Защита от внутренних шумов в жилых домах

Предисловие

Одним из важных качеств жилища, определяющих условия проживания людей, является звукоизоляция помещений. Функция звукоизоляции не ограничивается только снижением интенсивности проникающих в помещение шумов до уровня, допускаемого санитарными нормами, т.е. безопасного для человека, не создающего дискомфорта. Звукоизоляция призвана также обеспечить достаточный уровень обособленности, интимности жилища, что необходимо для нормальной жизни семьи, воспитания детей. Звукоизоляция помещений формируется на всех стадиях создания жилого дома: при проектировании, изготовлении сборных элементов, возведении и отделке здания, монтаже инженерного оборудования. Проектирование здания — первая и решающая стадия. Ошибки, допущенные на этом этапе, в большинстве случаев невозможно исправить на последующих этапах.

При проектировании жилого дома, его деталей и конструкций должен быть сформирован комплекс функциональных и эксплуатационных качеств, которые определяются архитектурно-планировочными и конструктивными решениями, и достигнута технико-экономическая эффективность проекта в целом. В этом комплексе звукоизоляция занимает одно из важных мест. Необходимость обеспечения звукоизоляции помещений решающим образом влияет на выбор параметров таких конструкций здания, как перекрытия, внутренние стены, перегородки, в значительной мере определяет их структуру, стоимость, трудоемкость изготовления.

Требования, выдвигаемые для достижения необходимого уровня звукоизоляции и других функциональных и эксплуатационных качеств дома, не всегда согласуются между собой, а порой вступают в противоречие. В связи с этим оптимизация проектных решений конструкций невозможна без учета требований к звукоизоляции. С широким развитием строительства по типовым проектам конструирование зданий, в том числе полносборных крупнопанельных, превратилось в комплексный процесс разработки конструкций, включающий в себя проектирование на основе существующих инструктивно-нормативных документов, экспериментальное проектирование, базирующееся на новейших результатах научно-исследовательских работ, экспериментальное уточнение проектных решений, их проверку в домах — представителях новых проектов и корректировку на основе результатов этой проверки. Таким образом, конструирование жилых домов по своей структуре приблизилось к процессу разработки станков, автомобилей и другой промышленной продукции. Сочетание проектирования с экспериментом особенно важно в тех областях конструирования, где уровень развития теории еще не позволяет решить расчетом все возникающие вопросы. К таким областям относится и звукоизоляция.

Учет влияния на звукоизоляцию конструктивных и планировочных параметров при поиске оптимальных проектных решений

Под оптимизацией при решении вопросов звукоизоляции подразумевается выбор таких определяющих уровень этой характеристики параметров, которые одновременно позволяют достичь необходимого уровня других эксплуатационных качеств дома при лучших экономических показателях. Когда уровень функциональных и эксплуатационных качеств одинаков, решающим критерием для оценки оптимальности вариантов проектных решений становится их экономичность. Однако требования экономичности не стабильны, их нельзя определить раз и навсегда, так как они зависят от экономической конъюнктурь), общих задач народного хозяйства, обеспеченности различными ресурса ми и т.д. Соответственно наряду с требованием минимизации денежных затрат на первый план могут быть выдвинуты задачи экономии трудовых ресурсов, энергии, снижения материалоем­кости или массы конструкций и т.п.

Чтобы найти оптимальное решение, нужно иметь возможность быстро оценить большое число проектных вариантов, параметры которых обеспечивают требуемый уровень звукоизоляции. Для этого необходимы достаточно надежные и в то же время простые практические методы расчета звукоизоляции. Лучше всего поставленную задачу можно решить с помощью таких методов расчета, в которых используют непосредственные зависимости нормируемых характеристик звукоизоляции от изменяемых при проекти­ровании параметров конструкций и планировки зданий.

Нормируемые характеристики звукоизоляции, их связь с параметрами, изменяемыми при проектировании

Изоляция воздушного шума конструкцией характеризуется ее звукоизолирующей способностью в помещении с источником шума и в изолируемом помещении; учитывает влияние на уровень звукового давления в изолируемом помещении площади S, м2, конструкции, излучающей звук, и эквивалентной площади звукопоглощения А, м2, в этом помещении.

Изоляция ударного шума конструкцией характеризуется приведенным уровнем звукового давления, которое возникает в помещении при работе расположенного на этой конструкции стандартизованного источника ударного шума (ударной машины).

Звукоизолирующая способность конструкции R и приведенный уровень ударного шума Ln в общем случае меняются с изменением частоты звука. Зависимость величины R или Ln от частоты называется частотной характеристикой. Частотные характеристики R и Ln конструкций жилых зданий определяют в полосах частот шириной в 1/3 октавы (увеличение на 1 октаву соответствует удвоению частоты звука). Для этого при измерении уровней звукового давления используют электрические фильтры с указанной шириной пропускания. Изображая частотную характеристику графически, по горизонтальной оси в логарифмическом масштабе откладывают значения среднегеометрических частот полос шири­ной в 1/3 октавы, а по вертикальной в линейном масштабе — звукоизолирующей способности или приведенного уровня ударного шума в децибелах.

Чтобы оценить звукоизоляционные качества конструкции, нужно сравнить ее звукоизолирующую способность или приведенный уровень ударного шума в каждой полосе частот с требуемыми значениями. Требуемые значения звукоизолирующей способности и приведенного уровня ударного шума, построенные в зависимости от частоты, образуют нормативные частотные.

Звукоизоляционные качества конструкции оценивают с помощью нормативной частотной характеристики следующим образом. Нормативную частотную характеристику сдвигают вертикально относительно ее первоначального положения так, чтобы среднее неблагоприятное отклонение от нее частотной характеристики конструкции было равно 2 дБ при максимальном неблагоприятном отклонении меньше 8 дБ, либо так, чтобы максимальное неблагоприятное отклонение на любой частоте было равно 8 дБ при среднем неблагоприятном отклонении меньше 2 дБ (неблагоприятными являются отклонения в сторону меньшей звукоизолирующей способности или большего приведенного уровня ударного шума; среднее неблагоприятное отклонение есть сумма всех неблагоприятных отклонений, деленная на число частотных полос, входящих в нормируемый диапазон).

Звукоизоляция конструкции оценивается числом, определяющим положение сдвинутой нормативной кривой при выполнении указанных условий. В действовавших до 1978 г. нормах это число называлось показателем изоляции от воздушного шума Ев, или показателем изоляции от ударного шума Еу. Показатель равен целому числу децибел, на которое смещена нормативная частотная характеристика от своего первоначального положения. Если она смещена в сторону большей звукоизолирующей способности или меньшего приведенного уровня ударного шума, показатель имеет знак плюс, если в противоположную сторону — минус. При первоначальном положении кривой оба показателя равны нулю.

В действующих нормах показатели Ев и Еу заменены индексами изоляции воздушного шума lB и приведенного уровня ударного шума ly. Определяющих помещения одной квартиры от помещений другой квартиры, а также от лестничных клеток, коридоров и т.п., - 50; для стен, перегородок и перекрытий, разделяющих комнаты внутри квартиры, - 41; для перегородок между комнатами и санитарными узлами одной квартиры - 45; для перекрытий и стен между помещениями квартиры и магазинами — 55; для перекрытий и стен между помещениями квартиры и кафе, ресторанами, спортивными залами и другими "шумными" помещениями — 60. Фактические индексы изоляции воздушного шума должны быть равны или больше нормативных.

Нормативные значения индексов приведенного уровня ударно­го шума I" составляют, дБ: для перекрытий, отделяющих помещения одной квартиры от помещений другой квартиры, а также от подвалов, холлов, лестничных клеток и т.п., — 67; для перекрытий между комнатами в двухэтажной квартире - 75; для перекрытий, отделяющих помещения квартир от расположенных выше ресторанов, спортивных залов, кафе и других "шумных" помещений,-50. Фактические значения индексов приведенного уровня ударного шума должны быть равны или меньше нормативных.

Таким образом, нормируемыми характеристиками, определяющими звукоизоляционные качества конструкций жилых зданий, являются их индексы изоляции воздушного шума и приведенного уровня ударного шума. При проектировании необходимо обеспечить нормативные значения этих характеристик, задаваясь определенными конструктивными и планировочными параметрами зданий — геометрическими и физическими. Связи между нормируемыми характеристиками звукоизоляции и параметрами, изменяемыми при проектировании, многоступенчаты и сложны. Чисто теоретическое выявление таких связей затруднено отсутствием аналитического выражения для определения индекса по известной частотной характеристике звукоизоляции (индекс звукоизоляции находят, как показано ранее, методом последовательных попыток: сдвигая нормативную кривую и проверяя выполнение одного из указанных условий).

Теория звукоизоляции дает достаточно сложные выражения зависимости звукоизолирующей способности конструкции или приведенного уровня ударного шума от частоты, а также от геометрических и физических характеристик ограждений. Несмотря на указанные трудности, выявление непосредственных связей между нормируемыми характеристиками (индексами) звукоизоляции и параметрами, изменяемыми при проектировании, возможно на основе анализа теории звукоизоляции и экспериментальных данных.

В этой главе рассмотрены такие непосредственные зависимости и основанные на них практические методы расчета, которые используются при проектировании для учета влияния характеристик материалов и конструкций, конструктивной и планировочной структуры здания и других пара­метров на звукоизоляцию помещений. Важнейшим параметром ограждающих конструкций, позволяющим классифицировать их в зависимости от характера прохождения звука и формирования звукоизоляционных качеств, является структура ограждения. По этому признаку их разделяют на акустически однородные и акустически неоднородные.

Для конструкций жилых зданий основной вид колебаний, передающих звуковую энергию из одного помещения в другое, — изгибные колебания. От структуры ограждения зависит, колеблется ли оно как единое целое, или отдельные его слои или элементы совершают колебания, различные по амплитуде и фазе.

К акустически однородным ограждающим конструкциям относят однослойные (в том числе с небольшими пустотами) конструкции, а также состоящие из двух или более слоев (элементов) твердых материалов (бетона, кирпичной кладки, раствора, металла, дерева и т.д.), жестко связанных между собой по всей площади ограждения. Такие конструкции колеблются как единое целое либо различиями в колебаниях отдельных их слоев и элементов можно пренебречь.

Пустоты в однослойных конструкциях можно считать "небольшими", если они образуют стенки в виде свода с круговым или близким к нему криволинейным очертанием поверхностей, а также стенки с прямолинейным или пологим криволинейным очертанием поверхностей.

К акустически неоднородным относят конструкции из двух или более слоев (элементов) твердых материалов, разделенных воздушным промежутком или звукоизоляционной прослойкой, а также однослойные конструкции с большими пустотами. Отдельные слои или элементы таких конструкций могут совершать изгибные колебания, значительно различающиеся по амплитуде и фазе. Кроме того, при общем изгибном колебании ограждения, в отдельных его слоях или элементах основная доля звуковой энергии может передаваться посредством продольных колебании, например в воздушном промежутке или в звукоизоляционной прослойке.

Звукоизоляционной считается такая прослойка в конструкции, которая благодаря значительной своей деформативности снижает передачу колебаний от одного слоя твердого материала к другому по сравнению с передачей колебаний при жестком контакте слоев между собой. При изгибных колебаниях одного из твердых слоев конструкции его поверхность перемещается, вызывая деформации и напряжения в звукоизоляционной прослойке.

Напряжение в прослойке и оказываемое ею на второй твердый слой давление пропорциональны величине. Указанная величина, называемая линейной динамической жесткостью - важнейшая характеристика звукоизоляционной прослойки, определяющая эффективность последней. Чем мень­ше линейная динамическая жёсткость звукоизоляционной прослойки S, тем в большей степени снижается передача колебаний от одного твердого слоя конструкции к другому. Прослойка с большой линейной динамической жесткостью практически не снижает передачу колебаний. В конструкциях, применяемых в жилых домах, звукоизоляционной считают прослойку, у которой S < 30 ¦ 107 Па/м.

Прежде чем рассматривать современные теоретические представления о механизме прохождения звука через ограждающую конструкцию и о формировании ее звукоизолирующей способности, рассмотрим некоторые основные понятия, связанные со звуковыми колебаниями воздуха в помещении и изгибными колебаниями плит. При возбуждении звука в помещении в результате отражений от ограждающих поверхностей звуковые волны движутся в любых направлениях. Создается звуковое поле, близкое к диффузному (диффузным считается однородное поле, в котором падение звуковых волн под любым углом равновероятно).

При сложении прямой и отраженной волн, движущихся во встречном направлении, возможно образование стоячих волн. Устанавливающиеся таким образом колебания воздуха называются собственными колебаниями (модами) помещения. Моды несут в себе основную часть звуковой энергии, излучаемой в это помещение источником. На поверхности рассматриваемого ограждения каждая мода образует свою форму распределения звукового давления, которая характеризуется расположением узловых линий и зон наибольшего давления. Переменное давление на поверхности конструкции вызывает ее колебания. Колебания поверхности ограждения, выходящей в изолируемое помещение, вызывают колебания воздуха в нем - происходит излучение звуковой энергии в это помещение.

При ударных воздействиях на конструкцию процесс передачи энергии через нее принципиально тот же. Однако интенсивность колебаний конструкции определяется в этом случае главным образом характеристиками ударного воздействия, а не звукового поля в помещении с источником шума. Колебания, совершаемые плитой под воздействием внешней переменной силы, например звукового давления, называются вынужденными. Эти колебания совершаются с частотой, равной частоте периодического изменения возбуждающей силы. Колебания, которые плита совершает будучи выведенной из состояния равновесия без дальнейшего воздействия возбуждающей силы, называются собственными. Они могут происходить только на определенных частотах — собственных частотах.

Собственные колебания устанавливаются на тех частотах, на которых в результате наложения бегущей волны и волны, отраженной от границы плиты, образуются стоячие волны. Каждой собственной частоте соответствует свое расположение узловых линий и зон наибольшей вибрации на поверхности плиты, т.е. своя форма колебаний плиты.

Собственные колебания плиты носят затухающий характер, что объясняется затратой энергии на преодоление сил трения в материале (внутреннего трения) и на границах плиты. В результате этого механическая энергия колебаний плиты превращается в тепловую и рассеивается. Способность материала преобразовы­вать и рассеивать энергию механических колебаний характеризуется безразмерным коэффициентом потерь rj. Потери звуковой энергии на внутреннее трение, а также потери на границах плиты определяют собой степень ее демпфирования.

При совпадении частоты возбуждающей силы с собственной частотой плиты возникает резонанс, т.е. значительный рост амплитуды колебаний без увеличения возбуждающей силы. При плав­ном изменении частоты возбуждающей силы амплитуда колебаний растет, достигая максимума в момент совпадения с собственной частотой плиты, а затем уменьшается, образуя резонансный пик. Ширина и высота резонансного пика зависят от демпфирования плиты. Чем больше потери в материале и на границах плиты, тем шире и ниже резонансный пик.

Когда колебания ограждения возбуждаются падающими на него звуковыми волнами, возможно явление волнового совпадения, описанное Л.Кремером [60], который рассмотрел это явление в связи с передачей звука через ограждение, представленное в виде безграничной плиты. При падении звука на поверхность ограждения под углом расстояние между точками на этой поверхности, в которые следующие одна за другой звуковые волны приходят в рассматриваемый момент времени в одинаковой фазе, равно X/sin (где X - длина волны в воздухе; - угол между направлением распространения волн и нормалью к поверхности ограждения). Это расстояние называют следом падающей волны. В колеблющемся ограждении возникает изгибная волна длиной Аи. Если длина волны в воздухе меньше длины изгибной волны, то при определенном угле падения ^Д падающей волны становится равным длине волны изгиба.

Распределение звукового давления на поверхности ограждения совпадает с распределением его поперечных перемещений. В этих условиях возникает так называемое волновое совпадение, амплитуда колебаний плиты возрастает.

Для плиты неограниченных размеров направление движения воздушных звуковых волн в ее плоскости не имеет значения, так как всегда можно принять, что оно совпадает с направлением движения изгибных волн. У прямоугольной плиты (ограниченной в двух направлениях) формы собственных колебаний устанавливаются в результате сложения изгибных волн, перемещающихся в двух направлениях, параллельных сторонам плиты, х и у. В этих условиях следует рассмотреть более общий случай падения звуковой волны: под углом $ — в плоскости, нормальной к ограждению, и под углом а к оси у, параллельной одной из сторон плиты в плоскости ограждения. Звуковую волну, движущуюся под углом а к оси у, можно представить как сумму двух волн, движущихся в направлениях х и у.

Таким образом, при косом в плоскости ограждения падении звука волновое совпадение в прямоугольной плите ограниченных размеров возможно на частотах/меньших f.

М.С. Седов показал, что наиболее интенсивное увеличение амплитуды колебаний в области волнового совпадения у реальных плит, ограниченных в двух направлениях, происходит только на собственных частотах. Если частота звука совпадает с собственной частотой плиты, а форма собственных колебаний плиты — с формой распределения звукового давления на ее поверхности (т.е. происходит волновое совпадение), то возникает пространственно-частотный резонанс. При совпадении узловых линий формы собственных колебаний плиты с узловыми линиями распределения звукового давления на ее поверхности в двух направлениях возникает полный, а при совпадении их только в одном направлении — неполный пространственно-частотный резонанс. Случай, когда совпадают только частоты, а узловые линии форм колебаний не совпадают, соответствует простому частотному резонансу. Наибольшую высоту резонансный пик амплитуды колебаний имеет при полном пространственно-частотном резонансе, наименьшую — при частотном резонансе.

Решающим фактором, определяющим реализацию пространственно-частотных резонансов, является соотношение рядов собственных частот помещения и ограждения. При малой плотности спектров этих частот вероятность их совпадения, т.е. реализации пространственно-частотных резонансов, мала. Вероятность совпадения увеличивается по мере роста плотности спектров собственных частот.

Влияние параметров акустически однородных конструкций на изоляцию воздушного шума

Первое теоретическое исследование звукоизолирующей способности акустически однородных ограждений выполнено Рэлеем, который рассмотрел нормальное падение звука на пластину неограниченной протяженности. Принятые им условия значительно отличаются от реальных. В дальнейшем теория развивалась в направлении приближения к реальным условиям работы ограждения. Л.Кремер и В.И. Заборов рассмотрели падение звуковых волн под произвольными углами на пластину также неограниченной протяженности. М.Хекль перешел к пластине ограниченной длины и безграничной ширины. М.С. Седов, рассматривая взаимодействие волновых процессов в конструкции и в воздухе помещений, разработал теорию акустически однородных ограждений реальных размеров, ограниченных в двух направлениях. Теоретические исследования в этой области выполнены также А.Мейером, Р.Жоссом и С.Ламуром, Т.Кильманом, М.Бхаттачариа и М.Крокером, А.Нильссоном и др.

Согласно закону массы звукоизолирующая способность конструкции зависит только от ее поверхностной плотности, т.е. от массы единицы ее поверхности и от частоты звука. Влияние жесткости и демпфирования на звукоизолирующую способность конструкции не учитывается. Удвоение поверхностной плотности конструкции приводит к увеличению звукоизолирующей способности на всех частотах на 6 дБ.

Частотные характеристики конструкций различной поверхностной плотности представляют собой семейство параллельных прямых, имеющих темп роста звукоизолирующей способности 6 дБ на каждую октаву (увеличение звукоизолирующей способности на 6 дБ при удвоении частоты). Измерения звукоизолирующей способности конструкций показывают, что их частотные характеристики существенно отличаются от таковых, построенных по закону массы.

У реальных конструкций вместо равномерного увеличения звукоизолирующей способности во всем диапазоне при росте частоты звука наблюдаются участки с различным темпом ее роста, а также участки, на которых звукоизолирующая способность не увеличивается j и даже снижается при повышении частоты звука. Эти отклонения j| от закона массы можно объяснить при рассмотрении волновых; процессов в конструкции и в воздухе помещения с учетом явлений частотного и пространственного резонанса. Очертание частотной характеристики в нормируемом диапазоне определяется, в первую очередь, значениями характерных частот: низшей собственной частоты и граничной частоты волнового совпадения.

От них зависит положение в нормируемом диапазоне специфических участков частотной характеристики, каждому из которых соответствует особый механизм прохождения звука и формирования звукоизолирующей способности конструкции. Конструкции из бетона и кирпичной кладки (в дальнейшем называемые массивными) и конструкции из тонких листовых материалов значительно отличаются друг от друга расположением граничной частоты волнового совпадения f относительно низшей собствен­ной частоты fH конструкции и границ нормируемого диапазона. На графике отмечены границы применяемых на практике толщин материалов.

Низшая собственная частота конструкций из листовых материалов, применяемых обычно в сочетании с несущим каркасом. Граничная частота тонких листовых конструкций находится либо за пределами нормируемого диапазона, либо в верхней его части (не ниже 1000 Гц). Низшая собственная частота расположена, как правило, за низшей границей нормируемого диапазона. Дистанция между низшей собственной и граничной частотами у конструкций из листовых материалов составляет от 4 до 10 октав.

Граничная частота массивных конструкций расположена в нижней части нормируемого диапазона (не выше 500 Гц) либо за его нижней границей. Наибольшая дистанция между низшей собственной и граничной частотами составляет около 4 октав. У конструкций толщиной 12 см и более она снижается до 1—2 октав, а у конструкций толщиной 20 см и более граничная частота может быть ниже, чем низшая собственная частота.

Указанные особенности в расположении характерных частот листовых и массивных конструкций определяют существенные различия в характере изменения их звукоизолирующей способности в нормируемом диапазоне частот.

Фактические частотные характеристики листовых конструкций сильно отличаются от зависимостей, построенных по закону массы.

Наиболее резкие отличия наблюдаются в области, расположенной вблизи граничной частоты конструкции f. Основной причиной существенного снижения звукоизоляции в этой области являются пространственно-частотные резонансы, увеличивающие амплитуду колебаний конструкции и тем самым передачу звуковой энергии из одного помещения в другое. Наибольшее снижение звукоизопирующей способности по сравнению с законом массы (на граничной частоте) ДЯ зависит от плотности спектров собственных частот ограждения и помещения в этой области, определяющих вероятность реализации пространственно-частотных резонансов и их число в 1/Зоктавной полосе, а также от демпфирования конструкции, определяющего высоту резонансных пиков. Плотность спектра собственных частот ограждения возрастает по мере удаления от низшей собственной частоты fH. Отношение frp / fH хорошо характеризует плотность спектра собственных частот ограждения в области граничной частоты.

М.Хекль и К.Гезеле предложили определять снижение звукоизоляции на граничной частоте. Для плиты, не ограниченной в одном направлении. Следовательно, снижение звукоизоляции на граничной частоте поставлено в зависимость от отношения граничной и низшей собственной частот frp / fH и коэффициента потерь, что соответствует описанному механизму прохождения звука через ограждение. По мере снижения f уменьшается и величина aR. При больших значениях f в частотной характеристике образуется "провал"; при значениях frp < 1000 Гц глубина "провала" становится незначительной, и участок частотной характеристики в окрестностях граничной частоты приближается к горизонтальной линии — "плато".

При малых размерах ячейки несущего каркаса листовой конструкции ее низшая резонансная частота приближается к нормируемому диапазону или даже входит в него. По данным В.Н. Бобылева , на частотах ниже fH звукоизолирующая способность конструкции на 15—35 дБ выше, чем по закону массы.

Таким образом, звукоизолирующая способность акустически однородных конструкций из листовых материалов в нормируемом диапазоне определяется положением граничной и низшей собственной частот, числом реализуемых частотных и пространственно-частотных резонансов и высотой возникающих резонансных пиков. В свою очередь указанные параметры зависят от соотношения поверхностной плотности и цилиндрической жесткости конструкции, ее демпфирования, условий закрепления по контуру и от размеров этой конструкции (в плане) и разделенных ею помещений.

Лишь на достаточном удалении от fH и frp (между ними) закон массы приближенно отражает фактическую звукоизолирующую способность ограждения. Уменьшение граничной частоты листовой конструкции, например, в результате увеличения ее жесткости при заданной поверхностной плотности приводит к уменьшению звукоизолирующей способности ограждения в нормируемом диапазоне частот. Частотные характеристики звукоизолирующей способности массивных конструкций (из тяжелого, легкого бетона1 и кирпич­ной кладки, оштукатуренной с двух сторон) имеют схожие очертания.

В начале нормируемого диапазона располагается участок с примерно постоянной звукоизолирующей способностью, затем она довольно равномерно возрастает. Первый участок — 3jo плато, образовавшееся вблизи граничной частоты. Теоретическое определение звукоизолирующей способности на граничной частоте затруднено. Первые члены правой части обеих формул выражают закон массы, вторые — учитывают расположение граничной частоты, которое определяется соотношением поверхностной плотности и жесткости плиты, и влияние коэффициента потерь материала. Уменьшение граничной частоты массивной конструкции, например в результате увеличения ее жесткости при заданной поверхностной плотности, приводит к увеличению звукоизолирующей способности ограждения в нормируемом диапазоне частот.

Ряд авторов предлагают определять звукоизолирующую способность в зоне граничной частоты. Такой вывод противоречит результатам эксперимента: с увеличением толщины плиты (с уменьшением frp) звукоизолирующая способность ее в области граничной частоты возрастает. Это объясняется уменьшением плотности спектра собственных частот плиты по мере приближения f к fH и, следовательно, уменьшением числа реализуемых пространственно-частотных резонансов.

Теория М.С. Седова позволяет получать результаты, более близкие к экспериментальным, однако она требует трудоемких вычислений, что несколько затрудняет ее практическое использование. Трудности использования чисто теоретических методов послужили причиной появления практических методов расчета массивных акустически однородных конструкций. Первый из них предложен Б. Уоттерсом. Им принято идеализированное очертание частотной характеристики звукоизолирующей способности в виде ломаной линии. В области, прилегающей к граничной частоте, расположен отрезок горизонтальной прямой — плато, до и после него — наклонные отрезки прямых. Расчетными параметрами, которые приняты на основе теоретических выводов и экспериментальных данных, являются ордината плато Rnn, его ширина, привязка плато к граничной частоте и уклоны наклонных участков (дБ/окт).

Б.Уоттерс предложил считать ординату и ширину плато постоянными для каждого материала, а уклоны прямых равными: до плато — 6 дБ/окт, после плато — 10 дБ/окт. Положение расчетной частотной характеристики в нормируемом диапазоне определяется граничной частотой, а форма ее остается неизменной для всех конструкций из данного материала.

При дальнейшем усовершенствовании описываемого метода величину Rnn стали считать зависимой от поверхностной плотности конструкции, что учитывает экспериментальные данные. При определении методом расчета индекс звукоизоляции зависит только от поверхностной плотности конструкции. Не учитывается влияние жесткости конструкции, связанное с использованием бетонов, характеризующихся различным соотношением плотности и модуля упругости, а также с применением элементов различных поперечных сечений. Из расчетов последним методом следует, что одинаковую звукоизоляцию имеют конструкции из тяжелого и легкого бетонов при равных поверхностных плотностях. Такой вывод не согласуется с экспериментальными данными (см. п.7).

