Повышение звукоизоляции ограждающих конструкций зданий в Западной Африке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, кандидат технических наук Гойта, Ибрехима

• Гойта, Ибрехима
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гойта, Ибрехима

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Развитие науки о звукоизоляции. Основные теории о прохождении звука через ограждающие конструкции.

1.2. Ограждающие конструкции зданий в жарком климате.

1.2.1. Конструктивные особенности.

1.2.2. Показатель изоляции шума

ГЛАВА 2. ПРОХОЖДЕНИЕ ЗВУКА ЧЕРЕЗ СТЕНЫ И ПЕРЕГОРОДКИ ИЗ МЕЛКОШТУЧНЫХ БЛОКОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ АФРИКИ.

2.1. Волновяя теория Седова М.С. прохождения звука через ограждения конечных размеров.

2.1.1. Волновые свойства плоских ограждающих конструкций.

2.1.2. Процесс прохождения звука.

2.1.2.1. Резонансное прохождение звука.

2.1.2.2. Инерционное прохождение звука.

2.1.2.3. Излучение звука ограждающими конструкциями.

2.1.2.4. Звукоизоляция.

2.1.2.5. Предельная звукоизоляция однослойных ограждений.

2.2. Возможности повышения звукоизоляции однослойных ограждений.

2.3. Меры по повышению звукоизоляции помещений.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

ШУМА ОГРАЖДАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ.

3.1. Краткие сведения об исследуемых ограждениях из мелкоштучных блоков.

3.1.1. Применяемые материалы.

3.1.2. Физико-механические характеристики ограждений из мелкоштучных блоков.

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований звукоизоляции, приборы и оборудование.

3.3. Надежность и точность измерения звукоизоляции.

3.4. Влияние на звукоизоляцию косвенной передачи в акустических камерах.

3.5. Зависимость звукоизоляции от геометрических параметров пластин.

3.6. Зависимость звукоизоляции от физико-механических характеристик однослойных ограждений из мелкоштучных блоков

3.7. Влияние резонансов воздуха в пустотах мелкоштучных блоков на звукоизоляцию всего ограждения.

3.8. Влияние на звукоизоляцию ограждения пространственной ориентации составляющих пустотелых блоков.

3.9. Изоляция воздушного шума двухстенными конструкциями из мелкоштучных блоков

3.10. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований звукоизоляции однослойных ограждений из мелкоштучных блоков.

3.11. Возможное снижение звукоизоляции ограждений помещения за счет косвенной передачи шума через двери и окна.

3.12. Изоляция шума междуэтажным перекрытием.

3.12.1. Изоляция воздушного шума перекрытием.

3.12.2. Изоляция ударного шума перекрытием.

3.13. Изоляция шума современными окнами.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОГО СПОСОБА РАСЧЕТА

ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЙ В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ АФРИКИ.

4.1. Прохождение звука с инерционными и собственными волнами ограждения.

4.2. Излучение собственными и инерционными изгибными волнами.

4.3. Инженерный способ расчета звукоизоляции помещений зданий в странах Западной Африки.

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ИЗОЛЯЦИИ ОТ ШУМА ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЙ, РЕАЛИЗУЕМЫХ СТРОИТЕЛЬСТВОМ В СТРАНАХ

ЗАПАДНОЙ АФРИКИ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение звукоизоляции ограждающих конструкций зданий в Западной Африке»

В республике Мали население предпочитает одно- и двухэтажные индивидуальные жилые дома. В практике строительства таких типов жилых зданий наблюдается быстрое распространение застроек на больших территориях. В результате чего плотность жилого фонда оказалась существенно заниженной. Кроме того потребовались огромные затраты на прокладки всех видов инженерных сетей и на строительство городских инфраструктур. Поэтому было решено руководством страны перейти к строительству жилых зданий четырех и более этажей для массового пользования. Однако переход от горизонтального домостроения к вертикальному способствует накоплению большого количества людей в домах. Для их благоприятного проживания должны быть созданы все виды комфорта в жилищах, включая акустический. Как правило последний нарушается из-за повышенного уровня шума, проникающего извне или возникающего и распространяющегося внутри здания. Человек тогда подвергается постоянному воздействию этих различных шумовых нагрузок (транспортных, внутриквартирных и т.д.), что может существенно ухудшить состояние его здоровья и ослабить его работоспособность. Все это говорит о том, что большое внимание должно быть уделено проблеме борьбы с шумом, среди проблем, связанных с охраной и улучшением окружающей среды. Кроме того известно, что стоимость работ при вынужденных (в процессе эксплуатации) мероприятиях по шумозащите в 4-7,2 раза выше стоимости мероприятий, предусмотренных при проектировании. Поэтому необходимо знать заранее характер акустической эффективности (с точки зрения звукоизоляции) применяемых при строительстве гражданских зданий, ограждающих конструкций из традиционных для стран Западной Африки строительных материалов, таких как мелкоштучные блоки. Это позволяет своевременно оценить качество акустического климата в помещениях, и уже на стадии проектирования принять меры, чтобы были обеспечены требования санитарных норм.

