Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

Okladka SS-12-2017

20170725-edgetech-banner-160x600-polonaisEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

FF18 750x150px PL NEUGIERIG

 

 budma750x200

  swiat szkla 750x100 2

 

lisec SS FastLAne

 

Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych - właściwości
Data dodania: 05.07.12

Ściany osłonowe aluminiowe o konstrukcji słupowo-ryglowej (a także ściany elementowe o konstrukcji aluminiowej) są rozwiązaniami bardzo skomplikowanymi pod względem akustycznym.

 

 

 

Dane ogólne
Izolacyjność akustyczna tych ścian jest wypadkową transmisji dźwięku przez poszczególne elementy składowe, do których należą przede wszystkim:
- elementy szkieletu (słupy, rygle),
- moduły wypełnienia przeziernego (oszklenie stałe, w tym strukturalne, okna otwierane),
- moduły wypełnienia nieprzeziernego (dobierane głównie ze względu na wymagania termiczne),
- nawiewniki powietrza zewnętrznego, (jeżeli występują).

 

 

 
 

Istotny wpływ na izolacyjność akustyczną ściany mają także uszczelki, które decydują nie tylko o szczelności pod względem akustycznym całego rozwiązania, ale także określają warunki zamocowania elementów wypełnienia, co ma wpływ na ich izolacyjność akustyczną, a także na stopień przenoszenia dźwięków materiałowych z konstrukcji aluminiowej na wypełnienie i odwrotnie. Nie bez znaczenia są także wymiary liniowe i powierzchniowe poszczególnych modułów, zwłaszcza modułów przeziernych.

 

Nie jest możliwe obliczeniowe określenie izolacyjności akustycznej ściany osłonowej jako wypadkowej izolacyjności akustycznej poszczególnych elementów składowych ze względu na brak możliwości określenia izolacyjności akustycznej samej konstrukcji aluminiowej (słupów, rygli) oraz ze względu na przedstawione wyżej wzajemne oddziaływania między poszczególnymi elementami składowymi.

 

Izolacyjność akustyczna szyb podawana przez producentów nie może być traktowana jako izolacyjność oszklenia ściany osłonowej ze względu na inne warunki badań laboratoryjnych obowiązujące przy określaniu izolacyjności akustycznej szyb. Odnosi się to warunków zamocowania tafli szklanej na stanowisku badawczym oraz jej wymiarów. Wyniki normowych badań izolacyjności akustycznej szyb (PN-EN 20140-3:1999) służą jedynie do cechowania pod względem akustycznym poszczególnych rodzajów szyb i do porównywania ich właściwości akustycznych.

 

Wykorzystanie w ograniczonym zakresie metod obliczeniowych opartych na wzorach odnoszących się do wypadkowej iizolacyjności akustycznej przegrody niejednorodnej powierzchniowo może być natomiast traktowane jako metoda wspomagająca przy szacowaniu wpływu zmian niektórych składowych elementów ściany osłonowej na jej izolacyjność akustyczną. Zagadnienie to zostanie naświetlone w dalszej kolejności.

 

Izolacyjność akustyczna ścian o wypełnieniu mieszanym
W przypadku mieszanego wypełnienia ściany osłonowej słupowo-ryglowej mamy do czynienia z przegrodą, w której poszczególne fragmenty mają w znacznym stopniu zróżnicowaną izolacyjność akustyczną. Izolacyjność akustyczna fragmentów z wypełnieniem nieprzeziernym (np. pasy podokienne) wynika z rozwiązań warstwowych podporządkowanych wymaganiom izolacji termicznej.

 

W zależności od szczegółowych rozwiązań (szczególnie od rodzaju zewnętrznych i wewnętrznych okładzin) wskaźniki izolacyjności akustycznej właściwej mieszczą się zazwyczaj w przedziale RW=48-55 dB, RA2=45-48 dB. Są to więc wartości znacznie większe niż w przypadku fragmentów przeszklonych.