В главе СНиП П-12-77 приведен вариант рассматриваемого метода построения расчетной частотной характеристики, в котором величина Rnn принята зависимой от поверхностной плотности конструкции, а частота, определяющая положение горизонтального участка,— от ее толщины для четырех градаций плотности бетона. Этот вариант расчета частотной характеристики в определенной мере учитывает влияние на звукоизоляцию плотности бетона и формы сечения элемента. Однако он не позволяет учесть влияние изменения модуля упругости бетона при заданной плотности. В результате отсутствия ограничений формы сечения конструкций, для которых можно использовать расчет, создается опасность получения завышенных результатов, например для ребристых плит и плит с большими пустотами.

При проектировании жилых зданий расчетная частотная характеристика звукоизолирующей способности конструкции — только промежуточный этап для определения индекса звукоизоляции, поэтому для проектировщика важно иметь непосредственную зависимость индекса звукоизоляции от поверхностной плотности конструкции. Для конструкций сплошного сечения из заданного материала можно получить зависимость 1в от q, близко совпадающую с экспериментальной.

Зависимости можно использовать для расчета звукоизоляции акустически однородных конструкций из других видов бетонов и других поперечных сечений при условии учета влияния на звукоизоляцию характеристик материала и сечения.

Анализ экспериментальных данных показал, что звукоизоляция конструкций из тяжелого и легкого бетонов одинакова, если равны их граничные частоты. Это позволяет найти простое соотношение между поверхностными плотностями ограждений из тяжелого и легкого бетонов, обеспечивающих равную звукоизоляцию, приравняв выражения их граничных частот. Поверхностная плотность ограждения сплошного прямоугольного сечения из тяжелого бетона, имеющего одинаковую звукоизоляцию с рассматриваемой конструкцией из другого бетона или другого сечения, названа эквивалентной поверхностной плотностью.

Для определения индекса звукоизоляции lB конструкций из кирпичной кладки может быть использована эмпирическая зависимость. Согласно принятому определению ребристые плиты, строго говоря, не являются акустически однородными. Колебания полки ребристой плиты могут отличаться от колебаний плиты в целом. Это сказывается на звукоизолирующей способности ограждения. Показаны частотные характеристики трех ребристых плит, измеренные на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища, видны плато или провалы в двух областях. Первая соответствует граничной частоте плиты в целом frp, вторая — граничной частоте полки fr'p. Решающее влияние на звукоизолирующую способность ребристой конструкции в нормируемом диапазоне частот оказывает наличие плато или провала в области граничной частоты полки f^, поэтому с достаточной точностью индекс звукоизоляции ребристой плиты можно определять как для сплошной плиты из того же материала толщиной, равной толщине полки.

Плиты с пустотами круглого сечения являются акустически однородными во всем нормируемом диапазоне частот. На основе анализа экспериментальных данных были определены значения коэффициента к для подсчета эквивалентной поверхностной плотности плит с круглыми пустотами: из тяжелого бетона. Самостоятельные колебания тонких стенок пустот, отличные от колебаний всей плиты, вызывают пространственно-частотные резонансы на высоких частотах что снижает звукоизолирующую способность конструкции в нормируемом диапазоне. Индекса звукоизоляции конструкций из бетона отсутствует коэффициент потерь, который стабилен для большинства видов бетона. Изменение коэффициента потерь бетона до 50% не приводит к заметному изменению коэффициента потерь ограждения, который в большей степени зависит от потерь звуковой энергии на его краях.

Если приняты специальные меры для повышения коэффициента потерь конструкции по сравнению с величиной , характерной для ограждений из бетона, это легко учесть. Возможны случаи, когда в акустически однородной конструкции использованы два материала с различными коэффициентами потерь, например, в бетонной конструкции с пустотами, заполненными сыпучим материалом — песком, шлаком, керамзитом и т.д. Коэффициент потерь этих сыпучих материалов примерно в 20 раз выше, чем у обычных бетонов. В подобных случаях результирующий коэффициент потерь конструкции зависит от взаимного расположения материалов, отношения их коэффициентов потерь, модулей упругости и поверхностных плотностей . Как показано ниже, экспериментально установлено, что при заполнении круглых пустот в бетонных плитах песком, шлаком, керамзитом или другим подобным материалом дополнительная звукоизолирующая способность, связанная с повышенным коэффициентом потерь сыпучего материала, может быть учтена поправкой д1в = 1,5 дБ к расчетному индексу 1д.

Влияние параметров акустически неоднородных конструкций на изоляцию воздушного шума

Передача звука через акустически неоднородные ограждения исследована теоретически А.Лондоном," М.Хеклем, В.И. Заборо- вым, Р.Жоссом и др. Значительные трудности, возникающие при решении этой задачи, вынуждали исследователей использовать те или иные упрощения — рассмотрение плит неограниченной протяженности в одном или двух направлениях, пренебрежение массой звукоизоляционной прослойки и волновыми процессами в ней, исключение жестких связей между элементами ограждения и т.д. В этих условиях особое значение имеют результаты экспериментальных исследований, которые позволяют оценить правильность теоретических зависимостей и уточнить области их применимости.

При теоретическом рассмотрении звукоизолирующей способности акустически неоднородного ограждения ее чаще всего представляют как сумму звукоизолирующей способности акустически однородного элемента RQ и ее изменения aR, вызванного акустической неоднородностью ограждения. При этом величина RQ может быть звукоизолирующей способностью одного из элементов конструкции (обычно более массивного) или акустически однородного ограждения, поверхностная плотность которого равна полной поверхностной плотности рассматриваемой конструкции. Наиболее простой для теоретического рассмотрения случай, когда два элемента ограждения разделены слоем воздуха или звукоизоляционного материала и не имеют между собой жестких связей.

Первым приближением (первая модель) в этом случае может служить система из двух масс {mг и т2), соединенных безынерционной пружиной, которая характеризуется линейной жесткостью К. Важнейшим параметром такой системы является ее низшая собственная частота. Если возбуждать колебания массы переменной силой, то на частотах, значительно меньших f0, они передаются массе m так, как если бы две массы были жестко связаны между собой. В области частот, близких к f возникает явление резонанса, и амплитуда колебаний системы резко возрастает без увеличения возбуждающей силы. На более высоких частотах происходит уменьшение колебаний массы, по сравнению с колебаниями массы в тем большей степени, чем выше отношение f/f.

Низшая собственная частота — один из основных параметров, характеризующих взаимодействие элементов акустически неоднородной конструкции. Более сложная модель акустически неоднородного ограждения состоит из двух разных по сечению плит неограниченной протяженности с непрерывно распределенными по поверхности упругими поперечными безынерционными связями. Рассматривается косое падение звуковых волн на ограждение. В третьей модели дополнительно учитывается плотность (инерционность) упругого слоя, который создает только поперечную связь между плитами. В результате рассмотрения описанных теоретических моделей выявлены следующие зависимости изменения звукоизолирующей способности aR неоднородного ограждения по сравнению со звукоизолирующей способностью одного из составляющих его однородных элементов на частотах, достаточно удаленных от низшей собственной частоты (f > 2f0).

Согласно первой модели зависит только от частоты и растет с темпом 12 дБ/окт. Такой же результат получается и по второй модели, если граничные частоты обеих составляющих плит выше рассматриваемого диапазона. Если граничные частоты плит расположены ниже рассматриваемого диапазона, то, согласно второй модели, при том же темпе роста aR с увеличением частоты на его значении сказывается влияние соотношения граничных частот плит (если они неодинаковы) и коэффициента потерь материала (если плиты одинаковы). Согласно третьей теоретической модели, aR растет при увеличении частоты с темпом 6 дБ/окт. На величину aR оказывают влияние также отношение поверхностных плотностей одной из плит и упругого слоя или воздушного промежутка и коэффициент потерь материала.

Степень соответствия теоретических выводов экспериментальным данным можно установить, рассмотрев результаты испытания ограждения, состоящего из двух гипсобетонных плит толщиной 7 см каждая, разделенных промежутком толщиной 4 см . Величина aR есть разность звукоизолирующих способностей, полученных при испытании описанной акустически неоднородной конструкции R и одной из составляющих ее плит "о- Первая серия испытаний выполнена в специальных акустических камерах таким образом, что плиты не имели между собой жестких связей. Это соответствует рассмотренным теоретическим моделям. Испытано два варианта конструкции — с воздушным промежутком и с промежутком, заполненным минеральной ватой.

Низшая собственная частота ограждения составляет около 60 Гц и расположена вне нормируемого диапазона. Общий рост величины aR на участке от 100 до 2500 Гц составляет 27—29 дБ или в среднем около 6 дБ/окт, что согласуется с выводами, полученными при рассмотрении третьей теоретической модели. В зоне граничной частоты плиты наблюдается резкое уменьшение величины aR, особенно когда плиты разделены воздушным промежутком. Объясняется это тем, что в области пространственно-частотных резонансов, прилегающей к области граничной частоты, звуковые волны, прошедшие через первую плиту, могут распространяться в воздушном промежутке под любыми углами. Они вызывают пространственно-частотные резонансы второй плиты. В результате этого усиливается прохождение звука через ограждение и снижается величина aR.

Второй резкий спад величины aR на высоких частотах у конструкции с воздушным промежутком объясняется резонансом объема воздуха, находящегося между плитами. Резонанс наступает в том случае, когда толщина промежутка равна или кратна половине длины звуковой волны в воздухе. Низшая резонансная частота в рассматриваемом случае f = 4250 Гц. При заполнении промежутка между плитами минеральной ватой спады величины aR, вызванные пространственно-частотными резонансами плит и резонансом воздуха в промежутке, значительно смягчены. Объясняется это поглощением минеральной ватой энергии воздушных звуковых волн, образующихся в промежутке.

Вторая серия испытаний проведена с теми же двойными стенами, но между их элементами была жесткая связь через примыкающие конструкции (кривые 3 и 4 на рис.6). В этих случаях часть звуковой энергии передается от одного элемента ограждения другому через примыкающие конструкции, происходит также косвенная передача звука по ним. На частотах, меньших граничной, жесткая связь между элементами сравнительно мало влияет на величину aR. На более высоких частотах происходит нарастающее уменьшение aR под влиянием жестких связей. В этом диапазоне зависимость aR от частоты выражена слабо. С определенным приближением величину aR можно считать независимой от частоты. Влияние резонансов в воздушном промежутке становится незаметным, так как большая часть звуковой энергии на этих частотах передается через примыкающие конструкции.

Таким образом, жесткая связь между элементами акустически неоднородного ограждения и косвенная передача звука по фланговым конструкциям коренным образом меняют зависимость его звукоизолирующей способности от частоты, поэтому теоретические результаты, полученные на моделях, не учитывающих связи между элементами акустически неоднородного ограждения и косвенную передачу звука, не применимы к реальным конструкциям. Акустически неоднородная конструкция, не имеющая (при правильном устройстве) жестких связей между элементами, — это перекрытие с раздельным полом на звукоизоляционной прослойке. Однако в этом случае существует косвенная передача звука по стенам.

В связи с тем, что влияние всех факторов, определяющих звукоизоляцию помещений при такой конструкции перекрытия теоретически учесть трудно, разработаны практические методы расчета. Метод основан на предпосылке о доминирующем влияли на звукоизоляцию помещения косвенной передачи звука, оправка д1в, учитывающая изменение индекса звукоизоляции в результате устройства пола, поставлена в зависимость только от соотношения параметров элементов несущей части перекрытия и внутренних стен и перегородок (их поверхностной плотности, толщины и скорости продольных волн в конструкции). Если перекрытия и стены выполнены из одного материала, то величина д1в зависит только от отношения их толщин.

Таким образом, улучшение звукоизоляции, получаемое в результате устройства пола, оказывается независимым от параметров самого пола, что не согласуется с экспериментальными данными. Опыт показывает, что различие в индексах звукоизоляции, получаемых при устройстве разных полов на одинаковой несущей конструкции перекрытия и при одинаковых стенах, достигает 6—8 дБ. Величины д1в для перекрытия с раздельным полом и несущей железобетонной плитой толщиной 16 см, подсчитанные при толщине стен в 32 см, отличаются всего на 1,2 дБ. Таким образом, улучшение изоляции воздушного шума в результате устройства раздельного пола, рассчитываемое по методу , оказывается мало зависимым также от параметров, определяющих интенсивность косвенной передачи звука.

Практический метод расчета, учитывает влияние на изменение индекса изоляции воздушного шума в результате устройства пола параметров, определяющих интенсивность косвенной передачи звука по стенам, и параметров пола. Он основан на расчетно-теоретическом анализе влияния этих двух групп параметров и обобщении результатов экспериментального исследования. С источниками шума стене в изолируемом помещении (при расчете т принимают равным 0,05) ; Sn и Sc — соответственно площади перекрытия и несущих стен, на которые оно опирается (отношение площадей стен и перекрытия Sc/Sn при мапом шаге несущих стен принимают равным 2; при большом шаге — 1,25).

Звукоизоляционная эффективность пола тем больше, чем меньше его низшая собственная частота, т.е. чем больше поверхностная плотность пола и меньше динамическая линейная жесткость звукоизоляционной прослойки. Она возрастает также при увеличении отношения увеличении средней толщины промежутка между полом и несущей частью и с ростом потерь звуковой энергии в звукоизоляционной прослойке. Это происходит в случаях Применения легких полов со сравнительно жесткой звукоизоляционной прослойкой на массивных несущих элементах. Если в перекрытиях с полом на звукоизоляционной прослойке жесткие связи недопустимы, то в перегородках, состоящих из двух плит (бетонных, кирпичных и т.д.), жесткая связь между ними по контуру через примыкающие конструкции является особенностью, присущей этому ограждению.

Теоретически прохождение звука через двойное ограждение с жесткой связью по контуру рассмотрено на модели, состоящей из двух одинаковых полубесконечных плит, связанных между собой по двум краям Плитами-ребрами. Плиты ограждения разделены воздушным промежутком или упругим слоем. Рассмотрение этой модели приводит к выводу, что основная доля звуковой энергии передается между элементами двойного ограждения через ребра, а не через промежуток между ними. В общем случае получаемое повышение звукоизолирующей способности в результате установки второй плиты растет при увеличении частоты с темпом 6 дБ/окт. При определенном соотношении толщин ребра и промежутка между плитами повышение звукоизолирующей способности двойной стены по сравнению со звукоизолирующей способностью одной из составляющих ограждение плит при рассматриваемой модели оказывается независимым от частоты и толщины промежутка между плитами и равно 6 дБ.

Практический метод расчета стен, состоящих из двух одинаковых плит, основан на приведенных теоретических результатах и учитывает факторы, определяющие интенсивность косвенной передачи звука. Повышение индекса звукоизоляции ограждения д1 в результате добавления второй панели принимают равным от 6 до 8 дБ в зависимости от отношения поверхностных плотностей перекрытия и одной панели стены и наличия на перекрытии раздельного пола на звукоизоляционной прослойке. Согласно этому расчету, величина л1в не зависит от толщины промежутка между элементами двойной стены.

Число экспериментальных данных об улучшении звукоизоляции двойных стен с жесткой связью по контуру по отношению к звукоизоляции одного из составляющих ее элементов aR, полученных в натурных или близких к натурным условиям, крайне ограничено. В связи с этим, а также из-за того, что экспериментальные данные не имеют достаточной сходимости с результатами теоретического рассмотрения, при проектировании приходится ориентироваться на уже проверенные в практике строительства решения двойных перегородок с жесткими связями. Это в первую очередь двойные перегородки из гипсобетонных панелей, толщина промежутка между которыми 4—6 см. Многослойные легкие перегородки в нашей стране применяют в жилых домах пока только в экспериментальном порядке.

За рубежом — значительно шире. Имеются результаты испытаний многослойных перегородок различной конструкции в лабораторных условиях. Наибольший интерес представляют данные, позволяющие сопоставить результаты измерений звукоизолирующей способности перегородок одинаковой конструкции в лабораторных и натурных условиях. Основными конструктивными параметрами, определяющими звукоизолирующую способность многослойных перегородок, являются материал и толщина обшивок, вид каркаса и способ крепления к нему обшивок, толщина промежутка между обшивками, вид звукопоглощающего материала и степень заполнения им промежутка.

Наибольший рост индекса изоляции воздушного шума многослойными перегородками с обшивками из гипсовой сухой штукатурки при увеличении толщины промежутка между обшивками наблюдается при раздельном каркасе и расположении в промежутке звукопоглощающего материала. Вид каркаса заметно влияет на звукоизолирующую способность перегородки. При прочих равных условиях наименьшая звукоизоляция достигается при одинарном каркасе из деревянных брусьев, которые отличаются большой жесткостью в поперечном направлении и хорошо передают изгибающие моменты от одной обшивки к другой.

Применение одинарного каркаса из тонких стальных швеллерообразных профилей вместо деревянного приводит к увеличению 1в в среднем на 3 дБ. Этот эффект возрастает в перегородках с двухслойными обшивками и при заполнении промежутка между ними минеральной ватой. Применение раздельного каркаса взамен одинарного при двухслойной обшивке и расположении в промежутке звукопоглощающего материала резко повышает звукоизоляцию. Для деревянного каркаса увеличение индекса звукоизоляции 1в составляет свыше 6 дБ, для стального — 4 дБ и больше.

Особый вид одинарного каркаса образуют стальные стойки 2-образного сечения системы фирмы "БПА Бюгпродукшун АБ" (Швеция) . Введение пружинного элемента в середине профиля, который рассечен длинными продольными прорезями, значительно снижает передачу изгибающих моментов от одной половины профиля к другой. Одинарный каркас из стальных профилей БПА по своим звукоизоляционным качествам соответствует раздельному каркасу из стоек швеллерообразного профиля. Размещение в промежутке между обшивками звукопоглощающего материала позволяет увеличить индекс звукоизоляции lB на 2,2—11,5 дБ. Это увеличение зависит от вида каркаса, звукопоглощающего материала и степени заполнения им промежутка.

Наибольший эффект от звукопоглотителя достигается при стальном каркасе системы БПА, наименьший — при деревянном. В отношении получаемого эффекта пенополиуретан примерно равноценен с минеральной ватой. Жесткий материал типа пено- полистирола при заполнении им промежутка дает незначительный эффект. При добавлении второго слоя сухой гипсовой штукатурки в облицовках индекс звукоизоляции lB увеличивается на 6—11 дБ. Это увеличение не имеет выраженной зависимости от других конструктивных параметров и в среднем составляет 8 дБ.

Такой рост звукоизолирующей способности нельзя объяснить только увеличением поверхностной плотности обшивок. Важное значение имеет то обстоятельство, что удвоение поверхностной плотности обшивки сопровождается увеличением ее жесткости тоже в 2 раза, в результате чего сохраняется значение граничной частоты. В случае применения обшивки из одного слоя удвоенной толщины такой эффект невозможен. При сравнении результатов лабораторных и натурных измерений звукоизолирующей способности многослойных перегородок выявилось значительное снижение звукоизоляции в зданиях.

Разница между индексом звукоизоляции, полученным в лаборатории, и индексом, который с достаточной надежностью может быть обеспечен в жилом доме при среднем уровне качества работ, составляет от 3 до 10 дБ. Столь значительное снижение звукоизоляции объясняется главным образом косвенной передачей звука по примыкающим конструкциям здания. Перекрытия с раздельным потолком (подвесным или самонесущим) , которые не имеют жестких связей между несущей частью и потолком, в настоящее время в жилищном строительстве не применяют. В двойных перекрытиях объемно-блочных зданий такие связи всегда имеются. Влияние на звукоизоляцию жестких связей между несущей частью перекрытия и потолком видно при сравнении результатов испытания перекрытий с раздельным потолком без жестких связей на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища или во фрагменте здания и двойных перекрытий в объемно-блочных зданиях (по данным В.Н. Никольского, Л.П. Тимофеенко, Н.А. Лифшиц.

Следует отметить, что в объемно-блочных зданиях по двойным перекрытиям часто устраивают пол на звукоизоляционной прослойке, без чего не удается достигнуть требуемой звукоизоляции. При жесткой связи между элементами перекрытия (в объемно блочных домах) требуется значительно большая поверхностная плотность перекрытия для достижения определенного индекса звукоизоляции по сравнению с конструкциями без жесткой связи (рис.8). Таким образом, вид связей между несущей частью перекрытия и потолком — важнейший конструктивный параметр этого типа перекрытия. На звукоизолирующую способность двойных перекрытий в объемно-блочных зданиях влияют также особенности косвенной передачи звука в них.

Влияние параметров междуэтажных перекрытий на изоляцию ударного шума

Передача звука через перекрытие при ударных воздействиях на него исследована теоретически Л.Кремером, В.И. Заборовым, С.Д. Ковригиным и др. Согласно данным В.И. Заборова, приведенный уровень ударного звука под несущей частью перекрытия в общем случае. Из этого следует, что приведенный уровень ударного шума под однородной плитой зависит от частоты звука только в той мере, в какой изменяются с частотой параметры материала — модуль упругости и коэффициент потерь.

У бетона частотная зависимость этих параметров незначительна, поэтому частотная характеристика приведенного уровня ударного шума должна Приближаться к горизонтальной прямой. Местное смятие материала под молотком ударной машины приводит к увеличению времени контакта между молотком и конструкцией, что учитывается в теории.

Частотные характеристики приведенного уровня ударного шума Ln однородных несущих элементов перекрытия различной конструкции, измеренные в жилых домах и на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища (По данным автора), качественно согласуются с изложенными теоретическими представлениями. Однако величины Ln, при средних значениях параметров материала р, Е и rj, значительно (почти на 10 дБ) превышают экспериментальные. Сказывается то, что коэффициент потерь материала не отражает полного демпфирования ппиты, обусловленного также потерями на границах конструкции.

Частота f^, после которой начинается уменьшение Ln, оказывается зависимой не только от материала плиты , но и от ее сечения. Объясняется это тем, что при тонкостенных элементах на продолжительность удара заметное влияние оказывает прогиб тонкой плиты при ударе наряду с местным смятием. Рост Ln в нижней части нормируемого диапазона во многих случаях продолжается на частотах, значительно превышающих frp. Таким образом, для построения расчетных частотных характеристик приведенного уровня ударного шума не дает удовлетворительной сходимости с результатами эксперимента.

Для более корректного построения такой характеристики необходимо учитывать фактическое демпфирование плиты в доме и влияние формы ее поперечного сечения на зависимость Ln от частоты. Частотная характеристика приведенного уровня ударного шума — промежуточный этап при определении индекса ly. Проектировщику полезно иметь непосредственную зависимость индекса приведенного уровня ударного шума I акустически однородных несущих элементов перекрытия от их поверхностной плотности q. Эта зависимость оказывается общей для плит сплошного и ребристого сечений из тяжелого и легкого бетонов.

Индексы плит с пустотами несколько большие, чем рассчитанные. Основной причиной, вызывающей повышение уровня ударного шума под пустотными плитами, можно считать резонансы воздуха в пустотах. При укладке на бетонную несущую часть мягких покрытий пола (линолеумов на тепло-звукоизолирующей подоснове, ковровых покрытий и т.д.) происходит значительная амортизация удара, связанная со смятием покрытия под молотком ударной машины и увеличением продолжительности удара.

Теоретическое рассмотрение этого явления позволяет получить следующее выражение для определения снижения уровня ударного шума при укладке на несущую часть перекрытия мягкого покрытия пола.

Продолжительность удара ту нужно определять для каждого материала покрытия пола экспериментально. Использование связи между ту и глубиной вдавливания в покрытие штампа, находящегося под статической нагрузкой, упрощает экспериментальное определение этой величины. Снижение уровня ударного шума л1_п должно равномерно расти с увеличением частоты с темпом 12 дБ/окт. Фактическое изменение ALn для линолеума на мягкой подоснове имеет более сложный характер,), и только на отдельных участках может быть с достаточной точностью аппроксимировано.

Изменение несущей части пола сравнительно мало влияет на частотную характеристику ALn, поэтому с достаточной точностью можно величины л|у, измеренные на одной конструкции несущей части, применять при расчете перекрытий с другими несущими частями. Используя их для расчета, необходимо учитывать снижение величины д| при эксплуатации, а также при колебаниях характеристик материалов в процессе массового производства При теоретическом рассмотрении передачи ударного шума через перекрытие с раздельным полом приняты две модели, в которых несущая часть перекрытия представлена в виде шар- нирно-опертой по контуру прямоугольной плиты, а пол — в виде несвязанных между собой равномерно распределенных масс или в виде второй шарнирно-опертой по контуру прямоугольной плиты. Между полом и несущей частью перекрытия непрерывно и равномерно расположены безынерционные упругие поперечные связи. Первая модель принята для пола из мелкоразмерных слабосвязанных между собой элементов, вторая — для пола из крупных достаточно жестких элементов.

Согласно первой модели, снижение уровня ударного шума тем больше, чем больше отношение поверхностных плотностей пола и несущей части q2 /qj и чем ниже собственная частота пола f , т.е. чем меньше жесткость звукоизоляционной прослойки. На достаточном удалении от f величина д1_п растет при повышении частоты с темпом 12 дБ/окт. Для второй модели сохраняется та же закономерность, но она несколько усложнена влиянием отношения граничных частот несущей части и пола, которое зависит от отношения их поверхностных плотностей и жесткостей. Увеличение жесткости пола при прочих равных условиях приводит к уменьшению.

При более высоких частотах нельзя пренебрегать инерционностью упругого слоя. В этом диапазоне д1_п растет при увеличении частоты с темпом 6 дБ/окт.

На приведенных результатах основан метод построения расчетной частотной характеристики, которая состоит из двух отрезков прямой, имеющих уклоны 12—15 и 6 дБ/окт. Положение частотной характеристики в нормируемом диапазоне зависит от низшей собственной частоты пола и отношения поверхностных плотностей его и звукоизоляционной прослойки.

Если низшая собственная частота пола попадает в нормируемый диапазон, то очертание кривой в непосредственной близости от нее принимают в зависимости от отношения поверхностных плотностей несущей части и пола. Этот метод [50] дает удовлетворительную сходимость с результатами натурных измерений, если основание пола выполнено из того же материала, что и несущая часть перекрытия (из бетона) . В случае деревянных полов расхождение между расчетными и измеренными индексами звукоизоляции достигает 6—16 дБ, причем при расчете получаются завышенные значения ly. Это указывает на серьезные различия между параметрами теоретической модели, положенной в основу расчета, и реального пола на лагах.

Одним из факторов, обеспечивающих лучшую фактическую изоляцию ударного шума при деревянных полах, является значительная их податливость при ударе молотка ударной машины, что приводит к увеличению продолжительности удара. М.С. Терзибашьянц показал также , что при определении_ в случае дощатого пола по лагам необходимо учитывать прохождение звука через лаги и через воздушный промежуток между ними. При полах из досок или из паркета по дощатому основанию принимают ду2 = 3 дБ; при полах из паркета, линолеума, релина, твердых древесноволокнистых плит, уложенных по монолитной стяжке или мелкоразмерным бетонным плитам основания пола, ду2 =0; при тех же покрытиях, уложенных по сборным крупноразмерным бетонным основаниям пола, = — ЗдБ. учитывает влияние звукоизоляционной про слойки на демпфирование перекрытия. В случае применения засыпок из песка, шлака и т.д. принимают Д = 1,5 дБ в других случаях д =0.

Влияние конструктивной и планировочной структуры здания

Конструктивная и планировочная структура здания влияет на звукоизоляцию помещений в той мере, в какой она определяет интенсивность косвенной (в обход разделяющей помещения конструкции) передачи звука и потери звуковой энергии на границах ограждений. Косвенная передача звука возможна по конструкциям здания, трубопроводам (структурная передача), через окна, двери, вентиляционные каналы, полости в конструкциях (воздушная передача).