Целью диссертационной работы является исследование звукоизоляционных свойств ограждающих конструкций из мелкоштучных блоков, а также разработка мер по повышению их акустической эффективности.

В диссертационной работе решаются следующие задачи:

1 - дать оценку звукоизоляционных свойств традиционных для стран Западной Африки ограждающих конструкций (стен и перекрытий);

2 - на основе более точной теории звукоизоляции провести анализ механизма прохождения звука через данные ограждения с учетом их конечных размеров;

3 - провести комплекс экспериментальных исследований влияния на звукоизоляцию физико-механических и геометрических параметров конструкций из мелкоштучных блоков, а также характера их структуры;

4 - исследовать в натурных условиях изоляцию шума перекрытиями;

5 - провести экспериментальные исследования изоляции шума современными окнами;

6 - разработать инженерный способ расчета звукоизоляции помещений зданий в странах Западной Африки;

7 - разработать рекомендации и мероприятия по повышению изоляции от шума помещений в зданиях, строящихся в странах Западной Африки.

Методы исследования. В работе использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Теоретический анализ механизма прохождения звука через исследуемые ограждения из мелкоштучных блоков проведен на основе теории самосогласования звуковых и вибрационных полей М.С.Седова.

Пределы прочности мелкоштучных блоков и растворных кубиков были определены экспериментальным путем с применением соответственно пресса марки ПСУ-125 и пресса марки ИП-100. В зависимости от полученных их значений был найден модуль упругости конструкции из этих материалов по методикам изложенным в СНиПП-22-81 и пособии к нему.

Экспериментальные исследования звукоизоляции конструкции проводились в больших реверберационных камерах ННГАСУ и во вновь построенном жилом доме по стандартной методике с помощью электроакустической установки, рекомендуемой для аналогового способа измерения. Полученные результаты обрабатывались статистическими методами.

Научная новизна работы.

1 - проведен анализ и определены звукоизолирующие свойства конструкций перекрытий и стен из традиционных (для стран Западной Африки) строительных материалов;

2 - выявлен механизм прохождения звука через однослойные ограждения из мелкоштучных блоков, что дало возможность получить аналитические выражения для определения звукоизоляции с учетом их конечных размеров;

3 - в области низких частот найдено локальное снижение звукоизоляции не только на основной частоте резонанса всего двухкамерного стеклопакета, но и на первой собственной частоте колебаний системы из соседних стекол и воздушной прослойки между ними;

4 - решена задача о звукоизоляции помещений зданий в странах Западной Африки, часть или все ограждения которых находятся под воздействием шумовых нагрузок.

Практическая ценность работы. Приведены формулы для расчета звукоизоляции однослойных ограждений из мелкоштучных блоков, справедливые во всем нормируемом диапазоне частот. Приведенные зависимости позволяют управлять звукоизоляцией путем изменения поверхностной массы, размеров и изгибной жесткости. Для конструкции из мелкоштучных элементов последняя варьируется в зависимости от предела прочности кладки. Предложены практические указания для повышения звукоизоляции традиционных ограждающих конструкций, применяемых в странах Западной Африки.

На защиту выносятся:

- физико-математическая модель процесса прохождения звука через плоские (однослойные) ограждающий конструкции (из мелкоштучных блоков) конечных размеров; результаты экспериментально-теоретических исследований звукоизоляции стеновых конструкций из мелкоштучных блоков;

- результаты натурных исследований звукоизоляции помещения вновь построенного здания, в котором применены монолитные железобетонные плиты перекрытия;

- результаты лабораторных исследований звукоизоляции современного оконного блока из ПВХ профилей со стеклопакетом;

- разработанный инженерный способ проектирования звукоизоляции помещений зданий, строящихся в странах Западной Африки;

- предложенные практические указания по повышению изоляции от шума ограждающими конструкциями зданий, строящихся в странах Западной Африки.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка.

