Lausunto 4005-3a 1(6) Tilaaja: Hirsitaloteollisuus ry Aarne Jussila Atomitie 5 C 00370 Helsinki Hirsiseinien ilmaääneneristysluvut 1 Kohde Hirsitaloteollisuus ry on tilannut lausunnon eristämättömien, sisäpuolelta lisäeristettyjen sekä ulkopuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien ilmaääneneristävyydestä erilaisia liikennemelun lajeja vastaan. Tässä lausunnossa esitettävät ilmaääneneristysluvut R w, ilmaääneneristysluvut tieliikennemelua vastaan R w + C tr sekä ilmaääneneristysluvut raide- tai lentomelua vastaan R w + C on määritetty laskennallisesti seinärakenteiden materiaaliominaisuuksien ja ainevahvuuksien perusteella. 2 Laskentaperusteet 2.1 Rakenteet 2.2 Laskentaperusteet Lausunnon tilaaja on toimittanut tiedot hirsipoikkileikkausten mitoista ja tiivistyksistä. Laskettujen rakenteiden joukossa on höylähirsiä, lamellihirsiä ja pyöröhirsiä. Höylähirret ja lamellihirret eivät poikkea toisistaan ääneneristävyyden kannalta. Pyöröhirsien ilmaääneneristävyydet on laskettu poikkileikkauksen ohuimman kohdan rakennepaksuuden perusteella. Tässä lausunnossa ulkoseinärakenteiden ääneneristävyyden laskemiseen on käytetty Insinööritoimisto Heikki Helimäki Oy:n kehittämää excel-pohjaista laskentaohjelmaa, joka perustuu pääasiassa lähteisiin [2] ja [3]. Laskentamalli ottaa huomioon rakenteen rakennekerroksen materiaaliominaisuudet (taulukko 1), rakennekerrosten paksuudet, rakennekerrosten välissä olevien ilmavälien paksuudet sekä tyhjän ja absorptiomateriaalilla täytetyn ilmavälin ominaisuudet sekä rakennekerrosten väliset kytkennät (jäykkä ranka, joustava ranka, kytkemätön kaksinkertainen rakenne). Rakenteen akustisen toimintatavan lisäksi on otettu huomioon hirsirakenteissa mahdollisesti olevat raot siten, että joka neljännen hirsikerran vaakasaumassa on oletettu olevan 0,5 mm leveä rako koko seinän pituudelta. Seinän pituudeksi on laskennassa oletettu tyypillinen ulkoseinän pituus 4 m ja korkeudeksi 2,5 m. Rakojen määrän vaikutus saavutettavaan ääneneristävyyteen on suuri: määrän kasvaessa ääneneristävyys heikkenee. Laskentaohjelmalla on määritetty rakenteen ilmaääneneristävyydet R taajuuskaistoittain. Näistä arvoista on laskettu vertailukäyrämenettelyllä ilmaääneneristysluku R w sekä edelleen ilmaääneneristysluvut tieliikennemelua vastaan R w + C tr raide- tai lentomelua vastaan R w + C standardin ISO 717-1 [1] mukaisesti. Ilmaääneneristysluku R w on alkujaan kehitetty kuvaamaan rakenteen ääneneristyskykyä puheääntä vastaan. Liikennemelu poikkeaa taajuusjakaumaltaan puheesta. Spektripainotustermeillä C tr ja C tulosta korjataan kuvaamaan paremmin rakenteen ääneneristys-
Lausunto 4005-3a 2(6) kykyä liikennemelua vastaan. Ilmaääneneristysluku raide- ja lentomelua vastaan R w + C on tyypillisesti 0 5 db pienempi kuin ilmaääneneristysluku R w. Ilmaääneneristysluku R w + C tr on tyypillisesti 1 10 db pienempi kuin ilmaääneneristysluku R w. Taulukko 1 Laskennassa käytetyt materiaaliominaisuudet. Ominaisuus Puu Kipsilevy EK Kipsilevy TS Puukuitulevy Kimmomoduuli E [MN/m 2 ] 10000 3200 3150 300 Tiheys ρ [kg/m 3 ] 500 880 840 270 Sisäinen häviökerroin η 0,01 0,013 0,013 0,01 Poisson n vakio µ 0,2 0,28 0,28 0,28 Laskennallisesti saatu tulos