При правильных проектных решениях влияние на звукоизоляцию структурной передачи звука по трубопроводам, а также воздушной передачи может быть полностью исключено или значительно ослаблено. В противоположность этому полностью исключить влияние косвенной передачи звука по конструкциям в обычных жилых домах не удается. Необходимо при проектировании правильно учитывать это влияние.

Звуковое поле, возникшее в воздухе помещения с источником шума, воздействует на все ограждающие его конструкции, которые приходят в колебательное движение. Колебания распространяются по конструкциям здания в соседние и более удаленные помещения. Излучение звуковой энергии колеблющимися ограждениями в этих помещениях создает в них звуковое поле. Так происходит косвенная передача звука по конструкциям здания (структурная передача). Основные пути структурной передачи звука между соседними помещениями.

Снижение уровня вибрации при распространении их по неразрезной строительной конструкции (плите, балке, колонне) незначительно. Основными элементами, снижающими уровни вибраций, распространяющихся по зданию, являются стыки и узлы, в которых соединяются перпендикулярно расположенные конструкции.

Структурное распространение звука в строительных конструкциях изучали теоретически и экспериментально Л.Кремер, В.Вест- фаль, М.Хекль, В.И. Заборов, Т.Кильман, А.В. Захаров, В.Т. Мартынов и др.

Согласно современным представлениям, в плите, колебания которой возбуждены звуковым полем или точечным источником вибрации, устанавливается диффузное поле изгибных колебаний, что связано с отражением волн от стыков и узлов соединения плиты с другими конструкциями. Часть энергии колебаний волн, падающих под произвольными углами на линию стыка или узла, отражается, а часть передается в сопряженные элементы. В общем случае в этих элементах возбуждаются изгибные, продольные и поперечные (сдвиговые) волны, а также быстро затухающие с расстоянием изгибные волны (ближнее поле).

Передача звуковой энергии в сопрягаемые элементы характеризуется коэффициентами передачи т. Коэффициент передачи вибрации определяется как снижение колебательной скорости при переходе через стык от 1-го ограждения к нему, характеризуемое отношением квадратов виброскоростей. При таком определении разность уровней вибрации двух разделенных стыком конструкций связана с коэффициентом передачи. Коэффициенты передачи вибрации в крестообразном узле здания, определенные без учета распространения продольных волн для жестко связанных между собой тонких плит, равны: при передаче вибраций между элементами, сопрягаемыми под прямым углом при передаче вибраций между элементами, расположенными вдоль одной оси. Коэффициент передачи вибраций от фланговой конструкции с номером i в помещении с источником звука фланговой конструкции с номером i—4 в изолируемом помещении. Влияние косвенной передачи звука возрастает с увеличением звукоизолирующей способности основной конструкции по сравнению с фланговыми, коэффициентов передачи вибраций и отношения площадей фланговых конструкций в изолируемом помещении к площади основного ограждения.

Значение звукоизолирующей способности конструкции, определенной в условиях отсутствия косвенной передачи звука (к так называемой собственной звукоизоляции). Для большинства конструкций, применяемых в жилых зданиях, достаточно надежное определение этой величины сопряжено с большими трудностями. Даже в специально сконструированных испытательных камерах не удается устранить все пути косвенной передачи звука. Это затрудняет проверку теоретических выражений собственной звукоизоляции. Отсутствуют надежные практические методы расчета собственной звукоизолирующей способности акустически неоднородных конструкций. Указанные трудности вынуждают прибегать к практическим методам учета влияния косвенной передачи звука при расчетах изоляции воздушного шума. Такие методы изложены применительно к расчету индексов изоляции воздушного шума перекрытиями с полом на звукоизоляционной прослойке (раздельным или слоистым).

Приведенные выше методы определения индексов 1в для акустически однородных ограждений также учитывают влияние косвенной передачи звука, интенсивность которой может быть названа средней или нормальной для жилых домов традиционной конструкции. Звукоизолирующая способность акустически однородных ограждений, измеренная в условиях нормальной интенсивности косвенной передачи звука, в среднем на 2 дБ ниже их собственной звукоизоляции, измеренной в испытательных камерах с малой косвенной передачей звука.

Однако при определенных конструктивных и планировочных решениях интенсивность косвенной передачи звука может заметно отличаться от нормальной. Эти случаи необходимо учитывать при расчете.

Заметные отклонения интенсивности косвенной передачи звука нормальной наблюдаются в случае применения перекрытий, состоящих из сплошной железобетонной несущей панели и пола из линолеума на мягкой подоснове. Анализ экспериментальных данных позволил установить основные факторы, влияющие на интенсивность косвенной передачи звука при такой конструкции перекрытия, и разработать практический метод учета ее влияния на звукоизоляцию помещений. Одним из параметров, учитываемых этим методом, является конструктивно-планировочная структура здания.

Меньшее снижение звукоизоляции в домах с большим шагом несущих стен, объясняется применением в них ненесущих перегородок, в то время как в домах с малым шагом поперечных несущих стен многие помещения с трех сторон ограничены внутренними несущими стенами. Связь перекрытия с перегородками значительно слабее, чем с несущими стенами. В результате неодинаковых перемещений нижнего и верхнего перекрытий при эксплуатации в их стыках с перегородками, как правило, образуются трещины, что еще более ослабляет связь между ними, поэтому коэффициенты передачи вибраций в вертикальном направлении в узлах соединения перекрытий с перегородками значительно ниже коэффициентов передачи вибраций в узлах соединения перекрытий и несущих стен. Этим определяется меньшая интенсивность косвенной передачи звука по ним.

Применение ненесущих перегородок уменьшает интенсивность косвенной передачи звука в вертикальном направлении. В то же время усиливается интенсивность косвенной передачи звука в горизонтальном направлении между помещениями, разделенными перегородками. Последнее особенно заметно в случае применения легких многослойных перегородок. Из-за слабой связи таких перегородок с перекрытиями и несущими стенами, а также из-за малой их жесткости и поверхностной плотности почти не происходит оттока звуковой энергии в них из массивных конструкций, поэтому в узлах соединения с легкими перегородками коэффициент передачи вибрации по массивной конструкции близок единице. Влияние конструктивно-планировочной структуры здания на звукоизоляцию помещений заметно выражено в домах из объемных блоков.

Для таких зданий характерны двойные ограждения, образуемые стенками соседних блоков. Они жестко связаны между собой в местах опирания блоков, устройства горизонтальных и вертикальных диафрагм, в стыках наружных стен и местах соединений соседних блоков. Влияние жестких связей между элементами перекрытий в объемно-блочных зданиях на их звукоизолирующую способность было рассмотрено выше (см. рис.8). Жесткосвязанные между собой тонкостенные элементы обусловливают возможность интенсивной структурой передачи звука. Во многих случаях они подвержены образованию усадочных и других трещин.

Воздушные промежутки между блоками пронизывают здание в трех направлениях. Это создает возможность косвенной передачи воздушного звука по полостям между блоками, если они не перегорожены в нужных местах диафрагмами или если в диафрагмах имеются трещины или щели. Звук может проникать из помещения в воздушный промежуток, и в обратном направлении, через щели и неплотности между коробками внутренних дверей и стенками блоков, в местах установки в них штепсельных розеток, пропуска труб отопления и т.д.

Косвенная передача звука по воздуху через окна и балконные двери заметно влияет на звукоизоляцию смежных по горизонтали или вертикали помещений в тех случаях, когда имеется возможность усиленного распространения звуковых волн вдоль фасада в результате многократных отражений от поверхностей выступающих элементов здания (эффект волновода). Такая возможность возникает, например, если общие для двух помещений лоджия или балкон не имеют глухой перегородки на всю высоту и ширину. Это показывают результаты испытаний межквартирных стен, разделяющих комнаты без лоджий и с лоджиями (данные автора).

В доме серии 1—464С две соседние лоджии разделены железобетонной перегородкой с круглыми сквозными отверстиями диаметром 15 см, расположенными в шахматном порядке. В доме серии 1—451 в момент проведения испытаний перегородки в лоджиях не были установлены. Снижение индекса изоляции воздушного шума в результате косвенной передачи звука через окна и балконные двери составило соответственно 3 и 5 дБ. Очевидно, что при открытых окнах или балконных дверях ухудшение звукоизоляции соседних помещений будет значительнее. Усиленная передача звука вдоль фасада по вертикали возникает в зданиях, имеющих в плане уступы. На участках, расположенных между двумя выступами, в результате многократного отражения от параллельных поверхностей звук распространяется, как по волноводу, с незначительным затуханием.

Звукоизоляция помещений, соседствующих по вертикали, а также разделенных одним, двумя, тремя этажами заметно различается в случаях, когда помещения выходят на плоский фасад или на участок фасада, расположенный между выступами. Как показали измерения в жилых домах серии П—3—16 в Москве , в последнем случае индексы звукоизоляции ниже на 3—5 дБ при закрытых окнах и на 7—8 дБ при открытых. Влияние косвенной передачи звука через окна тем значительнее, чем меньше расстояние между выступами, ограничивающими участок фасада, и чем глубже уступ. Конструктивно-планировочные параметры здания влияют не только на интенсивность косвенной передачи звука, но и на демпфирование ограждений. Выше показано, что степень демпфирования конструкции определяется внутренними потерями звуковой энергии (в материале конструкции) и потерями на границах ограждения. Последние в значительной степени зависят от оттока звуковой энергии в смежные конструкции. Интересен для практики случай, когда отток звуковой энергии происходит в пределах конструкции, одна часть которой подвержена воздействию звукового поля, а другая - нет.

Эффект такого оттока энергии ясно обнаруживается, если конструкция имеет четкие границы, как, например, панель в крупнопанельном доме. Более высокая звукоизоляция смежных помещений в тех случаях, когда между ними расположена часть стеновой панели, объясняется оттоком звуковой энергии в другую ее часть. Эта энергия расходуется на колебание того участка панели, который не подвержен непосредственному воздействию звукового поля. Вызванное этим увеличение индекса изоляции воздушного шума, связанное с оттоком звуковой энергии в часть панели, не подверженную воздействию звукового поля.

Конструктивно-планировочная структура здания в значительной мере определяет вероятность образования при эксплуатации в элементах ограждений сквозных трещин, снижающих звукоизоляцию. В результате эксплуатационных воздействий многие параметры ограждений и характеристики составляющих их материалов изменяются во времени. Деформации и перемещения элементов под воздействием нагрузок, перепадов температурь! и влажности, усадки бетонов и растворов, усушки и коробления древесины и т.д. являются причиной нарушения сплошности самих ограждений и их соединений, образования в них трещин, щелей. При длительно действующих нагрузках снижается изгибная жесткость железобетонных элементов. Слои из мягких сильно деформируемых материалов, находящиеся под нагрузкой, обжимаются, уменьшается их толщина и повышается плотность.

Под действием нагрузок, тепла, влаги, освещения, химических и биологических агентов происходят старение пластмасс, резины и ряд других медленно протекающих процессов, которые изменяют свойства материалов и конструкций.

Наиболее интенсивно большинство из этих процессов протекает в первый период эксплуатации здания. Как правило, изменения носят затухающий характер и со временем свойства материалов и конструкций стабилизируются. Показатели этих свойств (после стабилизации) и определяют действительные эксплуатационные качества конструкций, в том числе их звукоизолирующую способность. В период стабильной работы материалов и конструкций также наблюдаются некоторые колебания их характеристик, связанные с изменением внешних условий. Но колебания эти происходят вокруг какого-то среднего значения, которое практически не меняется или меняется незначительно.

Продолжительность периода стабильной работы конструкции зависит от ее долговечности, а также от долговечности составляющих ее элементов и материалов. По исчерпании сроков службы отдельных элементов возникают "отказы", т.е. происходит частичная или полная потеря эксплуатационных свойств конструкции.

Одним из наиболее чувствительных к внешним воздействиям элементов ограждений является звукоизоляционная прослойка. Эффективность звукоизоляционной прослойки определяется в Первую очередь ее линейной жесткостью. Эффективность увеличивается с уменьшением линейной жесткости, т.е. с уменьшением Динамического модуля упругости материала и увеличением толщины прослойки. Для каждого вида материала существует прямая зависимость между его динамическим модулем упругости и плотностью. Поэтому в звукоизоляционных прослойках целесообразно применять: пористые материалы малой плотности — пористо-волокнистые материалы на основе минеральных, стеклянных, древесных и текстильных волокон; пористо-губчатые материалы на основе резины и синтетических полимерных материалов; сыпучие материалы, преимущественно неорганические.

Пористо-волокнистые материалы изготовляют без связки или со связкой. Динамический модуль упругости характеризует связь между напряжением и относительной деформацией в материале при воздействии на него периодически изменяющейся силы. При этом каждый цикл нагружения происходит очень быстро, а амплитуда изменения напряжения мала. Для твердых малопористых материалов модули упругости, определенные в динамическом и статическом режимах, практически равны. У материалов малой плотности с большой пористостью различия между этими двумя величинами значительны. Тем не менее для данного вида материала меньшему динамическому модулю упругости соответствует и меньший статический модуль упругости.

Поэтому большинство материалов, используемых в звукоизоляционных прослойках, отличаются значительной деформативностью. Она определяется не только упругими деформациями, исчезающими при снятии нагрузки, но и пластическими деформациями, которые после снятия нагрузки сохраняются. Исследования деформативных характеристик звукоизоляционных материалов выявили различный характер и причины пластических деформаций материалов разных структуры и происхождения. Звукоизоляционные прослойки в жилых домах в основном устраивают в междуэтажных перекрытиях. Они подвергаются воздействию постоянных и переменных статических и динамических нагрузок. В этих условиях возможны следующие причины возникновения пластических деформаций в звукоизоляционных прослойках: более плотное размещение под воздействием нагрузок и вигораций волокон пористо-волокнистых и зерен сыпучих материалов; необратимые деформации, в том числе ползучесть, в материале волокон и в соединяющей их связке, в стенках пор пористо-губчатых материалов; разрушение связки и более плотное размещение освободившихся от связей волокон в пористо- волокнистых материалах; разрушение волокон, разрушение или потеря устойчивости стенок пор.

Возникновение деструктивных процессов в материале свидетельствует о наступлении его предела прочности, либо предела динамической стойкости, либо об исчёрпании срока его службы из-за наступления предела химической стойкости, биостойкости и т.д. Другие причины пластических деформаций существуют в условиях нормальной эксплуатации, и их следует учитывать при определении толщины звукоизоляционной прослойки. Первоначальное деформирование звукоизоляционной прослойки происходит в результате устройства пола на междуэтажном перекрытии. В процессе эксплуатации деформация звукоизоляционной прослойки продолжается до момента ее стабилизации. Звукоизоляционные прослойки применяют в виде сплошного слоя или в виде полосовых Прокладок. Площадь полосовых прокладок принимают не менее 20% площади пола. Нормативная нагрузка на пол в жилых домах составляет 1500 Н/м2. При средней поверхностной плотности пола, равной 50 кг/м2, удельная нагрузка на звукоизоляционную прослойку при сплошном слое составляет 0,2 Н/см2, при полосовых прокладках — 1 Н/см2. Эти удельные нагрузки приняты при определении деформативных характеристик звукоизоляционных материалов.

Наблюдения за изменением толщины звукоизоляционной прослойки в процессе строительства и эксплуатации зданий показали, можно с достаточной для практических целей точностью и надежностью найти этот конструктивный параметр.

Динамический модуль упругости пористых материалов возрастает с повышением удельной нагрузки на них, т.е. с увеличением обжатия и, следовательно, плотности материала. Поэтому в вводимых в расчет значениях динамического модуля упругости, определенных под соответствующей удельной нагрузкой, учтено возможное его увеличение в процессе эксплуатации.

Расчетные параметры материалов, выпускаемых промышленностью и используемых в звукоизоляционных прослойках междуэтажных перекрытий.

При использовании расчетных значений динамического модуля упругости и толщины звукоизоляционной прослойки, учитывается возможное снижение звукоизоляции при эксплуатации, связанное с повышением жесткости звукоизоляционной прослойки перекрытия. Фактическая же его толщина зависит от допусков при изготовлении. Кроме того, возможны местные изменения толщины (разнотолщинность по площади) материала. Необходимо ввести дополнительные требования к толщине материала, чтобы в результате длительного обжатия звукоизоляционной прослойки в самом тонком ее месте не возник непосредственный (жесткий) контакт между полом и несущей частью. Это особенно важно для сильно деформирующихся минераловатных материалов. Кроме того, должна быть ограничена и максимальная толщина минераловатных материалов, чтобы не допустить значительной неравномерной осадки и зыбкости пола.

Учитывая сказанное, толщина минераловатных материалов в случаях применения их в виде сплошного слоя под сборным основанием пола, под монолитной стяжкой и в виде полосовых прокладок должна находиться в следующих пределах, мм: для плит, изготовляемых по ГОСТ 9573—72, марки 125, соответственно 30-60, 40-60 и 35-60; марки 150 - 25-60; 35-60 и 30-60; для плит, изготовляемых по ТУ 21—24—52—73, марки ПП—80 соответственно 25-40; 30-40; 30, марки ПП-100 - 20-50, 25—50 и 25—40; для матов прошивных, изготовляемых по МРТУ 7-19-68, марки 100 - 30-60, 40-60 и 50-60; марки 150 - 25-60, 30-60 и 40-60.

Происходящее при эксплуатации уплотнение мягкой подосновы двухслойных покрытий пола снижает изоляцию ударного шума. К этому приводит также увеличение жесткости и твердости верхнего слоя из пластмассы или резины вследствие их старения.

Расчетное значение повышения изоляции ударного шума д1у, дБ,в результате укладки покрытий пола составляет для линолеума, изготовляемого по ГОСТ 18109—72, на иглопробивной неткановолокнистой подоснове из шерстяных или синтетических волокон — 17, на подоснове из лубяных волокон — 16, для рулонного однослойного покрытия на основе синтетических волокон, изготовляемого согласно ТУ 21—29—35—75 Минпромстройматериалов (тип А), — 20, а для такого же двухслойного покрытия на вспененной поливинилхлоридной подоснове (тип Б) —26.

Таким образом, изменения в процессе эксплуатации звукоизоляционных качеств перекрытий, связанные с изменением параметров звукоизоляционных прослоек, учитывают при определении расчетных значений повышения звукоизоляции при устройстве пола.

Другая важная причина изменений звукоизоляции в период эксплуатации здания — образование или раскрытие в ограждениях и их элементах сквозных трещин и щелей. Прохождение звука через небольшие отверстия, узкие щели — это сложный процесс, зависящий от большого числа факторов. Основные физические явления, определяющие интенсивность этого процесса: дифракция звуковых волн, их отражение на выходе из отверстия, резонанс объема воздуха, заключенного в отверстии, поглощение звука ограничивающими его поверхностями, трение и теплообмен между ними и воздухом в отверстии.

Сделан ряд попыток теоретически решить задачу о прохождении звуковых волн через малые отверстия в ограждениях Ф.Ин- герелевом, Р.Нильсеном, М.Гомпертсом, И.Номура и др. Они либо связаны со значительными упрощениями (т.е. учитывают не все действующие факторы), либо приводят к сложным аналитическим выражениям, которые трудно использовать в практических целях. Правильность теоретических результатов не всегда достаточно подтверждена экспериментом, поэтому о закономерностях прохождения звука через малые отверстия и щели приходится судить, основываясь как на теоретических представлениях, так и на результатах экспериментальных исследований.

Дифракция звука вызывает концентрацию звуковой энергии у отверстия и создает возможность повышенной его передачи. Отражение звуковых волн на выходе из отверстия возникает в тех случаях, когда поперечный размер отверстия мал по сравнению с длиной звуковой волны, и снижает прохождение звука. Это явление особенно заметно при круглых отверстиях и значительно меньше при длинных щелях, поэтому через щель звук проходит интенсивнее, чем через круглое отверстие той же площади. На резонансных частотах прохождение звука через отверстие или щель усиливается.

Поглощение звука стенками отверстия оказывает заметное влияние на прохождение звука при достаточно большой толщина ограждения. Поглощение увеличивается с повышением коэффициента звукопоглощения материала.

Теплообмен между стенками отверстия и воздухом в нем определяет характер процессов сжатия и разрежения воздуха, происходящих при прохождении звуковой волны. В случае достаточной продолжительности цикла сжатия (на низких частотах) выделяемое при этом тепло успевает поглотиться стенками отверстия и процесс сжатия имеет изотермический характер. При малой продолжительности цикла (на высоких частотах) теплообмен не успевает произойти и процесс сжатия имеет адиабатический характер. Характер процесса сжатия определяет сжимаемость воздуха при заданном давлении и тем самым влияет на прохождение звука через отверстие. Менее интенсивное прохождение звука наблюдается при адиабатическом сжатии. Трение между воздухом и стенками щели снижает интенсивность прохождения звука.

Резонансные частоты, при которых передача звука через щель наибольшая, расположены у конструкций жилых зданий в верхней части нормируемого диапазона, поэтому с увеличением частоты звукоизолирующая способность щели в целом уменьшается.

Интенсивность прохождения звука через отверстия и щели зависит также и от их расположения в ограждении. Наибольшая звукопроницаемость при прочих равных условиях у щелей и отверстий, расположенных в углу или на краю ограждения.

Ухудшение звукоизоляции тем значительнее, чем больше площадь щели или отверстия и разность звукоизолирующей способности ограждения и щели. Звукоизолирующая способность ограждения растет, а щели снижается с увеличением частоты, поэтому влияние щелей на низких частотах должно быть незначительным и резко возрастать на высоких частотах.

Рассмотренные закономерности дают только качественную картину влияния отверстий и щелей на звукоизоляцию. Более точно оценить их влияние можно на основании экспериментальных исследований конкретных конструктивных решений.

Появление сквозных щелей возможно в элементах ограждений еще до начала эксплуатации здания как результат несовершенных проектных решений или отклонений от проекта при производстве строительных работ. Однако в большинстве случаев образование и раскрытие сквозных щелей происходит во время эксплуатации здания в основном в стыках сборных конструкций и тех деталях ограждений, которые связаны с инженерным оборудованием.

Вероятность образования в стыке трещины или щели зависит в первую очередь от возможных взаимных перемещений стыкуемых элементов при эксплуатации здания. Такие перемещения периодически возникают между элементами наружных стен, подверженных температурным деформациям, и внутренними конструкциями здания; между ненесущими перегородками, 1 установленными на перекрытии, и другими не связанными с Ш прогибами этого перекрытия элементами здания; между перекрытиями и самостоятельно стоящими стенами, вентиляционными блоками. Другой важный фактор, от которого зависит вероятность появления сквозных щелей, — конструкция узла, где сопрягаются элементы: взаимное расположение стыкуемых и примыкающих элементов, заполнение зазоров в стыке и применяемые для этого материалы и т.д. Наиболее опасны стыки, расположенные в пределах помещения и не перекрытые другими конструкциями.

Значения изменения в процессе эксплуатации звукоизолирующей способности перекрытий получены в результате натурных измерений, которые выполнены до сдачи дома и в период его эксплуатации (данные автора). Несмотря на большие различия в конструкции несущей части перекрытия и пола, характер изменения звукоизоляции у всех перекрытий одинаков (рис.12). Полученные частотные характеристики вполне согласуются с теоретическими представлениями о влиянии на звукоизолирующую способность ограждения прохождения звука через щели. Наиболее вероятно, что трещины появились или раскрылись: в доме из вибропрокатных панелей — в стыках перекрытий с ненесущими наружными стенами, в кирпичном доме серии 1—52ВКП—40 и в экспериментальном доме с широким шагом несущих стен — в расположенных в пределах помещения стыках между настилами перекрытий и в местах их свободного пРИмыкания к наружным стенам, в крупнопанельном доме с тремя продольными несущими стенами серии 1ЛГ—507 — в узле, где стыкуются между собой ребра шатровых панелей и где к ним примыкают гипсобетонные перегородки. Снижение индекса изоляции воздушного шума д1в в рассмотренных случаях составило 2—3 дБ.

Обнаружено также снижение звукоизоляции помещений в среднем на 3 дБ в результате образования сквозных щелей в местах примыкания ненесущих перегородок к потолку (меры по герметизации этого стыка не были приняты).

Возможные изменения звукоизоляции в результате образования или раскрытия щелей в стыках зависят от взаимодействия рассматриваемого ограждения с другими конструкциями здания. При проектировании необходимы специальные конструктивные меры по обеспечению цельности сопряжений элементов, которые во время эксплуатации здания подвержены взаимным перемещениям. Если такие меры не предусмотрены, следует при расчете индексов изоляции воздушного шума учитывать их снижение в процессе эксплуатации здания, вводя поправки д на возможное ухудшение звукоизоляции, связанное с прохождением звука через щели в стыках. Принимают следующие значения этой поправки, дБ; в случае примыкания перегородок к потолку и несущим стенам — минус 3; в случае примыкания внутренних стен и перегородок к наружным стенам и примыкания междуэтажных перекрытий к наружным или внутренним стенам - минус 2; при наличии во внутренних ограждающих конструкциях стыков, расположенных в пределах помещения, — минус 1.

Влияние элементов ограждений, связанных с инженерным оборудованием

Основными видами инженерного оборудования, расположенного непосредственно в жилых помещениях, являются электропроводка и отопление. В настоящее время электропроводка в жилых домах устраивается скрытой, причем провода и приборы (штепсельные розетки, выключатели, распаячные коробки и др.) устанавливают в элементах внутренних стен и перекрытий. Для прокладки проводов используют каналы и штрабы, в отдельных случаях их закладывают при бетонировании конструкций. Для установки приборов электросети, для пропуска проводов в соседние помещения или в примыкающие конструкции в сборных элементах делают отверстия и лунки. Последние с установленными в них приборами электросети являются слабыми местами ограждения, в которых имеются или образуются в процессе эксплуатации сквозные щели. Об их влиянии на звукоизоляцию свидетельствуют результаты натурных испытаний в крупнопанельных домах различных серий. Испытанные стены имеют два вида сквозных отверстий: полукруглые лунки радиусом 7 см для распаячных коробок, расположенные под потолком помещения, и круглые отверстия диаметром 7 см для штепсельных розеток. Лунки прикрыты с двух сторон пластмассовыми крышками, а в круглых отверстиях с обеих сторон установлены штепсельные розетки в металлических коробках.

Натурные измерения в крупнопанельных домах серии 1—464—А, 1-464—Д, 1-464-М, 1-464-С и 4570/63 показали, что при указанном способе установки устройств электропроводки индекс звукоизоляции снижается на 1,2—3,2 дБ. Заполнение пространства лунки между пластмассовыми крышками минеральной ватой или заделка их с двух сторон цементным раствором по древесноволокнистым плитам незначительно улучшают звукоизоляцию. Это объясняется появлением в растворе усадочных трещин и наличием щелей между пластмассовыми крышками и поверхностью панели.

В многоэтажных зданиях применяют в основном радиаторную систему водяного отопления, реже — панельные системы отопления с трубными обогревателями, вбетонированными в стены или перекрытия. При радиаторном отоплении стояки, как правило, открыты либо находятся в теле элементов стен. При панельном отоплении стояк замоноличен. В случае открытой установки стояков в месте пропуска трубы через перекрытие оно ослаблено. В этом месте трудно избежать образования сквозных щелей в результате температурных деформаций и перемещений трубы. В случае же расположения стояков в теле элементов внутренних стен в них устраивают монтажные проемы для соединения труб соседних этажей. Последующая заделка проемов не исключает образования в этом месте трещин вследствие усадки монтажного бетона или раствора.