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Гойта, Ибрехима

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Осуществлен анализ ограждающих конструкций, традиционно применяемых в республике Мали (относящейся к странам Западной Африки) при строительстве зданий, и дана их оценка с позиции изоляции шума. Получено, что перекрытия с рулонным материалом могут удовлетворять нормативным требованиям, а стеновые конструкции - нет (за счет меньшей поверхностной плотности).

2. На основе теории М.С.Седова доказано и экспериментально подтверждено, что звукоизоляция ограждения из мелкоштучных блоков зависит, как у однородной панели, от частоты звука, от его поверхностной плотности, геометрических параметров и жесткости. Последняя зависит от модуля упругости кладки.

3. Обнаружено, что звукоизоляция ограждения из мелкоштучных блоков может снижаться на частотах резонансов воздуха в пустотах блоков. Данные резонансы не проявляются при заполнении пустот блоков легким звукопоглощающим материалом.

4. Получено, что звукоизоляция ограждения из мелкоштучных блоков зависит от способа расположения в нем блоков. Например для ограждения из легкобетонных блоков (39x19x19 см) с вертикальными пустотами индекс звукоизоляции /д=50 дб, а для ограждений той же массы из легкобетонных блоков (39x19x19 см) с горизонтальными пустотами (открытыми с одной стороны) 1в=39 дб (см. табл. 3.12).

5. Показано, что ограждение исследуемое в звукомерных камерах следует установить в проеме на опору (см. рис. 3.10) камеры высокого уровня. Таким образом можно избежать косвенной передачи звука в камеру низкого уровня. При такой установке в проеме ограждения из легкобетонных блоков (39x19x19 см) звукоизоляция повысилась, в среднем, на 3-4 дб.

6. Во вновь построенном жилом доме определена звукоизоляция железобетонной конструкции (толщиной 16 см), применяемой в качестве междуквартирной и межкомнатной перегородок. За счет косвенной передачи шума через двери и окна (см. рис. 3.36) звукоизоляция межкомнатной перегородки снизилась на 10-20 дб.

7. Исследована в лабораторных условиях звукоизоляция оконного блока из ПВХ профилей "GEALAN" с двухкамерным стеклопакетом, обладающим одинаковыми стеклами (толщины 4 мм), воздушный промежуток между которыми составлял 8, 10 или 12 мм (при этом di+df=20 мм). Найдено, что на низких частотах локальное снижение звукоизоляции связано не только с резонансом двухкамерного стеклопакета как общей системы масс и упругостей, но и с резонансом системы из соседних стекол и воздушной прослойки между ними.

8. Получено теоретическое решение задачи о звукоизоляции помещений зданий, строящихся в странах Западной Африки, часть или все ограждения которых подвержены воздействию шумовых нагрузок. Найдено, что изменится звукоизоляция помещения с изменением физико-механических характеристик или геометрических параметров любой из его ограждающих конструкций.

9. Из разделов 3.6-3.9, 3.11-3.13 даны практические указания по повышению звукоизоляции ограждающих конструкций, применяемых в странах Западной Африки с целью создания благоприятного акустического климата в помещениях зданий. Для стеновых конструкций необходимо повысить плотность существующих блоков (например, как у легкобетонных блоков «BESSER»),

148

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гойта, Ибрехима, 2000 год

1. Архитектура гражданских и промышленных зданий: Гражданские здания: Учебн. для вузов / под общ. ред. А.В.Захарова. М.: Стройиздат, 1993. -509 с.

2. Бобылев В.Н. Данилин С.Г. О надежности и точности измерений звукоизоляции ограждений // Звукоизоляция конструкций зданий: Тр. / ГИСИ им. В.П.Чкалова. 1974. Вып. 71. с. 66-74.

3. Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция. Л.: Судостроение. 1986. -368 с.

4. Винокур Р.Ю. Звукоизолирующая способность тройного остекления на низких частотах // Гражданское строительство и Архитектура. Экспресс, инфо., вып. 17. Москва 1985. с. 25-29.

5. Винокур Р.Ю, Звукоизоляционные характеристики стеклопакетов // Гражданское строительство и Архитектура. Экспресс, инфо., вып. 4 Москва. 1985. -с.3-15.

6. Гмурман В.Е. Теории вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. шк„ 1997.-479 с.

7. ГОСТ 27296-87. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.

8. ГОСТ 6133-84. Камни бетонные стеновые.

