla? Ääneneristyksestä yleensä? Minkälainen rakenne tuottaa hyvän ääneneristyksen? Mitä muuta keinoja on parantaa äänieristystä kuin massan lisääminen? Voiko tuotearvoja laskea ja mikä on niiden pätevyys verrattuna testausselosteisiin? Hongisto/Ylivieska 29.9.2 6 3
Äänieristyksen ja meluntorjunnan perusteet Hongisto/Ylivieska 29.9.2 7 Äänenpainetaso L p Äänenvoimakkuutta määrätyllä alueella kuvaava suure Äänenpaineen suhde vertailuäänenpaineeseen p Vertailuäänenpaineena normaalikuuloisen kuulokynnys p =2 Pa p vastaa db äänitasoa Kipukynnys on 12 db Kuulovauriokynnys on 85 dba, kun sille altistutaan päivittäin 3 db kasvu merkitsee meluenergian tuplaantumista kuulon erottelukynnys on.5 1. db 3 db ero hyvin kuultavissa, ei suuri 6-8 db lasku koetaan puolittumisena L p 2log ~ p p Hongisto/Ylivieska 29.9.2 8 4
Taajuus f [Hz] ja aallonpituus [m] värähdysten määrä sekuntia kohti Ihmisen kuuloalue 2-2 Hz Rakennuksissa käytännön taajuusalue on 2- Hz, yleisimmin vain 63 Hz ylöspäin Rakennusakustiset mittaukset 1/3-oktaavikaistoittain (terssikaistoittain) -31 minimialue Hz yleisimmin käytössä Aallonpituus saadaan yhtälöstä c f c f missä c = äänen nopeus, 343 m/s f = äänen taajuus [Hz] Aallonpituus [m] 1.1.1.1 Taajuus f [Hz] Kuuloalue Hongisto/Ylivieska 29.9.2 9 Äänten taajuusalueet Hongisto/Ylivieska 29.9.2 5
Siniaalto (esimerkiksi viheltäminen) äänenpaineen vaihtelu ajan funktiona spektri eli äänenvoimakkuus taajuuden funktiona (taajuusjakauma) Kuvassa vain yksi taajuus, äänes, vrt. vihellys Hongisto/Ylivieska 29.9.2 11 Laajakaistainen ääni (esimerkiksi ilmanvaihdon kohina) signaali aika-avaruudessa taajuusjakauma (=spektri) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 12 6
Taajuusanalyysi rakennusakustiikassa terssit 2, 25,..., 2 Hz audioalueelle mahtuu 32 kpl oktaavit: 31, 63..., 16 Hz audioalueelle mahtuu kpl Hongisto/Ylivieska 29.9.2 13 Nimelliset terssi- ja oktaavikaistat oktaavit harmaa neliö Kaista f m Terssikaista Oktaavikaista Kaista f m Terssikaista Oktaavikaista 1 1.25 1.12-1.41 23 2 178-224 2 1.6 1.41-1.78 24 2 224-282 178-355 3 2 1.78-2.24 1.41-2.82 25 315 282-355 4 2.5 2.24-2.82 26 4 355-447 5 3.15 2.82-3.55 27 447-562 355-78 6 4 3.55-4.47 2.82-5.62 28 63 562-78 7 5 4.47-5.62 29 8 78-891 8 6.3 5.62-7.8 3 891-112 78-14 9 8 7.8-8.91 5.62-11.2 31 12 112-14 8.91-11.2 32 16 14-178 11 12.5 11.2-14.1 33 2 178-224 14-282 12 16 14.1-17.8 11.2-22.4 34 2 224-282 13 2 17.8-22.4 35 31 282-35 14 25 22.4-28.2 36 4 35-447 282-562 15 31.5 28.2-35.5 22.4-44.7 37 447-562 16 4 35.5-44.7 38 63 562-78 17 44.7-56.2 39 8 78-89 562-112 18 63 56.2-7.8 44.7-89.1 4 89-112 19 8 7.8-89.1 41 12 112-14 2 89.1-112 42 16 14-178 112-224 21 125 112-141 89.1-178 43 2 178-224 22 16 141-178 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 14 7
A-painotus Äänitaso [db] 8 A-painotuksella melun spektri suodatetaan sellaiseksi, jollaisena ihminen sen kuulee ja kokee 7 6 4 3 2 EN 1793-3 ja EN ISO 717-1 liikennemeluspektri L A,eq=7 db, L L,eq=87 db 63 125 2 Taajuus [Hz] f (Hz) Painotus 31. -37.9 63-26.2 125-16. 2-8.6-3.2. 2 1.2 4 1. 8-1. 16-6.6 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 15 2 A-painotettu Lineaarinen 4 Tärkeimmät LVIS-melusuureet Suomen Rakentamismääräyskokoelma, C1:1998 Yleensä tarkasteluajanjakso mittauksissa on T=3 sekuntia Hongisto/Ylivieska 29.9.2 16 8
Melumittarihankinta mielessä? Hyvää melumittaria hankittaessa tulee huomioida seuraavaa: IEC 6651 ja IEC 684 vaatimukset, Type 2 (ent. IEC 651 ja IE 84) myös hiljaista äänitasoa tulee pystyä mittaamaan luotettavasti; mittausalueen tulee yltää tasolle 28 dba!! mittarissa tulisi olla vähintään A-taajuuspainotus mutta sen lisäksi mielellään myös C-taajuuspainotus tai taajuuspainottamaton valinta melumittarin kanssa hankitaan aina kalibraattori, jolla mittarin toiminta tarkistetaan. Äänitasomittari tulee jäljitettävästi kalibroida ainakin 2 v välein kalibrointilaboratoriossa, esim. VTT, TTL, Mikes Sellaiset edulliset mittarit kannattaa unohtaa, jotka pystyvät mittaamaan vain yli 35 dba äänitasoja eivät täytä IEC 684 vaatimuksia, sillä L A,eq ei voida silloin mitata Hongisto/Ylivieska 29.9.2 17 Kahden äänenpainetason yhteenlaskeminen Kahden äänenpainetason L p1 ja L p2 yhteenlaskeminen L p, tot lg L p,1 L p,2 Esim: Laske yhteen 55 db ja 55 db L p, tot lg 55 55 lg(316228 316228) 58 db Hongisto/Ylivieska 29.9.2 18 9
Äänitasojen yhteenlaskeminen L tot lg lg i 1 L / 1 N L / i L 2 /... L N / inrs 26 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 19 Rakentamista koskevat määräykset ja ohjeet Tilan käyttötarkoitus RakMk C1 RakMk D2 SFS 597 STM 23 SIY 28 VnP 993/92 VnA 85-26 Asuinhuoneistot M,O O S T S O Majoitustilat O O S T S O M Vanhusten palvelutalot O O S T S O M Toimistot O O S T S O M Koulut O O S T S O M Päiväkodit O O S T S O M Terveydenhoitoalan rakennukset O O S T S O M Teollisuustyöpaikat O S M Liiketilat O T O Teatterit, myymälät O O M Keittiöt, ravintolat O M Urheilutilat, uimahallit, kasarmit O M Kirjastot, näyttelytilat, kirkot O T O Laboratoriot, autokorjaamot O M Ympäristömelu piha-alueella M S S O M RakMk C1 Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa C1:1998 Ääneneristys RakMk D2* Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa D2:22 Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto SFS 597 Rakennusten akustinen luokitus, Suomen standardisoimisliitto SFS r.y., 24 STM 23** Sosiaali- ja terveysministeriön asumisterveysohje. SIY 28 Sisäilmayhdistys r.y.:n julkaisu 5, Sisäilmastoluokitus, 28 VnP 993/92 Valtioneuvoston päätös 993 melutason ohjearvoista VnA 85-26 X Valtioneuvoston asetus 85 työntekijöiden suojelemisesta melusta aiheutuvilta vaaroilta, 26 M = sisältää viranomaisen antaman määräyksen lukuarvon O = sisältää viranomaisen antaman ohjeen lukuarvon S = suosituslukuarvoja sisältävä dokumentti T = sisältää terveysvaikutusten kannalta tärkeitä lukuarvoja * Sisältää ainoastaan LVIS-äänitasoja. ** Sisältää ainoastaan ympäristöstä kuuluvia kokonaismelutasoja lähteestä riippumatta. X Koskee ainoastaan työtehtäviä, jossa altistutaan voimakkaalle melulle. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 2
