Практический метод расчета изоляции однослойных ограждений от воздушного шума

Путем обобщения экспериментальных результатов был предложен практический метод расчета звукоизоляции однослойных ограждений для частот

(3.6)

где – первая (низшая) частота собственных колебаний ограждения при отсутствии косвенных путей передачи звука.

Весь диапазон частот разбивается на три области. Первая – область низких частот

, (3.7)

где – граничная частота для плоской стенки, – скорость звука в воздухе, – поверхностная плотность плоской стенки (вес одного квадратного метра стены), – цилиндрическая жесткость, – динамический модуль Юнга, – половина толщины плоской стенки, – коэффициент Пуассона.

Звукоизоляция в первой области определяется массой ограждения и вычисляется по формуле

. (3.8).

Вторая – область граничной частоты; в первом приближении частотная характеристика принимается независимой от частоты. В третьей — область выше граничной частоты — величина звукоизоляции быстро возрастает на 10 дб в пределах одной октавы, а затем по 6 дб на каждую последующую октаву. Общий вид частотной характеристики звукоизоляции приведен на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Частотная характеристика изоляции однослойного ограждения от воздушного шума.

Таблица 3.1

Координаты точек В и С для построения частотной характеристики изоляции однослойного ограждения от воздушного шума

№ пп	Материал	Плотность ρ, кг/м3	Звукоизоляция RB, RC, дБ	Частота fB, Гц	Частота fC, Гц
1	Бетон, железобетон	2200 ÷ 2500	38	190000/q	850000/q
2	Гипсобетон	1300	37	170000/q	950000/q
3	Дерево (сосна)	550	25	42000/q	200000/q
4	Кирпич	1800	37	170000/q	770000/q
5	Стекло силикатное	2600	29	67000/q	400000/q
6	Шлакобетон (блоки)	1600	30	75000/q	460000/q
7	Шлакопемзобетон	1900 ÷ 2200	36	150000/q	810000/q

Таблица 3.2

Исходные данные для выполнения задания

№ пп	Материал	Звукоизоляция стенки Rmin, дБ	Звукоизоляция стенки Rmax, дБ
	Дерево (сосна)	35	44
	Шлакопемзобетон	35	44
	Кирпич	35	44
	Стекло силикатное	34	43
	Шлакобетон (блоки)	33	41
	Шлакопемзобетон	36	45
	Бетон, железобетон	36	45
	Гипсобетон	37	47
	Дерево (сосна)	40	50
	Кирпич	38	47
	Стекло силикатное	38	48
	Шлакобетон (блоки)	38	47
	Шлакопемзобетон	38	47
	Бетон, железобетон	37	47
	Кирпич	34	43
	Стекло силикатное	36	45
	Шлакобетон (блоки)	34	43
	Шлакопемзобетон	37	47
	Бетон, железобетон	36	45
	Гипсобетон	35	44
	Дерево (сосна)	35	43
	Кирпич	35	44
	Стекло силикатное	37	47
	Шлакобетон (блоки)	36	45
	Шлакопемзобетон	36	45
	Бетон, железобетон	39	48
	Гипсобетон	35	44
	Дерево (сосна)	36	45
	Кирпич	38	48
	Стекло силикатное	38	47
	Шлакобетон (блоки)	30	38
	Шлакопемзобетон	32	38

Задание. Определить толщину стены, собственная звукоизоляция которой соответствует диапазону, указанному в варианте задания. Построить частотную характеристику звукоизоляции стены из материала, определенного вариантом в табл. 3.2. Вычислить среднюю величину собственной звукоизоляции и сравнить её с диапазоном, указанным в варианте задания. Если полученное значение собственной звукоизоляции стены не попадает в указанный диапазон, то необходимо изменить толщину стены и весь расчет повторить сначала.

Пример выполнения задания.

Выбираем вариант № 32. Исходные и расчетные данные для этого варианта занесем в табл. 3.5.

1. Выбирается толщина стенки из предпочтительного ряда  м.

2. Вычисляется поверхностная плотность стены:

 Н/м²

3. Вычисляется частота для точек В и С

 Гц,

 Гц.