 

Znając, na podstawie badań pełnowymiarowych próbek, izolacyjność akustyczną części nieprzeziernych i przeziernych można obliczyć wypadkową izolacyjność akustyczną fragmentu ściany osłonowej o danej powierzchni, w zależności od procentu przeszklenia.

 

Ponieważ przebieg izolacyjności akustycznej w funkcji częstotliwości dla każdej z rozpatrywanych  części jest różny (świadczą o tym różne wartości wskaźnika adaptacyjnego Ctr) obliczenia należy przeprowadzać w poszczególnych pasmach częstotliwości i na podstawie tak uzyskanych charakterystyk wypadkowej izolacyjności akustycznej należy wyznaczyć wskaźniki RW(C,Ctr).

 

Wzór, na podstawie którego można obliczyć wypadkową izolacyjność akustyczną ściany przy różnym procencie przeszklenia ma postać:

 

gdzie:

Rwyp – wypadkowa izolacyjność akustyczna właściwa w poszczególnych pasmach częstotliwości fragmentu ściany osłonowej o powierzchni S przy wypełnieniu mieszanym, dB
Rp – izolacyjność akustyczna właściwa w poszczególnych pasmach częstotliwości części z wypełnieniem nieprzeziernym, dB
R0 – izolacyjność akustyczna właściwa części w poszczególnych pasmach częstotliwości z wypełnieniem przeziernym, dB
SP – powierzchnia fragmentu ściany z wypełnieniem nieprzeziernym, m2
S0 – powierzchnia fragmentu ściany z wypełnieniem przeziernym, m2
S – całkowita powierzchnia rozpatrywanego fragmentu ściany osłonowej, m2;

S = Sp + S0

 

Przykład obliczeń przeprowadzonych przy jednym rodzaju wypełnienia nieprzeziernego i dwóch rodzajach oszkleń przestawiono w tablicy 1. Dane przy przeszkleniu 0% określają izolacyjność akustyczną modułów nieprzeziernych, przy przeszkleniu 100% – izolacyjność akustyczną modułów oszklonych.

 

Należy zaznaczyć, że wartości wskaźników izolacyjności akustycznej przy rożnym wypełnieniu określono na podstawie badań przeprowadzonych na próbkach pełnowymiarowych (S ~10 m2) a nie na pojedynczych modułach. Dlaczego ta uwaga ma istotne znaczenie wyjaśnione zostało w artykule B. Szudrowicz Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych – aktualne wymagania, metody badań, który ukazał się w poprzednim wydaniu „Świata Szkła”.

 

Obliczenia wg wzoru (1) przeprowadza się w odniesieniu do poszczególnych pasm częstotliwości i dopiero na podstawie tak uzyskanej charakterystyki wypadkowej izolacyjności akustycznej właściwej określa się wartości poszczególnych wskaźników oceny RA2 i RA1 lub wskaźnika ważonego Rw, wykorzystując metodę obliczeń wg PN-EN ISO 717-1:1999. Ponieważ wartości wskaźników podaje się z dokładnością do 1 dB niewielka zmiana wartości procentu przeszklenia może nie uwidocznić się w wartości wskaźnika izolacyjności wypadkowej.

 

W przypadku, gdy zmianie procentu przeszklenia towarzyszyć będzie zmiana wymiarów poszczególnych modułów przeszklonych, wyniki obliczeń należy traktować jako przybliżone. Izolacyjność akustyczna ścian osłonowych słupowo-ryglowych całkowicie przeszklonych w zależności od rodzaju zastosowanych szyb zespolonych.

 

Izolacyjność akustyczna części przeszklonych ścian osłonowych zależy przede wszystkim od rodzaju zastosowanych szyb zespolonych. Istotne znaczenie ma także sposób zamocowania szyb, przenoszenie dźwięku przez szkielet aluminiowy a także wymiary modułów szklanych.

 

Wpływ zastosowania różnego rodzaju szyb na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej systemu X1 przy oszkleniu stałym można zaobserwować na rys. 1.