Lähteet löytyvät pääosin netissä RAkMk C1: http://www.finlex.fi/data/normit/1917-c1.pdf RakMk D2: http://www.finlex.fi/data/normit/1921-d2s.pdf Asumisterveysohje: http://www.stm.fi/resource.phx/publishing/store/23/5/pr63357 76649/passthru.pdf SFS 597: www.sfs.fi (maksullinen) Sisäilmastoluokitus: http://www.sisailmayhdistys.fi/ (maksullinen) VnA 85/26: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/26/2685 VnP 993/1992: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/1992/1992993 VnP 53/1997: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/1997/199753 VnP 1314/1994: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/1994/19941314 VnA 621/21: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/21/2621 VnA 48/25: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/25/248 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 21 Suomen rakentamismääräyskokoelma Osa C1:1998 sisältää ääneneristysmääräykset ja ohjeet Osa D2:23 lisäohjeita ilmastointimelulle Hongisto/Ylivieska 29.9.2 22 11
RIL 243 ohjeet Osa 1: Perusteet Osa 2: Oppilaitokset, auditoriot, liikuntatilat ja kirjastot Osa 3: Toimistot Osa 4: tuotantotilat, (tekeillä) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 23 SFS 597:24 valmistunut 24 akustisten konsulttien ja työterveyslaitoksen toimesta VTT, YM, STM, yritykset ohjausryhmässä täydentää ohjeita ja määräyksiä RakMk C1:1998 luokitus ABCD luokka C vastaa RakMk C1 1998 tai 1985 tasoa, ns. minimitasoluokka, johon tulee aina pyrkiä uudiskohteissa luokka A on paras Hongisto/Ylivieska 29.9.2 24 12
Valtioneuvoston päätös N:o 993/1992 melutason ohjearvoista HUOM: Koskee ympäristöstä rakennukseen kohdistuvaa melua ei koske rakennusten LVIS laitteita. päiväsaikaan yöaikaan klo 7-22 klo 22-7 Melu kiinteistön tontilla oleskelualueella L A,eq,u (db) L A,eq,u (db) Asuinalueet, hoito- ja oppilaitosten alueet 55 - edelliset mutta uusilla alueilla 55 45 Vapaa-ajan alueet, loma-asuntoalueet 45 Huoneistojen sisäpuolinen melu L A,eq,s (db) L A,eq,s (db) Asuin-, potilas- ja majoitushuoneet päivällä 35 3 Opetus- ja kokoontumistilat 35 35 Liike- ja toimistohuoneet 45 45 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 25 Sisäilmastoluokitus 28 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 26 13
Hongisto/Ylivieska 29.9.2 27 Asumisterveysohje STM Oppaita 23:1 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 28 14
Heijastuminen ja läpäisy absorptiosuhde arvot 1 suuri arvo: ääni imeytyy pieni arvo: ääni heijastuu läpäisysuhde arvot 1 suuri arvo: rakenteen läpäisee vähän ääntä pieni arvo: ääni heijastuu W W i Wt W W i i r Hongisto/Ylivieska 29.9.2 29 Absorptiossa ja läpäisyssä tapahtuva äänenvaimennus äänenvaimennus: D log 1 Ilmaääneneristys: 1 Wi R lg lg W t Absorptiosuhde Heijastuneen äänen vaimennus db..1.5.2 1..3 1.5.4 2.2.5 3..6 4..7 5.2.8 7..9..99 2..999 3. jne jne W t/w i db 1.1.1 2.1 3.1 4.1.1 6 jne jne Hongisto/Ylivieska 29.9.2 3 R 15
Absorptiosuhteita Tyypillinen absoptiosuhde, 1..9.8.7.6.5.4.3.2 2 mm mineraalivilla, liimattu betonia vasten 7 mm mineraalivilla, liimattu betonia vasten 2 mm mineraalivilla, takana 2 mm ilmaväli Rei'itetty kipsilevy, takana 2 mm ilmaväli, reikäala 18 % Kokolattiamatto, kuidun paksuus 8 mm Pehmeä toimistotuoli, tyynyn paksuus 3 mm Puuvillaverhot, 33 gr/m2, laskostettu 75 % pinta-alasta Kevytväliseinä (kipsi + villa + kipsi).1. 125 2 2 4 Taajuus f, Hz Betoni- tai tiiliseinä, kovapintainen lattia Kirjahylly, täynnä tavaraa Hongisto/Ylivieska 29.9.2 31 Absorptioluokitus EN 11654 Absorptiosuhde 1..9.8.7.6.5.4.3.2.1. luokittelematon 125 2 2 4 Taajuus [Hz] A B C D E Hongisto/Ylivieska 29.9.2 32 A B C D E Esimerkki Mitoitussääntö: Materiaali kuuluu luokkaan A, koska käyrään A verrattaessa ei-toivottujen poikkeamien summa on alle, (taajuudet ja 4 Hz). Tilastollinen absorptiosuhde 16
Huonevaimennuksen käytännön merkitys Tarkastellaan ilmastoinnin päätelaitteen melua, jonka äänitehotaso L W =32dB (absoluuttinen äänienergian määrä) Riippuen huoneen vaimennusmateriaalin määrästä, äänilähteen aiheuttama äänenpainetaso voi vaihdella db!! Kuva: M. Kylliäinen Hongisto/Ylivieska 29.9.2 33 Ilmaääneneristävyys Ilmaääneneristävyys: 1 R log db Läpäisykerroin: Wt W W=energia p=paine i=incident t=transmitted tulokulmariippuva i Hongisto/Ylivieska 29.9.2 34 17
Mittaaminen painemenetelmällä R L p, 1 Lp,2 lg S A 2 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 35 Painemenetelmä, ISO 14-3 lähetyshuone vastaanottohuone mikrofoni 1 1 2 kiertyvä mikrofonipuomi 36 r= pieni mittausaukko 2.5 m 2 mikrofoni 2 r= 3675 48 tärinäneristin Hongisto/Ylivieska 29.9.2 36 LEIKKAUS A - A 18
Ilmaääneneristysluku ISO 717-1 mukaan Laboratorio: R w, Rakennuksessa: R' w Käyrää siirretään 1 db pykälin ylimpään asentoon, jossa eitoivottujen poikkeamien (punaiset viivat) summa alittaa 32. db. Tällöin R w on vertailukäyrän arvo Hz:llä. Mittaustulos vertailukäyrä poikkeama ISO 717-1 Ei-toivottu Taajuus 7 f (Hz) R (db) (db) (db) 22. 6 R W = db 63 19.2 8 22.1 26.6 31 4.4 125 29.1 34 4.9 16 32.5 37 4.5 2 35.4 4 4.6 4 2 39.6 43 3.4 315 42.2 46 3.8 3 4 45.5 49 3.5 47. 3. 63 52.4 51. 2 8 54.2 52. 56.8 53. Mittaus-tulos 12 61.7 54. 16 62. 54. ISO 717-1 vertailukäyrä 2 57.9 54. 2 61.7 54. 31 62.6 54. 4 64. 62.6 summa 32. f [Hz] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 37 R [db] 63 8 125 16 2 2 315 4 63 8 12 16 2 2 31 4 Spektripainotustermit, ISO 717-1 ilmaääneneristysluku R w on tarkoitettu pääasiassa kuvaamaan ääneneristystäå puheääniä vastaan liikennemelu sisältää hieman enemmän pientaajuisia ääniä kuin puhe, mitä varten on kehitetty spektripainotustermit termeistä tärkeimmät ovat taajuusalueen -31 Hz spektripainotustermit C ja C tr muita ei käytetä suomessa paljoakaan R A, tr R W C tr Spektripainotustermi Taajuusväli Sovellettava melutyyppi C -31 Asuntomelu, raide ja lentoliikennemelu C - - Asuntomelu, raide ja lentoliikennemelu C -31-31 Asuntomelu, raide ja lentoliikennemelu C - - Asuntomelu, raide ja lentoliikennemelu Ctr -31 Tieliikennemelu C tr,- - Tieliikennemelu C tr,-31-31 Tieliikennemelu C tr,- - Tieliikennemelu Hongisto/Ylivieska 29.9.2 38 19