В доме серии 1—464А—ЛТ в Вильнюсе дважды измеряли звукоизоляцию перекрытий из железобетонных панелей толщиной 14 см с полом из линолеума на войлочной основе. Первое измерение выполнено при обычной заделке места пропуска стояка отопления через перекрытие: труба пропущена в металлической гильзе, зазор между гильзой и стенками отверстия в панели перекрытия замоноличен раствором. При втором измерении место входа трубы в гильзу было дополнительно залито гипсовым раствором. Эта мера привела к повышению индекса изоляции воздушного шума в среднем на 1 дБ. Снижение звукоизоляции также на 1 дБ в процессе эксплуатации здания отмечено пРи испытании перекрытий из опертых по контуру панелей размером на комнату, в которых наиболее вероятно образование Щели в месте пропуска стояка. Таким образом, при проектировании зданий необходимо предусматривать меры, исключающие прохождение звука через Щели в деталях ограждений, связанных с инженерным оборудо- 0анием. Если такие меры не предусмотрены, необходимо при расчете индексов изоляции воздушного шума учитывать их снижение в результате прохождения звука через щели, вводя поправку а : для случая установки устройств электропроводки в сквозных отверстиях, полостях внутренних стен и перегородок д = —2 дБ, для случая пропуска стояка через перекрытие Д =-1 дБ.

При неправильном решении узла в месте пропуска стояка отопления через перекрытие возможно образование жесткой связи между раздельным полом и несущей частью перекрытия. По данным натурных и лабораторных измерений, это приводит к ухудшению изоляции ударного шума на 3—6 дБ в зависимости от материала звукоизоляционной прослойки (см. п.10).

Натурные и лабораторные исследования показали, что при использовании облегченных радиаторов отопления (штампованных из стального листа, типа "Аккорд" и т.д.) происходит косвенная передача звука по стоякам отопления, снижающая изоляцию воздушного шума на 1—2 дБ. Снижение звукоизолирующей способности перекрытия носит резонансный характер и происходит вблизи низшей собственной частоты (2000-2500 Гц) системы радиатор—стоякотопления.

Экспериментальное уточнение конструктивных параметров новых типов ограждений

Теоретическое рассмотрение, использование практических методов расчета не всегда позволяют с достаточной точностью и надежностью установить конструктивные параметры ограждений, необходимые для обеспечения требуемой звукоизоляции помещений, особенно в условиях длительной эксплуатации зданий. Это в первую очередь относится к внедрению новых, ранее не применявшихся конструкций, материалов либо использованию известных конструктивных решений в зданиях с новой конструктивно-планировочной структурой. В этих случаях оказывается необходимым экспериментальное уточнение требуемых конструктивных параметров ограждений, которое является составной частью комплексного процесса конструирования жилого дома. Ниже приводятся экспериментальные данные автора (за исключением оговоренных случаев), полученные в результате исследований, выполненных в жилых домах и на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища. Все измерения звукоизоляции проведены по стандартной методике [4] с использованием акустической аппаратуры фирмы "Брюль и Къер" (Дания).

Испытательный стенд состоит из двух расположенных одна над другой прямоугольных камер, между которыми устроен проем, позволяющий монтировать образцы перекрытия размером до 6 х 3,6 м. Объем нижней камеры около 50, верхней — 80 м3. Стены камер кирпичные толщиной в 1,5 и 2 кирпича. Специальных мер для снижения косвенной передачи звука по стенам не принимали, поэтому ее интенсивность примерно такая же, в жилых зданиях. Для обеспечения точности полученных результатов в натуральны: условиях испытывали, как правило, одинаковых конструкций, а на испытательном стенде проводили необходимое число повторных измерений каждого образца. Приводимые ниже частотные характеристики звукоизоляции являются средними: ордината на каждой частоте есть среднеарифметическое значение ординат, полученных при отдельных измерениях на этой частоте; средний индекс звукоизоляции есть среднеарифметическое значение индексов, зафиксированных при отдельных измерениях. При определении влияния воздействующих факторов средние индексы звукоизоляции приводятся с точностью до 0,1 дБ, при оценке соответствия конструкции нормативным требованиям они округляются до целого числа децибел.

Для оценки значимости изменений звукоизоляции, получаемых как результат изменения какого-либо влияющего параметра, использованы методы математической статистики. В частности, применена оценка значимости по критерию Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 .В качестве примера показана оценка значимости изменений звукоизолирующей способности, выявленных в результате испытания перекрытий из железобетонных панелей большого пролета толщиной 16 см с полимерцементной стяжкой и линолеумом на войлочной основе До сдачи дома и после двух лет его эксплуатации. В первом случае испытано 11, а во втором 10 перекрытий. Кроме зафиксированных изменений звукоизолирующей способности перекрытия приведены вычисленные для каждой частоты общие для двух серий измерений среднеквадратичные отклонения значения критерия Стьюдента.

Значение критерия Стьюдента больше указанного значения или равно ему. Значимыми могут быть признаны изменения звукоизолирующей способности перекрытия на частотах 1000—3200 Гц. Изменения, отмеченные на других частотах, можно объяснить случайным разбросом результатов измерений.

Аналогичная методика использована для оценки значимости изменений индексов звукоизоляции, связанных с изменением величин варьируемых при эксперименте параметров.

Конструкции из легких бетонов на пористых заполнителях

Развитие производства легких бетонов на пористых заполнителях, которые первоначально предназначались для применения преимущественно в наружных ограждениях, обусловило использование этих бетонов и во внутренних конструкциях жилых зданий. При определенных сырьевой и индустриальной базах сборного домостроения комплексное применение легких бетонов для изготовления конструкций жилого дома экономически целесообразно. Однако использование этих бетонов во внутренних ограждениях сдерживалось требованиями к звукоизоляции.

Согласно методам расчета, для обеспечения требуемой звукоизоляции акустически однородная легкобетонная конструкция должна была иметь такую же поверхностную плотность, что и ограждение из тяжелого бетона. Это было связано со значительным увеличением толщины легкобетонных элементов по сравнению с толщиной конструкций из тяжелого бетона, и резким снижением их эффективности. Вместе с тем имелись данные, свидетельствовавшие о повышенных звукоизоляционных качествах легкобетонных ограждений.

При экспериментальном уточнении требуемых параметров легкобетонных конструкций в крупнопанельных домах и на испытательном стенде испытаны межквартирные стены и несущие элементы междуэтажных перекрытий в виде панелей сплошного сечения толщиной от 4 до 20 см из керамзитобетона плотностью от 1300 до 1800 кг/м3, в том числе на основе высокопрочного керамзита, изготовленного на трепельном сырье из перлитобетона плотностью 1350 кг/м3, пемзобетона — 1800 кг/м3, шлакопемзобетона — 1900 кг/м3. Поверхностная плотность испытанных конструкций составляла от 108 до 360 кг/м2, индексы изоляции воздушного шума lB — от 38 до 53 дБ.

Акустически однородные легкобетонные межквартирные стены испытаны в экспериментальных крупнопанельных домах с комплексным применением легких бетонов в Новокуйбышевске, в домах, построенных по проектам серий 1-464 в Орле, 1-451 в Ереване.

Полученные экспериментальные данные позволили сравнить частотные характеристики звукоизолирующей способности акустически однородных конструкций из тяжелого и легкого бетонов. При сравнении использованы частотные характеристики конструкций из тяжелого бетона, полученные в крупнопанельных домах, на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища, а также из литературных данных.

Для удобства сравнения фактические частотные характеристики заменены идеализированными в виде ломаной линии, состоящей из двух отрезков прямых — горизонтального (плато), начинающегося со 100 Гц,и наклонного, заканчивающегося на 5000 Гц. Идеализированные частотные характеристики построены по фактическим с помощью метода наименьших квадратов.

Положение идеализированной частотной характеристики в нормируемом диапазоне определяется четырьмя параметрами: граничной частотой frp, ординатой плато Rnn, протяженностью. Плато выше граничной частоты - fnn2 / f и уклоном наклонного участка i. Значения этих параметров. Конструкций сплошного сечения из тяжелого бетона и из легкого.

Два параметра, определяющие положение идеализированной астотной характеристики - fnn2 / frp и i, не имеют выраженной в зависимости от граничной частоты. Экспериментальная зависимость ординаты плато от граничной частоты для конструкций из тяжелого и легкого бетонов аппроксимирована одним выражением. При статистическом анализе выявилось совпадение частотных характеристик звукоизолирующей способности ограждений из тяжелого и легкого бетонов, если они имеют одинаковые граничные частоты. Следовательно, у них равны и индексы изоляции воздушного шума.

Представляют интерес также зависимости величины Rnn от поверхностной плотности конструкций из тяжелого и легкого бетонов. По данным, получены следующие выражения экспериментальных зависимостей: для конструкций из тяжелого бетона Rnn = 12 + + 10,7 lg q; для конструкций из легкого бетона Rnn = 14,2 + + 10,7 lg q. Средняя разница значений Rnn для конструкций из тяжелого и легкого бетонов с одинаковой поверхностной плотностью составляет 2,2 дБ. Среднеквадратичное отклонение фактических значений Rnj1 от значений, определяемых по указанным зависимостям, s = 1,35 дБ. При числе данных в выборках п = 22 и п2 =14 критерий Стьюдента, t = 4,76.

Доверительной вероятности 0,999 соответствует значение t = 3,75. Следовательно, с доверительной вероятностью, превышающей 0,999, можно утверждать, что рассмотренные звукоизоляционные характеристики конструкций из тяжелого и легкого бетонов с одинаковой поверхностной плотностью принадлежат к различным генеральным совокупностям.

Таким образом, звукоизолирующая способность конструкций из тяжелого и легкого бетонов одинакова, если равны их граничные частоты (а не поверхностные плотности). Это положение легло в основу практического метода расчета индекса изоляции воздушного шума легкобетонных конструкций с использованием эквивалентной поверхностной плотности.

Проведенное исследование параметров частотной характеристики изоляции воздушного шума акустически однородной конструкцией послужило основой построения ее расчетной частотной характеристики, которая состоит из одного горизонтального и одного наклонного Участков. Уклон наклонного участка 6,6 дБ/окт.

Средние значения двух других параметров идеализированной частотной характеристики звукоизолирующей способности конструкций из тяжелого и легкого бетонов также практически одинаковы. Для конструкций из тяжелого бетона fnn / f = 1,44, I = 6,6 дБ/окт; для конструкций из легкого бетона fnn2/ frp = = 1,45, i = 6,9 дБ/окт. Расчетные индексы получены двумя методами: с использованием фактической поверхностной плотности ограждений методом и их эквивалентной поверхностной плотности. При определении эквивалентной поверхностной плотности коэффициент к находили в зависимости от модуля упругости и плотности легкого бетона. Использование эквивалентной поверхностной плотности конструкций значительно повысило точность определения расчетных индексов lB.

Исследования показали, что легкие бетоны на некоторых пористых заполнителях, главным образом на заполнителях, изготовленных из доменных шлаков, имеют повышенный по сравнению с другими бетонами коэффициент потерь. Влияние повышенного коэффициента потерь на звукоизолирующую способность можно проследить при сравнении двух конструкций одинаковой толщины из материалов с весьма близкими характеристиками.

Межквартирные стены толщиной 1В см были выполнены в доме серии 1-464 (в Орле) из бетона на высокопрочном трепельном керамзите, а в доме серии 111-91 (в Липецке) из шлакопемзобетона. У керамзитобетона р, = 1800 кг/м3, Е! = 1,85 • Ю10 Па; у шлакопемзобетона р2 = 1900 кг/м3, Е2 = 2 • Ю10 Па. Граничные частоты конструкций из керамзитобетона и шлакопемзобетона соответственно равны frpl = 112 и f = 110 Гц.

Расчетные индексы обеих конструкций одинаковы: lB = 50 дБ. Измеренные индексы составляют 1В1 = 50 и lBJ = 53 дБ. Таким образом, стена из шлакопемзобетона имеет на 3 дБ больший индекс 1в- Частотная характеристика шлакопемзобетонной стены расположена выше частотной характеристики керамзитобетонной стены в области граничной частоты и на более высоких частотах в среднем на 3 дБ. Это соответствует теоретическим представлениям о влиянии коэффициента потерь на звукоизолирующею способность акустически однородных конструкций.

В результате экспериментального уточнения конструктивных параметров акустически однородных легкобетонных панелей для внутренних стен было преодолено серьезное препятствие на пути их широкого применения в жилищном строительстве. Во многих случаях они стали конкурентоспособными с конструкциями из тяжелого бетона. Кроме того, были выявлены основные резервы повышения эффективности применения легких бетонов во внутренних ограждениях жилых зданий: использование бетонов с повышенным модулем упругости при заданной плотности и с повышенным коэффициентом потерь. Обе эти характеристики легкого бетона можно регулировать соответствующим подбором сырья и технологических параметров при изготовлении.

При применении легких бетонов взамен тяжелого в несущих плитах междуэтажных перекрытий их геометрические параметры обычно остаются без изменения. Это в большинстве случаев возможно при сохранении требуемых несущей способности и жесткости перекрытия, однако приводит к снижению звукоизолирующей способности его несущей части. В этих условиях целесообразно использовать полы на звукоизоляционной прослойке (раздельные), так как звукоизоляционный эффект от их применения возрастает при снижении звукоизолирующей способности несущей части.

Легкобетонные перекрытия с раздельным полом были уложены в опытном крупнопанельном доме с комплексным применением бетона на пористых заполнителях в Москве и в домах, построенных по проектам серии 1-464Д-97 в Новокуйбышевске. Перекрытия в опытном доме в Москве выполнены в виде комплексных панелей (изготовленных в одном производственном цикле), включающих несущую плиту толщиной 10 см из керамзитобетона плотностью 1350 кг/м3, сплошной звукоизоляционный слой, защищенный от увлажнения водонепроницаемой бумагой, и основание пола толщиной 6 см из керамзитобетона плотностью 1200 кг/м3. В качестве покрытия пола использованы линолеум на тканевой основе и релин. В одной группе перекрытий звукоизоляционная прослойка выполнена из стекловолокнистых плит плотностью 70 кг/м3 толщиной в необжатом состоянии 6 см, в другой — из мягких древесноволокнистых плит плотностью 225 кг/м3, уложенных в три слоя общей толщиной 3,75 см. В табл.3 приведены средние индексы звукоизоляции, полученные в результате измерений до сдачи дома и после двух лет его эксплуатации и расчетом по методике, описанной в п.6. При расчете приняты: модуль упругости керамзитобетона Е = 1,15 ¦ Ю10 Па и измеренные характеристики стекловолокнистых плит Ед = = 3,5 ¦ 105 Па и?д =0,В.

Согласно статистическому анализу, отмеченное изменение (ухудшение) изоляции ударного шума после двух лет эксплуатации здания значимо. Ухудшение изоляции ударного шума на 3-3,5 дБ объясняется старением и повышением твердости покрытия пола (линолеума, релина), которое сначала несколько улучшает изоляцию на высоких частотах, что не учитывается расчетом. Изменения изоляции воздушного шума незначимы, их можно отнести за счет разброса результатов измерений.

Отмечено хорошее совпадение результатов расчета и измерений, выполненных после двух лет эксплуатации здания. Таким образом метод расчета, изложенный в п.6, вполне применим для перекрытий малой поверхностной плотности, выполненных из легкого бетона.

В домах серии 1—464Д—97, возведенных в Новокуйбышевске, также применены комплексные панели перекрытий, изготовленные в одном производственном цикле заводом железобетонных изделий № 1 треста № 25 Главсредневолжскстроя. В отличие от описанных выше панелей, несущие плиты толщиной 10 см выполнены из керамзитобетона плотностью 1500 кг/м3, толщина керамзитобетонного основания пола 4 см. Общая поверхностная плотность комплексной панели около 220 кг/м2. Согласно расчету, для обеспечения требуемой звукоизоляции в таком легком перекрытии жесткость звукоизоляционной прослойки не должна превышать 2,4 • 107 Па/м. Это означает, например, что толщина звукоизоляционного слоя из мягких древесноволокнистых плит должна быть не меньше 4 см, а минераловатных плит марки ПП —100 - не меньше 1,5 см (в обжатом состоянии).

При изготовлении комплексных панелей материал звукоизоляционной прослойки подвергается дополнительным силовым и температурно-влажностным воздействиям (при укладке и уплотнении бетона основания пола, термической обработке панели), что вызывает повышенное его деформирование. Фактическая толщина звукоизоляционного слоя в комплексных панелях до их монтажа при использовании стекловолокнистых матов на синтетическом связующем плотностью 40 кг/м3 и толщиной 6 см составляла в среднем 1,2 см, а минимальная измеренная толщина 0,6 см. При использовании минераловатных плит на синтетическом связующем плотностью 75 кг/м^ толщиной 6 см аналогичные величины составляли соответственно 2,6 и 1,8 см.

Таким образом, еще до приложения эксплуатационной нагрузки рассматриваемые материалы оказались обжатыми в среднем соответственно на 77 и 57%. В результате обжатия звукоизоляционного слоя во время эксплуатации здания толщина минераловатных плит стала недопустимо малой, а в панелях со стекло- волокнистыми матами появилась опасность образования непосредственного жесткого контакта основания пола с несущей частью перекрытия.

Измерения после двух лет эксплуатации здания показали неудовлетворительную звукоизоляцию в случае применения перекрытий со звукоизоляционной прослойкой из слишком легкого сильно деформируемого материала. Так, при испытании перекрытий со звукоизоляционной прослойкой из минераловатных плит плотностью 75 кг/м3 средние индексы звукоизоляции составляли, дБ: 1в = 48,2; 1у = 71,6, что хуже нормируемых для жилых зданий значений. Неудовлетворительная звукоизоляция отмечена также при использовании в качестве звукоизоляционной прослойки мягких древесноволокнистых плит недостаточной толщины (2,5 см). В этом случае средние значения индексов звукоизоляции составляют lB = 46,2 и ly = 71,5 дБ. Измеренные значения индексов звукоизоляции близко совпадают с расчетными значениями.

Проблема может быть решена при использовании мало деформируемых эффективных звукоизоляционных материалов или комбинированном применении мягких и жестких звукоизоляционных материалов.

Ограждения из элементов с пустотами

Теоретический анализ показывает, что акустически однородные бетонные элементы с круглыми пустотами должны иметь более высокую звукоизолирующую способность, чем сплошные плиты, имеющие равную с первыми поверхностную плотность.

Повышенная жесткость пустотных плит при заданной поверхностной плотности обусловливает уменьшение граничной частоты конструкции и тем самым увеличение ее звукоизолирующей способности в области волнового совпадения и на более высоких частотах. Однако практические методы расчета [37, 38, 50] не позволяли учесть влияния на звукоизолирующую способность конструкции формы ее сечения.

Конструктивные параметры бетонных конструкций с круглыми пустотами уточняли по результатам экспериментов, проведенных на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища и в жилых домах, построенных по проектам серий 4570/63 в Москве, 1-528КП, 1—528КП—40, 16-ЗА в Ленинграде и 4570-73/75 в пос. Ватутинки Московской обл. . Одновременно изучали влияние на звукоизолирующую способность пустотных плит заполнения пустот сыпучими материалами (песком, керамзитом) . По данным лабораторных испытаний двойных стен из гипсобетонных плит с круглыми пустотами, выполненных К.Гезеле и Р.Иеле , заполнение пустот песком позволило улучшить звукоизоляцию стен на 4,7 дБ. Это нельзя объяснить только увеличением поверхностной плотности ограждения - улучшение в значительной мере объясняется повышенным коэффициентом потерь песка по сравнению с бетоном.

В доме серии 4570/63 в Москве применены межквартирные стены из железобетонных панелей толщиной 19 см с круглыми пустотами диаметром 12,5 см, расположенными вертикально с шагом 15 см между их осями. Приведенная толщина бетона панели 11 см, поверхностная плотность 275 кг/м2. У одной группы панелей пустоты были заполнены керамзитом плотностью 450 кг/м3, у другой — кварцевым песком — 1500 кг/м3. При этом поверхностная плотность стен увеличилась соответственно до 311 и 395 кг/м2.

В доме серии 4570—73/75 межквартирные стены имели аналогичную конструкцию, однако при сохранении тех же диаметра и шага пустот толщина панели была увеличена до 21 см. Приведенная толщина панели 13,5 см, поверхностная плотность 325 кг/м2. У части панелей пустоты были на заводе заполнены керамзитом плотностью 400 кг/м3. Поверхностная плотность стен из этих панелей составила 375 кг/м2. Панели выполнены из тяжелого бетона марки М 300, модуль упругости которого Е = = 3,3 • 1010 Па (по данным испытаний).

На испытательном стенде ЦНИИЭП жилища и в домах серий 1—528КП и 1—528КП—40 испытаны несущие части перекрытий из железобетонных многопустотных настилов толщиной 22 см с приведенной толщиной бетона соответственно 12 и 10,3 см. Сечение пустот плит, уложенных в домах, при изготовлении изделий было увеличено в результате приварки швеллера к нижней части трубы пустотообразователя. Поверхностная плотность несущих элементов перекрытия равна соответственно 300 и 255 кг/м2. На испытательном стенде испытаны также плиты с заполненными песком пустотами.

Средние измеренные и рассчитанные индексы изоляции воздушного шума для элементов с круглыми незаполненными пустотами приведены в табл.4. Расчетные индексы определены по методу, описанному в п.6 для сплошных плит толщиной, равной приведенной толщине бетона рассматриваемых пустотных плит. В таблице указаны также значения превышения измеренных индексов звукоизоляции над расчетными д1в. Эксперимент подтвердил, что плиты с круглыми пустотами имеют повышенную звукоизолирующую способность по сравнению со сплошными плитами равной поверхностной плотности. Чтобы найти выражение для перехода от поверхностной плотности пустотного элемента к эквивалентной поверхностной плотности, сделаны три альтернативных предположения об условиях равенства звукоизолирующей способности плит пустотного и сплошного сечения: а) равенство граничных частот; б, в) равенство значений звукоизолирующей способности на частотах f > 2.

Было доказано, что возросшее демпфирование конструкции, связанное с повышенным коэффициентом потерь сыпучего материала, привело к увеличению ее звукоизолирующей способности на 1,7-4,2 дБ. В расчете же рекомендуется учитывать улучшение индекса звукоизоляции, вызванное повышенным коэффициентом потерь сыпучего материала д1в = 1,5 дБ. Это объясняется сравнительно небольшим объемом экспериментальных данных и отмеченным снижением звукоизолирующей способности межквартирных стен в доме серии 4570/63 после года эксплуатации.

Одно из конструктивных решений перекрытий с несущей частью из пустотных плит — перекрытие с полом из линолеума на мягкой подоснове. В этом случае необходимо, как правило, устройство выравнивающей стяжки для компенсации неровностей верхней поверхности плит и перепадов в стыках.

Звукоизолирующая способность железобетонных пустотных плит с цементной стяжкой исследована на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища. На многопустотные настилы толщиной 22 см были уложены цементные стяжки толщиной от 2,2 до 3 см.

Выравнивающие стяжки небольшой толщины не увеличили звукоизолирующей способности ограждения.

При устройстве стяжки повышаются поверхностная плотность и жесткость конструкции. Однако увеличение жесткости в значительной мере зависит от сцепления стяжки с несущей частью пола и наличия или отсутствия в ней трещин, что обусловливает возможность совместной работы на изгиб стяжки и несущей части конструкции.

При поверхностной плотности перекрытия, большей 200 кг/м2, изменение индекса изоляции воздушного шума д1в в результате устройства стяжки уменьшается на 1—2,5 дБ в зависимости от толщины стяжки.

Влияние на звукоизоляцию конструкции перекрытия совместной работы несущей части и стяжки дополнительно проверено в эксперименте, когда в одном случае стяжка уложена с применением специальных мер по улучшению ее сцепления с бетоном, а в другом — между несущей плитой и стяжкой проложен слой кальки. Проложенная между несущей плитой и стяжкой калька снизила изоляцию воздушного звука перекрытием на 2 дБ. О возможности самостоятельных колебаний стяжки, отделенной от несущей части перекрытия калькой, свидетельствует улучшение изоляции ударного шума. Взаимные перемещения стяжки и несущей плиты создают эффект "прослойки" между ними, однако с большой линейной жесткостью, с чем связано дополнительное снижение изоляции воздушного шума.

При устройстве цементных стяжек (hCT = 4 см) по многопустотным настилам толщиной 22 см в домах, построенных по проектам серий 1-528КП, 1-528КП-40 и 16-ЗА в Ленинграде, индекс изоляции воздушного шума увеличился соответственно на 2; 2,1 и 3,7 дБ. Часть отмеченного в домах увеличения звукоизолирующей способности перекрытия вызвана тем, что стяжка перекрывает щели в стыках между настилами и в местах пропуска стояков. Дополнительное улучшение звукоизоляции в натурных условиях наблюдается на частотах, близких к низшей резонансной частоте щели в ограждении толщиной 22 см — 800 Гц и на более высоких частотах.

Экспериментальное уточнение конструктивных параметров однородных бетонных ограждений с круглыми пустотами доказало предсказываемые теорией преимущества таких конструкций перед сплошными, связанные с их повышенной жесткостью. Это позволяет при определенном уровне индустриальной базы домостроения снизить материалоемкость внутренних ограждающих конструкций жилых зданий при соблюдении требуемой звукоизоляции.

Сравнение измеренных и рассчитанных индексов lB ограждений из железобетонных плит с круглыми пустотами показало, что использование результатов экспериментального исследования значительно повысило точность расчета звукоизолирующей способности ограждений из пустотных элементов. Средние и среднеквадратичные отклонения расчетных индексов звукоизоляции при расчете методом с использованием поверхностной плотности ограждений составляют соответственно 3,9 и 4,2 дБ. При расчете при другой методике, эти значения соответственно равны 1 и 1,3 дБ.

Необходимо подчеркнуть, что расчет lB0 по указанной методике применим только к тем пустотным элементам, которые являются акустически однородными во всем нормируемом диапазоне часто. Увеличение размеров пустот приводит к самостоятельным колебаниям образуемых ими тонких стенок.

Влияние больших пустот на звукоизолирующую способность ограждения выявлено при испытании несущих элементов перекрытий из настилов с овальными пустотами в доме серии 1-528КП в Ленинграде и пустотной панели с дискретными связями между наружными слоями, разработанной В.Н.Шаишмелашвили, на испытательном стенде.

Железобетонные плиты перекрытия высотой 22 см имеют овальные пустоты шириной 42,5 см. Приведенная толщина плит 9,2 см, поверхностная плотность 230 кг/м2. Толщина стенок пустот около 3 см.

Вторая исследованная конструкция — железобетонная панель размером 6 х 3,2 х 0,26 м, состоящая из двух плит толщиной по 3 см, соединенных 20 железобетонными стойками-шпонками сечением 20 х 20 см, расположенными с шагом 1,5 м вдоль длинных сторон и 0,85 и 1,2 м — вдоль коротких сторон панели. Таким образом, две плиты оказываются разделенными воздушной прослойкой. Контурные ребра верхней и нижней плит разделены прокладкой из мягкой древесноволокнистой плиты. Приведенная толщина панели В,4 см, поверхностная плотность 210 кг/м2.

