Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 12
2 Теоретические исследования изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями с полами на упругом песчаном основании
2.1 Описание расчетной модели 21
2.2 Интегральные преобразования и комплексное представление решения 24
2.3. Определение колебательной скорости однослойного перекрытия 29
2.4. Определение колебательной скорости несущей плиты перекрытия с полом па упругом основании 31
2-5 Снижение уровня ударного шума под перекрытием при устройстве пола на упругом песчаном основании 38
Выводы по главе 2 56
3 Исследование физико-механических характеристик звукоизоляционных прокладочных материалов из природного песка и песка из отсевов дробления
3.1 Теория измерений динамических характеристик звукоизоляционных прокладочных материалов из песка методом комплексного «перепада» ускорений 58
3.2 Влияние толщины слоя и зернового состава песка, поверхностной нагрузки на величину относительной деформации песчаных прокладок 66
3.3 Учет формы образца при измерениях динамических модулей упругости 73
3.4 Методика измерения динамических свойств прокладочных материалов в широком диапазоне частот 84
3.5 Оценка точности результатов измерений динамических характеристик прокладочных материалов 88
3.6 Зависимость динамических характеристик прокладочных материалов из песка от частоты колебаний, крупности зернового состава и толщины слоя при различных статических нагрузках 91
Выводы по главе 3 98
4 Экспериментальные исслндования изоляции ударного и воздушного шума междуэтажными перекрытиями
4.1. Методика эксперимента и описание экспериментальной установки 99
4.2 Несущие плиты перекрытия, используемые в Йеменкой республике 105
4.3 Влияние крупности зерен и толщины упругого слоя песка на изоляцию ударного шума междуэтажными перекрытиями 108
4.4 Влияние крупности зерен и толщины упругого слоя песка на изоляцию воздушного шума междуэтажными перекрытиями 114
Выводы по главе 4 118
5 Рекомендации по улучшению звукоизоляции междуэтажных перекрытий с полами на упругом песчаном основании
5.1 Практический метод расчета изоляции ударного шума перекрытиями 119
5.2 Оценка изоляции ударного шума конструкциями междуэтажных перекрытий, применяемых при строительстве гражданских зданий в Йеменской Республике 124
5.3 Рекомендации по улучшению звукоизоляции междуэтажных перекрытий с полами на упругом песчаном основании 124
Выводы по главе 5 12ft
Выводы по диссертации 131
Список использованных источников
- Интегральные преобразования и комплексное представление решения
- Теория измерений динамических характеристик звукоизоляционных прокладочных материалов из песка методом комплексного «перепада» ускорений
- Методика эксперимента и описание экспериментальной установки
- Практический метод расчета изоляции ударного шума перекрытиями
Введение к работе
Актуальность проблемы. Создание акустически комфортной среды в зданиях представляет собой важную и трудную задачу, решить которую невозможно без комплекса специальных конструктивных мероприятий, направленных на улучшение звукоизоляции ограждающих конструкций и, в первую очередь, междуэтажных перекрытий. Широкое распространение в строительной практике Российской Федерации и в других развитых странах получили конструкции междуэтажных перекрытий с полами по упругим прокладкам. Обычно в качестве упругих прокладок применяются "легкие" волокнистые или вспененные материалы плотностью до 250 кг/м"\ Полы в жилых зданиях, в основном, выполняются из деревянных элементов, укладываемых на разделительную стяжку из легкого бетона. В качестве несущих настилов в конструкциях перекрытий применяются сборные или монолитные железобетонные плиты поверхностной плотностью 300-350 кг/м .
В практике строительства гражданских зданий в Йеменской Республике нашли применение конструкции междуэтажных перекрытий с полами по упругому прокладочному слою из песка плотностью 1400-1600 кг/м3. Несущая часть таких перекрытий выполнена из монолитных плоских сплошных плит или ребристых плит с керамическими вкладышами. Пол из мелкоразмерных или мозаично-бетонных плиток устраивается по стяжке из цементно-песчаного раствора. "Тяжелый" упругий слой песка, уложенный по несущим железобетонным плитам перекрытий, применяется, в основном, как вырав J нивающий слой под стяжку. В настоящее время в Йемене отсутствуют нормативные требования к звукоизоляции ограждающих конструкции отсутствуют и методы оценки звукоизоляции таких перекрытий.