vastaa rakenteen laboratoriomittausarvoa. Ilmaääneneristyslukujen laskentatarkkuudeksi arvioidaan tavanomaisten rakenteiden kyseessä ollessa noin ± 2 db laboratoriomittaustulokseen verrattuna. Verrattaessa tuloksia laboratoriomittauksiin on kuitenkin otettava huomioon se, että laboratoriomittauskaan ei edusta ehdotonta totuutta, vaan silläkin on vaihteluvälinsä. Saman rakenteen laboratoriomittauksen toistaminen kahdesti johtaa yleensä hieman poikkeaviin tuloksiin. Laskennan epävarmuus kasvaa, kun rakenne on monimutkainen tai sen rakennekerrosten materiaaliarvoja ei tarkkaan tunneta. 3 Lasketut ilmaääneneristysluvut 3.1 Eristämättömät hirsiseinät Eristämättömät hirsiseinät koostuvat yhdestä hirsikerroksesta. Akustisen toimintansa kannalta ne ovat yksinkertaisia rakenteita, joiden ilmaääneneristävyyden määrää erityisesti rakenteen massa [kg/m 2 ] sekä rakenteen koinsidenssin rajataajuus, joka riippuu rakenteen massasta ja jäykkyydestä. Koinsidenssin rajataajuudella rakenteen ilmaääneneristävyys äkillisesti laskee. Laskettujen eristämättömien hirsiseinien koinsidenssin rajataajuus on alle 200 Hz. Suurilla taajuuksilla rakenteiden ilmaääneneristävyyttä rajoittavat rakenteissa olevat raot. Eristämättömien hirsiseinien ilmaääneneristysluvut on esitetty taulukossa 1. Taulukko 1 Eristämättömien hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [db]. HH = höylähirsi ja Ø = pyöröhirsi. HH95 33 31 28 HH112 34 32 29 HH120 35 34 31 HH135 36 34 32 HH180 39 37 36 HH205 40 38 37 HH270 40 39 39 Ø150 30 29 26 Ø170 31 29 26 Ø190 32 31 27 Ø210 33 32 29 Ø230 37 35 33
Lausunto 4005-3a 3(6) 3.2 Hirsiseinä ja sisäpuolinen lisäeristys Sisäpuolelta lisäeristetyn hirsiseinän rakennekerrokset ulkoa sisään laskien ovat - höylä- tai pyöröhirsiseinä, - koolaus 45 195 mm k600, välissä mineraalivilla tai puukuitueriste, - höyrynsulku tarvittaessa ja - kipsilevy EK 13 mm tai 2 x kipsilevy EK 13 mm Rakenne on akustisen toimintansa kannalta kaksinkertainen rakenne, jonka puoliskot on kytketty koolauksen välityksellä toisiinsa. Koolauksen välissä olevalla pehmeällä ja huokoisella lämmöneristeellä on oleellinen vaikutus saavutettavaan ilmaääneneristävyyteen. Ilman sitä ilmaääneneristävyydet olisivat noin 3 5 db alhaisempia. Mineraalivillalla ja puukuitueristeellä sitä vastoin ei ole ääneneristävyyden kannalta eroa, joten taulukoissa 2 ja 3 ilmoitetut ilmaääneneristysluvut pätevät käytettäessä kumpaa lämmöneristettä tahansa. Taulukossa 2 on ilmoitettu ilmaääneneristysluvut rakenteille, joissa sisäverhouksena on yksi erikoiskova kipsilevy. Taulukossa 3 on ilmoitettu arvot rakenteille, joissa sisäverhouksena on kaksinkertainen erikoiskova kipsilevy. Taulukko 2 Sisäpuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [db]. HH = höylähirsi ja Ø = pyöröhirsi. Sisäverhouslevynä 1 x kipsilevy EK 13 mm. HH95 45 47 48 49 49 41 45 46 47 48 36 41 42 43 45 HH112 46 48 49 49 50 42 46 47 48 49 36 41 43 43 46 HH120 47 49 50 50 50 43 47 48 49 50 38 43 44 45 47 HH135 47 49 50 51 51 44 48 49 50 50 40 44 46 47 48 HH180 50 53 - - - 48 52 - - - 43 48 - - - HH205 51 53 - - - 50 53 - - - 45 50 - - - HH270 53 - - - - 52 - - - - 49 - - - - Ø150 44 - - - - 40 - - - - 36 - - - - Ø170 44 - - - - 40 - - - - 