Raskaan julkisivukorjauksen vaikutus betonielementtitalon ääneneristävyyteen Tekn. yo Jaakko Koskinen
Tutkimuksen tausta tutkimuksen tavoitteena oli selvittää raskaan julkisivukorjauksen vaikutusta rakenteiden ilmaääneneristyskykyyn tutkimus rajattiin käsittelemään ainoastaan tapausta, jossa alkuperäisen elementin ulkokuri puretaan korjauksen yhteydessä pois elementin ulkokuoren purkaminen vähentää elementin massaa merkittävästi massalla on suuri vaikutus elementin ääneneristyskykyyn
Tutkimuksen tausta vaikuttaa ulkoa sisälle siirtyvän ilmaäänen lisäksi myös mahdollisesti huoneistojen väliseen ääneneristykseen tutkittavat ilmiöt: huoneistojen välisen ilmaääneneristysluvun muutos julkisivun äänitasoerovaatimuksen täyttyminen tutkimus rajattiin havaintoaineiston perusteella käsittelemään vuosina 1960 1987 valmistuneita betonielementtitaloja
Tutkittavat rakenteet rakennuskantaa edustavat rakenteet muodostettiin Tampereen teknillisen yliopiston Rakennustekniikan laitoksen kokoaman BeKo-tietokannan aineistosta tietokannassa on yli 2000 kuntotutkimuksien yhteydessä kerättyä havaintoa julkisivuelementtien rakennekerrosten paksuudesta
Tutkittavat rakenteet havaintoaineisto jaettiin julkisivubetonirakenteiden määräysten muutosten perusteella osa-aineistoihin seuraavasti: 1960 1971 1972 1976 1977 1987 1988 1992 vuosia 1988 1992 edustavan aineiston havaintomäärä oli vähäinen, joten se rajattiin työn ulkopuolelle
Tutkittavat rakenteet havaintoaineiston edustavuuden perusteella luotiin tutkittavat elementtityypit (9 kpl) 1960 1971: harjattu- ja muottipintainen 1972 1976: harjattu-, muotti-, ja pesubetonipintainen 1977 1987: harjattu-, muotti-, pesubetoni-, ja tiililaattapintainen jokaista yhdeksää elementtityyppiä tarkasteltiin erikseen kantavuuden perusteella havaintoja verrattiin kunkin aikakauden elementtien suunnitteluarvoihin
Tutkittavat rakenteet jokaisesta elementtityypistä muodostettiin kolme eri variaatio huomioiden BeKotietokannan havaintoaineiston vaihtelut yhteensä laskentaan valittiin siis 54 eri elementtiä laskennassa käytetyt elementin edustavat elementtityypistä riippuen 58 80%:a BeKotietokannan kyseisten elementtityyppien havaintoaineistosta
Laskennan tulokset kaikille elementeille laskettiin ilmaääneneristysluku (R w ), liikennemelun korjaustermi (C tr ) ja lentomelun korjaustermi (C) samat elementin ilmaääneneristyskykyä kuvaavat termit laskettiin myös sisäkuorille (tilanne ulkokuoren purkamisen jälkeen)
Laskennan tulokset tulokset, ruutuelementit (R w ) 7 6 5 Summa (n, kpl) 4 3 Ruutu 1960-1971 (n = 6 kpl) Ruutu 1972-1976 (n = 9 kpl) Ruutu 1977-1987 (n = 12 kpl) 2 1 0 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 Ilmaääneneristysluku Rw (db)
Laskennan tulokset tulokset, umpielementit (R w ) 7 6 5 Summa (n, kpl) 4 3 Umpi 1960-1971 (n = 6 kpl) Umpi 1972-1976 (n = 9 kpl) Umpi 1977-1987 (n = 12 kpl) 2 1 0 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 Ilmaääneneristysluku Rw (db)
Laskennan tulokset laskennan tulosten perusteella betonisandwich elementin ilmaääneneristysluku (R w ) pienenee ulkokuoren purkamisen yhteydessä ei-kantavien elementtien tapauksessa 4 13 db, yleensä 5 9 db kantavien elementtien tapauksessa 2 7 db, yleensä 2 4 db
Laskennan tulokset vastaavasti ilmaääneneristysluku liikennemelua vastaan (R w + C tr ) pienenee ulkokuoren purkamisen yhteydessä ei-kantavien elementtien tapauksessa 5 12 db, yleensä 6 9 db kantavien elementtien tapauksessa 2 6 db, eleensä 3 5 db