Сравнение результатов испытаний описанных конструкций и железобетонных плит толщиной 22 см с круглыми пустотами показало их различную звукоизолирующую способность (рис.32). Звукоизолирующая способность плиты с овальными пустотами резко уменьшается в области граничной частоты стенок пустот толщиной 3 см (f^'p = 630 Гц). Для панели с дискретными связя ми эта частота оказала решающее влияние на формирование звукоизолирующей способности ограждения во всем нормируемом диапазоне. Индексы звукоизоляции lB сравниваемых конструкций с поверхностными плотностями 255, 230 и 210 кг/м2 составляют соответственно 50,45 и 41 дБ. Для акустически однородных конструкций снижение поверхностной плотности от 255 до 230 и 210 кг/м2 должно привести к уменьшению индекса lB на 1 и 2 дБ. В рассматриваемом случае это уменьшение составило соответственно 5 и 9 дБ.

Отрицательное влияние больших пустот на звукоизоляцию в значительной мере устраняется при заполнении их сыпучим материалом (песком, керамзитом и т.п.). Испытанная на стенде ЦНИИЭП жилища керамзитобетонная панель толщиной 20 см имела овальные пустоты, заполненные песком: пакеты из полиамидной пленки с песком укладывали при бетонировании панели. В процессе бетонирования пакеты приняли в поперечном сечении овальную форму с шириной 20 и высотой 10 см. Толщина горизонтальных стенок пустот в среднем около 5 см, вертикальных - 4 см. Объемная масса керамзитобетона 1650 кг/м3, поверхностная плотность панели 314 кг/м2, приведенная толщина бетона 13,3 см. Измеренный индекс звукоизоляции lB = 51 дБ совпадает с расчетным.

Перекрытия с покрытиями пола на мягкой подоснове

Укладка покрытий пола на мягкой подоснове непосредственно на несущую часть перекрытия позволяет значительно снизить затраты труда на устройство полов. Этим в первую очередь объясняется все большее распространение так называемых акустически однородных перекрытий в жилищном строительстве. Испытания перекрытий, состоящих из несущей железобетонной панели толщиной 14 см с полом из линолеума на войлочной подоснове, в крупнопанельных домах с малым шагом поперечных несущих стен (в Москве и Ленинграде, где было начато применение таких конструкций) показали неудовлетворительную изоляцию воздушного шума. В то же время имелись данные об удовлетворительной звукоизоляции помещений в случае применения межквартирных стен из железобетонных панелей толщиной 14 см (они соответствовали нормативным требованиям, действовавшим до 1971 г. — lB = 49 дБ), поэтому потребовалось экспериментальное уточнение конструктивных параметров перекрытий с полом на мягкой подоснове, чтобы обеспечить выполнение нормативных требований по звукоизоляции.

Анализ экспериментальных данных о звукоизолирующей способности перекрытий из панелей толщиной 14 см с полом из линолеума на войлочной подоснове выявил зависимость звукоизоляции этой конструкции от толщины внутренних несущих стен, на которые опирается панель перекрытия. Это указывает на заметное влияние косвенной передачи звука по стенам.

Важным параметром, определяющим интенсивность косвенной передачи звука по стенам, является коэффициент передачи вибрации в узле сопряжения перекрытия со стенами. В случае если элементы перекрытия и стены выполнены из одного материала, как в рассматриваемых крупнопанельных домах, то выражения коэффициентов передачи вибрации упрощаются. Коэффициент передачи вибрации между элементами, сопрягаемыми в крестообразном узле под прямым углом. В этом случае коэффициенты передачи вибрации зависят только от соотношения толщин сопрягаемых элементов стены и перекрытия.

Другой важный параметр, обусловливающий снижение звукоизоляции в результате передачи звука по фланговым конструкциям. Для акустически однородных ограждений (выполненных из одного материала) эта величина зависит в основном от соотношения их толщин. Таким образом, видно, что снижение звукоизолирующей способности aR, вызванное косвенной передачей звука, может быть выражено в виде функции отношения толщин стыкуемых элементов и отношения площадей фланговых и основной конструкций.

Коэффициенты передачи вибрации не зависят от частоты звука. Частотная зависимость разности звукоизолирующих способностей двух акустически однородных конструкций также выражена слабо. Следовательно, и величина aR мало зависит от частоты, ее можно приравнять к изменению индекса изоляции воздушного шума д1 в результате косвенной передачи звука.

Изложенное является основанием для поиска экспериментальной зависимости величин д| , которые представляют собой разность между измеренными в натурных условиях индексами звукоизоляции перекрытий и подсчитанными, от отношения толщин элементов внутренней несущей стены и перекрытия h° / h П и отношения площадей несущих стен и перекрытия Sc / Sn. Экспериментальные данные для поиска такой зависимости пополнены в результате испытания специально изготовленных опытных перекрытий из железобетонных панелей толщиной 14, 16 и 18 см в доме серии 1—464—ЛТ в Вильнюсе, а также перекрытий из многопустотных настилов толщиной 22 см с цементной с тяжкой толщиной 4 см в домах серий 1 -528КП, 1—528КП—40 и 16-ЗА в Ленинграде.

Проведены также дополнительные измерения звукоизоляции перекрытий из панелей толщиной 14 см в домах серий 1—Л Г—502 и 1—Л Г—602.Увеличение толщины внутренних несущих стен при заданной толщине перекрытия приводит к уменьшению абсолютной величины д1в,. Поскольку использованные экспериментальные данные получены в результате натурных испытаний перекрытий с попом из линолеума на мягкой подоснове, учитывает влияние этого покрытия на звукоизолирующую способность перекрытия. Лабораторные, а затем и натурные исследования показали, что при использовании линолеума на мягкой подоснове звукоизолирующая способность перекрытия снижается в области средних частот. Это объясняется резонансом, происходящим на низшей собственной частоте двухслойного покрытия пола, которое в первом приближении может рассматриваться как система масса—пружина. Для достаточного улучшения изоляции ударного шума этим покрытием нужно использовать мягкую подоснову с малой линейной жесткостью.

В связи с малой поверхностной плотностью верхнего плотного слоя линолеума низшая собственная частота его находится в диапазоне 400—800 Гц. Снижение звукоизолирующей способности в области этих частот заметно сказывается на значении индекса изоляции воздушного шума. Чтобы приблизить низшую собственную частоту покрытия к нижней границе нормируемого диапазона, нужно во много раз увеличить поверхностную плотность верхнего слоя и одновременно снизить жесткость мягкой подосновы. Это практически невыполнимо, так как при указанных условиях покрытие на мягкой подоснове превращается в раздельный или слоистый пол. Чтобы приблизить низшую собственную частоту покрытия к верхней границе нормируемого диапазона, нужно повысить линейную жесткость подосновы или уменьшить поверхностную плотность верхнего слоя. Увеличение линейной жесткости мягкой подосновы ограничено в связи с необходимостью обеспечить улучшение изоляции ударного шума, а снижение толщины верхнего слоя — из-за необходимости обеспечить определенную долговечность покрытия при истирании.

Поэтому полностью устранить описанный эффект снижения звукоизолирующей способности не удается при использовании разнообразных материалов подосновы.

Значение д1в меняется в небольших пределах с изменением конструкции несущей части перекрытия. По данным натурных измерений, снижение индекса изоляции воздушного шума в результате укладки пола из линолеума на мягкой подоснове составляет в среднем 1,5 дБ. Для уточнения конструктивных параметров акустически однородных перекрытий, необходимых для удовлетворения нормативных требований по их звукоизоляции, и проверки практического метода расчета таких конструкций проведены натурные исследования звукоизоляции и коэффициентов передачи вибрации в экспериментальном крупнопанельном доме серии 111-121 в г. Жуковском. В нем выполнены акустически однородные перекрытия из железобетонных панелей сплошного сечения с проектной толщиной 16 см, которые изготовляли в вертикальных кассетах, а также с проектной толщиной 18 и 20 см, изготовленные в горизонтальных формах. Для полов использован линолеум на войлочной подоснове. В здании применены также типовые перекрытия с железобетонными панелями толщиной 10 см и деревянными полами.

В процессе строительства экспериментального дома контролировали правильность заделки стыков, монтажных отверстий, отверстий и полостей для электропроводки, а также правильность устройства всех остальных элементов перекрытий. Измеряли также фактическую толщину и массу сборных элементов исследуемых конструкций, плотность и модуль упругости бетона.

После окончания монтажа сборных элементов экспериментального дома в нем были измерены коэффициенты передачи вибрации в стыках перекрытий и внутренних стен, а после окончания всех строительных работ — звукоизоляция экспериментальных перекрытий.

Для определения коэффициентов передачи вибрации через стыки дома одну из сопрягаемых конструкций приводили в колебательное движение с помощью вибровозбудителя ESE 211,на который подавались выделенные фильтром 1/3-октавные полосы "белого" шума. В пяти точках каждого из сопрягаемых элементов измеряли уровни вибрации в 1/3-октавных полосах частот.

Виброизолирующая способность стыков не имеет выраженной частотной зависимости. Каждая частотная характеристика виброизолирующей способности стыка может быть с достаточной точностью аппроксимирована горизонтальной прямой с ординатой, равной средней виброизолирующей способности RgP, которую определяют как среднеарифметическое значение всех ординат частотной характеристики, поэтому средняя виброизолирующая способность RBP и соответственно средний коэффициент передачи вибрации гср хорошо отражают виброизолирующие качества стыка.

Панели перекрытия толщиной 10, 16, 18 и 20 см и стены — 12 и 16 см образовали в здании 8 типов крестообразных стыков. Коэффициенты передачи вибрации определены для 28 вариантов сопряжений, отличающихся направлением передачи вибрации, толщиной сопрягаемых и примыкающих элементов. Для каждого варианта испытано 4—12 однотипных узлов.

Результаты этих испытаний позволили определить экспериментальные зависимости коэффициентов передачи вибрации в стыках от параметров сопрягаемых элементов и сравнить их с зависимостями. Экспериментальная зависимость коэффициента передачи вибрации в коестообразном узле между элементами, сопрягаемыми под прямым углом (от перекрытия к стене, или наоборот) , от отношения толщин этих элементов.

Коэффициент передачи вибрации растет, т.е. виброизолирующая способность стыка уменьшается. При больших значениях с увеличением этого отношения рост расчетного значения коэффициента постепенно замедляется, а затем оно начинает уменьшаться. Экспериментальные данные указывают на неизменный рост коэффициента г в исследованном диапазоне значений. Кроме того, расчет дает в целом заниженные значения т1 2, т.е. преувеличивает виброизолирующую способность стыков. Отмеченные расхождения расчетных результатов с экспериментальными данными связаны с различиями между Условиями, принятыми в расчетной схеме, и реальными условиями в крупнопанельном доме.

Зависимость коэффициента передачи вибрации в крестообразном узле между элементами, расположенными по одной оси (от стены стене или от перекрытия перекрыли) , от отношения толщин элементов, расположенных под прямым углом. Коэффициент передачи вибрации практически не зависит от отношения величин. Экспериментальная зависимость может быть аппроксимирована горизонтальной прямой, т.е. коэффициент передачи вибрации в исследованном диапазоне отношений может быть принят постоянным: т = 0,052. Резкое отличие характера расчетной зависимости от экспериментальной связано с указанными выше причинами.

Знание фактических значений коэффициентов передачи вибрации позволяет сравнить поправки на косвенную передачу звука. В связи с тем, что наружная стена значительно толще внутренних несущих стен, а площадь ее поверхности мала (учитывая световой проем), ее вклад в косвенную передачу звука пренебрежимо мал. Остаются три внутренние несущие стены из одного материала, которые приняты равной толщины. Поэтому их звукоизолирующие способности равны. Соответственно равны коэффициенты передачи вибрации в основании полученных экспериментальных данных коэффицэнты приняты для всех случаев равными 0,052. Так как величины либо не зависят, либо мало зависят от частоты, изменение звукоизолирующей способности на значение aR вызывает смещение всей частотной характеристики звукоизоляции на это значение, поэтому можно считать изменение индекса звукоизоляции, вызванное косвенной передачей звука, л1в = aR.

Абсолютные значения поправок л1в1, полученные точным методом расчета, в среднем на 0,7 дБ больше, чем значения поправок л1в2, найденных практическим методом. Объясняется это следующим. Поправку д1в1 вносят к значению собственной звукоизолирующей способности конструкции, поправку д1в2 — к значению звукоизолирующей способности (к вычисленному по ней индексу звукоизоляции), которая определяется в условиях средней интенсивности косвенной передачи звука. Первое значение (звукоизолирующая способность, определенная в акустических камерах с малой интенсивностью косвенной передачи звука) для акустически однородных ограждений на 2 дБ превышает второе. Поэтому после внесения соответствующих поправок индекс звукоизоляции, вычисленный точным методом, будет в среднем на 1,3 дБ превышать индекс, найденный практическим методом.

Поправка а1в полученная практическим методом, кроме косвенной передачи звука, учитывает также ухудшение звукоизоляции, вызванное резонансными явлениями, возникающими при укладке линолеума на мягкой подоснове. Как показано выше, связанное с этим снижение индекса звукоизоляции составляет в среднем 1,5 дБ. Поправка д1в1 этого снижения не учитывает, чем объясняется разница в' среднем на 1,3 дБ между индексами звукоизоляции, полученными точным и практическим методами. Таким образом, результаты, полученные тем и другим методами расчета, близки. Практический метод расчета, основанный на аппроксимации экспериментальных данных, согласуется с методом, основанным на теоретическом рассмотрении косвенной передачи звука.

Условия применения акустически однородных перекрытий в домах с большим шагом несущих стен отличаются от условий их применения в домах с малым шагом несущих стен. При большом планировочном шаге помещения ограничены не только несущими стенами, но и ненесущими перегородками. Передача вибрации по ним меньше из-за менее жесткой связи их с перекрытием.

В крупнопанельном жилом доме серии 1-467А в Люберцах (Московская обл.) измерены коэффициенты передачи вибрации в узлах перекрытий с ненесущими перегородками. Здание имеет поперечные несущие стены из железобетонных панелей толщиной 15 см, расположенные с шагом 3,2 и 6,4 м. При большом шаге несущих стен между ними располагается перегородка из гипсобетонной панели толщиной 8 см, которая разделяет два помещения. Междуэтажные перекрытия выполнены из железобетонных многопустотных настилов толщиной 22 см.

Коэффициенты передачи вибрации измерены для двух вариантов заделки стыков между перекрытием и перегородкой: первый вариант — зазор в стыке заполнен паклей и зачеканен с двух сторон цементным раствором; второй вариант — цементный раствор отсутствует. Последний вариант имитирует случай, когда в растворе образовалась сквозная трещина. Измеренные значения виброизолирующей способности стыка RB и коэффициента передачи вибрации г (усредненные по частоте), а также расчетные коэффициенты передачи вибрации, подсчитанные по формуле (90) для случая стыка перекрытия с несущими стенами, приведены в табл.11.

Передача вибрации в узле сопряжения перекрытия с перегородкой заметно меньше, чем при прочих равных условиях, в узле соединения перекрытия с несущими стенами даже при плотном заполнении зазора в стыке раствором. После образования в стыке трещины, что неизбежно в результате взаимных перемещений перекрытия и перегородки в процессе эксплуатации, коэффициенты передачи вибрации резко уменьшаются. При этом косвенная передача звука по перегородкам становится пренебрежимо малой.

Измеренные коэффициенты передачи вибрации в узлах сопряжения многопустотных настилов перекрытий с внутренними несущими стенами из железобетонных панелей толщиной 15 см с достаточным приближением соответствуют зависимости, если в качестве толщины перекрытия принята эквивалентная приведенная толщина настила.

Результаты расчета изоляции воздушного шума акустически однородными перекрытиями из панелей сплошного сечения с полом из линолеума на мягкой подоснове, достаточно близко совпадают с данными натурных измерений, проведенных после двух лет эксплуатации.

Отмеченное в период эксплуатации в некоторых случаях улучшение изоляции воздушного шума объясняется обжатием мягкой подосновы линолеума и смещением его низшей собственной частоты в нормируемом диапазоне. Действующему нормативному требованию к изоляции воздушного шума (lB = 50 дБ) отвечают только перекрытия из панелей толщиной 18,7 см и 20,6 см в Доме серии 111—121 при толщине внутренних несущих стен 12 и 16 см. Среднеквадратичное отклонение расчетных индексов изоляции от измеренных после двух лет эксплуатации составляет 0,7 дБ.

При массовом применении акустически однородных перекрытий наблюдается некоторое снижение индексов изоляции воздушного шума. Измерены средние индексы lB = 46 дБ в домах серии 111—121 в Оренбурге (измерения НИИСФ) и серии 1—464ДТ в г. Тольятти, где применены перекрытия из железобетонных панелей толщиной 16 см с полом из линолеума на мягкой подоснове. Толщина внутренних несущих стен в указанных домах 12, 16 и 14 см соответственно. Причиной такого ухудшения может быть пониженное качество работ по устройству деталей перекрытий, в которых возможно образование сквозных щелей.

Обжатие мягкой подосновы покрытия пола при эксплуатации приводит к снижению изоляции ударного шума. Среднее снижение индекса изоляции ударного шума за 2 года эксплуатации составило 3,2 дБ. После двух лет эксплуатации нормативному требованию по изоляции ударного шума соответствуют только перекрытия из панелей толщиной 18 см в доме серии 1-464-ЛТ; 18,7 и 20,6 см - в доме серии 111-121. Объясняется это неудовлетворительным качеством примененного линолеума на войлочной подоснове, который не обеспечивает предусмотренного ГОСТ 18108—72 улучшения изоляции ударного шума. Перекрытия с полами на звукоизоляционной прослойке (с так называемыми плавающими или раздельными полами) — традиционное и наиболее широко используемое в жилищном строительстве конструктивное решение. Вместе с тем применение новых облегченных конструкций несущих элементов перекрытия, в том числе из легких бетонов, индустриальных конструкций полов, новых видов материалов звукоизоляционных прослоек вызвало необходимость экспериментального уточнения конструктивных параметров таких перекрытий для обеспечения требуемой нормами изоляции воздушного и ударного шума в зданиях. С этой целью было испытано 38 вариантов перекрытий без пола и с полом на испытательном стенде и в зданиях . При этом изменялись конструкция несущей части пола, материал и характеристики звукоизоляционной прослойки, толщина промежутка между полом и несущей частью.

В звукоизоляционных прослойках использованы минераловатные плиты и маты, стекловолокнистые, мягкие древесноволокнистые, пенополистирольные плиты, засыпки из кварцевого, керамзитового и перлитового песков. Минераловатные, стекло- волокнистые и древесноволокнистые плиты укладывали сплошным слоем и в виде полосовых прокладок, а засыпки использовали также в комбинации с полосовыми прокладками из древесноволокнистых плит, уложенными под лагами деревянного пола. Средняя толщина промежутка между полом и несущей частью менялась от 2,5 до 17 см. В результате устройства пола поверхностная плотность перекрытия увеличивалась в 1,05—1,89 раза. Низшая собственная частота пола, составляла 69—360 Гц.

Испытаниями установлены экспериментальные значения происшедших в результате устройства пола изменений: звукоизолирующей способности перекрытий индекса изоляции воздушного шума, приведенного уровня ударного шума, индекса приведенного уровня ударного шума. Анализ экспериментальных данных позволил определить зависимость изменения звукоизолирующей способности перекрытия aR в результате устройства пола от звукоизолирующей способности несущей части перекрытия частотные характеристики aR, полученные в случае, когда несущая часть перекрытия выполнена из армоцементной складчатой панели с малым индексом изоляции от воздушного шума I"4 = 32 дБ, имеют общий уклон на частотах до 1000—1600 Гц около 6 дБ/окт. Выше этих частот рост aR сначала прекращается, а затем aR начинает уменьшаться. Эти кривые сходны с кривыми, полученными при испытании двойных стен без жесткой связи между элементами. С увеличением индекса увеличение aR прекращается на более низких частотах. При больших значениях l не имеет выраженной частотной зависимости. Частотные характеристики aR в этих случаях могут быть с определенным приближением аппроксимированы горизонтальными прямыми. Рост вызывает снижение усредненного по частоте значения aR. Отмеченный характер изменения частотных характеристик aR при увеличении можно объяснить следующим.

Если предположить, что перекрытие не пропускает звука, то звукоизоляция разделенных им помещений будет определяться прохождением звука по стенам. Этому случаю соответствует наибольшая звукоизоляция помещения, которая может быть достигнута при заданной конструкции стен. Если все стены одинаковы, то наибольшая звукоизоляция может быть выражена. Если на какой-либо частоте звукоизолирующая способность перекрытия превышает RMax, то фактическая (измеренная) звукоизолирующая способность на этой частоте будет равна или меньше RMax. Снижение по сравнению с RMax связано с влиянием звуковой энергии, проходящей через перекрытие, если разница между Rn и RMax не больше 10 дБ Условно принято, что при отсутствии косвенной передачи звука по стенам улучшение, достигаемое при устройстве пола, для обоих перекрытий одинаково: aR = aR.

При весьма низкой звукоизолирующей способности несущей части во всем частотном диапазоне R < RMax, поэтому фактические значения, полученные при наличии косвенной передачи звука по стенам, равны значениям, измеренным при ее отсутствии. При большой звукоизолирующей способности несущей части передача звука по стенам приводит к снижению величин по сравнению в первую очередь на высоких частотах. По мере сближения кривых снижается частота, начиная с которой на aR сказывается передача звука по стенам. Поскольку темп роста с увеличением частоты примерно одинаков, частотная характеристика aR в зоне влияния передачи звука по стенам имеет вид горизонтальной прямой. Таким образом, отмеченное изменение измеренных частотных характеристик aR при увеличении звукоизолирующей способности несущей части перекрытия объясняется в первую очередь влиянием косвенной передачи звука.

На изложенной теоретической модели формирования звукоизолирующей способности перекрытия и анализе экспериментальных данных построения расчетной частотной характеристики изменения звукоизолирующей способности перекрытая AR в результате устройства пола . Частотную характеристику звукоизолирующей способности перекрытия с полом получают, суммируя частотные характеристики звукоизолирующей несущей части и изменения звукоизолирующей способности в результате устройства пола. Это объясняется влиянием ряда параметров пола (его поверхностной плотности, линейной жесткости звукоизоляционной прослойки, толщины воздушного промежутка и др.).

Значения соответствующие одинаковым конструкциям пола, располагаются на графике вдоль прямых линий, которые пересекаются в узком фокусе. Экспериментальная зависимость аппроксимирована уравнением семейства прямых, пересекающихся в одной точке. Равенство — частный случай, получаемый при 58 дБ. Важнейшим параметром, определяющим звукоизоляционный эффект, получаемый при устройстве пола, является низшая собственная частота пола. Она уменьшается при увеличении поверхностной плотности пола и снижении линейной жесткости звукоизоляционной прослойки. От того положения, которое занимает частота в нормируемом частотном диапазоне, зависит расположение области, где происходит повышение звукоизолирующей способности перекрытия в результате устройства пола. Однако измене- ние низшей собственной частоты пола не может объяснить все изменения.

При одинаковых тем больше, чем больше относительное увеличение поверхностной плотности перекрытия, связанное с устройством пола, чем больше средняя толщина промежутка между полом и несущей частью и чем выше потери звуковой энергии в звукоизоляционной прослойке. Потери звуковой энергии в звукоизоляционной прослойке тем значительнее, чем больше ее поверхностная плотность и чем выше коэффициент потерь звукоизоляционного материала. Высокий коэффициент потерь пористоволокнистых (минераловатных, стекловолокнистых и т.п.) материалов не вызывает заметного увеличения демпфирования перекрытия из-за весьма малой поверхностной плотности прослойки из этих материалов. С другой стороны, звукоизоляционные прослойки из сыпучих материалов (песка, шлака, керамзита и т.д.) заметно увеличивают Демпфирование перекрытия, так как они имеют сравнительно высокий.

Индексы изоляции ударного шума несущими частями испытанных перекрытий изменялись от 103 до 83 дБ. Это позволило выявить влияние на полученную в результате устройства заданного вида пола величину. Другими параметрами, оказывающими влияние , являются: низшая собственная частота пола , средняя толщина промежутка между полом и несущей частью перекрытия, вид звукоизоляционной прослойки в зависимости от ее влияния на демпфирование перекрытия, материал покрытия и конструкции пола. Если три первых параметра могут быть выражены числами, то числовое выражение двух других параметров затруднено. Поэтому звукоизоляционные прослойки подразделены на две группы. К первой отнесены прослойки из пористо- волокнистых и пористогубчатых материалов (из-за малой поверхностной плотности их влияние на демпфирование перекрытия незначительно) ; ко второй — засыпки из сыпучих материалов (песка, шлака и т.д.), оказывающие заметное влияние на демпфирование перекрытия.

Все конструкции пола разделены на три группы. Первую представляют деревянные полы, собираемые из отдельных элементов, сравнительно слабо связанных между собой, и имеющих значительную податливость при ударе. Ко второй отнесены полы из линолеума, релина, плитки ПХВ и др., устраиваемые по древесностружечным плитам, монолитным неармированным стяжкам или мелкоразмерным сборным бетонным плитам. В неармированных стяжках, как правило, образуются усадочные трещины, которые разделяют стяжку на слабо связанные между собой части. Полы третьей группы — это полы из тех же материалов, устраиваемые по армированным крупноразмерным бетонным основаниям. Такие полы имеют наибольшую изгибную жесткость при других равных условиях по сравнению с полами первых двух групп.

Выражения для определения изменения индексов звукоизоляции в результате устройства пола проверены путем сравнения их расчетных значений с измеренными в натурных условиях. Использованы результаты измерений звукоизоляции в жилых домах 56 вариантов (412 образцов) междуэтажных перекрытий. Испытанные перекрытия состояли из несущих частей в виде панелей сплошного сечения толщиной 10, 11, 12 см из тяжелого бетона; толщиной 10 см из керамзитобетона плотностью 1300—1500 кг/м3, шатровых панелей из тяжелого бетона с толщиной плиты 5 и 6 см, многопустотных настилов толщиной 22 см из тяжелого бетона, ребристых плит ребрами вверх высотой 9 и 20 см также из тяжелого бетона. Полы выполнены из шпунтованных досок по лагам, из штучного паркета по доскам и лагам, из древесностружечных плит по лагам, из штучного паркета, линолеума, релина, поливинилхлоридной плитки, уложенных по монолитным стяжкам из цементного раствора, керамзитобетона, пемзобетона, по сборным панелям основания пола из керамзитобетона, гипсоцементного бетона, по древесностружечным плитам. Для звукоизоляционных прослоек использованы минераловат- ные, стекловолокнистые плиты и маты, мягкие древесноволокнистые, а также пенополистирольные, фибролитовые плиты, засыпки из кварцевого песка и металлургического шлака. Поверхностная плотность перекрытий от 160 до 414 кг/мг. Индексы изоляции воздушного шума 1в составили от 45 до 57 дБ, приведенного уровня ударного шума 1у — от 76 до 54 дБ.