35 - - - - Ø190 45 - - - - 41 - - - - 36 - - - - Ø210 45 - - - - 41 - - - - 36 - - - - Ø230 48 - - - - 45 - - - - 40 - - - - Taulukko 3 Sisäpuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [db]. HH = höylähirsi ja Ø = pyöröhirsi. Sisäverhouslevynä 2 x kipsilevy EK 13 mm. HH95 49 51 52 52 53 45 50 51 51 51 40 46 47 48 49 HH112 50 52 53 53 53 46 51 51 52 52 41 46 48 49 50 HH120 50 53 53 53 54 48 52 52 52 53 43 48 49 50 50 HH135 50 53 54 54 54 49 52 53 53 53 44 49 50 51 51 HH180 54 56 - - - 52 55 - - - 48 52 - - - HH205 55 56 - - - 54 55 - - - 50 54 - - - HH270 56 - - - - 56 - - - - 54 - - - - Ø150 48 - - - - 45 - - - - 41 - - - - Ø170 48 - - - - 45 - - - - 41 - - - - Ø190 49 - - - - 46 - - - - 41 - - - - Ø210 49 - - - - 45 - - - - 40 - - - - Ø230 52 - - - - 50 - - - - 45 - - - -
Lausunto 4005-3a 4(6) 3.3 Hirsiseinä ja ulkopuolinen lisäeristys Ulkopuolelta lisäeristetyn hirsiseinän rakennekerrokset ulkoa sisään laskien ovat - tuulensuojalevy (kipsilevy TS 9 mm tai puukuitulevy 12 mm), - koolaus 45 195 mm k600, välissä mineraalivilla tai puukuitueriste, - höyrynsulku tarvittaessa ja - höylä- tai pyöröhirsiseinä. Rakenne on akustisen toimintansa kannalta kaksinkertainen rakenne, jonka puoliskot on kytketty koolauksen välityksellä toisiinsa. Koolauksen välissä olevalla pehmeällä ja huokoisella lämmöneristeellä on oleellinen vaikutus saavutettavaan ilmaääneneristävyyteen. Ilman sitä ilmaääneneristävyydet olisivat noin 3 5 db alhaisempia. Mineraalivillalla ja puukuitueristeellä sitä vastoin ei ole ääneneristävyyden kannalta eroa, joten taulukoissa 2 ja 3 ilmoitetut ilmaääneneristysluvut pätevät käytettäessä kumpaa lämmöneristettä tahansa. Taulukossa 4 on ilmoitettu ilmaääneneristysluvut rakenteille, joissa tuulensuojalevynä on kipsilevy TS 9 mm. Taulukossa 5 on ilmoitettu arvot rakenteille, joissa tuulensuojalevynä on puukuitulevy 12 mm. Taulukko 4 Ulkopuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [db]. HH = höylähirsi ja Ø = pyöröhirsi. Tuulensuojalevynä kipsilevy TS 9 mm. HH95 43 46 48 48 49 40 43 44 46 47 35 37 39 41 43 HH112 44 47 48 49 50 41 43 45 46 48 36 38 40 42 44 HH120 44 48 49 50 51 42 45 47 48 49 37 40 42 43 45 HH135 45 48 49 50 51 43 46 48 49 50 38 41 43 45 47 HH180 50 52 - - - 47 50 - - - 42 46 - - - HH205 51 53 - - - 49 52 - - - 45 48 - - - HH270 53 - - - - 52 - - - - 48 - - - - Ø150 42 - - - - 38 - - - - 33 - - - - Ø170 42 - - - - 38 - - - - 34 - - - - Ø190 42 - - - - 39 - - - - 34 - - - - Ø210 43 - - - - 40 - - - - 35 - - - - Ø230 46 - - - - 42 - - - - 39 - - - - Taulukko 5 Ulkopuolelta lisäeristettyjen hirsiseinien lasketut ilmaääneneristysluvut [db]. HH = höylähirsi ja Ø = pyöröhirsi. Tuulensuojalevynä puukuitulevy 12 mm. HH95 39 42 43 44 45 37 38 39 40 42 32 33 34 35 36 HH112 40 43 43 44 46 38 39 40 40 43 33 34 34 35 37 HH120 41 43 44 45 47 39 41 41 42 44 34 35 36 37 39 HH135 42 44 45 46 47 40 42 43 44 46 36 37 38 38 40 HH180 46 49 - - - 44 46 - - - 39 41 - - - HH205 48 50 - - - 46 48 - - - 41 43 - - - HH270 52 - - - - 50 - - - - 45 - - - - Ø150 37 - - - - 35 - - - - 30 - - - - Ø170 38 - - - - 35 - - - - 31 - - - - Ø190 38 - - - - 36 - - - - 31 - - - - Ø210 39 - - - - 37 - - - - 32 - - - - Ø230 43 - - - - 41 - - - - 36 - - - -