4. Строится частотная характеристика изоляции от воздушного шума. Построение целесообразно проводить в такой последовательности. Строятся две взаимно перпендикулярные оси координат (рис. 3.2). По оси абсцисс откладываются в логарифмическом масштабе частоты f, а по оси ординат – величина звукоизоляции R. По данным табл. 3.1 находим значения Rg = Rc = 36 дб и соответствующие им частоты f_B = 60 Гц; f_C = 324 Гц. Через точки В (60 Гц, 36 дб) и С (324 Гц, 36 дб) проводится (рис. 3.2) горизонтальный отрезок ВС. Из точки В влево откладывается прямая ВА с наклоном 6 дб на октаву. Из точки С вправо проводится на одну октаву прямая с наклоном 10 дб на октаву до точки D (648 Гц, 46 дб), а из последней— прямая DE с наклоном 6 дб на каждую октаву.

Рис. 3.2. Частотная характеристика изоляции однослойного ограждения от воздушного шума.

5. На частотной характеристике откладываются точки, соответствующие частотам однооктавного спектра. Характеристики, соответствующие этим точкам, показаны в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Величины собственной звукоизоляции стенки для частот однооктавного спектра

Номер точки на частотной характеристике	Частота однооктавного спектра, Гц	Звукоизоляция, дб	Номер точки на частотной характеристике	Частота однооктавного спектра, Гц	Звукоизоляция, дб
1	63	36	5	1000	49
2	125	36	6	2000	56
3	250	36	7	4000	61
4	500	42	8	8000	68

6. Вычисляется среднее значение собственной звукоизоляции стенки по формуле

39,8 дб,

принимаем  дб и заносим в табл. 3.5. Полученное значение звукоизоляции выходи за верхнюю границу заданного диапазона, поэтому необходимо повторить расчет, изменив толщину стенки в меньшую сторону.

7. Выбирается толщина стенки из предпочтительного ряда  м.

8. Вычисляется поверхностная плотность стены:

 Н/м²

9. Вычисляется частота для точек В и С

 Гц,

 Гц.

10. Строится частотная характеристика изоляции от воздушного шума. Построение целесообразно проводить в такой последовательности. Строятся две взаимно перпендикулярные оси координат (рис. 3.3). По оси абсцисс откладываются в логарифмическом масштабе частоты f, а по оси ординат – величина звукоизоляции R. По данным табл. 3.1 находим значения Rg = Rc = 36 дб и соответствующие им частоты f_B = 120 Гц; f_C = 648 Гц. Через точки В (120 Гц, 36 дб) и С (648 Гц, 36 дб) проводится (рис. 3.3) горизонтальный отрезок ВС. Из точки В влево откладывается прямая ВА с наклоном 6 дб на октаву. Из точки С вправо проводится на одну октаву прямая с наклоном 10 дб на октаву до точки D (1296 Гц, 46 дб), а из последней— прямая DE с наклоном 6 дб на каждую октаву.

11. На частотной характеристике откладываются точки, соответствующие частотам однооктавного спектра. Характеристики, соответствующие этим точкам, показаны в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Величины собственной звукоизоляции стенки для частот однооктавного спектра

Номер точки на частотной характеристике	Частота однооктавного спектра, Гц	Звукоизоляция, дб	Номер точки на частотной характеристике	Частота однооктавного спектра, Гц	Звукоизоляция, дб
1	63	30	5	1000	41
2	125	36	6	2000	49
3	250	36	7	4000	55
4	500	36	8	8000	61

Рис. 3.3. Частотная характеристика изоляции однослойного ограждения от воздушного шума.

12. Вычисляется среднее значение собственной звукоизоляции стенки по формуле

36,36 дб,

принимаем  дб и заносим в табл. 3.4. Полученное значение звукоизоляции попадает в заданный диапазон. Задача решена. Толщину стенки принимаем равной 63 мм.

Таблица 3.5

Данные по варианту № 32

Материал стены	Толщина стены h, м	Плотность ρ, кг/м3	Поверхностная плотность q, Н/м2	Звукоизоляция RB, RC, дБ	Частота fB, Гц	Частота fC, Гц	Средняя звукоизоляция стенки Rcp, дБ	Звукоизоляция стенки Rmin, дБ	Звукоизоляция стенки Rmax, дБ
Шлакопемзобетон	0,125	2039	2500	36	60	324	40	32	38
	0,063	2039	2500	36	60	324	36	32	38