Esimerkkitulos 1 2 3 4 5 - + Ilmaääneneristävyys laboratoriossa R, db 7 R w (C; C tr) = (-2; -7) db 6 1 RAN2 profiilipelti (teräs.45 mm) 4 2 vaakaorsi mm k4, tuulettuva 3 3 Tuulensuojalevy 9 mm (GTS9) 4 pystyorsi TC175 k6 + mineraalivilla 2 5 höyrynsulkumuovi ja erikoiskova kipsilevy 13 mm (GEK13) Laboratoriomittaustulos ISO 717-1 vertailukäyrä 8 125 2 315 8 12 2 31 Äänen taajuus, Hz Hongisto/Ylivieska 29.9.2 39 R w :n määritys oktaavikaista-arvoista Frequency ISO 717-1 ref. curve Unfavorable deviation Measured 63 125 2.1 19-1.1 2 24.9 28 3.1 32.6 35 2.4 35. 38 3. 2 37. 36-1. 4 sum 7.5 4 35 3 25 2 15 Käyrää siirretään 1 db askelin ylöspäin asentoons jossa ei toivottujen poikkeamien summa (punaiset) on korkeintaan. db. Tällöin R w /R' w on vertailukäyrän arvo Hz:llä. 5 63 125 2 Measured ISO 717-1 ref. curve [Hz] 2 4 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 4 2
Esimerkkejä tuotteista Ilmaääneneristävyys [db] 8 Betoni 18 mm, 4 kg/m2, 6 db 7 6 4 Teräs.6 mm, 5 kg/m2, 25 db EK-kipsi 13 mm, 11 kg/m2, 28 db Siporex 68 mm, 48 kg/m2, 34 db 3 2 Rannila Panel 2 mm, 31 kg/m2, 31 db 8 125 2 315 8 Taajuus [Hz] 12 2 31 GN13, kertopuu 66mm k6 + villa, GN13, 19 kg/m2, 37 db 3xGN13, AWS 2 mm k 6 + villa, 3xGN13, 63 kg/m2, 63 db Hongisto/Ylivieska 29.9.2 41 Korvausilmaelementin ilmaääneneristyksen ilmoittaminen Koska pinta-alana ei käytetä venttiilin todellista alaa, ovat arvot melko suuria suhteessa siihen, miten hyvin ääni niiden kautta kantautuu. Esimerkiksi D n,e,w =45 db tarkoittaa, että yksi venttiili m 2 kokoisessa ulkoseinässä, jonka eristys on ääretön, tuottaa ilmaääneneristysluvuksi R w =45 db. Korva havaitsee kaiken äänen tulevan pienestä elementistä tämän häiritsevyysnäkökulman vuoksi elinten eristävyys on mitoitettava vähintään 5 db yläkanttiin. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 42 21
Intensiteettimenetelmä, ISO 15186 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 43 Intensiteettimenetelmällä saatu oven ääneneristyskartta, Hz 2 2 Ilmaääneneristävyys R [db] 45 1 1 43. -- 46. 4. -- 43. 37. -- 4. 34. -- 37. 31. -- 34. 28. -- 31. 25. -- 28. 22. -- 25. 4 35 3 25 2 15 5 Ennen, 36 db Jälkeen, 39 db 63 125 2 Taajuus [Hz] 2 4 2 3 4 2 3 4 laivan hyttiovirakenteen kehitys sähkölukon äänivuodon korjaus Hongisto/Ylivieska 29.9.2 44 22
Intensiteettimenetelmällä saatu sandwich-seinän ääneneristyskartta, 8 Hz sandwich rakenne mustissa kohdissa pelteihin liimattu villa kytkee pellit akustisesti toisiinsa Ääneneristys merkittävästi heikentynyt 8 Hz taajuudella 2 2 19 18 17 16 1 14 13 12 1 9 8 7 6 4 3 2 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 45 2 3 4 6 7 8 9 Laboratoriotesti ja rakennuksessa tehty testi Laboratoriotestistä käytetään merkintäär vain suora ääni vaikuttaa tulokseen Kentällä tehdystä testistä käytetään merkintää R' ääntä säteilee sivutiesiirtyminä myös muista huonepinnoista Hongisto/Ylivieska 29.9.2 46 23
Laboratorio- ja kenttäarvojen erot - esimerkkejä Ovirakenne, laboratorioarvo R w =42 db Oikeuttaa ääneneristysluokkaan 35 db Tiivistys puutteellinen, karmi vinossa R' w =35 db Kynnys puuttuu R' w =22 db Hyvä asennus, ympäröivät seinärakenteet db ovea parempia R' w =42 db Betoni 18 mm HVS, R w =61 db Halkeama, R' w =53 db Hyvä asennus, ympäröivät rakenteet saman massaiset: R' w =58 db Hongisto/Ylivieska 29.9.2 47 Laboratorio- ja kenttäarvojen erot Esimerkkinä puurakenteinen ovi Ilmaääneneristävyys [db] 4 Laboratororio, teipattu (36 db) 3 2 Laboratorio, normaaliasennus (33 db) Kenttä, teipattu (3 db) 125 2 2 Kenttä, normaaliasennus (24 db) Taajuus [Hz] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 48 24
d = 44 top 2 x P-seal bottom 2 x U-seal 46 db laivan ovi Teipattu arvo Rw46dB ilman tiivisteitä Rw24dB rs=kumitiiviste ts=teippaustiiviste pb=profiililista S1 DOOR LEAF S3 D = depth additional profile bar 1 b = 73 w = doorhandle side 2 x P-seal 1 1 DOOR LEAF S3 additional profile bar rock wool support 4 mm door hinge side 2 x P-seal steel.75 mm rock wool 2 mm air cavity 4 mm perforated steel.5 mm rock wool 2 mm steel.75 mm steel 2 mm rock wool Measured sound reduction index, db 65 6 55 45 4 35 3 25 2 15 16 2 4 63 16 2 4 1/3-octave band, Hz rs ts pb 24 db rs ts1 pb, 35 db rs ts2 pb 42 db rs1 ts pb 43 db rs2 ts pb 44 db rs2 ts2 pb 46 db rs ts pb1 29 db rs ts2 pb1 39 db rs2 ts pb1 45 db rs2 ts2 pb1 46 db W = width sill Hongisto/Ylivieska 29.9.2 49 P-seal K-seal U-seal Tiiveyden ja rakenteen kehitys tasapainossa Ovet ja ikkunat testataan mielellään aina normaalisti asennettuna, R norm saumat teipattuna, R sealed jälkimmäinen kertoo tuotteen "rakenteellisen" ääneneristävyyden, koska äänivuodot on estetty Vuodot voivat aiheutua tiivistei Tuloksena testausraportissa voidaan ilmoittaa vain R nor Jos R norm -R sealed > 1 db, oven saumat vuotavat hieman tyypillinen tilanne Jos R norm -R sealed > 3 db, oven saumat vuotavat paljon 3 db ero merkitsee, että saumojen kautta siirtyy jo enemmän energiaa kuin rakenteen läpi rakenteen kehittäminen on tällöin tehotonta kehityksessä huomio pitää kiinnittää rakenteen sijaan tiiveyteen Hongisto/Ylivieska 29.9.2 25