Uudet rakenteet rakenteet valittiin tutkimukseen osallistuneiden yritysten valikoimasta lämmöneristeet: Isover Saint-Gobain, Paroc ja SPU pintamateriaalit: Parma kuorielementti ja Weber Saint-Gobain (maxit) rappaustuotteet ja tasoitteet lisäksi tarkasteltiin tapauksia joissa uutena julkisivupintana on tiilimuuri tai julkisivulevy (tai vastaava tuulettuva rakenne, jossa rakoja) tutkittavia rakennetyyppejä yhteensä 8 kpl joista muodostettiin 15 eri variaatiota
Uudet rakenteet uusien rakenteiden yhteydessä tarkasteltavat sisäkuoret valittiin edustamaan eri aikakausilta tarkasteltujen elementtien sisäkuorten havaintoaineiston ääripäitä sisäkuoren paksuudet valittiin erikseen edustamaan kantavia ja ei-kantavia elementtejä kaikki rakenteet tarkasteltiin yhdeksällä eri sisäkuoren paksuudella (yhteensä 135 tapausta) lisäksi osa rakennetyypeistä laskettiin 5mm välein sisäkuorenpaksuuksilla 30 195 mm
Uudet rakenteet uusien rakenteiden ilmaääneneristysluku sekä korjaustermit liikenne- ja lentomelua vastaan laskettiin samoja menetelmiä käyttäen kuin alkuperäisten elementtien vastaavat arvot laskennassa on huomioitu rakenteiden kerrokset, materiaaliominaisuudet sekä liitokset laskennan tuloksia verrattiin saatavilla oleviin mittaustietoihin tuloksissa kuitenkin epävarmuutta mm. puutteellisten materiaalitietojen takia
Laskennan tulokset yhteenveto ilmaääneneristysluku (R w ) 70 68 68 Alkuperäinen rakenne (ei kantava) Alkuperäinen rakenne (kantava) Raskas kuorirakenne (ei kantava) 65 Raskas kuorirakenne (kantava) 63 63 Kolmikerrosrappaus (ei kantava) Kolmikerrosrappaus (kantava) Ilmaääneneristysluku (Rw, db) 60 55 50 56 56 49 51 54 61 52 58 50 57 Ohutrappaus (ei kantava) Ohutrappaus (kantava) 45 44 40 41
Laskennan tulokset yhteenveto ilmaääneneristysluku tieliikennemelua vastaan (R w + C tr ) 65 63 63 Alkuperäinen rakenne (ei kantava) Alkuperäinen rakenne (kantava) Ilmaääneneristysluku tieliikennemelua vastaan (Rw + C tr, db) 60 55 50 45 40 52 47 58 51 58 48 50 56 50 54 45 53 Raskas kuorirakenne (ei kantava) Raskas kuorirakenne (kantava) Kolmikerrosrappaus (ei kantava) Kolmikerrosrappaus (kantava) Ohutrappaus (ei kantava) Ohutrappaus (kantava) 35 35 35 30
Esimerkki 1. eri rakenneratkaisuiden väliset yleiset erot, ilmaääneneristysluku (R w ) sisäkuoren funktiona 70 65 Sisäkuori (betoni) 60 Raskas kuorirakenne (betoni / tiili) Ilmaääneneristysluku Rw (db), viitteellinen 55 50 45 40 3-kerros rappaus Ohutrappaus Alkuperäinen elementti (arvio) 35 30 30 50 70 90 110 130 150 170 190 Sisäkuoren paksuus (mm)
Laskennan tulokset yleisesti voidaan todeta, että uuden rakenteen laskennalliset tulokset ovat usean muuttujan summa ohutrappausta lukuun ottamatta uuden rakenteen ilmaääneneristysluku on useimmiten yhtä hyvä tai parempi kuin alkuperäisen laskennassa levyrakenteille lasketuissa tuloksissa eniten epävarmuutta
Laskennan tulokset ilmaääneneristysluku ei kuitenkaan kerro koko totuutta on huomioitava että ääneneristävyys on taajuuskohtainen ilmiö johon vaikuttaa moni muuttuja ongelmia saattaa syntyä vaikka yksilukuisen laskennan tulos olisikin hyvä esimerkiksi julkisivujen ääneneristyskykyä tarkasteltaessa on huomioitava muiden rakenteiden vaikutus (ikkunat, ovet, korvausilmaventtiilit jne.)