9. Едукова Л.В. Звукоизоляция ограждениями из мягких материалов. Канд. дисс. Горький, 1989. - 181 с.

10. Заборов В.И. Теория звукоизоляции ограждающих конструкций. М.: Стройиздат, 1969. - 184 с.

11. Заборов В.И. и др. Звукоизоляция в жилых и общественных зданиях. -М.: Стройиздат, 1979. 254 с.

12. Иванов Н.И. Основы физической и физиологической акустики. // Техническая акустика транспортных машин: Санкт-Петербург "Политехника", 1992, с. 5-21.

13. Инструкция по измерениям звукоизоляции в зданиях / НИИСФ. М.: Стройиздат, 1960.

14. Кирпич и бетон. Пер. с англ. Редактор Миронец J1.H. Челябинск "Урал", 1995.- 128 с.

15. Ковригин С.Д., Крышов С.И. Архитектурно-строительная акустика: Учебн. пособие для вузов. 2-е изд., перереб. и доп. - М.: Высш. тик 1986. - 256 с.

16. Комар А. Строительные материалы и изделия. Издательство "Высшая школа". -М.: 1976.-540 с.

17. Крейтан В.Г. Защита от внутренних шумов в жилых домах. М.: Стройиздат, 1990. - 260 с.

18. Крокер М.Дж., Баттачария М.К., Прайс А.Дж. Расчет прохождения звука и вибрации через перегородки и соединенные стержни при помощи статистического энергетического метода // конструирование и технология машин: Пер. с англ. 1971. - 93 В, 3. - с 11-18.

19. Лалаев Э.М. Обеспечение акустического комфорта в квартирах жилых зданий со встроенными предприятиями сферы обслуживания // Промышленное и гражданское строительство №10. М.: 1996. с. 24-25.

20. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высш. шк., 1988. - 239 с.

21. Лямшев Л.М. Отражение звука тонкими пластинками и оболочками в жидкости. Изд-во АН СССР. М., 1955.

22. Машьянов Ю.Я. Многопараметричекая оптимизация облегченных звукоизолирующих ограждений зданий и сооружений: Канд. дис. Горький, 1988.-256 с.

23. Овсянников С.Н. Распространение звуковой вибрации в крупнопанельном здании // Звукоизоляция зданий: межвузовский сборник науных трудов. Горький, ГИСИ им. В.П.Чкалова, 1989. С. 18-31.

24. Осипов Г.Л. и др. Защита от шума в градостроительстве: справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1986. - 96 с.

25. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81). М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 152 с.

26. Рекомендации по кладке стен и простенков из пустотных блоков и кирпичей (BESSER-BLOCK), изготовленных по технологии компании "BESSER": ЗАО Корпорация "Сорби". Нижний Новгород, 1995.

27. Релей (Дж.В.Стретт). Теория звука: В 2Т. / Пер. с англ. под ред. С.М.Рытова. М.: Гостехиздат, 1955. - Т.1: 504 с. - Т. 2: 427 с.

28. Ретлинг Э.В. Звукоизоляция внутренних ограждающих конструкций зданий: монография / ВолгГАСА. Волгоград, 1998. 334 с. Деп. В. ВИНИТИ 30.01.1998, №243 -В-98.

29. Ретлинг Э.В. Исследование звукоизоляции ограждающих конструкций зданий и ее повышение. Автореф. Дис. на соиск. учен. Степени докт. Техн. наук. - Н.Новгород, 1999 (ННГАСУ).

30. Садовски Е. Защита от шума многоэтажных зданий, возводимых индустриальными методами // Снижение шума в зданиях и жилых районах. -М.: Стройиздат, 1987. с. 499-537.

31. Седов М.С. Звукоизоляция облегченных ограждающих конструкций: Дис. Докт. Техн. Наук. Горький, 1971. - 343 с.

32. Седов М.С. Проектирование звукоизоляции. Горький. 1980. - 54 с.

33. Седов М.С. Теория инерционного прохождения звука // Изв. Вузов. -Сер: Строительство и архитектура, 1990. №2. с. 37-42.

34. Седов М.С. Звукоизоляция // Техническая акустика Транспортных машин: Санкт-Петербург: Политехника, 1992. с. 68-105.

35. Седов М.С, Звуковая динамика зданий и сооружений // Изв. Вузов. Строительство, 1997. №8. с. 19-23.