Rakojen vaikutus ääneneristävyyteen Raon ja rakenteen yhteiseristävyys, Ryhteis (db) 7 6 R1=7 db R1= db R1=3 db 4 3 2.1.1.1.1 Raon osuus väliseinän pinta-alasta % Hongisto/Ylivieska 29.9.2 51 Ovien ääneneristysluokat db-ovien kauppa käydään kuivalla maalla useimmiten ääneneristysluokkien mukaan akustiset ohjearvot rakennustapaselostukset urakkatarjouspyynnöt» tarjouspyynnöt valmistajalle Ympäristöohje 99:23 ja SFS 597:24 antavat ohjeet, miten luokka määritetään laboratoriossa määritetyn testaustuloksen perusteella Luokkien käyttö ei ole pakollista mutta arkkitehdit ovat tottuneet niitä käyttämään Luokkien nimellisarvot ovat 5-7 db alempia kuin laboratorioarvot - luokat ottavat huomioon asennusvirheet Ääneneristysluokka [db] R w vähintään [db] 25 3 3 37 35 42 4 48 45 53 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 52 26
Kaavamääräykset ja niiden asettamat vaatimukset tuotteille Hongisto/Ylivieska 29.9.2 53 Julkisivurakenteen mitoitusmenetelmä Julkisivurakenteiden valinta tapahtuu käytännössä yksilukuarvojen perusteella ulkomelun äänitaso L A,eq,u sisäpuolisen melutason sallittuun enimmäisarvo, L A,eq,s julkisivukomponenttien laboratorioarvo R w (C;C tr ) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 54 27
Kaavamerkintä julkisivun ääneneristystarpeesta Ylempi merkintä on L ja alempi merkintä L A,eq,u. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 55 Melutason ohjearvot päiväsaikaan yöaikaan klo 7-22 klo 22-7 Melu kiinteistön tontilla oleskelualueella L A,eq,u (db) L A,eq,u (db) Asuinalueet, hoito- ja oppilaitosten alueet 55 - edelliset mutta uusilla alueilla 55 45 Vapaa-ajan alueet, loma-asuntoalueet 45 Huoneistojen sisäpuolinen melu L A,eq,s (db) L A,eq,s (db) Asuin-, potilas- ja majoitushuoneet päivällä 35 3 Opetus- ja kokoontumistilat 35 35 Liike- ja toimistohuoneet 45 45 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 56 28
JULKISIVUN ÄÄNENERISTYKSEN MITOITUS ympäristöopas 8 1. Vaatimus ulkomelun ja sallittavan sisämelun erotukselle L: 2. Julkisivun ääneneristysvaatimus R tr,vaad : 3. Julkisivun kokonaisääneneristävyyden vaatimus R A,tr,kok : 4. Ikkunan ääneneristysvaatimus R A,tr : 5. Seinän ääneneristysvaatimus R A,tr,seinä : 6. Pienten elementtien ääneneristysvaatimus D n,e,a,tr : L L A, eq, u LA, eq, s R tr, vaad L K1 R A, tr, kok Rtr, vaad R 7 A, tr, ikk Rtr, vaad K2 R A R, tr, seinä tr, vaad D n R, e, A, tr tr, vaad 5 3 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 57 Korjauskertoimet K 1 ja K 2 S/S H 2.5 2 1.6 1.3 1.8.6.5.4 K 1 (db) 5 4 3 2 1-1 -2-3 ( S i )/S.1.13.15.2.25.3.4.5 K 2 (db) -6-5 -4-3 -3-2 -1 S = julkisivuseinän pinta-ala huoneessa, m 2 S H = huoneen lattiapinta-aa S i = julkisivussa olevien ovien ja ikkunoiden yhteispinta-ala Hongisto/Ylivieska 29.9.2 58 29
Esimerkkilaskelma Hongisto/Ylivieska 29.9.2 59 Esimerkki jatkuu... Hongisto/Ylivieska 29.9.2 6 3
Mitoitusmenetelmän tuottamia tyypillisiä ääneneristysvaatimuksia Hongisto/Ylivieska 29.9.2 61 Laskentatyökalu kehitteillä nettiin Hongisto/Ylivieska 29.9.2 62 31
Ilmaäänen eteneminen ja -eristys Hongisto/Ylivieska 29.9.2 63 Yksinkertainen levyrakenne 6 massalaki, ääneneristävyys koinsidenssitaajuus m' f 47 db R( f ) 2log f c 2 m' m 63 3 3 2 ' c 121 2 Eh Eh 4 3 2 16 2 4 63 16 2 4 63 R [db] f c/2 f c Frequency [Hz] Mass law KEK13 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 64 32
Esimerkki: 4 mm teräksen ääneneristyslaskelma 4 mm teräs Youngin moduli: E 2.13E+11 Pa Paksuus: h.4 m Tiheys: 78 kg/m3 Pintamassa: m' 31.2 kg/m2 Koinsidenssitaajuus: f c 314 Hz Ilmaääneneristävyys [db] 6 4 3 Massalaki Mittaustulos 63 18.9 26.3 125 24.8 27.5 2 3.8 29.7 36.9 34.1 42.9 39 2 48.9 41.5 4 54.9 32.7 2 63 125 2 Massalaki Mittaustulos Taajuus [Hz] 2 4 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 65 3 erilaista rakennuslevyä Ilmaääneneristävyys, db 45 4 35 3 25 2 15 teräs 2 mm (36 db) lastulevy 22 mm (29 db) 5 tuulensuojakipsi 9 mm (28 db) 8 125 2 315 8 12 2 31 8 Taajuus, Hz Hongisto/Ylivieska 29.9.2 66 33
m' f c E R w kg/m Dataa Hz GPa db Kipsikartonki (Knauf) Saneeraus 6 mm 5.9 5.4 28 Tuulensuoja 9 mm 7.6 31 4.8 28 Normaali 13 mm 8.8 2 3. 28 Erikoiskova 13 mm 11.7 2 4.5 29 Lattia 15 mm 16.8 2 7.8 31 Selluloosasementti (Minerit) Tuulensuoja 4 mm 7.7 15 3 Luja A 8 mm 9.8 31 9.6 3 Tuulensuoja 8 mm 13.2 31 15 31 Heavy duty 8 mm 14.7 31 16 33 Pastel 8 mm 14.8 31 15 32 Heavy duty mm 18.4 2 15 32 Puupohjaiset Lastulevy 11 mm 7. 4 2.9 29 MDF 12 mm 9.2 2 6.3 28 Vaneri 15 mm.4 16 11 26 MDF 19 mm 13.8 16 4.8 28 Lastulevy 22 mm 13.9 2 3.4 29 Vaneri 21 mm 15. 12 11 28 Puukuitu (Leijona) Tuulensuojalevy 12 mm 3.1 8.3 23 Tuulensuojalevy 25 mm 8. 4.2 3 Sementti (Aquapanel) Sisä ID 13 mm 14. 2 7.9 3 Ulko OD 13 mm 15.6 2 3.9 33 Teräs 2 mm 15.6 8 213 36 4 mm 31.2 31 213 4 Muut monikomponenttilevyt MultiCo 8 mm 8.4 4 7.6 3 Kalsiumsilikaatti mm (Master).1 31 7.4 29 Hongisto/YlivieskaUniCo 29.9.2 12.5 mm.5 31 2.3 6732 Puukipsi lattia 18 mm (Sasmox) 22.4 2 7.6 33 KAKSINKERTAINEN SEINÄRAKENNE Kytkemätön levy 1 liikuntasauma R 1 R 1 R 1 levy 2 Kytkentä kiskoin R 3 R 1 R 1 R 1 R 3 Kytkentä rangoin ja kiskoin R 3 R 1 R 2 R 1 R 2 R 1 R 3 MERKINNÄT: R 1 - äänieristys ilmavälin läpi R 2 - äänieristys pystyrankan välityksellä R 3 - äänieristys kiskon välityksellä Mielivaltainen rakenne johon levyseinä liittyy Hongisto/Ylivieska 29.9.2 68 34
KAKSINKERTAINEN SEINÄRAKENNE Kytkemätön rakenne: pintalevyjen välillä ei ole mekaanista kytkentää. Käytetään yleensä vain, kun halutaan suurta eristävyyttä, R w >65 db. Kytkemättömän rakenteen ääneneristävyyden hallinta on yksinkertaista. Eristävyys paranee, kun kokonaismassa kasvaa ilmavälin paksuus kasvaa ilmavälin materiaalin absorptiosuhde ja määrä kasvavat. Kytketty rakenne: pintalevyjä kytkevät rangat ja/tai kiskot vasemmalla olevat säännöt pätevät lievempänä. Kytkentöjen ominaisuudet vaikuttavat eristävyyteen eniten. Absorption tai ilmavälin paksuuden kasvatuksen vaikutus vähenee, jos levyjä yhdistää jäykät puurangat. Kytketyn kaksoisseinän ääneneristävyys paranee, kun kytkentöjen (rankojen ja kiskojen) määrä vähenee kytkentöjen joustavuus paranee eli dynaaminen jäykkyys pienenee levyn kiinnitys rankoihin heikkenee (ruuvien määrä pienenee tai ruuvauksen kireys pienenee) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 69 Tuoteesimerkkejä RW= 42-46 db - rakennuslevy - ilmaväli 66 mm joustava teräsranka 66 mm k6 villatäyte yli 8 % tilavuudesta - rakennuslevy Rakennuslevy: - normaali 13 mm kipsi 9 kg/m 2 : RW=44 db - erikoiskova 13 mm kipsi 11 kg/m 2 : RW=46 db - lastulevy 12 mm 8 kg/m 2 : RW=42 db Ilman villatäytettä arvot ovat 6-8 db pienempiä. Ilmavälin kasvattaminen 95 mm:iin parantaa arvoja 2 db. RW= 36-4 db - rakennuslevy - ilmaväli 66 mm kertopuuranka 66 mm k6 villatäyte yli 8 % tilavuudesta - rakennuslevy Rakennuslevy: normaali 13 mm kipsi 9 kg/m 2 : RW=38 db erikoiskova 13 mm kipsi 11 kg/m 2 : RW=4 db lastulevy 12 mm 8 kg/m 2 : RW=36 db Ilman villatäytettä arvot ovat 2-4 db alempia. Ilmavälin kasvattaminen 95 mm:iin ei paranna äänieristystä. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 7 35
Tuote esimerkkejä RW= 49-55 db - 2 rakennuslevyä - ilmaväli 66 mm joustava teräsranka 66 mm k6 villatäyte yli 8 % tilavuudesta - 2 rakennuslevyä Rakennuslevy: - normaali 13 mm kipsi 9 kg/m 2 : 52 db - erikoiskova 13 mm kipsi 11 kg/m 2 : 55 db - lastulevy 12 mm 11 kg/m 2 : 49 db RW= 44-49 db - rakennuslevy - ilmaväli 95 mm joustava teräsranka 95 mm k6 villatäyte yli 8 % tilavuudesta - rakennuslevy Rakennuslevy: normaali 13 mm kipsi 9 kg/m 2 : RW=46 db erikoiskova 13 mm kipsi 11 kg/m 2 : RW=49 db lastulevy xx mm 11 kg/m 2 : RW= 44 db Ilman villatäytettä arvot ovat 6-8 db alempia. Ilmavälin kasvattaminen 95 mm:iin ei paranna arvoja. RW= 64 db - 2 x kipsilevy 13 mm normaali 9 kg/m 2 - ilmaväli 145 mm kaksinkertainen runko k6 villatäyte yli 8 % tilavuudesta - 2 x kipsilevy 13 mm normaali 9 kg/m 2 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 71 KAKSINKERTAINEN SEINÄRAKENNE Äänieristys paranee kun massaa kasvatetaan ilmaväliä kasvatetaan levykerrokset siirretään laitaan ilmaväliin lisätään villaa kytkentöjä vähennetään Kaksinkertaisen rakenteen ongelmat, jotka heikentävät R w -arvoa eniten fmam: Massa-ilma-massa resonanssi, joka tapahtuu aina pientaajuuksilla sandwich rakenteilla vastaava ilmiö on ydinaineen aiheuttama dilataatioresonanssi f c : levyn koinsidenssitaajuus korkeilla taajuuksilla Ilmaääneneristävyys [db] 45 4 35 3 25 2 15 5 8 125 2 f mam 315 8 Taajuus [Hz] f c OVIRAKENNE - MDF12 - alumiini 1 mm - villa 2 mm - MDF12 12 2 31 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 72 36
Massa-ilma-massaresonanssi maksimoimalla ilmavälin paksuus ja levyjen pintamassat saadaan massailma-massa resonanssi pieneksi resonanssi saadaan kaavasta f mam 8 m' 1 m' dm' m' 1 d=ilmavälin paksuus m' 1 =pintalevyn 1 pintamassa m' 2 =pintalevyn 2 pintamassa 2 2 8 1 dm' RAKENNE ESIMERKKI m' d fmam [kg/m2] [m] [m] 1+1 kipsiä ja 66 mm ilmaväli 9.66 4 3+3 kipsiä ja 175 mm ilmaväli 27.175 37 f mam [Hz] 1.1.1 1 Tulo dm' [kg/m] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 73 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytkemättömässä rakenteessa (tyhjä väli) 9 8 d = 25 mm d = 25 mm 7 d = 42 mm d = 42 mm 6 d = 84 mm d = 84 mm R [db] 4 d = 125 mm d = 125 mm 3 2 63 125 2 2 4 8 d = 2 mm mm 25 mm 42 mm 84 mm 125 mm 2 mm d = 2 mm Taajuus [Hz] Hongisto V. ym, TTL, 22 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 74 37
Ilmavälin paksuuden vaikutus kytkemättömässä rakenteessa (absorboiva väli) 9 d = 25 mm 8 d = 42 mm 7 6 d = 84 mm R [db] 4 25 mm d = 125 mm 3 42 mm 2 84 mm 125 mm 2 mm d = 2 mm 63 125 2 2 4 8 Taajuus [Hz] Hongisto V. ym, TTL, 22 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 75 Ilmavälin absorption vaikutus Jos ilmaväli on tyhjä, se alkaa kaikua ja ääneneristys heikkenee Lisäämällä ilmaväliin hyvin absorboivaa materiaalia, voidaan kaikuminen estää ja ääneneristys riippuu silloin muista tekijöistä Jos villa liimataan levyihin kiinni, äänieristys heikkenee dilataatioresonanssin vuoksi Jo pienikin määrä absorptiomateriaalia vaikuttaa paljon äänieristykseen Ääneneristävyyden huononema R abs [db] -25..2.4.6.8 1. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 Absorptiosuhde eff 76-5 - -15-2 38
Absorptiomateriaalin täyttösuhteen FR vaikutus kytkemättömässä rakenteessa 9 8 7 6 a% = % a% = 24% FR = R [db] 4 3 2 bs = 68 mm % 24% 48% 88% a% = 48% a% = 88% FR =.88 63 125 2 2 4 8 d = 125 mm Taajuus [Hz] Hongisto V. ym, TTL, 22 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 77 Ilmavälin absorptiomateriaalin virtausresistiivisyyden ja tiheyden vaikutus r = Pas/m2 kg/m3 9 8 r = 8 Pas/m2 17 kg/m3 7 6 r = 3 Pas/m2 61 kg/m3 R [db] 4 3 2 Pas/m2 8 Pas/m2 3 Pas/m2 Pas/m2 3 Pas/m2 r = Pas/m2 118 kg/m3 r = 3 Pas/m2 217 kg/m3 63 125 2 2 Taajuus [Hz] 4 8 Kytkemätön rakenne, ilmaväli d = 125 mm Hongisto V. ym, TTL, 22 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 78 39
Rankojen dynaaminen jäykkyys K' [N/m 2 ] Työterveyslaitoksen testijärjestelmä Nykyään käytetään yhä enemmän teräsrankoja, joiden jäykkyys vaikuttaa ääneneristykseen mitä löysempi sen parempi Akustista toimivuutta kuvaa dynaaminen jäykkyys Joustavimpien käyttökelpoisten teräsrankojen K'=.1 MPa ja jäykimpien 3 MPa. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 79 Kytkennän dynaamisen jäykkyyden K' vaikutus 9 a% = % 45 x 12 puu 8 a% = 24% 2.8 MN/m LR 12 mm 7 R [db] 6 4 3 2 a% = 48% a% = 88% puu LR väliseinäranka TC termoranka AWS-ranka kytkemätön 63 125 2 2 4 8 K'=.2 MN/m TC 125 mm AWS 125 mm Taajuus [Hz] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 Hongisto V. ym, TTL, 22 8 4
Kaksinkertaisen seinärakenteen kytkentöjen laboratoriotutkimus Tavoitteena oli selvittää, miten paljon tavallisella ulkoseinärakenteella kytkennät vaikuttavat ääneneristykseen miten ääni säteilee ranka-alueelta miten ääni säteilee laita-alueelta Hongisto/Ylivieska 29.9.2 81 Perusrakenteet A-A A A välipohja Kytkemätön: Erilliskiskot liikuntasauman erottamina. Paras mahdollinen ilmaääneneristävyys. Heikosti kytketty: Erillisrangat erilliskiskoin. kytkentä syntyy ylä- ja alapohjan välityksellä. Hyvä eristävyys. Laidoilta kytketty: Yhteiskisko, johon rangat sijoiteltu siten, ettei kytkentää muodostu levyjen välillä (esim. kuvan siksak-asennus). Kytkentä tapahtuu vain laidoilla. Hyvä eristävyys. Kauttaaltaan kytketty: yhteiskisko, jolloin levyjen välille muodostuu kytkentä. Rankojen dynaaminen jäykkyys (joustavuus) määrää ääneneristävyyden. Joustavilla rangoilla jäykät laitakytkennät (kiskot) heikentävät äänieristystä. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 82 41