 

Obniżenie izolacyjności akustycznej ściany w przedziale wysokich częstotliwości jest spowodowane koincydencją szyb zespolonych. Zjawisko to związane jest z grubością szyb składowych szyby zespolonej.

 

Częstotliwość koincydencji fc przemieszcza się w kierunku niskich częstotliwości wraz ze wzrostem grubości  szyby. Można to zaobserwować na rysunku 1; przy grubości jednej z szyb składowych h = 6 mm częstotliwość koincydencji wynosi fc =2500 Hz, przy grubości h =10 mm przesuwa się do pasma fc =1250 Hz.

 

Zjawisku koincydencji przeciwdziała stosowanie szyb klejonych, obniżenie izolacyjności akustycznej jest w tym przypadku znacznie mniejsze. Ma to jednak wpływ przede wszystkim na wartość wskaźnika Rw i RA1, w mniejszym stopniu na wartość wskaźnika RA2, który zależy przede wszystkim od izolacyjności akustycznej w paśmie niskich częstotliwości.

 

Porównanie izolacyjności fragmentów oszklonych ściany osłonowej w zależności od rodzaju zastosowanych szyb zespolonych może dotyczyć tylko przypadków, w których pozostałe rozwiązania są identyczne,  tj. jednakowa jest wielkość modułów przeszklonych oraz jednakowy sposób zamocowania szyb w konstrukcji aluminiowej.

 

Nie ma pełnych danych na temat wpływu wielkości modułów szklanych na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej, które umożliwiałyby obliczeniowe ujęcie tego zjawiska. Z badań wynika, że większe moduły, zwłaszcza o kształcie zbliżonym do kwadratu, powodują obniżenie izolacyjności akustycznej ściany.

 

 

 

Pewne światło na to zagadnienie rzucają dane zawarte w normie zharmonizowanej PN-EN 14351-1+A1:2010 w załączniku B i przeznaczone są do szacunkowego określania wskaźników izolacyjności akustycznej okien jednodzielnych o powierzchniach większych niż powierzchnie próbek standardowych (1480x1230 mm).

 

Z danych tych wynika, że przy ocenie izolacyjności akustycznej może być pominięty wpływ zmiany wielkości powierzchni okna jednoskrzydłowego przy powierzchni S ≤ 2,7 m2. Przy powierzchni 2,7 m2 < S ≤ 3,6 m2 omawiana norma zaleca stosowanie poprawki Δ = - 1 dB, zaś przy powierzchni 3,6 m2 < S ≤ 4,6 m2 - zastosowanie poprawki Δ = - 2 dB.

 

Do zastosowania tych poprawek należy jednak podchodzić z dużą ostrożnością bowiem nie odnoszą się do ścian osłonowych oraz nie uwzględniają wpływu zmiany proporcji wymiarów liniowych rozpatrywanego elementu. Rzucają jednak pewne światło na zjawiska zaobserwowane także przy ścianach osłonowych.

 

Innym istotnym problemem jest wpływ sposobu zamocowania tafli szklanych w konstrukcji aluminiowej. Na podstawie nielicznych dostępnych wyników badań zauważono, że przy zastosowaniu systemu mocowania szyb za pomocą silikonu konstrukcyjnego uzyskuje się lepsze wartości izolacyjności niż przy mocowaniu za pomocą uszczelek osadczych. Różnica ta przy szybach 6/16/6 wynosił 2-3 dB na korzyść zamocowania za pomocą silikonu. Wyniku tego nie można jednak traktować jako zasady o charakterze ogólnym.

 

 Wpływ przenoszenia dźwięku przez konstrukcje aluminiowe Na izolacyjność akustyczną części przeszklonych ścian osłonowych należy spojrzeć, jak na wypadkową izolacyjność akustyczną wynikająca z przenoszenia dźwięku przez szyby oraz przez elementy konstrukcji aluminiowej.

