Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Płytowe ustroje dźwiękochłonne - rozwiązania konstrukcyjne i obliczenia symulacyjne

Sound-absorbing panel systems - structural arrangements and simulation calculations
Sufit podwieszany jako przykład płytowego ustroju dźwiękochłonnego (płyta sufitowa Sonar<sup>®</sup>)
Sufit podwieszany jako przykład płytowego ustroju dźwiękochłonnego (płyta sufitowa Sonar®)
Rockfon

W budownictwie, ze względu na cechy materiałowe i konstrukcyjne, jak również z uwagi na mechanizm pochłaniania dźwięku rozróżnia się: materiały i wyroby dźwiękochłonne oraz ustroje dźwiękochłonne [1]. Jeśli chodzi o materiały i wyroby dźwiękochłonne, to charakteryzuje je duży współczynnik pochłaniania dźwięku w paśmie średnich i dużych częstotliwości (powyżej 500 Hz), natomiast mały w paśmie małych częstotliwości.

Ponieważ zwiększenie skuteczności pochłaniania dźwięku przez materiał (wyrób) w paśmie małych częstotliwości poprzez zwiększenie jego grubości [2] jest mało ekonomiczne i niekiedy wręcz niemożliwe, znacznie wygodniejszym sposobem do osiągnięcia celu opisanego we wstępie jest zastosowanie ustrojów dźwiękochłonnych, które mogą pochłaniać dźwięk w różnych pasmach częstotliwości, w zależności od ich konstrukcji, zarówno w bardzo wąskich, jak i szerokich.

Przez ustrój dźwiękochłonny rozumie się układ płaski lub przestrzenny, wykonany z jednego lub z kilku materiałów, które tworzą układ rezonansowy pochłaniający dźwięk w określonym paśmie częstotliwości. Wśród ustrojów dźwiękochłonnych wyróżnia się:

  • płytowe,
  • membranowe,
  • perforowane,
  • szczelinowe
  • i przestrzenne [3].

Największe pochłanianie dźwięku przez ustrój występuje dla jego częstotliwości rezonansowej, co również dotyczy materiałów oraz wyrobów. W zależności od potrzeb, można kształtować charakterystykę pochłaniania dźwięku, przez co ustroje dźwiękochłonne znajdują szerokie zastosowanie praktyczne. Ustrój dźwiękochłonny zazwyczaj wewnątrz wypełniony jest materiałem dźwiękochłonnym.

Ustroje dźwiękochłonne są projektowane dla konkretnych przypadków, w których decydujące są dwa parametry:

  • częstotliwość rezonansowa (czasami więcej niż jedna)
  • i charakterystyka współczynnika pochłaniania dźwięku.

W celu dokładnego wyznaczenia charakterystyki pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku przez ustrój dźwiękochłonny przeprowadza się pomiary w warunkach laboratoryjnych, w specjalnych pomieszczeniach, zwanych  komorami pogłosowymi, przy wykorzystaniu specjalistycznej aparatury pomiarowej [4]. Do orientacyjnych obliczeń częstotliwości rezonansowej niektórych typów ustrojów takich jak np. płytowych mogą mieć zastosowanie wzory podane przez Kuttruffa [5] lub Sadowskiego [2].

Abstrakt

Odpowiedni dobór elementów konstrukcyjnych pod względem zastosowanych materiałów, wymiarów i układów warstw w płytowych ustrojach dźwiękochłonnych pozwala na kształtowanie charakterystyki pochłaniania dźwięku. W artykule autorzy przedstawili wyniki badań symulacyjnych podstawowych parametrów kilkunastu wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych. Pokazano wpływ zmiany parametrów konstrukcyjnych na częstotliwość rezonansową ustroju i na zakres największego pochłaniania dźwięku określony przez wyznaczone charakterystyki częstotliwościowe współczynnika pochłaniania.

Sound-absorbing panel systems - structural arrangements and simulation calculations

Appropriate selection of structural components, in terms of applied materials, dimensions and layered systems in sound-absorbing panel systems, is a prerequisite for determination of sound absorption characteristics. In the article, the authors presented the results of simulation studies of the basic parameters for more than ten structural arrangement options in soundproofing systems. There is also a presentation of the effect of varying structural parameters on the resonance frequency of the system and on the maximum sound absorption range range determined by the calculated frequency characteristics of the absorption coefficient.

Do obliczeń częstotliwości rezonansowej oraz wyznaczenia charakterystyki pochłaniania dźwięku układu o strukturze wielowarstwowej, a więc składającego się z kilku materiałów tworzących w ten sposób ustrój dźwiękochłonny, stosowane są coraz częściej także komputerowe obliczenia symulacyjne, gdzie przy użyciu odpowiedniego oprogramowania z pewnym przybliżeniem, wynikającym z założeń stosowanych modeli obliczeniowych można te dwa parametry wyznaczyć. I tego typu analizy wpływu parametrów konstrukcyjnych wybranego typu ustrojów dźwiękochłonnych - płytowych na jego właściwości są przedmiotem artykułu.