За последнее время сделан значительный вклад в теорию и практику борьбы с шумом методами звукоизоляции [2, 7, 10, 28, 30, 31, 35, 37, 41, 51, 52, 57, 74]. В работах СП. Алексеева, И.И. Боголепова, Л.А. Борисова, В.И. Заборова, Н.И. Иванова, А.А. Климухина, И.И. Клюкина, С.Д. Ковригина, В.Г\ Крейтана, С.Н. Овсянникова, Г-Л. Осипова, М.С. Седова, Б.Д. Тартаков ского, Э.В. Ретлинга, Е.Я. Юдина разработаны методики расчета и проектирования различных типов звукоизолирующих ограждений. Однако до сих пор остается малоизученным вопрос звукоизоляции междуэтажных перекрытий с "тяжелыми" прокладочными звукоизоляционными материалами, например из упругого слоя песка- Отсутствуют сведения о зависимости динамических характеристиках природного песка и песка из отсевов дробления от частоты колебаний, крупности зернового состава и толщины слоя при различных статических нагрузках. В связи с этим, разработка практических методов оценки звукоизоляции междуэтажных перекрытий с песчаным упругим слоем и конструктивных мероприятий по улучшению их звукоизоляции является актуальным направлением научных исследований в области строительной акустики.
Целью диссертационной работы является разработка теоретических положений и практических рекомендаций, способствующих улучшению звукоизоляции междуэтажных перекрытий с упругим слоем из песка.
Основные задачи, решаемые в работе- Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-выполнить теоретические исследования изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями с упругим слоем из песка, разработать инженерные формулы для расчета и оценки звукоизоляции;
-разработать методику измерения динамических характеристик опытных образцов из песка в широком диапазоне частот и определить значения этих характеристик в зависимости от частоты колебаний, крупности зернового состава и высоты образцов при различных статических нагрузках;
-разработать и изготовить прибор для определения осадки образца из сыпучего материала под нагрузкой и получить зависимости относительного сжатия образцов песка от их высоты, поверхностной нагрузки и крупности зернового состава;
-провести экспериментальные исследования изоляции ударного шума перекрытиями в малых реверберационных камерах и выполнить сравнитель ный анализ результатов, полученных по расчетным формулам с данными эксперимента;
-выполнить экспериментальные исследования звукоизоляции междуэтажных перекрытий с упругим слоем из песка и выявить закономерности изоляции воздушного шума от основных параметров перекрытий;
-на основе полученных в работе формул разработать практический метод расчета изоляции ударного шума перекрытиями с упругим слоем из песка и рекомендации по улучшению звукоизоляции.
Методы исследования. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования дополнительной изоляции ударного шума сводились к определению колебательных скоростей однослойного перекрытия и несущей плиты перекрытия с полом на упругом песчаном основании при работе стандартной ударной машины. Экспериментальные исследования звукоизоляции конструкций междуэтажных перекрытий проводились в малых реверберационных камерах лаборатории акустики кафедры архитектуры КубГТУ с помощью современной электроакустической аппаратуры.