 

Pomimo, że nie dysponujemy danymi o izolacyjności akustycznej samej konstrukcji aluminiowej, do jakościowej oceny tego zjawiska można wykorzystać zależność wynikającą ze wzoru na wypadkową izolacyjność akustyczną przegrody składającej się z fragmentów o różnej izolacyjności akustycznej. Z zależności tej wynika, że negatywny wpływ przenoszenia dźwięku przez konstrukcje aluminiowe jest tym większy im większa jest izolacyjność akustyczna zastosowanych szyb.

 

Potwierdzające ten wniosek zestawienie przykładowych wyników badań ścian systemów Y1, Y2 i Y3 przedstawiono w tablicy 2. Przy innych systemach wartości Δ mogą być różne, ale ogólna tendencja będzie zachowana. Wskazuje ona, że zwiększenie izolacyjności akustycznej szyb zespolonych zastosowanych w ścianie osłonowej nie przekłada się wprost na wzrost izolacyjności akustycznej tej ściany. Wzrost wskaźników izolacyjności akustycznej ściany osłonowej będzie mniejszy niż wzrost wskaźników izolacyjności akustycznej zastosowanych w tej ścianie szyb zespolonych.

 

 

 

Powstaje zatem pytanie, czy istnieją możliwości zmniejszenia przenoszenia dźwięku przez konstrukcje aluminiowe. Na rys. 2 przedstawiono wpływ wypełnienia piaskiem kształtowników aluminiowych na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej oszklonej szybami 88.2SI/20/44.2SI (a więc o bardzo dużej izolacyjności akustycznej). Wzrost izolacyjności jest widoczny, ale niewystarczający w porównaniu z izolacyjnością akustyczną szyby.

 

Nie dysponujemy  odpowiednimi wynikami badań, ale można zakładać, iż wypełnienie kształtowników aluminiowych płytami gipsowo-kartonowymi w wersjach ściany osłonowej o podwyższonych właściwościach ogniochronnych będzie także miało korzystny wpływ na właściwości akustyczne ściany w przypadku zastosowania w niej szyb zespolonych o dużej izolacyjności akustycznej.

 

 

 

Przedstawione zależności dają również pewne światło na problem stosowania okien w miejsce oszklenia stałego. Przy wypełnieniu modułu ściany osłonowej oknem mamy większą powierzchnię kształtowników aluminiowych. W przypadku zastosowania szyb o malej izolacyjności akustycznej można oczekiwać, że zastosowanie okien spowoduje niewielki wzrost izolacyjności, natomiast w przypadku oszkleń o dużej izolacyjności akustycznej może okazać się, że fragmenty ściany osłonowej z okami będą charakteryzowały się izolacyjnością mniejszą niż przy zastosowaniu oszklenia stałego. Opisane relacje odnoszą się do okien szczelnych, których przymyki nie maja wpływu na ich izolacyjność akustyczną.

 

 

 

Szczególne rozwiązania ścian osłonowych słupowo-ryglowych
Jak wynika z przedstawionych danych na temat izolacyjności akustycznej ścian słupowo-ryglowych  oszklonych szybami zespolonymi, możliwości zwiększenia izolacyjności akustycznej tego rodzaju rozwiązań są ograniczone. Poprawy izolacyjności akustycznej ściany osłonowej należy zatem poszukiwać na drodze stosowania układów podwójnych. Izolacyjność akustyczna takich układów zależy zarówno od rodzaju oszklenia jak i od odległości między poszczególnymi oszkleniami. Zwiększenie odległości, analogicznie jak przy ścianach podwójnych, powoduje wzrost izolacyjności akustycznej całego układu.

 

Charakterystyczne jest, że przy stosunkowo małej odległości (przypadek, gdy obie części oszklenia zamocowane są do tego samego słupa) wzrost izolacyjności akustycznej następuje głównie w paśmie średnich i wysokich częstotliwości, co powoduje wzrost wartości wskaźników Rw i RA1, w mniejszym stopniu RA2. Przykładowe wyniki badań przedstawiono na rys. 3.