Esimerkki 2. eri rakenneratkaisuiden väliset yleiset erot, rakenteen ilmaääneneristys (R) taajuuksittain 90 80 70 Ilmaääneneristävys R [db] 60 50 40 BSW-elementti (70-120-70), 53 db Sisäkuori 80mm + kuorielementti, 56 db Sisäkuori 80mm + 3-krs. rappaus ja villa, 58 db 30 20 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Sisäkuori 80mm + ohutrappaus ja villa, 48 db Taajuus f [Hz]
Laskennan tulokset mikäli alueella on liikenteestä, teollisuudesta tai jostain muusta lähteestä aiheutuvaa melua, on tilanteen kartoittaminen suositeltavaa tarkempaa analyysiä varten tulee tietää mahdolliset melulähteet sekä käytetyt rakenteet ja niiden ominaisuudet
Julkisivun äänitasoero melualueilla on kaavassa esitetty julkisivuille äänitasoerovaatimus joka rakennuksen ulkovaipan tulee täyttää tutkimuksen yhteydessä tarkasteltiin äänitasoerovaatimuksen täyttymistä eri rakenneratkaisuilla laskelmat suoritettiin BES-ohjeen mukaan muodostetussa esimerkkikohteessa
Julkisivun äänitasoero esimerkkikohteen pohjakuva
Julkisivun äänitasoero laskelmat perustuvat äänitasoeromenetelmään, jonka avulla pystytään tarkastelemaan eri osien vaikutusta ulkovaipan kokonaisäänitasoeroon laskenta suoritettiin kolmella eri äänitasoerovaatimuksella (30 db, 32 db ja 35 db)
Julkisivun äänitasoero äänitasoeroa laskettaessa tulee huomioida ulkoseinärakenteen lisäksi myös muut julkisivuun liittyvät rakenteet laskentaa suoritettaessa oletettiin että myös ikkunat vaihdetaan äänitasoerovaatimuksen täyttymistä tarkasteltiin kahdella eri ikkunatyypillä toinen ikkunoista edustaa tutkimusajankohtana saatavilla olevaa, erittäin hyvän ilmaääneneristysluvun omaavaa ikkunaa (R w +C tr = 46 db) ja toinen hieman heikompaa (R w +C tr = 42 db)
Julkisivun äänitasoero ei kantavat elementit 65 Alkuperäinen rakenne (ei kantava) 60 Raskas kuorirakenne (ei kantava) 58 Kolmikerrosrappaus (ei kantava) Ilmaääneneristysluku tieliikennemelua vastaan (Rw + C tr, db) 55 50 45 40 52 47 48 56 50 45 Ohutrappaus (ei kantava) Kaavavaatimus 35 db (ikkunat 42 db) Suurin vaatimus ulkoseinärakenteelta 43 db Kaavavaatimus 32 db (ikkunat 42 db) Suurin vaatimus ulkoseinärakenteelta 39 db 35 35 Kaavavaatimus 30 db (ikkunat 42 db) Suurin vaatimus ulkoseinärakenteelta 37 db 30
Julkisivun äänitasoero kantavat elementit 65 63 63 Alkuperäinen rakenne (kantava) 60 Raskas kuorirakenne (kantava) 58 Kolmikerrosrappaus (kantava) Ilmaääneneristysluku tieliikennemelua vastaan (Rw + C tr, db) 55 50 45 40 51 50 54 53 Ohutrappaus (kantava) Kaavavaatimus 35 db (ikkunat 42 db) Suurin vaatimus ulkoseinärakenteelta 46 db Kaavavaatimus 32 db (ikkunat 42 db) Suurin vaatimus ulkoseinärakenteelta 42 db Kaavavaatimus 30 db (ikkunat 42 db) Suurin vaatimus ulkoseinärakenteelta 40 db 35 35 30
Julkisivun äänitasoero suurin osa rakenteista täyttää vaatimukset paremmalla ikkunalla voidaan kompensoida julkisivuelementin heikompaa ilmaääneneristyskykyä etenkin ohutrappausta käytettäessä on suositeltavaa valita mahdollisimman hyvin ääntä eristävät ikkunat
Huoneistojen välinen ilmaääneneristysluku muutosta tarkasteltiin laskennallisesti esimerkkikohteessa sekä mittaamalla yhteensä neljässä eri kohteessa laskennallisesti ilmaääneneristysluku heikkenee suurimmassa osassa (n. 80%) tapauksista 1dB:n mittaamalla havaittiin sama muutos joka toisessa kohteessa
Huoneistojen välinen ilmaääneneristysluku laskentatulokset kuitenkin poikkeavat mitatuista n. 3 4 db mittaustuloksissa ei havaittu selvää taajuusaluetta jossa heikentymä olisi toistuvasti havaittavissa erot selitettävissä laskentamallin ja reaalimaailman rakenteiden eroilla (halkeamat, raot, liitokset )
Huoneistojen välinen ilmaääneneristysluku huoneistojen välinen ilmaääneneristysluku määritellään vertailukäyrämenetelmällä pienikin ero saattaa näkyä vertailukäyrän 1dB siirtymänä tutkimuksen tulosten perusteella ei pysty osoittamaan selvää ja toistuvaa huoneistojen välisen ilmaääneneristysluvun muutosta lisätutkimus vaatisi laajempia lisämittauksia sekä liitoseristävyyden muutoksen tarkempaa tarkastelu
kiitos mielenkiinnostanne