Научная новизна работы:
-в результате решения задачи нахождения колебательной скорости перекрытия при действии на него стандартной ударной машины получены аналитические выражения для определения дополнительной изоляции ударного шума перекрытием за счет устройства пола на упругом песчаном основании;
-установлен характер распределения частот собственных колебаний перекрытий с полами по упругому слою из "легких" звукоизоляционных материалов плотностью 75-250 кг/м и "тяжелых" звукоизоляционных материалов (например, из песка) плотностью 1300-1600 кг/м и построены графики этих частот для различных конструкций перекрытий;
-разработан и изготовлен прибор для определения осадки образцов из сыпучих материалов под нагрузкой;
-для образцов из природного песка и песка из отсевов дробления получены зависимости относительной деформации от величины напряжения, высоты образца и крупности зернового состава;
-разработана методика измерения динамических характеристик песков и получены значения этих характеристик для условий, близких к эксплуатации в конструкциях междуэтажных перекрытий;
-в результате экспериментальных исследований выявлена качественная зависимость изоляции ударного шума от основных параметров междуэтажных перекрытий с упругим песчаным слоем;
Достоверность теоретических результатов подтверждена на основе сравнительного анализа расчетных данных с экспериментальными результатами, полученными при испытании моделей междуэтажных перекрытий в малых реверберационных камерах КубГТУ и другими результатами, известными из научной и справочной литературы.
Практическая ценность работы. Разработанный метод расчета изоляции ударного шума конструкциями междуэтажных перекрытий со звукоизоляционным слоем из песка позволяет, по сравнению с существующими методами, более точно определять величину снижения уровня ударного шума полами этих перекрытий, В расчете учитывается влияние на звукоизоляцию поверхностной плотности элементов пола и жесткости упругого слоя песка, что позволяет рационально проектировать перекрытия.
Разработаны рекомендации по улучшению звукоизоляции междуэтажных перекрытий с полами по упругому слою из песка, применяемыми в настоящее время в Йеменской Республике. Даны варианты конструктивных решений перекрытий, удовлетворяющих требованиям СНиП 23-03-2003. Они могут применяться для всех видов гражданских зданий, при новом строительстве и капитальном ремонте.
Реализация результатов исследования. Разработанный метод расчета изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями с упругим слоем из песка и рекомендации по улучшению звукоизоляции этих перекрытий вне дрены в практику проектирования внутренних ограждающих конструкций гражданских зданий Территориального института по гражданскому строительству " Краснодар гражданпроект" и ЗАО "Проект-Г1.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре архитектуры гражданских и промышленных зданий для студентов направления 270100 "Строительство". Составлены и апробированы задания расчета звукоизоляции перекрытий с упругим слоем из песка для практических занятий и лабораторных работ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на:
-научно-техническом семинаре Экология, акустика, светотехника и защита от шума11, г. Севастополь, 200] г.;
-V Международной научно-практической конференции "Города России; проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии", г, Пенза, 2003 г.;
-научно-техническом семинаре "Защита от шума и акустическое благоустройство зданий и населенных пунктов", г. Севастополь, 2003 г.;
-XVI сессии Российского акустического общества. Секция "Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрации", г. Москва, 2005 г.;
-научно-техническом семинаре "Экология, акустика и защита от шума" г. Севастополь, 2005 г.;
-научно-практической конференции с международным участием "Защита населения от повышенного шумового воздействия", г. Санкт-Петербург, 2006 г.
На защиту выносятся:
-метод расчета изоляции ударного шума конструкциями междуэтажных перекрытий с полами по звукоизоляционному слою из песка, применяемыми при строительстве гражданских зданий в Йеменской Республике;
-методика измерения динамических характеристик прокладочного зну-коизоляциоишмо слоя песка, позволяющая определять эти характеристики в достаточно широком диапазоне частот, в условиях близких к эксплуатационным;
-экспериментальные исследования по установлению зависимости динамического модуля упругости и коэффициента потерь природного песка и песка из отсевов дробления от крупности зернового состава, частоты колебаний и толщины упругого слоя при различных поверхностных нагрузках;
-разработанный прибор для определения относительного сжатия образца из сыпучего материала под нагрузкой и экспериментальные кривые зависимости относительного сжатия образцов песка от их высоты, поверхностной нагрузки и крупности зернового состава;
-результаты экспериментальных исследований звукоизоляции от основных параметров перекрытий с упругим слоем из песка;
-практический метод расчета изоляции ударного шума перекрытиями с полом на упругом песчаном основании и рекомендации по улучшению звукоизоляции этих перекрытий.