Lausunto 4005-3a 5(6) 4 Rakennuksen ulkovaipan suunnittelu Rakennuksen ulkovaipan ääneneristävyyttä koskeva määräys annetaan asemakaavassa äänitasojen erona. Sisällä sallittavat äänitasot on määritelty valtioneuvoston päätöksessä 993/1992 [7]. Vaadittava äänitasoero L A,vaad ei ole sama asia kuin rakennusosien ääneneristyskyky, joka ilmoitetaan ilmaääneneristyslukuina tieliikennemelua vastaan R w + C tr tai raide- ja lentomelua vastaan R w + C. Siksi rakennusten ulkovaipan rakennusosien valitsemiseksi tarvitaan menetelmä, jolla kaavamääräyksen äänitasoerosta saadaan johdetuksi rakennusosilta vaadittavat ilmaääneneristysluvut vaatimuksen määrittelemää melua vastaan. Tällöin on otettava huomioon kaikki rakennuksen ulkokuoren rakennusosat: yläpohja- ja ulkoseinärakenteet, ikkunat, ikkunaovet ja korvausilmaventtiilit. Sisälle huonetilaan muodostuva äänitaso riippuu rakennusosien ääneneristyskyvyn lisäksi niiden pinta-aloista sekä huoneen koosta: rakennusosa välittää ääntä ulkoa sisään sitä enemmän mitä suurempi sen pinta-ala on. Toisaalta pienessä huoneessa ääni vaimenee vähemmän kuin suuressa. Sisätilan äänitason muodostuminen on edellä kerrotun perusteella tilakohtainen ilmiö, joten ulkovaipan rakennusosien vaatimukset on aina määritettävä kussakin tilassa erikseen. Määräyksiä menetelmästä, jolla rakennuksen ulkovaipan ääneneristävyys pitää osoittaa, ei ole. Sitä vastoin oppaassa RIL 243-1-2007 Rakennusten akustinen suunnittelu [3] on esitetty kaksi vaihtoehtoista menetelmää rakennuksen ulkovaipan rakennusosien valitsemiseksi. Toinen menetelmä on julkaistu alkujaan ympäristöministeriön ympäristöoppaassa 108 [5]. Menetelmä perustuu taulukkomitoitukseen, jossa kaavamääräyksen äänitasoerosta L A,vaad johdetaan rakennusosilta vaadittavat ilmaääneneristysluvut tieliikennemelua vastaan. Toinen, ns. äänitasoeromenetelmä perustuu vuonna 1975 julkaistuun RT-korttiin [6]. Jälkimmäisen menetelmän etuna on se, että sillä voidaan tutkia eri rakennusosien vaikutusta saavutettavaan kokonaisäänitasoeroon L A,tot, jonka pitää olla vähintään yhtä suuri kuin kaavamääräyksen äänitasoeron. Menetelmät johtavat yleensä samaan lopputulokseen [4]. Tampereella Mikko Kylliäinen tekn. lis. Helimäki Akustikot Tampere Pinninkatu 58 A 33100 Tampere p. 020 711 8592 mikko.kylliainen@helimaki.fi Tiedoksi: Mikko Löf, Kontiotuote Oy, mikko.lof@kontiotuote.fi
Lausunto 4005-3a 6(6) Lähteet 1. 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. 2. Kristensen, J. & Rindel, H. 1989. Bygningsakustik teori og praksis. Glostrup, Statens Byggeforskningsinstitut, SBI-anvisning 166. 3. Kylliäinen, M. & Hongisto, V. 2007. Rakennusten akustinen suunnittelu: akustiikan perusteet. Helsinki, Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry, RIL 243-1-2007. 4. Kylliäinen, M. 2005. Rakennuksen ulkokuoren rakennusosilta vaadittava ääneneristävyys. Akustiikkapäivät 2005. Kuopio, 26.-27.9., Akustinen Seura ry. 5. Rakennuksen julkisivun ääneneristävyyden mitoittaminen. 2003. Helsinki, ympäristöministeriö, ympäristöopas 108. 6. RT 084.30 Ikkuna, ääneneristävyys. 1975. Helsinki, Rakennustietosäätiö. 7. Valtioneuvoston päätös melutason ohjearvoista. Suomen säädöskokoelma, nro 993/1992.