Czytaj też: Terenowe badania poziomu dźwięków uderzeniowych przenikających z pomieszczeń komunikacji ogólnej >>>

Wyniki takich analiz można traktować jako badania wstępne natomiast zawsze należy dążyć do określania dokładnej charakterystyki pogłosowego współczynnika pochłaniania za pomocą pomiarów ustroju w komorze pogłosowej.

Płytowe ustroje dźwiękochłonne

Płytowy ustrój dźwiękochłonny tworzy w zasadzie płyta umieszczona w pewnej odległości od powierzchni odbijającej. Obszar między płytą a powierzchnią odbijającą może, ale nie musi, być wypełniony materiałem dźwiękochłonnym. Z reguły płytowe ustroje dźwiękochłonne odznaczają się dużymi wartościami pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku w paśmie małych częstotliwości. Schemat ustroju płytowego pokazany jest na RYS. 1.

RYS. 1. Płytowy ustrój dźwiękochłonny: 1 – powierzchnia odbijająca (strop lub ściana), 2 – szkielet konstrukcyjny, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa; rys. [źródło: Z. Engel, „Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001]
RYS. 1. Płytowy ustrój dźwiękochłonny: 1 - powierzchnia odbijająca (strop lub ściana), 2 - szkielet konstrukcyjny, 3 - wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 - płyta czołowa; rys. [źródło: Z. Engel, "Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001]

Do praktycznych zastosowań płytowych ustrojów dźwiękochłonnych stosuje się wzór na obliczenie częstotliwości rezonansowej [5]:

gdzie:

M - gęstość powierzchniowa płyty w kg/m2,
d - odległość płyty od ściany lub stropu w cm.

Powyższy wzór jest wystarczająco poprawny dla płyt grubości do 20 mm, a także w przypadkach, gdy odległość płyty od powierzchni odbijającej jest nie mniejsza niż 80 cm.

Warianty rozwiązań konstrukcyjnych

Celem badań symulacyjnych było określenie częstotliwości rezonansowych oraz wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku 17 wariantów płytowych ustrojów dźwiękochłonnych. Konfiguracje parametrów każdego z analizowanych wariantów podano w TABELI, a wybrane schematy wariantów przedstawiono na RYS. 2, RYS. 3, RYS. 4, RYS. 5, RYS. 6, RYS. 7, RYS. 8, RYS. 9, RYS. 10, RYS. 11 i RYS. 12.

TABELA. Warianty rozwiązań konstrukcyjnych analizowanych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych
TABELA. Warianty rozwiązań konstrukcyjnych analizowanych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych
RYS. 2. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski)
RYS. 4. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski) RYS. 8. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski)
RYS. 5. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski) RYS. 9. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski)
RYS. 2-9. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 - powierzchnia odbijająca, 2 - szczelina powietrzna, 3 - wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 - płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów
RYS. 10. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski)
RYS. 10. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 - powierzchnia odbijająca, 2 - szczelina powietrzna, 3 - wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 - płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów

Każdy z wariantów (patrz: TABELA) zawierał wypełniacz w postaci wełny mineralnej grubości 50 mm, z wyjątkiem wariantów 15-17, które miały grubości wypełnienia odpowiednio 75, 100 i 150 mm. Płytę czołową każdego ustroju stanowiła płyta gipsowo-kartonowa (płyta g-k) grubości 9,5 mm, z wyjątkiem wariantów 11-14. Płytowe ustroje dźwiękochłonne miały grubości z przedziału 59,5-159,5 mm.

Analizowano, jak zmieniają się podstawowe parametry ustrojów płytowych pod wpływem:

  • zmiany grubości szczeliny powietrznej,
  • zmiany gęstości wełny mineralnej grubości 50 mm dla przypadków bez szczeliny oraz ze szczeliną powietrzną,
  • zmiany grubości płyty czołowej przy stałej grubości wełny mineralnej 50 mm dla przypadków bez szczeliny i ze szczeliną powietrzną grubości 50 mm
  • oraz zmiany grubości wełny mineralnej w ustrojach bez szczeliny powietrznej.
RYS. 11. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski) RYS. 12. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 – powierzchnia odbijająca, 2 – szczelina powietrzna, 3 – wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 – płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów (K. Kosała, R. Olszewski)
RYS. 11 i 12. Schematy analizowanych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych płytowych ustrojów dźwiękochłonnych: 1 - powierzchnia odbijająca, 2 - szczelina powietrzna, 3 - wypełnienie (płyta z wełny mineralnej), 4 - płyta czołowa gipsowo‑kartonowa; rys. archiwum autorów

 

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 10/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

dr hab. inż. Krzysztof Kosała
dr hab. inż. Krzysztof Kosała
Krzysztof Kosała jest absolwentem Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, gdzie pracuje od 2003 r., obecnie jako adiunkt w Katedrze Mechaniki i Wibroakust... więcej »
dr inż. Ryszard  Olszewski
dr inż. Ryszard  Olszewski
Ryszard Olszewsk i jest absolwentem Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, gdzie pracuje od 1998 r., obecnie jest adiunktem w Katedrze Mechaniki i Wibroak... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.