Публикации, По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Общий объем работы составляет 140 страниц, в том числе 37 рисунков, 10 таблиц, библиографический список, включающий 93 наименования.
Во введении обоснована актуальность избранной темы, поставлена цель исследований, дан обзор научной и практической значимости работы, апробации и внедрения результатов исследования,
В первой главе приведены конструктивные решения междуэтажных пе-рекрытий, применяемых в Йеменской Республике, дан анализ звукоизоляционных материалов, применяемых в этих перекрытиях и их физико-механические характеристики, і вставлены задачи исследования.
Во второй главе приведены теоретические исследования изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями со звукоизоляционным слоем из песка. Получены аналитические выражения, позволяющие вычислять снижение уровня ударного шума полом на упругом песчаном основании.
В третьей главе приведены теоретические и экспериментальные исследования физико-механических характеристик звукоизоляционных прокладочных материалов из природного песка и песка из отсевов дробления. Приведено конструктивное решение прибора для определения осадки сыпучих образцов под действием статической нагрузки, разработанного в КубГТУ. Изучено влияние толщины, поверхностной нагрузки и зернового состава на величину относительной деформации песчаных прокладок. Получены зависимости динамического модуля упругости и коэффициента потерь образцов песка от частоты колебаний, высоты образца и крупности зернового состава при различных статических нагрузках.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований звукоизоляции междуэтажных перекрытий с упругим слоем из песка в малых реверберационных камерах. Даны зависимости улучшения звукоизоляции перекрытий за счет устройства пола на песчаном основании разной толщины и крупности зернового состава, при различных поверхностных нагрузках.
В пятой главе дан практический метод расчета изоляции ударного шума рассматриваемыми перекрытиями. Разработаны практические рекомендации по улучшению звукоизоляции междуэтажных перекрытий с упругим слоем из песка, применяемых в строительстве гражданских зданий в Йеменской Республике- Даны варианты конструктивных решений перекрытий, удовлетворяющих нормативным требованиям.
Работа выполнена на кафедре архитектуры гражданских и промышленных зданий и сооружений Кубанского государственного технологического университета под руководством канд. техн. наук, доцента В.А, Горина. В процессе работы научные консультации оказывались докт. физ.-мат. наук А.В. Смирновой.
Интегральные преобразования и комплексное представление решения
Известно, что для определения величины относительного сжатия звукоизоляционных прокладочных материалов используется прибор, разработанный институтом УралНИИстромпроект. На нем, с достаточной точностью, можно измерять осадку образцов под нагрузкой из пористо-волокнистых и пористо-губчатых материалов. Однако, он не может обеспечить достаточную точность измерения относительной деформации образцов из сыпучих материалов. На нем не удается осуществить контроль прилегания тарелки с при-грузом по всей поверхности образца. Поэтому одной из задач, решаемых в работе, является разработка прибора более совершенной конструкции, позволяющей с достаточной точностью измерять осадку образцов из сыпучего материала под нагрузкой, а также получить зависимости относительной деформации, коэффициента Пуассона и коэффициента формы образцов из природного песка и песка из отсевов дробления от их высоты, поверхностной нагрузки и крупности зернового состава.
Одним из наиболее простых и достаточно надежных методов измерения динамических характеристик прокладочных материалов является метод комплексного "перепада" ускорений [13, 15, 35, 36, 60, 77]. Существенным преимуществом этого метода по отношению к другим [32, 59] является возможность определения динамического модуля упругости и коэффициента потерь упругих материалов в достаточно широком диапазоне частот. При этом в качестве источника колебаний можно использовать любой вибратор, генерирующий гармонические колебания.