Результаты натурных измерений подтверждают значительное влияние на звукоизолирующую способность перекрытий конструктивных параметров пола. Так, у перекрытий с несущими железобетонными панелями толщиной 10 см, которые испытаны в домах одинаковой конструктивно-планировочной структуры с примерно одинаковыми толщинами стен, индексы изоляции воздушного шума изменялись от 47 до 55 дБ в зависимости от конструкции раздельного пола и материала звукоизоляционной прослойки. Диапазон изменения в зависимости от конструкции пола составил 6 дБ при несущих панелях толщиной 10 см из керамзитобетона, 5 дБ при несущих панелях толщиной 12 см из тяжелого бетона и при несущей части из многопустотных железобетонных настилов. Такое изменение звукоизоляции нельзя объяснить изменением интенсивности косвенной передачи звука, так как влияющие на нее параметры практически не менялись.

Оценка соответствия перекрытий нормативным требованиям по расчетным и фактическим индексам изоляции воздушного шума и приведенного уровня ударного шума совпала в 54 случаях из 56. Имея в виду большое разнообразие испытанных вариантов перекрытий, полученное совпадение можно признать удовлетворительным для практического расчета, который позволяет при проектировании зданий учитывать влияние конструктивных параметров перекрытия и характеристик применяемых материалов на изоляцию воздушного и ударного шума.

Рассмотренные методы расчета индексов изоляции воздушного и ударного шумов можно использовать и для перекрытий со слоистыми полами, в которых покрытия — штучный паркет, линолеум и т.д. уложены непосредственно на материал звукоизоляционной прослойки. Однако при этом трудно определить низшую собственную частоту конструкций, так как линейная жесткость звукоизоляционной прослойки в этом случае зависит от деформативности материалов в контактах между покрытием пола, слоями звукоизоляционной прослойки, несущей частью перекрытия. На испытательном стенде и в жилых домах измеряли изменения индексов изоляции воздушного шума и приведенного уровня ударного шума в результате устройства различных слоистых полов. Так как все конструктивные параметры испытанных перекрытий известны, позволил найти линейную жесткость звукоизоляционной прослойки S по экспериментальным значениям. Два значения S, подсчитанные для данного варианта пола по измеренным величинам как правило, близко совпадают, что подтверждает правильность полученных результатов.

Слоистые полы испытывали на панелях сплошного сечения толщиной 8 и 10 см из керамзитобетона, на многопустотных железобетонных настилах толщиной 22 см с цементной стяжкой толщиной 2,6 и 8,3 см на испытательном стенде; на железобетонных панелях толщиной 12 см в домах серии 1Р—303 в Красногорске, серий 1ЛГ-502 и 1ЛГ-602 в Ленинграде и толщиной 14 см в доме серии П4/22 в Москве. При подсчетах за поверхностную плотность пола принимали поверхностную плотность покрытия и первого подстилающего слоя.

Наличие жестких связей между полом на звукоизоляционной прослойке и несущей частью междуэтажного перекрытия меняет характер передачи звука через ограждение.

Передача звука через жесткие связи исследована теоретически, экспериментально на моделях и на образцах перекрытий в натуральную величину . Междуэтажное перекрытие без жестких связей и с жесткими связями между полом и несущей частью испытано на испытательном стенде ЦНИИЭП жилища. Несущая часть перекрытия — железобетонная панель толщиной 10 см размером в плане 520 х 320 см, опертая по контуру. На нее по полосовым звукоизоляционным прокладкам из минераловатных плит плотностью 50 и 130 кг/мэ укладывали панель основания пола толщиной 4 см из керамзитобетона.

Жесткие связи создавали гипсоцементным раствором между стенами, несущей частью перекрытия и панелью пола по ее контуру или между полом и несущей частью перекрытия по полю помещения. Жесткие связи способствуют приближению звукоизолирующей способности перекрытия к аналогичному показателю его несущей части. Наиболее опасны жесткие связи между полом и несущей частью перекрытия, расположенные по полю помещения. В этом случае колебания передаются по жестким связям в тех зонах плит, где амплитуда вибраций наибольшая. При расположении жестких связей по контуру пола наиболее чувствительными к их влиянию местами оказываются углы, а наименее чувствительными — середины сторон пола.

Еще в большей степени жесткие связи снижают изоляцию ударного шума. При этом также звукоизоляция перекрытия с раздельным полом приближается к звукоизоляции несущей части, а связи, расположенные в пределах площади пола, в большей степени ухудшают звукоизоляцию, чем связи, расположенные по его контуру. Следует отметить, что снижение звукоизоляции, вызванное жесткими связями, зависит от того, насколько она была улучшена устройством пола. Чем выше степень этого улучшения, тем большее снижение звукоизоляции могут вызвать жесткие связи. Поэтому наиболее чувствительны к ним перекрытия с легкими несущими элементами, устройство раздельного пола по которым дает наибольшее увеличение изоляции воздушного шума, а также перекрытия с полами на эффективных звукоизоляционных прослойках, значительно улучшающими изоляцию ударного шума.

Звукоизолирующая способность перекрытий с полами на прослойках из эффективных материалов, в первую очередь минераловатных, зависит от толщины прослойки, которую она сохраняет в период эксплуатации. В доме серии 1—464А в пос. Ильинском (Московская обл.) проведено наблюдение за изменениями толщины звукоизоляционной прослойки и звукоизоляционных качеств перекрытия. По несущим железобетонным панелям толщиной 10 см уложены полосовые прокладки из минераловатных плит на синтетическом связующем марки ПП— 80 и керамзитобетонные панели основания пола толщиной 4 см. Покрытие пола — поливинилхлоридная плитка. Толщина прокладок измерена до и после монтажа панели основания пола, а затем — в моменты измерений звукоизоляции. После укладки покрытия пола толщину прокладок определяли, измеряя уровень поверхности пола относительно неподвижного репера в стене с помощью водяного уровнемера. При этом учитывали прогиб несущей части перекрытия, который определяли, измеряя уровень поверхности потолка относительно репера.

Звукоизоляцию перекрытия измеряли до заселения, сразу после заселения дома и через один год его эксплуатации. Средняя толщина прокладок в необжатом состоянии — 4,9 см. К моменту измерения в незаселенном доме она составляла 3,5 см, сразу после заселения — 2,9 см и через год эксплуатации — 2,2 см. Относительное сжатие материала до заселения дома и через год эксплуатации было равно соответственно 0,29 и 0,55. Для плит марки ПП-80 расчетное относительное сжатие при кратковременной и длительной нагрузке составляет: е к =0,35 и е д=0,65. Меньшее значение измеренных в доме деформаций объясняется несколько меньшей фактической удельной нагрузкой на прокладки. Средние индексы изоляции воздушного шума и приведенного Уровня ударного шума, измеренные до заселения дома, равны: 53 и 65,7 дБ. После заселения дома они снизились соответственно на 1 и 2,3 дБ, что хорошо согласуется с расчетными данными снижения звукоизоляции, вызванного уменьшением толщины звукоизоляционной прослойки. При измерениях через год эксплуатации отмечена стабилизация звукоизоляционных качеств перекрытия. Происшедшее за год уменьшение толщины звукоизоляционной прослойки не вызвало заметных изменений звукоизоляции.

Надежным свидетельством изменения качества звукоизоляционной прослойки является изменение в процессе эксплуатации индекса приведенного уровня ударного шума в случае, когда покрытие пола выполнено из материала, не подверженного заметному старению, например из дерева. На изоляцию ударного шума, в противоположность изоляции воздушного шума, мало влияют сквозные щели, которые могут образоваться или раскрыться в процессе эксплуатации. В качестве примера в табл.16 приведены индексы звукоизоляции, измеренные до заселения и в процессе эксплуатации в домах серий 1Л Г—606 и 1Л Г—507 в Ленинграде, где были устроены полы из паркета по дощатому основанию на лагах и различным звукоизоляционным прослойкам на шатровых панелях перекрытия.

Неизменность изоляции ударного шума свидетельствует о сохранности свойств звукоизоляционной прослойки. Наблюдаемые изменения изоляции воздушного шума объясняются раскрытием сквозных щелей. На это же указывает характер измерения звукоизолирующей способности перекрытий — ухудшение произошло на высоких частотах.

Наблюдение за сохранностью звукоизоляционных качеств Перекрытий приобретает особое значение в случае применения в звукоизоляционной прослойке нового, ранее не использовавшееся для этой цели материала. Результаты восьмилетних наблюдений за звукоизоляцией в жилом доме серии IP—303 в Красноорске, где устроены полы из паркета по цементной стяжке толщиной 4 см, пергамину и звукоизоляционной прослойке толщиной 1,8 см из пенополистирола плотностью 20 кг/м3 на несущих железобетонных панелях толщиной 12 см. Изоляция воздушного шума фактически не менялась, а изоляция ударного шума стабилизировалась после двух лет эксплуатации. Полученные результаты дают основание для широкого применения пенополистирола в звукоизоляционных прослойках перекрытий в виде сплошного слоя.

Натурная проверка обеспечения звукоизоляции в проектных решениях в домах - представителях новых проектов

Повышение требований к звукоизоляции в жилых зданиях вызвало необходимость пересмотра и модернизации многих проектных решений внутренних ограждающих конструкций. Одновременно с этим в новых типовых проектах жилых домов предусмотрено применение ряда новых материалов, конструкций. Натурная проверка обеспеченности звукоизоляции в домах — представителях новых проектов позволяет выявить фактические звукоизоляционные качества конструкций, их возможные недостатки на ранней стадии внедрения проекта в массовое строительство и внести в него необходимые коррективы.

Стандартная методика контроля проектных решений (в части звукоизоляции зданий) в домах - представителях новых проектов [9] предусматривает измерения звукоизоляции в полностью законченных и подготовленных к сдаче в эксплуатацию зданиях, а в случае применения конструкций, звукоизоляция которых может изменяться во времени, также через два года эксплуатации. Конструкции каждого варианта испытывают не менее чем на 10 образцах. Если это невозможно, испытывают меньшее их число (но не менее пяти). В этом случае отдельные образцы испытывают по два раза, чтобы общее число измерений составило 10. Если индексы звукоизоляции каких-либо образцов отличаются от среднего значения для конструкции данного варианта более чем на ± 3 дБ( эТи образцы испытывают повторно.

Кроме средних индексов звукоизоляции, которые округляют До целого числа децибел, для оценки соответствия конструкции нормативным требованиям используют также минимальные индексы изоляции воздушного шума и максимальные индексы приведенного уровня ударного шума , полученные при испытании всех образцов конструкции данного варианта.

Звукоизоляция ограждений соответствует нормативным требованиям, если выполнены условия: А в случаях, когда при этом более 20% индексов звукоизоляции испытанных образцов не соответствуют нормативным требованиям должны быть также выполнены условия; Б Так как во многих проектных решениях межквартирных стен были предусмотрены сквозные отверстия для установки приборов скрытой электропроводки (штепсельных розеток, распаянных коробок, выключателей), при испытании звукоизоляции использована методика, которая позволяет выявить влияние таких отверстий на звукоизоляцию и определить звукоизоляционные характеристики конструкций при правильном решении скрытой электропроводки (без сквозных отверстий). Для этого межквартирные стены со скрытой электропроводкой испытывают дважды.

При втором испытании в местах расположения штепсельных розеток, распаячных коробок и др. с двух сторон стены устанавливают звукоизоляционные коробки (заглушки) . Благодаря пенополиуретановой прокладке создается плотное соединение, когда заглушка прижата к поверхности стены.

Испытаны дома — представители проектов с тремя разными конструктивно-планировочными структурами: крупнопанельные дома с малым шагом поперечных несущих стен; со смешанным шагом поперечных несущих стен, имеющие как большой, так и малый планировочные шаги; кирпичный дом со смешанным шагом поперечных несущих стен и ненесущими наружными стенами из легких слоистых панелей.

Проекты новых серий зданий, прошедшие натурную проверку, предназначены для применения на действующих и строящихся домостроительных комбинатах.

Крупнопанельные дома с малым шагом несущих стен

Натурная проверка обеспечения звукоизоляции в проектных решениях выполнена в домах - представителях проектов серий 111-121, 111-90, 111-91, разработанных ЦНИИЭП жилища, 111-99, разработанном архитектурно-конструкторской мастерской им. акад. В.А. Веснина совместно с ЦНИИЭП жилища. Это крупнопанельные здания с малым шагом поперечных несущих стен.

Дома-представители серии 111-121 испытаны в гг. Воскресенске и Жуковском Московской обл. Это пятиэтажные четьрехсекционные здания с наружными однослойными стенами из керамзитобетона, внутренними поперечными и продольными несущими стенами толщиной 16 см (межквартирные) и 12 сМ (межкомнатные) из тяжелого бетона. Поперечные несущие стены установлены с двумя планировочными шагами: 3,2 и 2,6 М- Несущие панели типовых перекрытий железобетонные толщиной 10 см. В доме в г. Жуковском уложены также эксперименталь^ ные панели перекрытия толщиной 16, 18 и 20 см. Дома этой серии предназначены для производства на действующих завода'* при сравнительно небольшой модернизации формовочного оборудования.

Девятиэтажный четырехсекционный дом представитель серии 111—90—3 испытан в Смоленске. Основные конструктивные отличия от серии 111—121 — увеличенные планировочные шаги поперечных несущих стен — 3,6 и 3 м и большая толщина железобетонной панели перекрытия — 12 см.

Третья и четвертая серии домов с малым шагом поперечных несущих стен рассчитаны на комплексное применение легких бетонов на пористых заполнителях.

В Липецке испытан девятиэтажный пятисекционный дом серии 111—91—93, все основные конструкции которого выполнены из шлакопемзобетона: наружные однослойные стены, внутренние несущие стены из панелей толщиной 18 см (межквартирные) и 12 см (межкомнатные), несущие панели междуэтажных перекрытий толщиной 10 см. Плотность шлакопемзобетона, использованного для элементов внутренних несущих конструкций — 1900 кг/м3. Несущие поперечные стены расположены с шагами 3,3 и 2,7 м.

В Чапаевске испытан пятиэтажный шестисекционный жилой дом серии 111—99, все основные конструкции которого выполнены из керамзитобетона. Наружные однослойные стены имеют толщину 27 см, внутренние несущие стены — 20 см (межсекционные и межквартирные), 12 см (межкомнатные), несущие панели междуэтажного перекрытия размером на комнату — 10 см. Плотность керамзитобетона, использованного для изготовления элементов несущих внутренних конструкций, — 1450—1550 кг/м3. Планировочный шаг поперечных несущих стен — 3 и 3,6 м. Особенностью рассматриваемых зданий является применение несущих панелей перекрытия размером на комнату или конструктивную ячейку, которые опираются на стены по четырем сторонам. В них отсутствуют стыки между сборными элементами перекрытия, которые расположены в пределах помещения, а также свободные примыкания перекрытия к наружным стенам. Сборные элементы внутренних стен как поперечных, так и продольных находятся примерно в одинаковых условиях за'гружения, поэтому их взаимные перемещения в стыках мало вероятны. Указанные условия обеспечивают достаточную надежность сохранности звукоизолирующей способности в стыках, если они правильно законструированы и выполнены. С другой стороны, большинство жилых помещений в таких зданиях ограждено с трех сторон или с двух длинных сторон внутренними несущими стенами. Это является причиной значительного влияния на звукоизоляцию ограждений косвенной передачи звука по стенам в случае применения акустически однородных перекрытий.

Испытания в доме-представителе серии 111—121 в г. Жуковском акустически однородных перекрытий с полом из линолеума на мягкой подоснове и несущими панелями с проектной толщиной 16, 18 и 20 см подтвердили необходимость значительного повышения расхода бетона в здании для обеспечения требуемой звукоизоляции при указанной конструкции перекрытий. При толщине внутренних несущих стен 12 и 16 см для надежного обеспечения требуемой звукоизоляции толщина сплошной железобетонной плиты акустически однородного перекрытия должна быть 1 В—20 см. Уточнить это значение следует более широкой проверкой в условиях массового строительства для учета влияния на звукоизоляцию неоднородности характеристик покрытия пола на мягкой подоснове и качества строительных работ.

В связи с тем, что для акустически однородных перекрытий требуется большой расход бетона, при проектировании рассматриваемых крупнопанельных домов предпочтение отдается перекрытиям с раздельным полом.

В домах, построенных по проектам серий 111—121 и 111—90, в качестве основного варианта пола использованы деревянные полы на лагах и звукоизоляционных прокладках. При обследовании испытанных конструкций было обнаружено, что во время строительства не было соблюдено требование проекта по отделению деревянного пола от стен зазором, заполненным звукоизоляционным материалом, поэтому во многих случаях пол был жестко связан со стенами.

Жесткие связи между полом и стенами заметно снизили изоляцию ударного шума по сравнению с расчетной (на 3-5 дБ), на изоляцию воздушного шума они повлияли в меньшей степени. Увеличение индекса изоляции ударного шума при наличии жестких связей зависит от эффективности попа.

Для испытанных конструкций при наличии жестких связей составляет 4—7 дБ, что соответствует ухудшению, выявленному при измерениях. Тем не менее изоляция ударного шума перекрытиями всех трех вариантов удовлетворительна, а в доме серии 111—90 она превышает нормативную (1" = 67 дБ) на 4 дБ.

В перекрытиях с дощатым полом в доме серии 111—121 были применены прокладки из мягких древесноволокнистых плит недостаточной толщины — 25 мм (согласно расчету толщина их в такой конструкции должна быть не меньше 32 мм). Это послужило причиной неудовлетворительной изоляции воздушного шума. Два других варианта конструкции с запасом обеспечивают требования по изоляции воздушного шума =50 дБ) при поверхностной плотности перекрытия 270—310 кг/м2.

Испытания подтвердили, что в домах с малым шагом несущих стен перекрытия с несущими железобетонными панелями толщиной 10 или 12 см обеспечивают нормативные требования к звукоизоляции при использовании сравнительно легких деревянных полов. Для надежного соответствия требованиям толщину звукоизоляционной прослойки нужно назначать согласно расчету (см. п.6) и соблюдать при строительстве предусмотренную проектом раздельность пола (не допускать жестких связей пола с несущей частью перекрытия и стенами).

Межквартирные стены в домах двух рассматриваемых серий имеют одинаковую конструкцию — они выполнены из железобетонных панелей сплошного сечения толщиной 16 см. Скрытая электропроводка находится в каналах панелей, штепсельные Розетки установлены в сквозных отверстиях диаметром 7 см, Распаячные коробки - в сквозных полукруглых лунках радиусом 7 см, расположенных под потолком. Во всех испытанных межквартирных стенах отверстия, в которых установлены штепсельные розетки, дополнительно не заделаны.

В доме серии 111—121 испытаны стены с отверстиями двух вариантов: с круглыми отверстиями и лунками и только с круглыми отверстиями. Результаты испытаний по описанной методике которая позволяет выявить влияние сквозных отверстий на звукоизоляцию. Испытания проведены до сдачи домов в эксплуатацию. Межквартирные стены из железобетонных панелей толщиной 16 см без отверстий соответствуют нормативным требованиям по звукоизоляции (lHB = 50 дБ). Сквозные отверстия с установленными в них элементами скрытой электропроводки снизили индекс изоляции воздушного шума на 1—4 дБ. Ухудшение произошло в области средних и высоких частот. Низшая резонансная частота сквозного отверстия или щели в ограждении толщиной 16 см - около 1000 Гц. В этой области звукоизоляция ухудшилась наиболее заметно. Указанные способы заделки сквозных отверстий в стенах не устраняют возможности раскрытия существующих щелей, например в местах примыкания пластмассовых крышек к поверхностям панели или образования новых - в результате усадки раствора, которым заполнены лунки для распаячных коробок.

В доме серии 111 — 121 в г. Жуковском испытаны межквартирные стены после одного года и двух лет эксплуатации. В результате отмечено дополнительное снижение индекса изоляции воздушного шума соответственно на 1 и 2 дБ. Ухудшение звукоизоляции в период эксплуатации имеет такой же характер, как первоначальное, вызванное сквозными отверстиями с установленными в них элементами скрытой электропроводки. В том же доме испытали стены аналогичной конструкции, имеющие повышенную звукоизолирующую способность в результате особенностей планировочного решения. Эти стены из панелей, размеры которых превышают размеры разделяемых помещений, обеспечивают лучшую звукоизоляцию как при обычном устройстве скрытой электропроводки, так и при использовании заглушек.

Особый интерес представляют результаты испытания стен, разделяющих помещения разных размеров. При этом площадь стены, подверженная воздействию звукового поля, меняется в зависимости от того, в каком помещении расположен источник шума. Соответственно меняется и измеренный индекс изоляции воздушного шума.

Отношение полной площади панели к ее площади, подвержен-, ной воздействию звукового поля, в рассмотренных случаях составляет 1,38—1,44. Увеличение индекса изоляции воздушного шума, составляет д1в = 1,3~М,6 дБ, что близко к значениям, полученным при измерениях. В доме серии 111—90 в Смоленске испытаны межсекционные стены, расположенные в месте устройства деформационного шва здания. Они состоят из двух железобетонных панелей толщиной по 12 см с зазором между ними 2 см. Сквозные отверстия для электропроводки оказали на звукоизолирующую способность двойных стен значительное влияние; индексы изоляции воздушного шума измеренные в двойных стенах, без отверстий и с отверстиями, соответственно равны 59 и 56 дБ.

В домах с комплексным применением легких бетонов на пористых заполнителях (серий 111—91 и 111—99) полы раздельные, устраиваемые из различных покрытий по бетонному основанию. В доме серии 111—91 бетонное основание пола представляет собой либо монолитную цементную стяжку, либо сборную панель толщиной 4 см размером на комнату из шлакопемзобетона. Плотность шлакопемзобетона в несущих панелях перекрытия толщиной 10 см — 1900 кг/м3, в панелях основания пола - 1600 кг/м3. В доме серии 111—99 применены комплексные панели перекрытия, изготовленные в едином технологическом цикле и включающие несущую керамзитобетонную панель сплошного сечения толщиной 10 см, звукоизоляционную прослойку и керамзитобетонное основание пола толщиной 4 см. Плотность керамзитобетона в несущих панелях перекрытий 1500 кг/м3, в панелях основания пола — 1200 кг/м3. Перекрытия имеют комбинированную звукоизоляционную прослойку из двух материалов — минераловатных и мягких древесноволокнистых плит. Расположенные сверху древесноволокнистые плиты препятствуют неравномерному обжатию минераловатных плит во время бетонирования основания пола, при этом исключается возможность образования жестких связей между полом и несущей частью перекрытия по площади конструкции. Легкобетонные перекрытия поверхностной плотностью 210- 280 кг/м3 с запасом обеспечивают нормативные требования по звукоизоляции.

Неудовлетворительная изоляция ударного шума отмечена только при одном варианте пола в доме серии 111—91. Вскрытие плинтусов у перекрытий этого варианта показало, что зазоры между бетонным основанием пола и стенами заполнены раствором и строительным мусором вместо звукоизоляционных прокладок. Это нарушение проекта при строительстве и вызвало заметное снижение изоляции ударного шума. Межквартирные стены из шлакопемзобетонных панелей толщиной 18 см испытаны в доме серии 111—91 при двух вариантах планировочного решения: в первом длины панелей и разделяемых помещений равны, во втором длина помещений меньше, чем длина панелей. Испытаны также межсекционные двойные стены из шлакопемзобетонных панелей толщиной по 12 см, разделенных зазором шириной 2 см, которые образуют деформационный шов здания. Двойные стены испытаны при втором варианте планировочного решения. Плотность шлакопемзобетона 1800— 1900 кг/м3; модуль упругости (1,9-2) • Ю10 Па.

Выполнена следующая заделка отверстий для элементов электропроводки: лунки для распаячных коробок с двух сторон заделаны раствором; в одной группе стен штепсельные розетки установлены с Двух сторон, во второй — только с одной стороны, с другой стороны отверстие заделано раствором. Индекс изоляции воздушного шума однородной стены из панели толщиной 18 см на 3 дБ превышает расчетное значение, что объясняется повышенным коэффициентом потерь этого материала. В случае, когда звуковое поле воздействует только на часть площади панели стены (I/ I, = 1,6), звукоизолирующая способность дополнительно возрастает на 2 дБ.

В доме серии 111—99 межквартирные стены толщиной 20 см выполнены из керамзитобетона плотностью 1450—1500 кг/м3 с модулем упругости (1,5—1,Е5) • 101° Па. Средний индекс изоляции воздушного шума, измеренный при испытании этих стен, 1в = 51 дБ совпадает с расчегным. В пос. Ватутинки Московской обл. испытан крупнопанельный жилой дом с улучшенными планировкой и эксплуатационными качествами, построенный по проекту серии 4570—73/75, который призван заменить проект серии 4570/63. Пятиэтажное пяти- секционное здание имеет попережые несущие стены, расположенные с единым планировочным иагом 3,2 м, из железобетонных панелей толщиной 21 см с круглыми пустотами. Эти конструкции с запасом удовлетворяют нормативные требования по звукоизоляции (51 дБ) при поверхностной плотности 337 кг/м2, а при заполнении пустот керамзитом нормативные требования превышены на 3 дБ. В доме устроена плинтусная разводка электропроводки, установлены плкитусные штепсельные розетки, потолочные переключатели. Такая система электропроводки позволила исключить сквозные отверстия в стенах. Повторные испытания стен со штепсельными розетками, закрытыми заглушками, подтвердили отсутствие повышенной передачи звука в этих зонах.

Междуэтажные перекрытия выполнены из железобетонных панелей сплошного сечения толщиной 11 см с полом из паркета толщиной 1,6 см, уложенного по цементной стяжке толщиной 3 см, спою пергамина и засыпке толщиной 6 см из керамзита плотностью 500—600 кг/м3. Обследование показало, что в нарушение указаний проекта стяжка не была отделана зазором от стен, так что между полом и несущей частью перекрытия имелись жесткие связи. Средние индексы звукоизоляции составляют: lB = 50, ly = 69 дБ. Изоляция воздушного шума удовлетворительна, а ударного — на 2 дБ ниже нормативных требований. Расчетные индексы, определенные по методике, описанной в п.6, равны: lB = 51 и I = 66 дБ. Увеличение индекса приведенного уровня ударного шума под влиянием жестких связей между полом и несущей частью, 4 дБ. Ухудшение фактической изоляции ударного шума, по сравнению с расчетной, составило 3 дБ. Таким образом, отличие фактических и расчетных индексов звукоизоляции, как и отмеченная неудовлетворительная изоляция ударного шума, объясняется жесткой связью пола со стенами и через них с несущей частью перекрытия. При соблюдении требований проекта к раздельности пола, т.е. отсутствии жестких связей между полом и несущей частью перекрытия, звукоизоляция соответствует нормативным требованиям.

Крупнопанельные дома со смешанным шагом несущих стен

Особенность зданий этой конструктивно-планировочной системы — использование, наряду с малым, большого планировочного шага поперечных несущих стен (около 6 м). Из-за сложности транспортирования ппиты перекрытия большого пролета не изготовляют размерами на конструктивную ячейку, поэтому перекрытия имеют стыки в пределах помещения. В зданиях со смешанным шагом несущих стен элементы перекрытия свободно примыкают к самонесущим вертикальным элементам (наружным стенам, вентиляционным блокам и т.д.).