36. Седов М.С., Едукова Л.В. Акустический расчет тентовых сооружений: Учебн. пособие. Горький: ГГУ им. Н.И.Лобачевского, 1988. - 47 с.

37. Седов М.С. Повышение эффективности звукоизоляции листовых конструкций. Легкие и сверхлегкие звукоизолирующие ограждения. // Прогнозирование и измерения звуковой среды. Учебн. пособие. Нижний Новгород, 1991.-с. 10-16.

38. Седов М.С. Волновая теория собственных колебаний прямоугольных пластин. //Изв. Вузов. Строительство, 1995. №12. с.28-34.

39. Седов М.С., Бобылев В.Н. Исследование звукоизоляции ограждающих конструкций в больших и малых реверберационных камерах ГИСИ // Звукоизоляция конструкций зданий: Тр. / ГИСИ им. В.П.Чкалова. Вып. 71. - с. 58-66.

40. СНиП П-22-81. Каменные и армокаменные конструкции / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983. - 40 с.

41. СНиП П-12-77. Защита от шума. М.: Стройиздат, 1978. - 49 с.

42. Строительная физика / пер. с нем. под ред. Э.Л.Дешко. М.: Стройиздат, 1982. - 296 с.

43. Фурдуев В.В. Электроакустика. М.Л.: ГостехТеориздат, 1948. - 516 с.

44. Хекль М. Распространение структурного звука в зданиях // Снижение шума в зданиях и жилых районах. М.: Стройиздат, 1987. - с. 262-285.

45. Beranek L.L.Noise Réduction. New York-Toronto-London. Mc.Graw-Hill. Book Company. 1960. - 752 p.

46. Berger. R.: Uber die schalldurchlâssigkeit; Dissertation. Mûnchen, 1910.

47. Bruckmeyer. F.: Schalltechnik im Hochbau; Franz Deuticke verlag, 1962.

48. Craick R.I.M. The prédiction of sound transmission through building using statistical energy analysis // I.of sound and vibration, 1982. №4. p. 505-516.

49. Cremer L. Theorie der Schalldämmung dünner Wände beischrägem EinFall. -Äkust Z, 1942. №7, s. 81-125.

50. Gibbs B.M., Gillford C.L.S. The use power flow method for the assesment of sound transmission in building structures // I. Of sound and vibration, 1976, V. 49. №2. p.267-286.

51. Gibbs B.M., Gillford C.L.S. Prediction by power flow methods of shunt and series dampung in building structures // Applied Acoustics, 1977. V. 10. p. 291-301.

52. Gösele.K und Schüle. W.: Schall, Wärme, Feuchtigkeit; Bauverlag, 3. Auftage, 1976.

53. Heckl M. Die Schalldämmung von homogenen Einfachwänden endlicher Fläche //Acustica, 1960. Bd. 10, №2. s. 98-108.

54. Heckl M. Untersuchung an orthotropic Platten // Acustica, 1960. Vol. 10, №2. -p. 109-115.

55. Josse R., Lamure C. Transmission du son par une paroi simple // Acustica, 1964, №14. s. 226.

56. London A. Transmission of Reverberant sound through single walls // J. of Reseach of Nat. Bureau of Standart, 1949. V. 42, № 6. p. 605-615.

57. Lyon R.H., Maidanik G., "Power Flow Between Lineary Coupled Oscillators", Journal Acoust. Society America, vol. 34,1962. p. 623.

58. Reissner H. Der senkrechte und schräge Durchtritt einer in einem flüssiger Medium erzeugten ebenen Dilatations (longitudinal) Welle durch eine in diesem Medium befindliche planparallelefeste Platte // Helv. Phys. ASTA, 1938, №11. s. 140.

59. Renaud H. Travaux de Construction: Technologie du batiment/ Gros Oeuvre/ Les Editions Foucher, Paris, 1993.

60. Schoch A. Der Schalldurchgang durch Platten. // Acustica. 1952. Bd.2, №1.-s. I.

61. Schoch. A.: Zum EinFlub der seitlichen Begrenzung auf die Schalldurchlässigkeit einfacher Wände; Acustica, 1954.153

62. Schoch A., Feher. The mechanism of sound transmission through single leaf partitions, investigated using small scalle models. Acustica, vol. 2, №5, 1952, s. 189.

63. Ингерслев Ф. Акустика в современной строительной практике. Пер. с англ. Госстройиздат. Москва. 1957. 295 с.

64. Руководство по расчету и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций зданий. М.: Стройиздат, 1983. - 64 с.