Методы измерения динамических характеристик прокладочных материалов лри продольных колебаниях были разработаны и опубликованы ранее в работах [15, 29, 35]. Однако, в формулах для определения динамического модуля упругости резонансным методом по ГОСТ 16297-80 [17] и в широком диапазоне частот (метод перепада скоростей [32]) отсутствует масса испытуемого образца. Расчетные формулы получены при условии, что масса образца испытуемого материала намного меньше массы пригруза. Такое допущение справедливо при измерении динамических характеристик звукоизоляционных материалов для междуэтажных перекрытий, у которых соотношение плотности основания пола (разделительной стяжки) к поверхностной плотности прокладочного материала более 1:1(М:20. Это соотношение выполняется тогда, когда в качестве звукоизоляционных материалов используются стекловолокнистые, минераловатпые, мягкие древесноволокнистые плиты и др. плотностью от 75 до 250 кг/м3. Для конструкций междуэтажных перекрытий гражданских зданий, используемых в Йеменской Республике, отношение поверхностной плотности пола к поверхностной плотности звукоизолирующей песчаной прослойки может составлять 1:1-4:0,6, т.е. они примерно равны или имеют один порядок. Поэтому, учет в расчетных формулах массы испытуемого образца позволит более точно определять значение динамического модуля упругости песка. Следовательно, следующей задачей исследований является дальнейшая разработка метода комплексного "перепада" ускорений для измерения динамических характеристик звукоизоляционных материалов из природного песка и песка из отсевов дробления и определения на основе полученной разработки экспериментальных значений этих характеристик
Для полной оценки звукоизоляционных качеств междуэтажных перекрытий необходимо знать изоляцию конструкциями не только ударного, но и воздушного шума. Для этого необходимо проведение экспериментальных исследований. Особенно важным вопросом в этих исследованиях является определение влияния основных физико-геометрических параметров таких перекрытий на изменение их звукоизоляционных СВОЙСТВ.
Для внедрения в практику проектирования и строительства полученных теоретических результатов, необходимо разработать практических метод расчета изоляции ударного шума междуэтажными перекрытиями с полами по упругому слою из песка и дать рекомендации по обеспечению звукоизоляции таких перекрытий.
Таким образом, для решения проблемы улучшения звукоизоляции междуэтажных перекрытий с полами по упругому слою из песка необходимо: разработать метод расчета, позволяющий оценивать влияние отдельных параметров конструкций на их звукоизоляцию; разработать методику исследования динамических характеристик образцов из песка для условий, близких к эксплуатационным; разработать прибор для определения осадки образца из сыпучего материала под нагрузкой и получить зависимости относительного сжатия, коэффициента Пуассона и коэффициента формы образцов из песка от их высоты, поверхностной нагрузки и крупности зернового состава; провести экспериментальные исследования звукоизоляции; разработать практический метод расчета изоляции ударного шума перекрытиями с упругим слоем из песка и рекомендации по улучшению звукоизоляции этих перекрытий.
Теория измерений динамических характеристик звукоизоляционных прокладочных материалов из песка методом комплексного «перепада» ускорений
Методы измерений динамических характеристик прокладочных материалов при продольных колебаниях были разработаны и опубликованы ранее, в работах [15, 295 35, 59]. Однако, в формулах для определения динамического модуля упругости Ед резонансным методом по ГОСТ 16297-80 [17] и в широком диапазоне частот (методом перепада скоростей [32]) отсутствует масса испытуемого образца. Расчетные формулы получены при условии, что масса образца испытуемого материала намного меньше массы пригруза. Такое допущение справедливо при измерении динамических характеристик звукоизоляционных материалов для междуэтажных перекрытий, у которых соотношение поверхностной плотности основания пола к поверхностной плотности прокладочного материала более 1:10-5-1:20- Это соотношение выполняется, когда в качестве звукоизоляционных материалов используются стекловолок-кистые, минераловатные и древесноволокнистые плиты плотностью от 75 до 250 кг/м3. Для конструкций междуэтажных перекрытий гражданских зданий, используемых в Йеменской Республике, отношение поверхностной плотности чистого пола с его основанием к поверхностной плотности звукоизолирующей песчаной прослойки может составлять l:l-rl :0,6. Величины поверхностной плотности этих слоев примерно равны. В этом случае учет массы испытуемого песчаного образца в расчетных формулах позволяет более точно определить значение Ед при продольных колебаниях. Конструктивные решения междуэтажных перекрытий со звукоизоляционными прокладочными материалами из песка приведены в главе І.