Соседство несущих и самонесущих стен, условия нагружения которых сильно отличаются, повышает вероятность взаимных перемещений стыкуемых элементов в процессе эксплуатации. В промежутке между несущими стенами, расположенными с большим шагом, устанавливают ненесущие перегородки, в стыках которых с перекрытиями взаимные перемещения в процессе эксплуатации неизбежны. Таким образом, в зданиях этой конструктивно-планировочной системы больше вероятность возникновения или раскрытия сквозных щелей в стыках (что менее благоприятно для сохранности звукоизоляционных качеств конструкций во времени), чем в домах с малым шагом поперечных несущих стен. Вместе с тем в этих зданиях интенсивность косвенной передачи звука по внутренним стенам меньше, что объясняется значительно меньшими коэффициентами передачи вибрации в стыках перегородок с перекрытиями, чем в стыках перекрытий и несущих стен.

В зданиях рассматриваемой конструктивно-планировочной системы применяют также малый шаг несущих поперечных стен. Это позволяет все межквартирные стены выполнять из несущих железобетонных панелей. В ячейках малого шага укладывают плиты перекрытий размером на эту конструктивную ячейку. Помещения здесь с трех или двух длинных сторон ограничены внутренними несущими стенами. Этим ячейкам присущи преимущества и недостатки, свойственные зданиям с малым шагом поперечных несущих стен.

Испытания проведены в домах—представителях проектов серий 111-83 и Д—60

Проект серии 111—83 призван заменить на домостроительных комбинатах различные модификации проекта крупнопанельных домов серии 1—468. Основные конструктивные отличия дома: смешанный шаг поперечных несущих стен 6 и 3 м, что позволило принять все межквартирные стены из несущих железобетонных панелей толщиной 16 см; применение для пролета 6 м предварительно-напряженных железобетонных панелей перекрытия сплошного сечения толщиной 16 см взамен многопустотных настилов толщиной 22 см. Для перекрытия малых пролетов использованы железобетонные панели той же толщины без предварительного напряжения арматуры. Наружные стены выполнены в них из однослойных керамзитобетонных панелей.

В Таганроге испытан пятиэтажный шестисекционный дом такой серии. Измерения выполнены НИИСФ при участии ЦНИИЭП жилища. В Туле испытан девятиэтажный многосекционный дом серии 111-83.

Дом серии Ц—60 — пример крупнопанельного жилого здания повышенной этажности со смешанным планировочным шагом поперечных несущих стен: 6 и 3 м. Планировка дома коридорная, чем обусловлено наличие трех продольных планировочных шагов: 6; 1,8 и 6 м. Внутренние несущие стены из железобетонных панелей толщиной 20, 18 и 14 см, несущие панели перекрытия железобетонные сплошного сечения толщиной 16 см, при пролете 6 м — предварительно-напряженные. Наружные стены представляют собой навесные керамзитобетонные ленточные панели с межоконными слоистыми декоративными вставками. Шестнадцатиэтажный двухсекционный дом серии П.—60—02/1ЗТ испытан в г Тольятти.

Преимущество рассматриваемой конструктивно-планировочной системы, заключающееся в меньшей интенсивности косвенной передачи звука по внутренним стенам, позволило в качестве основного конструктивного решения принять акустически однородные перекрытия из панелей сплошного сечения толщиной 16 см с полом из линолеума на мягкой подоснове.

Расчет по методике (см. п.6) показывает, что при опирании на несущие внутренние стены толщиной 16 см эти перекрытия обеспечивают требуемую изоляцию воздушного шума при условии сохранения целостности стыков.

Выравнивающая стяжка под линолеумом проектом не предусмотрена. В соответствии со СНиП Щ—В. 14—72 между поверхностью основания пола и двухметровой рейкой (с помощью которой контролируют ровность пола) просветы должны быть в любом месте не более 2 мм для возможности укладки линолеума на мягкой подоснове. В доме серии 111—83 в Таганроге из-за недостаточной точности изготовления сборных элементов перекрытий и их монтажа пришлось сделать по ним выравнивающую цементную стяжку средней толщиной 4,5 см. Таким образом, проектное решение перекрытия в этом доме выполнить не удалось. В результате использования очень пластичного раствора, а также из-за неблагоприятных условий твердения стяжка во многих местах треснула и отслоилась от перекрытия. Несмотря на значительную дополнительную массу стяжка с трещинами и отслоениями почти не повышает звукоизолирующую способность несущей части перекрытия, так как не увеличивает ее изгибную жесткость. Самостоятельные колебания отслоившейся стяжки могут даже ухудшить изоляцию воздушного шума.

Пол выполнен из линолеума на теплозвукоизолирующей подоснове фирмы "Гумми-Эйхлер". Результаты измерения до и после настилки линолеума показали, что он ухудшил изоляцию воздушного шума перекрытием на 1 — 1,5 дБ. Средние индексы звукоизоляции, измеренные до сдачи дома,составили: lB = 49 и 1у = 62 дБ.

В перекрытиях, выполненных в доме серии 111—83, построенном в Туле, линолеум на войлочной подоснове уложен непосредственно по несущим плитам без выравнивающей стяжки (в соответствии с проектом). Это стало возможным благодаря более высокой точности их изготовления и монтажа. Правда, требования к ровности пола в ряде помещений не соблюдены.

В связи с опасностью образования и раскрытия щелей в стыках между сборными элементами перекрытия в доме-представителе серии 111—83 в Туле были испытаны стыки различных вариантов.

Согласно проекту, зазор в стыке заполняют раствором, при Этом в углублениях на боковых поверхностях плит образуются растворные шпонки, препятствующие взаимному перемещению плит в вертикальном направлении . Два варианта стыка имели предусмотренное проектом заполнение раствором и отличались шириной зазора в узком месте стыка: в одном варианте выдержана проектная ширина зазора 2 см, в другом — плиты уложены без специального контроля за шириной зазора. Фактическая ширина зазора во втором случае составляет от О до 1 см, что вызвано отклонениями ширины плит в большую сторону и неточностью монтажа. Два других варианта стыка выполнены с уплотняющими прокладками в его узкой части. Углубления для образования шпонок предварительно заделаны раствором. В стыках одного варианта уложены уплотняющие шнуры диаметром 4 см из пористой резины марки ПРП—1, другого варианта — полосы из пенополиуретана. При укладке уплотняющих материалов в стык они обжимались: пористая резина в среднем на 10-20%, пенополиуретан — на 50—60%. Оставшиеся полости в стыке сверху и снизу заделаны раствором.

В том же доме испытаны перекрытия малого пролета, представляющие собой несущие панели размером на конструктивную ячейку. Линолеум на войлочной подоснове уложен с приклейкой по контуру помещений и в стыках полотен.

Звукоизоляция измерена до укладки линолеума, после его укладки до сдачи дома в эксплуатацию, а также спустя один и два года. Укладка линолеума на мягкой подоснове вызвала снижение индекса изоляции воздушного шума на 2 дБ. Уменьшение звукоизолирующей способности произошло в области низшей собственной частоты покрытия. После двух лет эксплуатации изоляция ударного шума удовлетворительна при всех вариантах перекрытия; изоляция воздушного шума соответствует требованиям норм при перекрытиях малого пролета и большого пролета в случаях уплотнения стыков пенополиуретаном и пористой резиной. В случае заделки стыков раствором изоляция воздушного шума на 1 дБ ниже нормативной.

Звукоизолирующая способность перекрытий малого пролета несколько понизилась на высоких частотах, что можно объяснить образованием сквозной щели в месте пропуска трубы стояка отопления через перекрытие. Отмечено также некоторое повышение звукоизолирующей способности на низких частотах. Оно объясняется различием акустических условий в помещениях до и после заселения дома. Первые измерения выполнены в одинаковых пустых помещениях. Совпадение мод двух помещений вызывает явление резонанса и повышенную передачу звука на этих частотах. С увеличением частоты описанное явление сглаживается, так как из-за небольших отклонений в размерах помещений их собственные частоты смещаются относительно друг друга. После меблировки помещений их моды меняются и совпадения собственных частот соседних помещений не происходит. При измерениях это выражается в увеличении звукоизолирующей способности на низких частотах.

Полученный индекс изоляции воздушного шума превышает на 1 дБ расчетный, который определен по методике, изложенной в п.6 для перекрытия малого пролета из железобетонной панели толщиной 16 см, опирающейся на внутренние несущие стены той же толщины. Это объясняется влиянием планировки. Жилые комнаты занимают только часть панели перекрытия малого пролета, остальная ее часть занята коридором. Отношение полной площади панели к части ее площади, подверженной при испытании воздействию звукового поля, составляет 1,2. Увеличение индекса изоляции воздушного шума, связанное с воздействием планировочного фактора, которое подсчитано по формуле (50), равно д1в = 0,8 дБ. Расчетное значение близко совпадает с измеренным.

После первого года эксплуатации изменение звукоизолирующей способности перекрытий большого пролета имело примерно тот же характер, что у перекрытий малого пролета (см. рис.48) • Это также объясняется образованием щели в месте пропуска через перекрытие трубы стояка отопления. Исключение составляют перекрытия со стыком, заделанным раствором при толщине зазора 2 см, у которого обнаружено большее снижение звукоизоляции на высоких частотах. В этом случае усадка раствора в стыке привела, по-видимому, к образованию трещин, повлиявших на звукоизоляцию.

За второй год эксплуатации у перекрытий большого пролета произошло значительное снижение звукоизолирующей способности на высоких частотах, хотя оно не отразилось заметно на значениях индекса изоляции воздушного шума, так как изменения произошли выше нормативной кривой. Ухудшение, которое может быть объяснено только образованием сквозных щелей, произошло у перекрытий с заделкой стыка всех вариантов. Причиной ухудшения звукоизоляционных качеств стыков с уплотняющими материалами могут быть углубления в поверхностях плит для образования шпонок, где раствор в результате усадки мог отслоиться от бетона плиты и образовать "обходную" щель. Результаты эксперимента указывают на значительную трудность надежного уплотнения расположенного в пределах помещения стыка между сборными элементами перекрытия. Тем не менее перекрытия с расположенными в стыках уплотняющими пористыми материалами обеспечили больший на 1 дБ индекс изоляции воздушного шума, чем перекрытия со стыками, заделанными раствором.

За два года эксплуатации изоляция ударного шума перекрытиями ухудшилась на 2—6 дБ, что объясняется более плотным прилеганием покрытия к основанию и некоторым обжатием его мягкой подосновы. Примечательно, что после двух лет эксплуатации у перекрытий всех вариантов индексы приведенного уровня ударного шума совпадают с точностью ± 1 дБ. Частотные характеристики приведенного уровня ударного шума, измеренные через один и два года эксплуатации, практически совпадают, что свидетельствует о стабилизации звукоизоляционных качеств конструкции.

В домах серии 111—83 предусмотрены межквартирные стены той же конструкции, что в домах с малым шагом поперечных несущих стен рассмотренных выше серий — из железобетонных панелей толщиной 16 см. В Таганроге испытаны стены двух вариантов, отличающихся заделкой отверстий для скрытой электропроводки. В межквартирных стенах, расположенных внутри секций, штепсельные розетки установлены с двух сторон, а лунки для распаячных коробок с двух сторон закрыты пластмассовыми крышками. В межсекционных стенах устройства электропроводки установлены только с одной стороны. С другой стороны стены отверстия и лунки заделаны раствором. Измеренные до сдачи дома в эксплуатацию индексы изоляции воздушного Шума lB стенами первого и второго вариантов соответственно Равны 49 и 50 дБ. Таким образом, звукоизоляционные качества Межквартирных стен из железобетонных панелей толщиной 16 см в домах рассматриваемой конструктивно-планировочнои системы такие же, что и в домах с малым шагом поперечных несущих стен.

В доме серии 111-83 в Таганроге испытаны также межсекционные стены из двух железобетонных панелей толщиной по 16 см. Панели, разделенные зазором шириной 2 см, образуют деформационный шов здания. Средний измеренный индекс изоляции воздушного шума двойной стеной равен 62 дБ.

Испытание в одном доме двойной и одинарной стен из одинаковых панелей позволяет определить изменение звукоизолирующей способности в результате установки второй панели . Сравнение этого изменения с соответствующими значениями, полученными для двойных стен из гипсобетонных плит, которые испытаны без жестких связей и с жесткими связями по контуру , показывает, что в двойной стене, образующей деформационный шов, в доме серии 111—83 жесткие связи имеются. Образование жестких связей возможно, например, в результате зависания в зазоре между панелями раствора, попадающего в него при монтаже панелей перекрытия и стен. Зазор шириной 2 см не исключает возможность жестких связей между элементами двойной стены.

В доме серии П-60 перекрытия большого пролета, так же как в доме серии 111-83, имеют стыки, расположенные в пределах помещения, а перекрытия малого пролета выполнены из панелей размером на конструктивную ячейку. Однако жилое помещение, расположенное в ячейке с малым пролетом, ограничено со стороны, противоположной наружной стене, вентиляционным блоком, который отделяет его от санитарно-технического узла. Самонесущий вентиляционный блок пропущен в отверстие в панели перекрытия. Полы выполнены из паркетных щитов толщиной 3,2 см по лагам сечением 2,5 х 8 см и полосовым прокладкам из мягких древесноволокнистых плит. Швы в стыках между сборными элементами перекрытий большого пролета шириной 2 см по проекту должны быть заполнены раствором, в трех точках по длине шва предусмотрены металлические связи между соседними плитами.

Оба варианта перекрытия после двух лет эксплуатации обеспечивают изоляцию воздушного шума на 3 дБ и ударного на 2-5 дБ выше нормативной. При испытании до сдачи дома в эксплуатацию звукоизоляционные качества перекрытий большого пролета со стыками в пределах помещения были хуже, чем у перекрытий из панелей размером на конструктивную ячейку. Это ухудшение было вызвано прохождением звука через щели в стыках, заделка которых была неудовлетворительной. Дефекты в заполнении стыков обнаружены при вскрытии пола в одном из помещений. Повторное устройство пола в этом помещении после правильной заделки стыков заметно улучшило звукоизоляцию.

Статистический анализ показывает, что происшедшие за два года эксплуатации изменения изоляции воздушного шума перекрытий значимы, а изоляции ударного шума — не значимы. Это объясняется довольно большим разбросом результатов отдельных измерений изоляции ударного шума. Таким образом, можно считать, что за прошедшее время эксплуатации изоляция ударного шума перекрытиями практически не изменялась. Это позволяет с большей уверенностью связать ухудшение изоляции воздушного шума с раскрытием в несущей части перекрытия сквозных щелей. Увеличение жесткости Звукоизоляционной прослойки в первую очередь должно было привести к ухудшению изоляции ударного шума, чего не наблюдается.

Уменьшение звукоизолирующей способности перекрытий после двух лет эксплуатации произошло в области средних и высоких частот, что характерно для прохождения звука через щели. Раскрытие трещин в перекрытиях большого пролета наиболее вероятно в стыках между сборными элементами, а в перекрытиях малого пролета - в месте пропуска через перекрытие самонесущего вентиляционного блока. Не исключено также образование сквозных щелей в местах примыкания перекрытий к навесным панелям наружных стен.

В доме серии П—60 испытаны межквартирные стены из железобетонных панелей сплошного сечения толщиной 18 и 20 см. Они стыкуются с самонесущими ленточными керамзитобетонны- ми панелями наружной стены и межоконными легкими многослойными вставками. В зазоре этого стыка шириной 2 см проектом предусмотрено размещение гернитового шнура с последующей конопаткой шва паклей, смоченной в гипсовом растворе. Однако, по данным обследования, фактическая ширина зазора колебалась от 0 до 1,5 см и составляла в среднем 0,4 см. Это в большинстве случаев исключало возможность укладки гернитового шнура.

Скрытая электропроводка выполнена в каналах панелей стен, штепсельные розетки установлены с двух сторон в сквозных отверстиях, а распаячные коробки расположены в полостях панелей перекрытий, которые закрыты снизу пластмассовыми крышками. Звукоизоляцию стен измеряли до сдачи дома, в том числе с установкой заглушек на штепсельных розетках, и после двух лет эксплуатации. Результаты испытаний сведены в Максимальное снижение звукоизолирующей способности стен в результате прохождения звука через сквозные отверстия для скрытой электропроводки произошло вблизи низших собственных частот (800—1000 Гц) отверстий в ограждениях рассматриваемой толщины. Ухудшение звукоизоляции за два года эксплуатации дома произошло в области тех же частот, что и первоначальное. Его причиной может быть как раскрытие щелей в местах устройств скрытой электропроводки, так и образование трещин в стыках межквартирных стен с наружными. Из-за происшедшего ухудшения межквартирные стены толщиной 18 см не удовлетворяют нормативным требованиям по звукоизоляции. Стены же толщиной 20 см соответствуют нормам, хотя большой запас звукоизолирующей способности этой конструкции оказался исчерпанным в результате прохождения звука через щели.

Кирпичный дом с наружными стенами из легких навесных панелей

Испытаны ограждающие конструкции дома, построенного в Череповце по проекту серии Э—182, разработанному ЦНИИЭП Жилища. Здание пятиэтажное шестисекционное с поперечными Несущими кирпичными стенами и наружными стенами из легких Навесных панелей с эффективным утеплителем. Эти панели толщиной 17,6 см имеют наружные обшивки из асбестоцементных листов, укрепленные на деревянном каркасе, и утеплитель из стекловолокнистых плит плотностью 75 кг/м3. Шаг поперечных несущих стен - 6,44; 3,8 и 3,22 м.

Внутренняя конструктивно-планировочная структура здания близка крупнопанельным со смешанным шагом поперечных несущих стен. Массивные кирпичные стены в отличие от бетонных панельных обусловливают меньшую интенсивность косвенной передачи звука в вертикальном направлении. Вместе с тем применение легких наружных стен создает определенные особенности (о чем будет сказано ниже) в распространении звука в здании. Несущая часть междуэтажных перекрытий — железобетонные настилы толщиной 22 см с круглыми пустотами. Полы выполнены в двух вариантах: с покрытием из штучного паркета толщиной 1,6 см или из твердой древесноволокнистой плиты толщиной 0,5 см по доскам — 2,5 см, лагам сечением 4 х 8 см и полосовым прокладкам из мягких древесноволокнистых плит толщиной 2,5 см. Перекрытия обеспечили весьма высокую изоляцию воздушного и ударного шума. Это объясняется, в частности, малой интенсивностью косвенной передачи звука по стенам.

Межсекционные и межквартирные кирпичные стены толщиной З8 см оштукатурены с двух сторон. В межквартирных стенах, расположенных внутри секции, устроена электропроводка, причем для размещения штепсельных розеток сделаны гнезда глубиной 5—6 см, а для распаячных коробок — сквозные круглые отверстия. Межквартирные стены примыкают к наружным в месте расположения стыка легких навесных панелей. Эти примыкания выполнены в двух вариантах: в одном — зазор между наружной стеной и торцом внутренней уплотнен конопаткой и I двумя гернитовыми шнурами диаметром 4 см, в другом — только конопаткой. В межсекционных стенах электропроводки нет. Они примыкают к наружной стене в середине легкой навесной панели размером на две комнаты. Здесь также использовано уплотнение двух вариантов: в одном — это гернитовьш шнуры, в другом — зазор заделан раствором.

Результаты испытания внутренних стен на звукоизоляцию приведены в табл.27. Межсекционные стены имели индексы изоляции воздушного шума на 9—10 дБ ниже, чем межквартирные при совершенно одинаковой конструкции. Ухудшение наблюдается во всем частотном диапазоне, но особенно на частотах выше 500 Гц . На частоте 2500 Гц снижение звукоизолирующей способности этих стен составляет 19 дБ. Ухудшение звукоизоляции объясняется косвенной передачей звука по панели наружной стены. Звуковая энергия распространяется как по обшивке панели из асбестоцементного листа, так и по внутренней полости панели. Граничная частота асбестоцементного листа толщиной 1 см равна 2500 Гц. На этой частоте наблюдается наибольшее снижение звукоизолирующей способности межквартирной стены.

Стекловолокнистые плиты, которыми заполнена полость слоистой панели, имеют низкое сопротивление продуванию, которое характеризует возможность распространения звуковых волн по воздушным порам материала, поэтому он не может полностью воспрепятствовать прохождению звуковой энергии вдоль полости, которая играет роль волновода. С наибольшей интенсивностью волновод проводит звуки той частоты, при которой половина длины звуковой волны равна или в целое число раз меньше его поперечного размера. При ширине полости внутри панели 15 см наибольшая интенсивность передачи звука по волноводу будет наблюдаться на частотах выше 10. Таким образом, оба пути передачи звука по обшивке панели и по ее полости создают наибольшие возможности для распространения звуковой энергии именно на тех частотах, на которых наблюдается наибольшее снижение звукоизоляции.

Устройство в стенах сквозных отверстий для распаячных коробок снизило индекс изоляции воздушного шума в среднем на 1 дБ. Снижение звукоизолирующей способности стен наблюдается на частотах выше 400 Гц. Примерно этому значению равна низшая резонансная частота отверстия в рассматриваемой стене.

Изоляция воздушного шума межквартирными стенами понизилась за три года эксплуатации на 2—4 дБ. Большее ухудшение звукоизоляционных качеств произошло у стен, стыки которых с панелями наружных стен заполнены только конопаткой. В случаях когда эти стыки уплотнены гернитовым шнуром - изоляция ухудшалась меньше. Изоляция воздушного шума межсекционными стенами после трех лет эксплуатации оказалась ниже нормативной. Это произошло несмотря на большой запас звукоизолирующей способности кирпичных стен и может быть объяснено как влиянием косвенной передачи звука по легким панелям наружных стен, так и раскрытием щелей в стыках между внутренними и наружными стенами.

Очевидно, что необходимы конструктивные меры, исключающие косвенную передачу звука по наружной стене. Одной из простых мер является использование такой разрезки наружных стен, при которой межквартирные стены примыкают к стыкам легких навесных панелей. За три года эксплуатации изоляция перекрытиями ударного шума ухудшилась незначительно (на 1—2 дБ), а изоляция воздушного шума понизилась на 5 дБ при обоих вариантах полов. Такое соотношение происшедших изменений позволяет считать, что их основная причина — раскрытие сквозных щелей, которое наиболее вероятно в месте примыкания перекрытия к легким навесным панелям наружных стен.

Изоляция жилых помещений от лестниц и коридоров

Звукоизоляция жилых комнат от коридоров, лестниц, холлов в значительной степени зависит от конструкции входных дверей в квартиру. В соответствии с ГОСТ 6629-64, эти двери должны иметь полотно со сплошным реечным заполнением, порог и уплотнение притвора по всему контуру пенополиуретановым шнуром по ГОСТ 10174-72.

О том, в какой степени принятая конструкция двери удовлетворяет требованиям по звукоизоляции жилых комнат квартиры от коридора, можно судить по результатам натурных измерений, выполненных в доме серии ГГ—60 в г. Тольятти.

Измерения звукоизоляции жилых комнат от коридоров проведены для двух планировочных вариантов. В первом — жилая комната расположена смежно с коридором, так что звук проникает в нее как через двери, так и через стену. Во втором - жилая комната не примыкает к коридору и звук проникает в нее только через двери. Эти варианты отличаются также тем, что в первом из них дверь не имеет фрамуги, а во втором над входной дверью устроена фрамуга. Квартиры отделены от общего коридора стенами из железобетонных панелей толщиной 14 см. Уплотняющий шнур в притворах входных дверей фактически не уложен.

Звукоизоляцию жилых комнат от коридора определяли для двух названных вариантов планировочного решения по четыре раза для каждого помещения: при открытой входной двери в квартиру; 2) то же, при закрытой двери; 3) то же, но дверь дополнительно уплотнена в четвертях коробки прокладками из пенополиуретана толщиной 10 мм; 4) при закрытой и уплотненной двери дополнительно устанавливали щит-заглушку, закрывающую дверной проем со стороны квартиры.

Щит-заглушка выполнен из деревянного каркаса, обшит с двух сторон фанерой, заполнен минераловатными плитами ПП—130 толщиной 30 мм и листами пенополиуретана толщиной по 10 мм, расположенными с двух сторон плиты. По контуру щита наклеены полосы из пенополиуретана толщиной 30 мм, чтобы он плотно прилегал к стене. При втором планировочном решении щит не устанавливали, так как он не закрывал фрамугу. Во всех случаях дверь в жилую комнату из прихожей квартиры была закрыта.

Усредненные результаты измерений звукоизоляции жилых комнат от коридора приведены в табл.28. Кроме индексов звукоизоляции жилых комнат от коридора в ней указаны их увеличения по мере изменения условий измерения.

Звукоизоляция жилых комнат квартир от общего коридора при фактически выполненной конструкции дверей не удовлетворяет нормативным требованиям. После уплотнения притворов дверей лентами из пенополиуретана звукоизоляция комнат повысилась и стала близка к нормативной (индексы L составили. дБ: для первого планировочного решения 49; для второго 50). Индексы звукоизоляции возросли на 8—10 дБ. Это показывает эффективность уплотнения притворов дверей упругомягкими материалами. Благодаря ему ликвидируются щели во входных дверях и значительно повышается звукоизоляция помещений. Изменение частотной характеристики звукоизоляции по мере усиления конструкции двери видно на рис.53. Если укладка уплотняющего шнура реальная мера, которую можно и нужно осуществлять, то установка щита-заглушки только имитирует возможные меры по усилению звукоизоляции двери. Это усиление может быть достигнуто применением более толстого, тяжелого или многослойного дверного полотна, либо другими способами.

После установки щита-заглушки звукоизоляция жилых комнат от коридора возросла на 2 дБ и стала выше нормативных требований (lB = 51 дБ). Последний результат представляет особый интерес, если учесть, что индекс изоляции воздушного шума железобетонной стеной толщиной 14 см, отделяющей жилую комнату от коридора, составляет 49 дБ. Это значение получено при измерениях звукоизоляции межквартирных стен из железобетонных панелей толщиной 14 см. Большую звукоизолирующую способность конструкции при ее расположении между жилой комнатой и коридором можно объяснить меньшей интенсивностью косвенной передачи звука. Если при расположении стены между квартирами звук передается также по продольным стенам, выходящим в оба помещения, то в коридоре такие фланговые конструкции отсутствуют, т.е. устранен один из путей косвенной передачи звука.

Планировочные решения, принятые в проектах новых серий, предусматривающие примыкание жилых комнат квартир к лестничным клеткам, вызвали необходимость проверки их изоляции от ударного шума, возбуждаемого на лестницах. Исследования проводили согласно методике измерения изоляции от ударного шума перекрытиями с использованием стандартной ударной машины фирмы "Брюль и Къер". Полученные усредненные значения индекса приведенного уровня ударного шума сопоставляли с нормативным значением = 67 дБ).

Изоляция жилых помещений от ударного шума была измерена как при непосредственном их соседстве с лестничными клетками (в домах серий 111—91, 111—83 и П—60), так и в случаях, когда жилая комната отделена от лестницы подсобными помещениями квартиры (например,в доме серии 111—83). Последний вариант взаимного расположения жилых комнат и лестниц — традиционный. Многолетний опыт свидетельствует, что при таком расположении жилых комнат ударные шумы, возникающие на лестницах, не оказывают беспокоящего воздействия на людей в жилых помещениях.

При проведении измерений стандартную ударную машину устанавливали на основной (в уровне этажа) и на промежуточных площадках лестницы. В первом случае изоляцию от ударного шума измеряли в помещениях, расположенных выше и ниже лестничной площадки, а во втором — в помещениях, расположенных на уровне площадки.

Прежде всего можно отметить значительное влияние взаимного расположения лестницы и жилой комнаты на ее изоляцию от ударного шума. В случае, когда жилая комната отделена от лестницы подсобными помещениями квартиры, индекс приведенного уровня ударного шума лучше нормативного значения на 4 дБ.

