Rak-43.3415 Building physical design - Acoustical design Autumn 016 Exercise 3. olutions. 1. Asut kerrostalossa, jossa naapurihuoneistojen olohuoneiden välillä on betoniseinä, jonka mitat ovat 6,5 m x,8 m ja ilmaääneneristysluku R = 60 db. Mikä on melutaso naapurisi olohuoneessa, kun soitat stereoita niin, että olohuoneessasi vallitsee keskiäänitaso 90 db? Olohuoneen koko on 6,5 m x 4 m x,8 m. Huomioi ainoastaan äänen kulku suoraan betoniseinän läpi. Oletetaan, että naapurisi olohuoneessa on paljon kovia pintoja ja jälkikaiunta-aika kaikilla taajuuksilla on 1,3 s. You live in an apartment building in hich there`s a concrete all 6,5x,8 m R=60dB beteen neighbouring living rooms. What is the sound level in the neighbouring living room hen you play the stereo at such a volume that the equivalent P in your living room is 95 db? iving room dimensions 6,5x4x,8m. Only consider the direct sound path through the separating all. The reverberation time in the neighbouring living room is constant 1,3 s. olution. Ilmaääneneristysluvun määritelmä: R p, 1 p, 10 log A Ilmaääneneristysluvun määritelmästä saadaan: p, p,1 R 10log A nyt p,1 = 90 db R = 60 db = 18, m V = 7,8 m olohuone T = 1,3 s olohuone A = 9,0 m -ab saadaan siis äänitasoksi naapurihuoneistossa: p, 18, 906010log 9 33 db Äänitaso tulee tällä tarkastelulla aliarvioitua, koska sivutiesiirtymää ympäröivien rakenteiden kautta ei huomioitu. Todellisuudessa olohuoneiden välinen ilmaääneneristävyys olisi pienempi kuin väliseinän R-arvo antaa ymmärtää.
. Tee sama arviointi kuin tehtävässä 1, mutta ota äänen sivutiesiirtymä ympäröivien rakenteiden kautta huomioon käyttäen RI 43-1-007 luvussa 6 esitettyä laskentamallia. Huoneita erottava seinä on betoniseinä, R = 60 db. attia- ja kattorakenne ovat ontelolaattoja joiden ilmaääneneristävyysluku on 60 db. Olohuoneita sivuava sisäseinä on 10 mm betoniseinä, jonka ilmaääneneristysluku on 55 db. Olohuoneita erottava betoniseinä liittyy T-liitoksella ulkoseinään, jonka ilmaääneneristysluku R on 48 db. Do the same analysis as in Exercise 1 but take account of flanking transmission using the calculation model in RI ection 6 (EN IO 1354-1). The all separating the spaces is concrete all, R = 60 db. Floor and roof are hollo core slabs ith R=60dB and the interior all flanking the living rooms is a concrete all 10 mm ith R=55dB. The separating all connects to the facade structure via a T-junction. The RI of the facade is 48dB. olution. tandardin EN 1354-1 mukaiset sivutiesiirtymäreitit: Tässä -ulotteisessa tilanteessa ensimmäisen kertaluvun sivutiesiirtymäreittejä on 3 kpl. Yhteensä tällaisia sivutiesiirtymäreittejä on näin ollen rakennuksessa 1 kpl (4 kpl jokaista reittityyppiä). Jos tiloja erottava seinä on massiivinen rakenne, suoraan erottavan rakenteen läpi kulkevan reitin Dd ilmaääneneristysluku on sama kuin erottavan rakenteen ilmaääneneristysluku: R Dd, Rs, ivutiesiirtymäreittejä Fd, Df ja Ff vastaavat ilmaääneneristysluvut saadaan yhtälöistä: RF, R f, RFf, RFf, K Ff 10log10 RF, Rs, RFd, RFd, K Fd 10log10 Rs, R f, RDf, RDf, K Df 10log10 I s f I I f s f s
jossa R F, R f, ΔR Ff, ΔR Fd, ΔR Df, K Ff K Fd K Df on lähetyshuoneessa rakenteen F ilmaääneneristysluku [db] on vastaanottohuoneessa rakenteen f ilmaääneneristysluku [db] on liitoksen värähtelyeristävyys reitille Ff [db] on liitoksen värähtelyeristävyys reitille Fd [db] on liitoksen värähtelyeristävyys reitille Df [db] s on erottavan väliseinän pinta-ala [m ] I f on lähetys- ja/tai vastaanottohuoneen sivuavan rakenteen pinnalle rakennetun lisäkerroksen tuottama parannus ilmaääneneristyslukuun [db] on lähetyshuoneen sivuavan rakenteen ja/tai erottavan seinän vastaanottohuoneen puolelle rakennetun lisäkerroksen tuottama parannus ilmaääneneristyslukuun [db] on erottavan seinän lähetyshuoneen puolelle ja/tai vastaanottohuoneen sivuavan rakenteen pinnalle rakennetun lisäkerroksen tuottama parannus ilmaääneneristyslukuun [db] on erottavan väliseinän ja liittyvän rakenteen yhteinen liitospituus [m] nyt R s, = 60 db s = 18, m l f1 = 6,5 m l f =,8 m jossa l f1 l f on olohuoneita erottavan seinän ja lattia-/kattorakenteen yhteinen liitospituus on olohuoneita erottavan seinän ja sisä-/ulkoseinärakenteen yhteinen liitospituus Parannustermit ΔR ovat nollia, koska kaikki rakenteet ovat paljaita massiivisia rakenteita (ei sivutiesiirtymää vähentäviä levyverhouksia). Massiivisten rakenteiden liitoksissa pätee tässä tapauksessa m`1/m` = 1, joten ristiliitoksen värähtelyeristävyydelle käytetään arvoa K = 9 db ja T-liitokselle vastaavasti (V-U) K = 6 db.
Tehdään laskennan avuksi taulukko: Reitti Reitin indeksi Pinta Huone 1 (lähetyshuone) Huone (vast.ottohuone) iitoksen eristävyys Koko reitti R [db] R [db] K [db] 10log( s /l f ) [db] R [db] R Dd 1 väliseinä 60 - - - 60 R Ff 1 lattia 60 60 9 4,5 ulkoseinä 48 48 6 8,1 6,1 3 katto 60 60 9 4,5 4 sisäseinä 55 55 9 8,1 7,1 R Df 1 lattia 60 60 9 4,5 ulkoseinä 60 48 6 8,1 68,1 3 katto 60 60 9 4,5 4 sisäseinä 60 55 9 8,1 74,6 R Fd 1 lattia 60 60 9 4,5 ulkoseinä 48 60 6 8,1 68,1 3 katto 60 60 9 4,5 4 sisäseinä 55 60 9 8,1 74,6 Huoneiden välinen ilmaääneneristysluku saadaan kaavasta: R 10log10 R = 56,3 db /10 4 ogaritmitermi, Ff, Fd, 10 10 10 F f 1 Ero väliseinän R -arvon ja huoneiden välisen R` -arvon välillä on tässä tapauksessa noin 4 db. R ` Dd Df, /10 4 F1 R /10 4 f 1 R /10 Nyt äänitasoksi naapurihuoneistossa saadaan: p, p,1 R 10log A p, 18, 9056,3 10log 9 36,7 db
3. Kerrostalossa käytetään välipohjarakenteena 65 mm ontelolaattaa (30 kg/m ), jonka päälle on asennettu lautaparketti joustavalle alusmateriaalille. aske välipohjan askeläänitasoluku RI 43-1-007 uvussa 7.6 esitetyllä mallilla. ähtötietoina tunnetaan standardoidun päällystämättömän välipohjan askeläänitaso sekä parketin aiheuttama askeläänitason alenema terssikaistoittain välillä 100-3150 Hz (ks. taulukko alla). The floor structure in an apartment building is a hollo core slab 30 kg/m ith a ooden parquett and flexible underlay on top. Calculate the normalised eighted impact sound pressure level of the floor using the model in RI ection 7.6. The impact sound pressure level of the heavyeight standard floor and the reduction of impact sound level of the floor covering in 1/3 bands are given belo. f [Hz] `n [db] Δ [db] 100 50 0 15 55 0 160 56 0 00 58 0 50 58 0 315 58 0 400 59 3 500 60 6 630 61 8 800 60 1 1000 6 16 150 6 1 1600 6 6 000 6 30 500 63 35 3150 6 39 olution. Välipohjan askeläänitasoluku, `n,, voidaan laskea seuraavilla yhtälöillä: ` n, n,, eq K n,, eq m` 164 35log10 1kg / m n, eq,0, n, missä n,,eq = Δ = K = m` = n,eq,0, = n, = päällystämättömän välipohjan ekvivalentti askeläänitasoluku askelääneneristävyyden parannusluku sivutiesiirtymän huomioon ottava korjaustermi (tässä tehtävässä K=0) päällystämättömän välipohjan pintamassa [kg/m] standardoidun päällystämättömän välipohjan askeläänitasoluku askeläänitasoluku, joka saadaan vähentämällä standardoidun päällystämättömän välipohjan askeläänitasoista taajuuskaistoittain mitatut askeläänitason alenemat Δ [db]
Määritetään ensin stadardoidun päällystämättömän välipohjan askeläänitasoluku n,eq,0,. f [Hz] `n [db] IO 717- vertailukäyrä [db] Ei-toivotut poikkeamat [db] 100 50 53 0 15 55 53 160 56 53 3 00 58 53 5 50 58 53 5 315 58 53 5 400 59 5 7 500 60 51 9 630 61 50 11 800 60 49 11 1000 6 48 14 150 6 45 17 1600 6 4 0 000 6 39 3 500 63 36 7 summa: 3150 6 33 9 188 db < 3,0 db Ei-toivottujen poikkeamien summa ylittää 3,0 db, joten vertailukäyrää on siirrettävä. Huom. Askeläänitasojen tapauksessa ei-toivottu poikkeama tapahtuu, kun mitattu askeläänitaso on vertailukäyrän arvoa suurempi jollain taajuudella (vrt. ilmaääneneristysluvun määritys). iirretään vertailukäyrää: f [Hz] `n [db] IO 717- vertailukäyrä [db] Ei-toivotut poikkeamat [db] 100 50 71 0 15 55 71 0 160 56 71 0 00 58 71 0 50 58 71 0 315 58 71 0 400 59 70 0 500 60 69 0 630 61 68 0 800 60 67 0 1000 6 66 0 150 6 63 0 1600 6 60 000 6 57 5 500 63 54 9 summa: 3150 6 51 11 7 db < 3,0 db tandardoidun päällystämättömän välipohjan askeläänitasoluvuksi saadaan: n,eq,0, = 69 db
Vähennetään sitten standardoidun päällystämättömän VPn askeläänitasoista askeläänitason alenemat ja lasketaan vastaava askeläänitasoluku. f [Hz] `n [db] Δ [db] `n - Δ IO 717- ei-toivotut poikkeamat 100 50 0 50 53 0 15 55 0 55 53 160 56 0 56 53 3 00 58 0 58 53 5 50 58 0 58 53 5 315 58 0 58 53 5 400 59 3 56 5 4 500 60 6 54 51 3 630 61 8 53 50 3 800 60 1 48 49 0 1000 6 16 46 48 0 150 6 1 41 45 0 1600 6 6 36 4 0 000 6 30 3 39 0 500 63 35 8 36 0 summa: 3150 6 39 3 33 0 30 db < 3,0 db Päällystetyn välipohjan askeläänitasoluvuksi saadaan: n, = 51 db Askelääneneristävyyden parannusluku saadaan edellä laskettujen askeläänitasolukujen erotuksena: n, eq,0, n, 18 db Kun joustavan alusmateriaalin päälle asennetun parketin askeläänitason parannusluku tunnetaan, voidaan tällä materiaalilla päällystetyn ontelolaatan askeläänitasoluku laskea: ` n, n, eq, K jossa K = 0 ja n, eq, m` 164 35log 1kg / m Ontelolaatan pintamassan m`= 30 kg/m arvolla saadaan n,,eq = 76 db Parketilla + joustavalla alusmateriaalilla päällystetyn ontelolaatan askeläänitasoluvuksi saadaan siis ` n, 76 18 0 58 db
4. Asuinkerrostalon välipohjana halutaan käyttää kelluvaa lattiarakennetta. Jotta kelluvan rakenteen askelääneneristävyys olisi subjektiivisesti hyvä, kelluvan rakenteen ominaistaajuus ei saisi asuinrakennuksissa ylittää 100 Hz, ja mieluiten ominaistaajuus tulisi olla alle 50 Hz. Tutki, minkälaisella kelluvalla rakenteella ja eristemateriaalilla ehto voidaan täyttää. The client ishes to use a floating floor as the floor structure in an aparment building. In order to achieve subjectively satisfactory impact sound insulation, the resonance frequency of the floating floor should not exceed 100 Hz and preferably it should lie belo 50 Hz. Investigate the different structural combinations ith hich the demand can be satisfied. olution. Kelluvan lattian ominaistaajuus voidaan laskea yhtälöstä f 0 160 s` m` jossa s` = m` = eristemateriaalin dynaaminen jäykkyys [MN/m3] kelluvan rakenteen pintamassa [kg/m] Kelluvan lattiarakenteen ominaistaajuutta voidaan laskea kelluvan rakenteen pintamassa lisäämällä ja/tai eristekerroksen dynaamista jäykkyyttä pienentämällä. Eristekerrosten dynaaminen jäykkyys asuinrakentamisessa käytetyillä materiaaleilla on noin 8-50 MN/m3. Esimerkkilaskelma, kun kelluvana rakenteena käytetään rakennuslevyjä: m` = 15 kg/m esim. tyypillinen lattiakipsilevy 15 mm levyjen lkm m` [kg/m ] s` [MN/m 3 ] f 0 [Hz] levyjen lkm m` [kg/m ] s` [MN/m 3 ] f 0 [Hz] 1 15 8 117 1 15 50 9 30 8 83 30 50 07 3 45 8 67 3 45 50 169 4 60 8 58 4 60 50 146 5 75 8 5 5 75 50 131 Kelluvan rakenteen pintamassan tulee olla luokkaa m` > 30 kg/m ja eristemateriaalin dynaamisen jäykkyyden luokkaa s` < 10 MN/m jotta ominaistaajuus olisi alle 100 Hz. evyrakenteisella kelluvalla lattialla ominaistaajuutta on vaikeaa saada alle 50 Hz vaikka eristemateriaalin dyn. jäykkyys olisi pieni. Esimerkkilaskelma, kun kelluvana rakenteena käytetään massiivista betonilaattaa: δ = 500 kg/m3 betoni h [m] m` = δ x h [kg/m ] s` [MN/m 3 ] f 0 [Hz] h [m] m` = δ x h [kg/m ] s` [MN/m 3 ] f 0 [Hz] 0,040 100 8 45 0,040 100 50 113 0,050 15 8 40 0,050 15 50 101 0,060 150 8 37 0,060 150 50 9 0,070 175 8 34 0,070 175 50 86 0,080 00 8 3 0,080 00 50 80 0,090 5 8 30 0,090 5 50 75 0,100 50 8 9 0,100 50 50 7 Ohutkin betonilaatta riittää ehtoon f 0 < 100 Hz kunhan eristemateriaalin dynaaminen jäykkyys on alhainen. Betonilaatalla päästään helposti alle 50 Hz ominaistaajuuteen käyttämällä hyvin joustavaa eristemateriaalia s` < 10 MN/m3.