Ниже дано более полное решение задачи определения динамических характеристик прокладочных материалов при продольных колебаниях образца методом «комплексного» перепада ускорений.
Испытуемый образец, в общем случае, представляет собой тело, размеры которого соизмеримы. Определение компонентов напряженного и деформированного состояния тела с точным удовлетворением всех граничных условий является весьма сложной задачей. Для упрощения образец можно рассматривать как стержень, если высота его не менее, чем в 4-5 раз больше ширины, или как неограниченный в двух измерениях слой, если ширина не менее, чем в 4-5 раз больше высоты,
В первом случае пренебрегаем напряжениями в направлении осей, перпендикулярных направлению сжатия, ввиду их малости; во втором случае отсутствуют перемещения в этих направлениях [29, 59].
Испытуемый образец является несовершенно упругим телом, характеризуемым жесткостью и внутренним трением. Для учета внутреннего трения примем гипотезу комплексной упругости [81]: к=к0(Шф, (3.1) Здесь к - комплексная жесткость образца; к0 - динамическая жесткость образца; // - коэффициент потерь.
Если основание тела имеет произвольную форму очертания и образующие перпендикулярны основанию, то его комплексная жесткость может быть выражена через комплексный модуль упругости следующим образом [59]:
Выражения (3.25-3,27) отличаются от аналогичных выражений (3.169) и (3.170), полученных ранее в работе [59].
Из выражений (3.23) и (3.25) видно, что Т\ и т2 представляют собой функции, шменнющиеся подобно тригонометрическим функциям - косинусу и синусу, имеющие возрастающую амплитуд} . Они периодически становятся равными нулю, а при больших значениях аргументов {$+ р) и (Д+до) практически не зависят от величины потерь.
Полагая в уравнении (3,21) cd = 0 и Т) -0 получим $Щ$=Мг/т2. (3.28) На частотах / с/9т4/, с точностью до 10% можно считать, что tg Д « Д. С учетом этих приближений из уравнения (3.28) находим к0 = т2й)2. (3.28а) Последнее выражение получено Г.С. Росиным в работе [29] для определения жесткости образца на антирезонансной частоте.
Рассмотрим способы определения динамических характеристик прокладочных материалов по измеренным отношениям колебательных ускорений начала и конца образца и угла сдвига фаз между ними.
Динамические характеристики песчаного образца можно получить, определив из уравнений (3.21) и (3.22) компоненты постоянной распространения. Полагая, sh {(31) & (31 и сії (al) =1, мы делаем ошибку, не превышающую 20%, при условии, что (31 1 и / 1тй (3.29)
Выражение (3.29) определяет границу применимости расчетных формул динамических характеристик песчаного образца, а также величины снижения уровня ударного и воздушного шума конструкций междуэтажных перекрытий с точностью до 2 дБ, полученных без учета волновых свойств в прокладочном материале [15, 70]. Теперь из уравнения (3.21) получим
Методика эксперимента и описание экспериментальной установки
Экспериментальные исследования звукоизоляции опытных образцов междуэтажных перекрытий с упругим слоем из песка на моделях проводились в малых реверберационных камерах, построенных по типу [44] в лаборатории строительной физики при кафедре архитектуры гражданских и промышленных зданий и сооружений Кубанского государственного технологического университета но стандартной методике в соответствии с требованиями ГОСТ 27296-87 [18]- Конструктивное решение этих камер показано на рисунке 4Л,а-4Л,в. Установка состоит из двух реверберационных камер - камеры высокого уровня (КВУ) и камеры низкого уровня (КНУ). Дяя создания диффузного звукового поля камерам придана неправильная форма. Стены КВУ, в которой расположен источник звука, выполнены из двух слоев древесностружечной плиты, склеенных битумной мастикой. КВУ закреплена на консоли и может опускаться и подниматься на камеру н с камеры низкого уровня с помощью лебедки.