Помещения, примыкающие к лестничному маршу, довольно хорошо изолированы от шумов, возбуждаемых на основной площадке, и хуже — от шумов, возникающих на промежуточной площадке, которая непосредственно связана со стеной, ограждающей комнату. В результате интенсивной передачи вибраций от промежуточной площадки стене, которая излучает звуковую энергию в помещение, его звукоизоляция оказывается значительно ниже нормативной (на 3-5 дБ). При переносе источника звука с основной площадки на промежуточную уровень звукового давления в помещении равномерно возрастает почти во всем частотном диапазоне.

При расположении ударной машины на основной площадке изоляция помещений от ударного шума больше в случае, когда оно расположено выше площадки, чем в случае, когда оно находится ниже. Объясняется это тем, что пол препятствует распространению в помещение звуковой энергии от панели перекрытия, которой передаются вибрации от лестничной площадки. При этом уровень звукового давления снижается в большей степени на высоких частотах , так как звукоизоляционный эффект, создаваемый раздельным полом, повышается с увеличением частоты. Заметно влияние конструкции лестничной площадки на звукоизоляцию от ударного шума примыкающего помещения: в случае примыкания жилых комнат к площадке из шлакопемзобетона поверхностной плотностью 160 кг/м2 (в доме серии 111—91) изоляция значительно ниже (ly = 74—72 дБ), чем в случае примыкания их к железобетонной площадке толщиной 16 см и с поверхностной плотностью около 500 кг/м2 (дом серии П—60). В последнем случае звукоизоляция вполне удовлетворительная (ly = =64—62дБ). Увеличение массивности лестничной площадки способствует уменьшению ее вибрации под воздействием ударов й соответственно улучшению изоляции от ударного шума примыкающей жилой комнаты.

.Общая оценка конструктивных решений внутренних ограждений в новых проектах жилых домов

Проектирование жилых домов с учетом повышенных нормативных требований к звукоизоляции в них привело в большинстве случаев к применению более надежных и эффективных конструктивных решений, к повышению уровня фактической звукоизоляции в строящихся зданиях. Это можно проследить по результатам натурных измерений.

Наиболее распространенным решением перекрытия в крупнопанельных домах с малым шагом поперечных несущих стен остаются перекрытия с различными видами раздельного пола. Этот тип конструкции широко использовали и в проектах крупнопанельных домов, разработанных до введения повышенных требований к звукоизоляции.

Чтобы выявить изменения, происшедшие при применении новых норм и новых конструктивных решений, целесообразно результаты исследований в домах-представителях новых серий рассмотреть вместе с данными ранее выполненных измерений в домах, которые запроектированы в соответствии со СНиП. Такие данные, полученные при натурных испытаниях, приведены в виде гистограм, где по вертикальной оси отложено число испытанных перекрытий, а по горизонтальной — средние индексы звукоизоляции для каждой группы конструкций одного дома.

Гистограммы построены по результатам испытаний 264 перекрытий с раздельным полом в 31 доме, построенном в Ленинграде, Вильнюсе, Риге, Баку, Липецке, Смоленске, Рустави, Свердловске и др. по проектам серий 1—464, 1 -A3—400, 1 —Л Г—502, 1Р—303 и др., а также в домах-представителях новых : проектов . В домах, построенных по старым проектам, перекрытия выполнены из железобетонных панелей толщиной 10 или 12 см. В испытанных перекрытиях применены полы индустриальные (из паркетных досок и щитов, древесностружечных плит, из различных покрытий, уложенных на сборные керамзитобетонные и гипсоцементобетонные основания пола) и традиционные (дощатые, из паркета по дощатому основанию, из различных покрытий." линолеума, релина и др., уложенных на монолитные стяжки). В качестве звукоизоляционных прослоек использованы минераловатные плиты на синтетическом связующем плотностью от 50 до 150 кг/м3, древесноволокнистые плиты, фибролит, засыпки из шлака.

Важное условие обеспечения требуемых звукоизоляционных качеств рассматриваемых перекрытий — раздельность пола, т.е. отсутствие жестких связей его с несущей частью перекрытия, а также со стенами и другими конструкциями здания. Однако при устройстве полов в ряде домов это условие было нарушено, что выявилось при обследовании перекрытий.

Представленные на гистограммах результаты натурных измерений позволяют статистически сравнить звукоизоляционные качества групп перекрытий в зависимости от нормативных требований, которые предъявлялись при их проектировании.

Средние индексы звукоизоляции превышают нормативные требования как старых, так и действующих норм. Неудовлетворительная звукоизоляция наблюдается исключительно при жестких связях пола с несущей частью перекрытия.

Переход к учету повышенных требований при проектировании перекрытий привел к росту среднего показателя изоляции от воздушного на 2,3 дБ и ударного на 1,4 дБ шумов без увеличения поверхностной плотности конструкции. Улучшение звукоизоляции объясняется в основном применением более эффективных звукоизоляционных материалов.

Предусмотренные в новых проектах перекрытия с различными видами раздельного пола удовлетворяют действующие нормативные требования по звукоизоляции. Для повышения надежности звукоизоляции необходимо соблюдать условие раздельности пола при производстве строительных работ. Как один из вариантов перекрытий в некоторых проектах крупнопанельных домах с малым шагом поперечных несущих стен предусмотрены перекрытия из железобетонных панелей сплошного сечения толщиной 16 см с полом из линолеума на мягкой подоснове.

Статистическое сравнение результатов испытаний 96 акустически однородных перекрытий из панелей толщиной 14 см и 37 из панелей толщиной 16 см свидетельствует о том, что увеличение толщины несущей части перекрытия не обеспечило выполнения действующих норм по изоляции воздушного шума. Приведенные на гистограмме данные получены при испытаниях перекрытий до заселения домов. Если учесть среднее ухудшение изоляции ударного шума при эксплуатации на 3 дБ, то число конструкций, обеспечивающих требования по изоляции ударного шума, составит около 60%.

В крупнопанельных домах со смешанным шагом поперечных несущих стен основное конструктивное решение в новых проектах — акустически однородные перекрытия с полом из линолеума на мягкой подоснове. При толщине сплошной плиты 16 см перекрытия соответствуют нормативным требованиям по изоляции воздушного шума при правильном решении расположенных в пределах помещения стыков между элементами перекрытия, обеспечивающем их целостность при эксплуатации. При больших пролетах перекрытия основным фактором, способствующим) лучшей звукоизоляции, чем при той же конструкции в домах с, малым шагом поперечных несущих стен, является меньшая. Результаты испытаний перекрытий с раздельными полами, запроектированных в соответствии с нормами, действовавшими до 1971 г., в домах с большим и смешанным шагом несущих стен (серии 1 -528, 1-450-9, 1-467, 1-316, 1ЛГ-507 и др.).

При использовании для устройства межквартирных стен железобетонных панелей толщиной 16 см, взамен применявшихся I ранее панелей толщиной 14 см, обеспечивается выполнение действующего нормативного требования по звукоизоляции при условии правильного решения скрытой электропроводки (без сквозных отверстий). При этом же условии панели из легкого бетона плотностью 1500 кг/м3 обеспечивают требуемую звукоизоляцию при толщине 20 см, а плотностью 1В00 кг/м3 — при толщине 18 см. Резерв снижения массы и толщины легкобетонных стен заключается в применении бетонов на пористых заполнителях с повышенным модулем упругости, а также с повышенным коэффициентом потерь по сравнению с таковым для тяжелых бетонов, например шлакопемзобетона.

При корректировке новых проектов ЦНИИЭП жилища по результатам экспериментальной проверки в домах-представителях в них предусмотрена усовершенствованная система скрытой электропроводки без сквозных отверстий. Обязательным условием соответствия нормативным требованиям звукоизоляции жилых помещений от лестничной клетки, общего коридора или холла является уплотнение притвора двери. Наиболее эффективная защита жилых комнат от ударных шумов, возникающих на лестнице, — отделение их от лестничных клеток вспомогательными помещениями квартир. В случае примыкания жилых помещений к лестничной клетке изоляция ударного шума в большинстве случаев неудовлетворительна. Требуются специальные меры по снижению уровней ударных шумов или интенсивности их передачи (устройство мягких покрытий ступеней и площадок, увеличение их массивности, отделение лестницы от конструкций, ограждающих жилые помещения).

Конструктивные приемы обеспечения звукоизоляции ограждений

Принимаемое в типовом проекте жилого дома решение внутренней ограждающей конструкции есть результат комплексного процесса конструирования, отдельные этапы которого рассмотрены выше. Как отмечалось, общие задачи народнохозяйственного и экономического характера, поставленные перед жилищным строительством, выдвигают определенные условия перед проектировщиками при оптимизации проектного решения. Ниже рассматриваются приемы конструирования основных элементов и деталей внутренних ограждений, направленные на надежное обеспечение звукоизоляции, и особенности, связанные с условиями их применения в зданиях различных конструктивно- планировочных систем, индустриальной базой домостроения и экономическими требованиями.

Выбор типов межквартирных и межкомнатных стен и перегородок определяется в первую очередь конструктивно-планировочной структурой здания. В крупнопанельных, крупноблочных, монолитных зданиях наиболее целесообразны акустически однородные межквартирные несущие стены из бетона. Их применение позволяет обеспечить надежную звукоизоляцию, минимизировать денежные и трудовые затраты. Такие стены эффективны также в кирпичных домах. Бетонные элементы акустически однородных межквартирных стен нужно проектировать из плотного бетона без сквозной межзерновой пористости. В случае применения крупнопористых бетонов необходимо предусматривать наружные слои из плотного бетона или раствора, а у кирпичных стен — штукатурку с двух сторон. Межкомнатные акустически однородные стены из бетонных несущих элементов применяют в крупнопанельных домах с малым планировочным шагом несущих стен. Как правило, их конструктивные параметры определяют из условий несущей способности, а не звукоизоляции.

Для снижения материалоемкости акустически однородных бетонных стен целесообразно изготовлять сборные элементы с круглыми пустотами, что позволяет уменьшить расход бетона на 15—20% при сохранении звукоизоляционных качеств конструкции. Технология производства многопустотных элементов стен с ровной верхней (получаемой при изготовлении) поверхностью освоена на комбинате железобетонных изделий № 355 в Москве. Эти сборные элементы предназначены для крупнопанельных жилых домов серий 4570/63, 4570—73/75.

Расход бетона может быть снижен до 30% при изготовлении элементов с пустотами, заполненными сыпучим материалом (кварцевым песком, керамзитом, шлаком и т.п.). Чтобы получить дополнительный звукоизоляционный эффект, определяемый повышенным коэффициентом потерь сыпучего материала, площадь сечения заполненных им пустот должна быть не меньше 25% площади сечения плиты, предельная крупность сыпучего материала - не более 20 мм. В настоящее время в ЦНИИЭП жилища разрабатывают способы изготовления конструкций с пустотами, заполненными сыпучим материалом, в одном технологическом цикле, например с использованием метода подвижных щитов или пустотообразователей в виде пленочных пакетов, заполненных сыпучим материалом. При оценке целесообразности применения пустотных элементов в акустически однородных стенах следует учитывать их, как правило, большую толщину, по сравнению со сплошной конструкцией из того же бетона.

Снижение поверхностной плотности акустически однородных межквартирных стен на 20-30% возможно при использовании для их изготовления легких бетонов на пористых заполнителях. Однако толщина межквартирных стен оказывается несколько больше по сравнению с конструкциями из тяжелого бетона. Замена тяжелого бетона бетоном на пористых заполнителях в межкомнатных несущих стенах возможна и без увеличения толщины. При этом снижение поверхностной плотности конструкции может достигать 40%.

Возможности повышения звукоизоляционной эффективности однородных конструкций из бетона на пористых заполнителях заключаются в увеличении модуля упругости материала при заданной плотности, что может быть достигнуто соответствующим подбором состава бетона. Так, при увеличении модуля упругости керамзитобетона плотностью 1500 кг/м3 на 25% с 1,1 ¦ 1010 до 1,3 • Ю10 Па уменьшается требуемая толщина межквартирной стены на 2 см. Перспективно применение тех видов легкого бетона, которые имеют повышенный по сравнению с тяжелым бетоном коэффициент потерь, например шлакопемзобетона. Увеличение в 1,4 раза коэффициента потерь ограждения из бетона плотностью 1800 кг/м3 приводит к снижению требуемой толщины межквартирной стены на 2 см.

В зданиях большинства конструктивно-планировочных систем, за исключением крупнопанельных с малым планировочным шагом несущих стен и из объемных блоков, применяют ненесущие межкомнатные, а в отдельных случаях и межквартирные перегородки. Наиболее распространены межкомнатные перегородки в виде акустически однородных элементов из бетона на пористых заполнителях. Способы конструирования таких перегородок те же, что и несущих бетонных стен, за исключением устройства стыков (см. ниже).

Многослойные легкие межкомнатные перегородки в нашей стране начинают применять только в экспериментальном строительстве. Такие перегородки нужно конструировать с учетом следующих положений. В качестве наружных слоев (обшивок) перегородок целесообразно применять как можно более тонкие листы или плиты из материалов, отличающихся низким отношением модуля упругости к плотности. Один из материалов, отвечающих этим требованиям, — гипс. При необходимости увеличения поверхностной плотности обшивок следует увеличивать число слоев тонких листов или плит, но не их толщину. Слои в обшивке не следует склеивать между собой: при данной поверхностной плотности жесткость обшивки должна быть минимальной.

При выборе материала и конструкции каркаса следует учитывать, что в порядке возрастания звукоизоляционной эффективности они располагаются так: одинарный каркас из деревянных брусков, одинарный каркас из тонкого стального профиля, двойной каркас из деревянных брусков, двойной каркас из тонкого стального профиля. Одинарный каркас из стального профиля с пружинным элементом и продольными вырезами посередине системы фирмы БПА (Швеция) почти равноценен двойному стальному каркасу. Для заполнения полости перегородки следует использовать пористо-волокнистые звукопоглощающие материалы (минераловатные или стекловолокнистые).

Межквартирные ненесущие перегородки целесообразно проектировать акустически неоднородными, так как это позволяет уменьшить нагрузку на перекрытия. Наиболее распространены двойные перегородки из легкобетонных, чаще всего гипсобетон- ных панелей. При конструировании таких перегородок толщину воздушного промежутка следует принимать не менее 4 см, чтобы была гарантия от возникновения жестких контактов между панелями по полю ограждения.

Конструирование двойных внутренних стен в зданиях из объемных блоков требует экспериментального уточнения задаваемых параметров. При этом нужно учитывать влияние на звукоизоляцию помещений числа и расположения жестких связей между блоками, фактической интенсивности косвенной передачи звука. В осях межквартирных стен следует предусматривать вертикальные диафрагмы, препятствующие распространению звука по промежутку между блоками из зоны одной квартиры в зону другой. Дверные коробки во внутриквартирных стенах и их примыкания к стенкам блоков нужно проектировать так, чтобы исключить возникновение при эксплуатации щелей, через которые звук из помещений может проникать в пространство между блоками. Для этого следует предусматривать в проекте уплотнение зазоров между коробкой и стенками блоков герметизирующим материалом.

Внутренние стены, разделяющие жилые и встроенные шумные помещения, предпочтительно проектировать двойными с полным разобщением их элементов и примыкающих со стороны каждого помещения конструкций. В случае применения для таких ограждений акустически однородных элементов должны быть предусмотрены меры по снижению интенсивности косвенной передачи звука по примыкающим конструкциям. Обеспечение требуемой звукоизоляции в этом случае должно быть проверено экспериментально. Все элементы внутренних стен и перегородок следует проектировать так, чтобы в них не было и не возникало при эксплуатации сквозных щелей и трещин.

При проектировании межквартирных стен и перегородок в крупнопанельных домах может быть использован планировочный прием повышения их звукоизоляционной эффективности в том случае, если соседние жилые помещения или кухни занимают только часть площади разделяющей их панели. Остальная часть панели должна быть изолирована от непосредственного воздействия бытовых шумов. Она может располагаться, например, за объемной санитарно-технической кабиной или в пределах кладовой.

На этом участке с панелью не должны стыковаться другие несущие стены. При соблюдении указанных условий поверхностная плотность межквартирной стены может быть снижена. Например, если отношение полной длины панели из тяжелого бетона к длине разделяемых помещений составляет 1,4, то ее толщина может быть уменьшена с 16 до 14 см при сохранении требуемой звукоизоляции. Выбор типа пола в перекрытии зависит от конструкции несущей части и конструктивно-планировочной структуры здания.

Для надежного обеспечения звукоизоляции при недостаточно массивных несущих элементах перекрытия наиболее целесообразно применение раздельных полов на звукоизоляционной прослойке. Их использование позволяет решить такие технические и экономические задачи, как снижение поверхностной плотности перекрытий и расхода бетона и арматуры, уменьшение нагрузки на другие конструкции здания. Раздельный пол не должен иметь жестких связей с несущей частью перекрытия, стенами и другими конструкциями здания.

Следует предусматривать отделение деревянного пола или бетонного основания пола по контуру от стен и других конструкций зазором шириной 1—3 см, заполненным звукоизоляционным материалом. Плинтусы или галтели следует крепить только к полу или только к стене. Если бетонное основание пола устраивается на строительстве монолитным, то звукоизоляционная прослойка должна быть предохранена от увлажнения и проникания раствора в стыки и поры укладкой сплошного слоя водонепроницаемой бумаги, пленки или другого подобного материала с перехлестыванием в стыках.

Звукоизоляционную прослойку устраивают в виде сплошного слоя или полосовых прокладок. Последние применяют при. сборном основании пола для уменьшения расхода звукоизоляционного материала, а также при наличии ребер или лаг. Полосовые прокладки шириной 10—20 см должны быть расположены по контуру помещения и параллельно одной из его сторон с шагом 30-70 см в зависимости от конструктивных особенностей несущей части перекрытия и пола. Если есть ребра или лаги, то прокладки располагают вдоль их осей. Суммарная площадь, через которую передается нагрузка на полосовые прокладки, должна быть не меньше 20% площади пола.

Основные конструктивные параметры пола, которые влияют на его звукоизоляционную эффективность при заданной несущей части перекрытия, — это поверхностная плотность, динамическая линейная жесткость и демпфирующие свойства звукоизоляционной прослойки, средняя толщина промежутка между полом и несущей частью. Повысить звукоизоляционный эффект в результате устройства пола можно, увеличивая его поверхностную плотность, среднюю толщину промежутка между полом и несущей частью перекрытия, уменьшая динамическую линейную жесткость звукоизоляционной прослойки, а также применяя засыпки из песка, шлака и т.п. в дополнение к основному звукоизоляционному материалу. При проектировании звукоизоляционной прослойки следует отдавать предпочтение малодеформируемым материалам с низким динамическим модулем упругости (жесткие и полужесткие минераловатные плиты, мягкие древесноволокнистые плиты, плиты из пенополистирола).

Слоистые полы, в которых материал покрытия пола (штучный, ковровый паркет, линолеум и т.д.) уложен непосредственно по звукоизоляционной прослойке без промежуточного жесткого основания, целесообразно применять при достаточно массивных элементах перекрытия, если нет необходимости в улучшении изоляции воздушного шума. Слоистый пол с покрытием из паркета должен быть отделен по контуру от стен и других конструкций здания зазором шириной 0,5—1,5 см. Зазор заполняют полутвердой или мягкой древесноволокнистой плитой или другим подобным материалом. Крепление плинтусов или галтелей такое же, как при раздельном поле.

Акустически однородное перекрытие из массивных несущих элементов с покрытием из линолеума на мягкой подоснове — наиболее простая конструкция, характеризуемая малой трудоемкостью. Однако в крупнопанельных домах с малым планировочным шагом несущих стен обеспечение нормативной звукоизоляции таких перекрытий связано со значительным увеличением расхода бетона. При замене перекрытий с деревянными раздельными полами на акустически однородные в здании такой конструктивно-планировочной структуры расход бетона на изготовление перекрытий возрастает в 1,5—1,9 раза. В домах с малым планировочным шагом поперечных несущих стен возможно применение комплексных панелей перекрытий, изготовляемых в одном технологическом цикле и состоящих из несущей плиты, сплошного звукоизоляционного слоя и легко- бетонного основания пола, которое допускает укладку любого покрытия, в том числе безосновного линолеума. Для звукоизоляционной прослойки таких панелей следует выбирать мало- деформируемые материалы (пенополистирол, жесткие минераловатные плиты и т.п.). Звукоизоляционную прослойку комплексной панели следует предохранять от увлажнения и проникания раствора в стыки и поры водонепроницаемой бумагой, пленкой или другим подобным материалом, располагая их сверху и снизу.

В зданиях с большим планировочным шагом несущих стен применение акустически однородных перекрытий связано с меньшим увеличением расхода бетона, чем в домах с малым планировочным шагом. При замене деревянных полов линолеумом на теплозвукоизолирующей подоснове увеличение бетоно- емкости перекрытий составляет около 35%. Для устройства таких перекрытий целесообразно использовать железобетонные плиты с круглыми пустотами. Замена сплошных железобетонных плит толщиной 16 см многопустотными с приведенной толщиной бетона около 16 см при сохранении требуемых звукоизоляционных качеств и с тем же расходом бетона, позволяет уменьшить расход арматурной стали примерно на 25%.

Уменьшение расхода бетона в таких перекрытиях возможно при заполнении пустот в плитах песком, шлаком, керамзитом и т.п. При конструировании междуэтажных перекрытий зданий из объемных блоков необходимо экспериментальное уточнение их параметров с учетом влияния жестких связей между элементами двойного перекрытия, фактической интенсивности косвенной передачи звука и других параметров. В уровне междуэтажных перекрытий следует предусматривать диафрагмы, препятствующие распространению звука между блоками в вертикальном направлении.

Для надежной звукоизоляции смежных помещений при эксплуатации здания большое значение имеют звукоизоляционные качества стыков между сборными элементами ограждений.

Основная задача при конструировании стыков внутри здания, связанная со звукоизоляцией, — обеспечение таких условий их работы, при которых во время эксплуатации в них не будут образовываться сквозные трещины, щели.

Если возможны взаимные перемещения стыкуемых элементов под воздействием нагрузок, температурных деформаций, неравномерной осадки конструкций и других факторов, то следует предусматривать уплотнение зазора в стыке герметизирующим материалом, который способен деформироваться, следуя за перемещениями стыкуемых элементов, и сохранять при этом плотность соединения.

При проектировании стыков нужно предусматривать возможность менять герметизирующий материал после истечения срока его службы. Размеры полости в стыке, предназначенной для расположения герметизирующего материала, и поперечные размеры уплотняющего шнура или прокладки выбирают так, чтобы обеспечить определенное их обжатие (пороизола или гернита на 30—50%, прокладок из пенополиуретана на 40—80%).

Стыки между несущими элементами внутренних стен проектируют, предусматривая заполнение их раствором или бетоном. Сопрягаемые поверхности сборных элементов должны образовывать в стыке полость (колодец), поперечные размеры которой гарантируют плотное заполнение ее монтажным бетоном или раствором на всю высоту элемента. Предусматривают меры, ограничивающие взаимное перемещение стыкуемых элементов (устройство шпонок и др.). Соединительные детали, выпуски арматуры и т.д. следует располагать так, чтобы они не препятствовали заполнению полости стыка бетоном или раствором.

Панель внутренней стены заводят в паз или в стык между элементами наружной стены и стык замоноличивают. При свободном примыкании элементов внутренних стен к наружным необходимо уплотнение зазоров в стыке герметизирующим материалом.

Несущие элементы перекрытий следует опирать на внутренние и наружные стены или заводить в них на глубину не менее 4 см. Если это невозможно, то зазоры в примыкании несущих элементов перекрытия к стенам нужно уплотнить герметизирующим материалом.

Стыки между сборными элементами междуэтажного перекрытия в пределах помещения надежно замоноличивают для предупреждения образования сквозных трещин, либо уплотняют герметизирующим материалом. Зазоры в месте примыкания к потолку или несущим стенам ненесущих элементов акустически однородных и двойных перегородок уплотняют герметизирующим материалом.

При проектировании инженерного оборудования квартир важно предусмотреть меры, предупреждающие образование сквозных щелей в межквартирных ограждениях. Нельзя пропускать через межквартирные стены трубы водяного отопления, водоснабжения и другие. Проводить их через междуэтажные перекрытия и межкомнатные стены следует в эластичных гильзах (из асбестового шнура, асбестового картона и др.), допускающих температурные перемещения и деформации труб без образования сквозной щели. Возможна установка труб с компенсаторами температурных и других деформаций, исключающими нарушение их монолитной заделки в несущих элементах перекрытий и в стенах. При этом следует использовать безусадочный раствор или бетон. Особенно надежно нужно уплотнять место пропуска трубы через перекрытие с полом из линолеума на мягкой подоснове, в котором отсутствует дополнительная преграда для проникновения звука в виде раздельного пола и звукоизоляционной прослойки. В случае пересечения перекрытий с раздельным полом трубой нельзя допускать, чтобы она жестко соединяла пол с несущей частью перекрытия.

Полости в панелях внутренних стен, в которых соединяются замоноличенные в них трубы, нужно заполнять безусадочным бетоном или раствором. В случае установки труб-стояков водоснабжения и канализации в вертикальной шахте, в ней предусматривают горизонтальные диафрагмы в уровне междуэтажных перекрытий, препятствующих распространению шума по шахте.

При проектировании электропроводки предпочтение следует отдавать таким системам, которые не требуют устройства в конструкциях отверстий для пропуска проводов и размещения распаячных коробок, штепсельных розеток, выключателей. При проектировании скрытой электропроводки в межквартирных стенах и перегородках нужно предусматривать расположение проводки для каждой квартиры в отдельных каналах или штра- бах, а распаячных коробок и штепсельных розеток — в несквозных полостях. Если образование сквозных отверстий обусловлено технологией изготовления элементов стены, то указанные приборы устанавливают в них только с одной стороны. Оставшуюся полость заполняют звукопоглощающим материалом (например, минеральной ватой) и заделывают с другой стороны гипсовым раствором слоем толщиной не менее 40 мм.

В межкомнатных несущих стенах из железобетонных плит, толщина которых определена по несущей способности, с индексом звукоизоляции, более чем на 2 дБ превышающим нормативный, допускается двусторонняя установка распаячных коробок, штепсельных розеток и выключателей в сквозных отверстиях. При этом полости в них также заполняют звукопоглощающим материалом. В межкомнатных ненесущих перегородках распаячные коробки и штепсельные розетки нужно устанавливать в несквозных полостях.

При расположении скрытой электропроводки в каналах несущей плиты междуэтажного перекрытия полости для перевода провода из перекрытия в стену должны быть замкнутыми и не создавать сквозных путей для прохождения звука в вертикальном (через перекрытие) и в горизонтальном направлении (через стену). Вывод провода из перекрытия к потолочному светильнику следует предусматривать в несквозной полости. Если образование сквозного отверстия для этой цели обусловлено технологией изготовления плиты перекрытия, то оно по длине должно состоять из двух участков разного сечения. Верхний участок отверстия большого диаметра, в котором крепят крюк для подвески светильника, заделывают безусадочным раствором, нижний — заполняют звукопоглощающим материалом (например, антисептированной паклей) и заделывают снизу раствором после монтажа электропроводки.