 

Bardzo dobrą izolacyjność akustyczną charakteryzują się konstrukcje podwójne, w których odległość między szybami składowymi jest większa. Przy odległości 300 mm i przegrodach składowych z szyb zespolonych o grubości 41 mm (z szyb klejonych z folią akustyczną) i szybą klejoną 12 mm uzyskano izolacyjność akustyczną od 63 (-2, -7) dB

 

Podobnie korzystne wyniki uzyskano w przypadku ściany dwupowłokowej, składającej się ze ściany słupowo-ryglowej szklonej szybami zespolonymi 41,5 mm (z szyb klejonych z folią akustyczną oraz z fragmentem wypełnienia nieprzeziernego) oraz tafli szklanej grubości 15 mm zastosowanej w odległości 600 mm. Widoczne obniżenie izolacyjności akustycznej tego układu w paśmie częstotliwości średnich jest związane ze zjawiskami rezonansowymi, jakie zachodzą w szybie grubości 15 mm (tzw. zjawisko koincydencji).

 

Nie ma to jednak znaczącego wpływu na wartość wskaźnika RA2, który jest podstawowym wskaźnikiem do oceny izolacyjności akustycznej ściany osłonowej. W przypadku ścian dwupowłokowych istotne znaczenie z punktu widzenia akustycznego ma sposób rozwiązania wentylacji  przestrzeni między zasadniczą ścianą osłonową a dodatkową szklaną płytą izolacyjną. Wprowadzenie na każdej kondygnacji żaluzji wentylacyjnych powoduje w tych miejscach obniżenie prawie do zera izolacyjności akustycznej dodatkowej płyty, w wyniku czego wypadkowa izolacyjność akustyczna całego układu zmniejszyła się o ponad 10 dB.

 

W przypadku zastosowania dodatkowej, szklanej płyty osłaniającej budynek, istotnym problemem są także odbicia energii akustycznej w przestrzeni między powłokami. Jeżeli w podstawowej ścianie osłonowej będą zastosowane okna otwierane, odbicia te doprowadzą do powstania bardzo uciążliwych przesłuchów między pomieszczeniami.

 

Uwagi końcowe
Ściana osłonowa słupowo-ryglowa jest z punktu widzenia akustycznego ustrojem bardzo złożonym. W wyniku tego nie można określić izolacyjności akustycznej tego typu ścian metodami obliczeniowymi. Metody obliczeniowe mogą być stosowane jedynie w bardzo ograniczonym zakresie, przy uogólnianiu wyników badań laboratoryjnych.

 

W bardzo dużym uproszczeniu można przyjąć, że izolacyjność akustyczna ściany osłonowej kształtuje się pod wpływem energii akustycznej przenikającej przez wypełnienie modułów szkieletu i przez sam szkielet. Przy zastosowaniu wypełnienia szkieletu szybami zespolonymi o dużej izolacyjności akustycznej mamy do czynienia z sytuacją, w której energia akustyczna przenikająca przez szkielet prowadzi  do obniżenia wypadkowej izolacyjności akustycznej całej ściany (w wartościach wskaźników – nawet do 5-8 dB). Stąd ograniczone są możliwości wzrostu izolacyjności akustycznej ściany osłonowej słupowo-ryglowej całkowicie przeszklonej przez zastosowanie szyb zespolonych o bardzo dużej izolacyjności akustycznej.

 

W praktyce bardzo trudno jest uzyskać RA2>40 dB i Rw>45 dB

 

Znaczący wzrost izolacyjności akustycznej można uzyskać stosując układy podwójne. W zależności od oszklenia powierzchni składowych i odległości między nimi izolacyjność akustyczna takiego układu wyrażona we wskaźnikach może osiągnąć RA2=45-55 dB, RW=50 do ponad 60 dB.

 

 

 

prof. dr Barbara Szudrowicz
Instytut Techniki Budowlanej
Zakład Akustyki

 

 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 6/2012

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik