Увеличение звукоизоляции двустенных конструкций за счет применения звукоизолирующих мостиков

Инженерно-строительный журнал, N 2, 2009
Рубрика: Конструкции
Д.т.н, профессор ГОУ СПбГМТУ и ГОУ СПбГПУ И.И.Боголепов*
_______________

* Игорь Ильич Боголепов, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Тел. раб. 297-59-49, 535-79-92; эл. почта igor.bogolepov@mail.ru

УВЕЛИЧЕНИЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ДВУСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИХ МОСТИКОВ

Двустенные конструкции с воздушным слоем между стенками играют главенствующую роль в звукоизоляции жилых, общественных и промышленных зданий. Это касается, в первую очередь, окон, двойных дверей, специальных звукоизолирующих стен и перегородок, акустических потолков, помещений "комната в комнате" (венткамеры, звукоизолирующие кабины управления, помещения для конфиденциальных переговоров) и др. Постоянно возникающая здесь у инженера-строителя проблема состоит в том, что звукоизоляция двустенной конструкции сильно зависит от конструктивной связи между стенами-пластинами, которую образуют детали крепления: соединительные стержни, обрешетник, ребра жесткости по контуру и т.д. Эти детали являются акустическими мостиками, по которым звук распространяется от первой пластины ко второй, часто минуя звукоизолирующий воздушный слой. Такие мостики могут значительно уменьшить звукоизоляцию двустенной конструкции. Как увеличить звукоизоляцию двустенной конструкции за счет применения специальных звукоизолирующих мостиков?

Исследование

Акустические мостики рационально разделить по типу конструкции на точечные и линейные мостики. Точечный мостик - это стержень, расположенный перпендикулярно к пластинам двустенной конструкции. Стержнями могут быть соединительные шпильки, болты, винты, шурупы. Линейные мостики образуются стержнями, расположенными параллельно пластинам двустенной конструкции. Обычно это бруски обрешетника или соединительные ребра жесткости.

Достаточно точно и надежно определить влияние акустических мостиков на звукоизоляцию двустенной конструкции можно экспериментально, для чего необходима специальная установка, которая позволяет измерить звукоизоляцию двустенной преграды с мостиками и, что особенно важно, без них. Устройство такой установки, разработанное автором, представлено в [1, 2]. Ниже приводятся некоторые типовые результаты многочисленных исследований влияния акустических мостиков на звукоизоляцию двустенной конструкции на этой установке.

Двустенная конструкция размерами 1100 на 1200 мм, на которой испытывали в данном случае различные акустические мостики, состояла из пластины дюралюминия толщиной 4 мм и стальной пластины толщиной 1 мм, между которыми находился воздушный промежуток толщиной 60 мм. Испытываемые мостики устанавливались в этом промежутке и соединяли пластины между собой. Конструкция линейных мостиков показана на рис.1, конструкция точечных - на рис.2.

          
Рисунок 1. Конструкции линейных акустических мостиков: а) - обычные мостики; б) - мостики с упругим элементом.

     
1 - первая пластина; 2 - шуруп; 3 - сосновый брусок; 4 - вторая пластина; 5 - резиновая прокладка (упругий элемент).

       
Рисунок 2. Конструкции точечных акустических мостиков:

     
а) обычный мостик; б) инерционный мостик; в) комбинированный мостик.

     
1 - первая пластина; 2 - прижимная гайка; 3 - распорная трубка; 4 - вторая пластина; 5 - стальной цилиндр (промежуточная масса); б - резиновая прокладка (упругий элемент).

Линейные мостики крепились шурупами с шагом 330 мм. Расстояние между линейными мостиками было также равно 330 мм. Точечные мостики устанавливались в тех же местах, где были шурупы линейных мостиков, т.е. в углах квадрата 330 на 330 мм.