Камера низкого уровня (КНУ) выполнена из кирпичных непараллельных стенок толщиной 120 мм, оштукатуренных с двух сторон. Внутренняя поверхность стен облицована волнистыми асбестоцементными листами. Дно и перекрытие камеры - железобетонные, толщиной 100 мм. В перекрытии имеется проем размером 550x800 мм для установки моделей исследуемых конструкций. Снаружи и изнутри КНУ покрыта масляной краской. В целях изоля ции от структурного шума, излучаемого междуэтажными перекрытиями, она установлена на упругие прокладки. Для установки микрофона обе камеры имеют дверцы, снабженные уплотняющими резиновыми прокладками и плотно прижимающиеся к коробке винтовыми зажимами.
При исследовании звукоизоляционных свойств перекрытий в малых реверберационных камерах применялся обычный, для подобных исследований, масштаб 1:5 [37]. Оценка изоляции ударного шума перекрытиями (на моделях) проводилась по методике, сходной с методикой оценки конструкций оригиналов [37]. Сущность ее заключается в следующем: колебания модели перекрытия возбуждаются ударной машинкой, моделирующей (в масштабе 1:5) стандартную ударную машину, располагаемую последовательно не менее, чем в трех точках перекрытия. Машина имеет 10 молотков, каждый весом 4 г. Молотки падают с высоты 4 см. Машина выполняет 50 ударов в секунду. Уровни ударного шума измеряются под моделью перекрытия в КНУ с помощью приемного тракта фирмы RFT в полосах частот шириной одна треть октавы для каждого положения ударной машины. Для получения средних значений уровня звукового давления для каждого положения ударной машины измерения должны быть проведены не менее, чем в трех точках камеры. Средний уровень звукового давления под перекрытием определяется по формуле: L + +- + 1,, » , ДБ (4.1) где L[, L2 ...Ln-уровни звукового давления (в дБ), измеренные в различных положениях ударной машины; п — число замеров уровней звукового давления.
Применение формулы (4.1) приводит к ошибке в величине среднего уровня звукового давления, не превышающей 1 дБ [37], если обеспечена диффузность звукового поля в КНУ.
Для измерения уровня ударного шума в КНУ использовался приемный акустический тракт фирмы RFT, состоящий из конденсаторного измерительного 1/2" микрофона MK201/MV201, 2-канального шумомера типа 00 019, аналого-дискретного преобразователя типа 52 004 и терц-октавного анализатора типа 01 024.
Оценка изоляции воздушного шума перекрытиями на моделях проводилась с помощью передающего тракта и приемного, аналогично применяемому при исследовании изоляции ударного шума. Передающий тракт состоял из генератора белого шума типа NRG 201, терц-октавного анализатора типа 01 024, усилителем мощности типа LV 102, 12 громкоговорителей типа 4ГД-35 и трех высокочастотных громкоговорителей типов 6ГД-13, 8ГДВ-7, 6ГДВ-4.
Практический метод расчета изоляции ударного шума перекрытиями
Расчет изоляции ударного шума перекрытием сводится к сравнению требуемой величины снижения уровня ударного шума ALT с ожидаемым значением AL для проектируемой конструкции. Частотные характеристики требуемого снижения уровня удар нош шума приведены в справочной литературе [7, 73]. Перекрытие удовлетворяет нормативным требованиям, если вычисленная частотная характеристика снижения уровня ударного шума полом AL в среднем не более чем на 2 дБ ниже требуемого значения Літ для данной несущей конструкции перекрытия.