Tulokset Ilmaääneneristävyys, db 9 8 7 Kytkemätön 62 db Heikosti kytketty 57 db Laidoilta kytketty 53 db Näytekoko m 2 6 4 3 2 63 125 2 Taajuus, Hz 2 4 8 Kauttaaltaan kytketty, joustavat teräsrangat db Kauttaaltaan kytketty, jäykemmät teräsrangat 48 db Kauttaaltaan kytketty, puurangat 42 db ISO 717-1 asennossa 52 db Seinärakenne: - EK kipsilevy 13 mm 11.7 kg/m 2 - ilmaväli 175 mm, mineraalivillatäyte - EK kipsilevy 13 mm 11.7 kg/m 2 Muuttuvat komponentit - kytkentöjä muuteltiin otsikoiden mukaan - pystyrankajako oli 6 mm Hongisto/Ylivieska 29.9.2 83 Rankojen ja kiskojen sijainti rangat c/c 6 mm kiskot Hongisto/Ylivieska 29.9.2 84 42
Tulokset erilaisilla kytkennöillä Sound reduction index, db 9 8 7 6 4 3 ISO 14-3 specimen m 2 dbuilding -research project (23-26) The study of purlins and rails. FINAL SUMMARY (July 22, 26) Separate steel purlins and rails, separate frames (construction joint) 62 db Separate steel purlins and rails, common frame, 57 db Separate steel purlins, common rails, 53 db Vertical wood purlins 1 mm, crosswise flexible purlin AP 25 mm, common rails, 52 db Flexible purlins (AWS), common rails, db Semiflexible purlins (Thermo), common rails, 48 db 2 8 125 Constant structures: - plasterboard 13 mm 11.7 kg/m 2 - cavity 175 mm and mineral wool with varying purlins and rails (see labels) - plasterboard 13 mm 11.7 kg/m 2 2 315 Frequency, Hz 8 12 2 31 8 Vertical wood purlins 125 mm, crosswise wood purlins mm, 45 db Wood purlins, wood rails, 42 db ISO 717-1 at 52 db Hongisto/Ylivieska 29.9.2 85 Intensiteettikartta, puurangat, Hz 25 24 23 22 21 2 19 18 17 16 15 14 13 12 11 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Hz 48-51 45-48 42-45 39-42 36-39 33-36 3-33 27-3 24-27 21-24 2 4 6 8 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 32 34 36 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 86 43
Sandwich-rakenne pintalevy ydinaine liimattuna pintalevyihin - pintalevy lämpöeristeovet palo-ovet "hunajakennotäytteiset" ovet kelluva lattia Ongelmana dilataatioresonanssi f d, joka riippuu dynaamisesta jäykkyydestä ja pintalevyjen massasta taajuus on useimmiten hankalalla alueella Hz kieppeillä ja tekee sandwichrakenteista surkean äänieristeen useimmiten jäädään jopa massalain arvosta m' 1 s' pintalevy 1 liimakerros ydinaineen ja pintalevyn välissä joustava ydinaine, esim. paloeriste liimakerros pintalevy 2 f d 1 2 m' 2 m' 1 m' s' m' m' 1 2 2 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 87 Ydinmateriaalin paksuuden vaikutus Ilmaääneneristävyys, db Ilmaääneneristävyys, db 8 8 8 mm (3 db) 7 7 125 mm (31 db) 6 6 2 mm (31 db) 4 4 jäykempi ydinaine 3 3 2 8 125 2 315 1 mm teräs villa kg/m 3 1 mm teräs 8 Taajuus, Hz 6 mm (33 db) 12 mm (35 db) 24 mm (36 db) 12 2 31 2 8 125 2 315.6 mm teräs villa 125 kg/m 3.6 mm teräs 8 Taajuus, Hz 12 2 31 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 88 44
Mineraalivillan kuitujen suunnan vaikutus Ilmaääneneristävyys, db 8 Lomavilla (3 db) 7 Poikkivilla (29 db) 6 4 3 2 8 125 2 315 8 Taajuus, Hz 12 2 31 Poikkivillan dynaaminen jäykkyys oli 9 kertainen verrattuna lomavillaan. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 89 Sandwich oven ääneneristävyys laskenta edellyttää, että tunnetaan ydinaineen dynaaminen jäykkyys levyjen pintamassan ja Youngin modulin lisäksi door frame timber frame 2 6.2 mm aluminium veneer (7 kg/m ) 2 56 mm EPS-isolation board (2 kg/m ) (a) 68 mm Lähde: V. Hongisto, A case study of flanking transmission through double structures, Applied Acoustics, 21. Airborne sound reduction index R (db) 4 3 2 Measured 29 db Calculated 29 db 16 2 4 63 16 2 Third octave frequency band f (Hz) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 9 45
Yhteisääneneristävyys IV-kanava: S 6, R 6 katto: S 5, R 5 ovi: S 3, R 3 ikkuna: S 2, R 2 etuseinä: S 1, R 1 sivuseinä: S 4, R 4 R i i yhteis lg R S i i Hongisto/Ylivieska 29.9.2 91 S ESIMERKKI 1 SEINÄ: Rannila Prowall IKKUNA: Fenestra MSE 13 4+2k4-12 TULOILMA: VELCO V-, avaus 22 mm 1. GYPSUM SHEET 13 (11 kg/m2) 2. Z-PURLIN 3. MINERAL WOOL (.9 kg/m2) 4. AQUAPANEL (17.8 kg/m2) 5. MINERAL WOOL (.9 kg/m2) 6. HAT PURLIN 7. TERMOPURLIN 3 8. MINERAL WOOL 3 (5.5 kg/m2) 9. RANNILA CASETTI (7.9 kg/m2). AQUAPANEL (17.8 kg/m2) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 92 46
TULOS seinä ikkuna tuloilma TOTAL ala (m 2 ).5 1.5 1. 12. 33.2 22.8 63 33.8 27. 8 3.9 22.9 4. 19.8 26.3 28. 125 45.3 26.9 31.6 34.7 16 54.6 27.5 27.2 34.2 2 57. 28.5 22.9 32.2 2 63.8 32.6 21.2 31.5 315 67.4 31.9 25. 34.6 4 7.8 38.1 22.2 32.8 73.5 39.9 24.7 35.3 63 75.2 42.1 31.1 41.4 8 78.9 43. 38.2 47.2 82.6 43.7 36.1 45.9 12 83.5 47.6 31.2 41.8 16 81. 49.3 35.1 45.6 2 74.. 38.2 48.6 2 7.5 49.6 39.7 49.8 31 77.1 43.1 42.6 49.7 4 8.7 44.9 46.5 52.3 76.2 47.2 49.7 54.8 R W 7 42 32 42 C -4-2 -1-1 C tr -12-6 -3-4 Ilmaääneneristävyys, db Hongisto/Ylivieska 29.9.2 93 9 8 7 6 4 3 2 8 seinä ikkuna tuloilma TOTAL R A,tr =38 db 125 2 315 Taajuus, Hz 8 12 2 31 Lasituksen vaikutus oven ääneneristävyyteen Ryhteis log Si i Ri Si Sumpi Slasi log Rumpi / Rlasi / Sumpi Slasi Ääneneristyksen muutos [db] -2-4 -6-8 - Oven umpiosan ja lasiosan ääneneristyksen erotus Rumpi - Rlasi = Rumpi - Rlasi = 17 Rumpi - Rlasi = 15 Rumpi - Rlasi = 13 Rumpi - Rlasi = 1 Esimerkki: Rw4dB oveen tulee Rw35d lasitus lasitus kattaa % oven pinta-alasta Käyrän mukaan -12 2 4 6 8 Lasituksen osuus ovesta [%] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 94 47