На рис.3 представлены результаты испытания звукоизоляции двустенной конструкции с линейными мостиками и без них. Из рисунка видно, что обычные линейные мостики могут значительно уменьшить звукоизоляцию двустенной конструкции в области средних и высоких частот. Это уменьшение для рассматриваемой конструкции составляет 10-15 дБ. В районе критической частоты (3150 Гц) и особенно в районе, приближающемся к низким частотам, наблюдается тенденция к снижению вредного для звукоизоляции двустенной конструкции влияния звуковых мостиков. Это может быть объяснено тем, что мостики, жестко соединяя пластины между собой, способствуют приобретению двустенной конструкцией акустических свойств одностенной конструкции.

     
     
Рисунок 3. Влияние линейных акустических мостиков на звукоизоляцию двустенной конструкции.

     
1 - конструкция с мостиками по рис.1а; 2 - конструкция с мостиками по рис.1б; 3 - конструкция без мостиков.

Для увеличения звукоизоляции двустенной конструкции за счет уменьшения звукопередачи через линейные мостики в последних были установлены упругие элементы, как это показано на рис.1б. В качестве упругого элемента использовали прокладку из мягкой вакуумной резины толщиной 5 мм и площадью 1,5 см. Применение упругих элементов в линейных мостиках увеличило звукоизоляцию двустенной конструкции, как это видно из рис.3, примерно на 5 дБ, однако максимально возможные значения звукоизоляции данной двустенной конструкции достигнуты не были.

На рис.4. представлены результаты испытания звукоизоляции двустенной конструкции с точечными акустическими мостиками и без них. Обычные точечные мостики, например, в виде крепежной шпильки, показанной на рис.2. а), уменьшают звукоизоляцию двустенной конструкции в среднем примерно на ту же величину, что и обычные линейные мостики, т.е. на 10-15 дБ. Для увеличения звукоизоляции двустенной конструкции с точечными мостиками были применены упругие элементы и промежуточная масса. Упругие элементы были такие же и располагались в тех же местах, как и у линейных мостиков. Промежуточная масса представляла собой стальной цилиндр диаметром 40 мм и высотой 60 мм. Устанавливали её в местах расположения упругих элементов. Сначала промежуточную массу устанавливали между пластинами (см. рис.2. б)). Звукоизоляция двустенной конструкции с точечными мостиками увеличилась от применения промежуточной массы, как это видно на рис.4., примерно на 8 дБ, т.е. немного больше, чем от применения упругих элементов в линейных мостиках. Затем промежуточные массы были установлены между упругими элементами (см. рис.4в). Увеличение звукоизоляции при таком соединении пластин достигло максимальных значений (около 15 дБ).

          
Рисунок 4. Влияние точечных акустических мостиков на звукоизоляцию двустенной конструкции.

     
1 - конструкция с мостиками по рис.2а; 2 - конструкция с мостиками по рис.2б; 3 - конструкция с мостиками по рис.*

_______________

* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Таким образом, обычные детали крепления в двустенной конструкции могут существенно уменьшить её звукоизоляцию, являясь мощными звуковыми мостиками. Можно значительно увеличить звукоизоляцию таких преград, введя в акустические мостики упругие элементы и промежуточные массы, которые образуют так называемые звукоизолирующие мостики, обеспечивающие максимальную звукоизоляцию для данной двустенной конструкции.

На рис.5 показана звукоизоляция описанной выше конструкции с точечными акустическими мостиками, без акустических мостиков и без мостиков плюс звукопоглощающий материал АТМ-1 [2] между пластинами. Как видно из рисунка, отсутствие мостиков, а затем установка звукопоглощающего материала между пластинами могут увеличить звукоизоляцию двустенной конструкции на очень большую величину - в данном случае в районе 1000-2000 Гц на 20-35 дБ. Отметим, что реализовать для звукоизоляции применение звукопоглотителя между пластинами удается лишь при отсутствии акустических мостиков.     

          
Рисунок 5. Максимальное увеличение звукоизоляции двустенной конструкции за счет исключения звуковых мостиков и установки звукопоглощающего материала.

     
1 - между пластинами звуковые мостики (стальные шпильки); 2 - без звуковых мостиков; 3 - без звуковых мостиков плюс звукопоглощающий материал АТМ-1.