Расчет изоляции ударного шума рекомендуется проводить в следующем порядке: - определяют поверхностные плотности (кг/м ) элементов перекрытия: чистого пола и его основания /п/, упругого слоя т% и несущей части перекрытия т$\ - в соответствии с типом несущей части перекрытия устанавливают кривую требуемого снижения приведенного уровня ударного шума за счет пола на упругом основании; - определяют величину приведенного коэффициента жесткости упругого слоя песка к = Ед1Н9 где Ед- динамический модуль упругости песка, h - толщина упругого слоя песка. Значение Ед устанавливают по данным п.3,6 с учетом распределенной поверхностной нагрузки на упругий слой и крупности зернового состава песка; - находят резонансную частоту колебаний пола на упругом слое песка по формуле определяющей колебательную систему с одной степенью свободы (несущая плита перекрытия принимается неподвижной); - определяют величину снижения приведенного уровня ударного шума, дБ, на средних и высоких частотах при f jfx mjtn2 : IQlgifJti+lOlgfa/m,) (5.2)
Графически из точки fi на оси абсцисс (рис. 5.1) откладывают ординату, равную ]0lg(m,/m2) (точка А), Из этой точки проводят прямую с наклоном 6 дБ на октаву. - находят границу применимости уровня ударного шума в области низ ких частот по формуле fr.ti.i=WiM/Mi (5-3) - определяют величину ALf , дБ на низких частотах, при / 0,4 fx m Jт2 по формуле Д = 15 (1+ ,/ + /4) (5.4)
При построении графика AL\ по оси абсцисс из лочки/гш откладывают ординату равную l5\g(l-i-mJm -\-m2/m3) (точка Б). Из этой точки проводят одну горизонтальную прямую до пересечения с осью ординат на частоте 100 Гц, а вторую прямую линию проводят до пересечения с точкой А; - на график (рис. 5.1) наносят кривую AL{ и определяют индекс приве денного уровня ударного шума, учитывая, что вместо нормативной кривой используют кривую ALT Пример. Определить изоляцию ударного шума междуэтажным перекрытием, состоящим из несущей плиты толщиной 0,16 м, сплошного слоя песка из отсевов дробления толщиной 0,08 м (у=І400 кг/м) с крупностью зернового состава 0,14-0,35 мм, стяжки из цементно-песчаного раствора толщиной 0,06 м (у=1800 кг/м3) и чистого пола из мраморных мелкоразмерных плит толщиной 0,03 м ()-=2800 кг/м3). Определяем поверхностные плотности элементов перекрытия; /77,=2800-0,03+1800-0,06=192 кг/м2, т2= 1400-0,08-112 кг/м2, =2400-0,16=384 кг/м2. Из справочных данных выбираем кривую Л1Т требуемого снижения уровня ударного шума и наносим ее на график (рис. 5.2).
Распределенная поверхностная нагрузка на прокладку с учетом полезной нагрузки составит =1920+1500=3420 Па.
Динамический модуль упругости песка из отсевов дробления равен 9-10 Па, а относительное сжатие =0,051 (см. рис. 3.4). Толщина упругого слоя в обжатом состоянии равнаh-h({\- )=0,08(1-0,051)=0,076 м.
Приведенный коэффициент жесткости составит А=9 106/0,76-П8,4-]06Па/м По формуле (5Л) f ±\мм м 2п\ 192 Ц Строим график уравнения (5.2): Ді3 =20]g(//126)+101g(l92/112)-201g(//l26)+2?3 дБ
Из точки/Н 26 Гц, на оси абсцисс откладываем ординату, равную 2 дБ и проводим через ее конец (точка А) прямую с наклоном 6 дБ на октаву. По формуле (5.3) Л л-і 0-4 -126 /192/112 = 66Гц. Строим график уравнения (5.4): AL, = 15 Ig(l + m} fm3 + m1 /m3 )-15lg(l + 192/384+112/384) = 3,8 4 дБ.
Из точки//-/у /=66 Гц на оси абсцисс откладываем ординату, равную 4 дБ и проводим через ее конец (точка Б) одну горизонтальную прямую до пересечения с осью ординат на частоте 100 Гц, а вторую прямую - до пересечения сточкой Л, Вычисление поправки