Esimerkki ääneneristyksen ennustamisesta käytännön tuotekehityksessä (TTL) Hongisto/Ylivieska 29.9.2 95 Ennuste vs. mittaus, parhaimmillaan Ilmaääneneristävyys, db 8 7 6 4 3 2 mitattu ISO 14-3 mukaan (Rw=63 db) ennustettu uudella mallilla (Rw=63 db) 16 2 4 63 16 2 S= m 2 Taajuus, Hz Hongisto/Ylivieska 29.9.2 96 48
Kehitetyn ennustemallin tarkkuus kaupall. tuotteille 17 kpl (22) Hongisto V, Monikerroksisen seinärakenteen ääneneristävyyden laskentamalli, Työympäristötutkimuksen raporttisarja 2, Työterveyslaitos, 23. Ennustettu-mitattu ilmaääneneristävyys 25 2 15 5-5 - -15-2 -25 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 97 2 N=17 Monikerrosrakenteet 4 8 16 31 63 Koolauksen jäykkyyden vaikutus 7 6 Ilmaääneneristävyys R, db Jäykästi kytketty: 24mm, 42 kg/m2, 48 db profiilipelti 3 kg/m2 rakennuslevy 11 kg/m2 ilmaväli mm kasetissa 1 mm villa kasetissa, 4,5 kg/m2 2 mm peltikasetti 11,7 kg/m2 4 3 2 Jäykästi kytketty, 48 db Joustavasti kytketty, 54 db Laskettu 53 db 125 315 8 2 Taajuus, Hz Joustavasti kytketty: 23mm, 41,2 kg/m2, 54 db profiilipelti 3,5 kg/m2 rakennuslevy 18 kg/m2 mm ilmaväli + joustava koolaus 1 mm villa kasetissa, 4,5 kg/m2 1 mm peltikasetti 7 kg/m2 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 98 49
Kaksi kerrosta useamman sijaan 12 8 Ääneneristävyys, db Paksuus 22 mm, 77,5 kg/m2 peltikasetit 1 mm pinnoissa kipsilevyjä 4 kpl villatäytteet kipsilevyt erillään 6 4 2 2 4 8 16 31 Taajuus, Hz kipsilevyt erillään, 62 db kipsilevyt laidoilla, 69 db LASKETTU, 72 db LASKETTU, 66 db kipsilevyt laidoilla Hongisto/Ylivieska 29.9.2 99 12 Levyjärjestys ja lisämassa Ääneneristävyys, db 8 6 47 db: 52 kg/m2, 3 mm peltiprofiili, kipsi, Z-ranka 1 mm + villatäyte, kipsi, U-ranka mm, ohutlevyprofiili 4 2 2 4 8 16 31 Taajuus, Hz 66 db: 65 kg/m2, 4 mm Monikerroksinen rakenne, 47 db Kaksinkertainen rakenne, 66 db peltiprofiili, villa mm, 2 kipsiä, Z- LASKETTU 49 db ranka 1 mm + villatäyte, mm U- LASKETTU 66 db ranka ristikoolattuna + villatäyte, kipsi, Hongisto/Ylivieska 29.9.2 ohutlevyprofiili
Ääneneristävyyden laskennasta Yleisesti ottaen testaustulosta suositellaan ensisijaisesti markkinointitarkoituksiin Laskenta-arvoja käytetään tuotekehitykseen turhien testien välttämiseksi markkinointitarkoituksiin ns. väliarvojen kohdalla kun on olemassa riittävän suuri määrä testaustuloksia, joiden perusteella laskentatuloksen varmuus saadaan yhtä suureksi kuin mittauksen Valmistaja/markkinoija vastaa tuotteen ääneneristävyydestä testitulos pätee vain testatulle näytteelle laadunvarmistusta tulisi tehdä määräajoin, jotta voidaan olla varmoja tuotteen ääniarvon pätevyydestä etenkin jos valmistusketjussa on alihankkijoita Hongisto/Ylivieska 29.9.2 1 Askeläänen eteneminen ja -eristys Hongisto/Ylivieska 29.9.2 2 51
Askeläänitason määritelmä Askeläänikojeen tuottama normalisoitu askeläänitaso L n A=huoneen absorptiopintaala [m 2 -Sab] A = m 2 L 2 =askeläänitason tuottama äänitaso huoneessa 2 lg A 2 L n L db A Tulos edustaa absoluuttista äänitasoa, eli mitä alempi arvo, sitä parempi eristys Standardin ISO 14-6 mukaisessa askeläänikojeessa on viisi.5 kg painavaa vasaraa, jotka putoavat 4 mm korkeudelta lattialle. Kukin vasara aiheuttaa lattiaan iskun kahdesti sekunnissa. Lattiaan kohdistuu siis iskua sekunnissa. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 3 Askeläänitasoluku L n,w Taajuus Mittaustulos ISO 717-2 vertailukäyrä Ei-toivottu poikkeama f (Hz) R (db) (db) (db) 7. 63 68. 8 66. 62.3 52 -.3 125 6.2 52-8.2 16 59.3 52-7.3 2 56.6 52-4.6 2.3 52. 315 46.5 52. 4 43.5 51. 44.1. 63 41.5 49. 8 43.5 48. 32.3 47. 12 26. 44. 16 24.7 41. 2 24.9 38. 2 27. 35. 31 25.5 32. 4 25.7 25.8 summa -3.3 L n [db] 8 7 6 4 3 2 L n,w = db Mittaus-tulos ISO 717-2 vertailukäyrä 63 8 125 16 2 2 315 4 63 8 12 16 2 2 31 4 f [Hz] Ei-toivottujen poikkeamien summan oltava alle 32. db Ei-toivotut poikkeamat kuvassa pystyviivoilla ja katkoviivalla taulukossa. Kun käyrä on oikealla "korkeudellaan", L n,w otetaan kohdasta Hz. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 4 52
Labra vs. kenttätilanne LABORATORIOSSA RAKENNUKSESSA huoneet irti toisistaan huoneet jäykästi toisissaan kiinni Lähetyshuone Näyte askeläänikoje Vastaanottohuone Hongisto/Ylivieska 29.9.2 5 Ongelma Välipohjan kantavan rakenteen päällä olevan lattianpäällysteen ja siihen liittyvien rakenteiden ominaistaajuus on asuinrakennuksissa yleensä 3- Hz. Ominaistaajuuden ollessa alhainen kävelyn aiheuttama heräte voi johtaa siihen, että kävely kuuluu toisessa tilassa töminänä. Monet pitävät tällaista ääntä häiritsevänä mutta silti askeläänitasoluvun vaatimukset voivat täyttyä. Usein tämä ilmiö esiintyy matalammilla taajuuksilla kuin Hz, josta standardin mukainen mittausalue alkaa. Pelkästään L n,w tai L n,w perusteella ei siten saada arvioitua rakenteen subjektiivista laatua. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 6 53
Askeläänikoje vs. kävely Askeläänitaso L' n [db] 7 6 Askeläänikojeen ja kävelyn aiheuttamat äänenpainetasot lautaparketilla ja joustavalla alustalla päällystetyn 3 mm paksun betonilaatan alapuolella olevassa huoneessa. Koje 4 3 2 Kävely 63 8 125 16 2 2 315 4 63 8 12 16 2 2 31 4 Taajuus [Hz] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 7 Spektripainotustermi Askeläänitasoluku L n,w on rajoittunut alueelle -31 Hz Myös todettu ongelmia erityisesti kelluvien lattioiden tapauksessa, koska lattian pientaajuinen mjmresonanssi herättyy helposti askelista Spektripainotustermi C I,-2 C I 2 i L / n, i lg 15 L' n,w L n,w + C I,-2 on vastaa paremmin ihmisten subjektiivista kokemusta askelääneneristyksestä kuin yksin L' n,w. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 8 54
Spektripainotustermin vaikutus, jos resonanssi on pientaajuista Askeläänitaso L' n [db] 7 6 f = n. 8 Hz f = n. 4 Hz 4 3 2 f = n. 8 Hz f = n. 4 Hz L'n,w 42 49 C I,-2 6 L ' n,w+c I,-2 48 49 63 8 125 16 2 2 315 4 63 8 12 16 2 2 31 4 Taajuus [Hz] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 9 Joustavat ja kevyet lattiapäällysteet Askelänitason parannus: L L n L, 1 n,2 L n,1 ja L n,2 ovat askeläänitasot ilman päällystettä ja sen kanssa Askeläänitaso L ' n [db] 7 6 4 3 2 63 8 125 16 2 2 315 4 63 8 12 16 2 2 31 4 Taajuus [Hz] Ei päällystettä Muovimatto Askeläänenpainetason alenema Hongisto/Ylivieska 29.9.2 1 55
Askeläänitasoluvun paranema L [db] 7 6 Näyte asetetaan 12 2 mm raakavälipohjan päälle Vaahtomuovialustainen neulehuopamatto PVC-päällyste, alustana joustava polyesterihuopa 6 g/m2 PVC-päällyste, alustana joustava pe-huopa 3 g/m2 4 Parketti, alustana aaltopahvi, korkkiraehuopa tms. 3 Neulehuopamatto 4-5 mm ilman erityisalustaa 2 Korkkilaatta 3 m, alustana kova PVC-kalvo Kulunut ja vanha huopa-alustainen PVC-päällyste 125 16 2 2 315 4 63 8 12 16 2 2 31 Parketti ilman alustaa, Linoleumi ilman aluskorkkia Taajuus [Hz] Hongisto/Ylivieska 29.9.2 111 Askeläänitasoluvun mittaus risteilijällä Mittaus yläkannelta hyttiin Tutkittiin kokolattiamattopäällysteen vaikutusta askelääneneristävyyteen Rakenne: Tiikkilattia - kansirakenne 6 mm Fe, villa, hyttimodulin kattosandwich RAKENNE YLHÄÄLTÄ LUKIEN lattiapäällyste 6 mm teräskansi ilmaväli 6 mm, jossa villaa hytin peltikasettikatto hytti Askeläänitasoluku Ilman päällystettä L'n,w 58 db Taajuus Ilman päällystettä Päällysteen kanssa L' n,w 47 db Päällysteen kanssa 58.6 56.5 125 62.6 6.8 16 65.1 55. 2 66.7 51.9 2 67. 48.2 315 64.8 45.6 4 62.1 39.7 59.1 32.1 63 58.3 29.1 8 55.2 29.7 52.2 24.7 12 48.4 32.3 16 41.3 25. 2 31.6 3.5 2 33.5 26.8 31 24.2 25.6 Askeläänitaso Ln, db 8 7 6 4 3 2 Ilman päällystettä Päällysteen kanssa 2 4 8 16 31 Taajuus, Hz Hongisto/Ylivieska 29.9.2 112 56
Välipohjan päällystetutkimus toimitalosaneerauksessa Ei päällystettä, pelkkä valubetoni 2 mm Muovimatto edellisen päällä Muovimaton alla aaltopahvi L' n,w 78 db 64 db 59 db 9 8 7 6 4 3 2 Ei päällystettä Muovimatto Muovimatto + aaltopahvi 16 2 4 63 16 2 4 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 113 Vaakasuuntainen askeläänieristys paritalossa Sivuava laattarakenne: 16 mm massiivibetoni Parkettipäällyste: Parketti, jonka alla ohut huopa Kaakelipäällyste: Suoraan kiinni sivuavassa rakenteessa f Parketti Kaakeli 45.3 49.4 125 47.5 47.9 16.3 53.9 2 54.9 57.2 2 56.9 61.2 315 6.5 63.8 4 6.3 67.1 58. 68.7 63 49.6 65.5 8 43.9 62.5 32.6 6.8 12 23.7 59.2 16 21.5 57.5 2 21.8 58. 2 22.1 58.3 31 22.5 56.9 L' n,w 51 65 Askeläänitaso L'n, db 8 7 6 4 3 2 Parketti Kaakeli 2 4 8 16 31 Taajuus, Hz Hongisto/Ylivieska 29.9.2 114 57
Kelluva lattia kantavan rakenteen päällä on ohut joustava kerros ja sen päällä rakennuslevyjä tai pumpattava tasoite/betonilaatta + lattiapäällyste - Lattianpäällyste - Rakennuslevy (15 kg/m2) - Rakennuslevy (15 kg/m2) - Eristekerros, s' < 2 MN/m3 - Tasoite 5-2 mm - Kantava rakenne - Lattianpäällyste - Kelluva betonirakenne 8 mm - Eristekerros, s' < 2 MN/m3 - Tasoite 5-2 mm - Kantava rakenne Hongisto/Ylivieska 29.9.2 115 Kelluva lattia, ydinaineen dynaaminen jäykkyys Kelluvan lattian ominaistaajuus f [Hz] riippuu kelluvan rakenteen pintamassasta m' 1 [kg/m 2 ] ja eristekerroksen dynaamisesta jäykkyydestä yksikköalaa kohti s' [N/m 3 ] sekä kantavan rakenteen pintamassasta m' 2 : Määritys Työterveyslaitoksen laboratoriossa 3x3 mm kokoiselle näytteelle f 1 2 m' 1 m' s' m' m' 1 2 2 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 116 58
Kelluvat lattiat, näkökulmia Kelluva lattia eristää sitä paremmin, mitä alhaisempi ominaistaajuus on. Ominaistaajuutta voidaan alentaa eristekerroksen dynaamista jäykkyyttä pienentämällä tai kelluvan pintakerroksen massaa lisäämällä. Asuinrakentamisessa käytettävien eristekerrosten dynaamiset jäykkyydet K'' ovat noin 8- MN/m 3. Asuinrakentamisessa kelluvan rakenteen ominaistaajuuden tulisi olla korkeintaan Hz ja mieluiten alle Hz, jotta askelääneneristys olisi subjektiivisesti hyväksyttävissä. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 117 Kelluvan rakenteen vaikutus askelääneneristävyyteen L' n,w A Lähtötilanne 6 B Lähtötilanne + mm betoni 6 C Lähtötilanne + styroxmatto + mm betoni D Lähtötilanne + neulehuopamatto + mm betoni E Lähtötilanne + mineraalivilla 2 mm + mm betoni 36 8 7 6 Askeläänitaso, db 4 3 2 A B C D E 16 2 4 63 16 2 4 Taajuus, Hz Hongisto/Ylivieska 29.9.2 118 59
Kevytvälipohjat Rakenne 1 Rakenne 2 L ' n,w 47 47 C I,-2 6 2 L ' n,w +C I,-2 53 49 Hongisto/Ylivieska 29.9.2 119 Kirjallisuutta Rakennuksen julkisivun ääneneristävyyden mitoittaminen. 23. Helsinki, ympäristöministeriö, ympäristöopas 8. RIL 129. Ääneneristyksen toteuttaminen. 23. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. RIL 243-1-27 Rakennusten akustinen suunnittelu. Perusteet. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. RIL 243-2-27 Rakennusten akustinen suunnittelu. Oppilaitokset. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. RIL 243-3-28 Rakennusten akustinen suunnittelu. Toimistot. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Ääneneristys rakennuksessa. 23. Helsinki, ympäristöministeriö, ympäristöopas 99. Larm, P., Hakala, J. & Hongisto, V. 26. Sound insulation of Finnish building boards. Turku, Työterveyslaitos, Työympäristötutkimuksen raporttisarja 23. ISO 14-3:1995. Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and of building elements Part 3: Laboratory measurements of airborne sound insulation of building elements. Genève, International Organization for Standardization. ISO 717-1:1996. Acoustics Rating of sound insulation in buildings and of building elements Part 1: Airborne sound insulation. Genève, International Organization for Standardization. Hongisto, V., Helenius, R. & Lindgren, M. 22. Kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyys laboratoriotutkimus. Helsinki, Työterveyslaitos, Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1. Hongisto, V. 23. Monikerroksisen seinärakenteen ääneneristävyyden laskentamalli. Helsinki, Työterveyslaitos, Työympäristötutkimuksen raporttisarja 2. Hongisto/Ylivieska 29.9.2 12 6