Izolacja akustyczna


Izolacyjność akustyczna ścian żelbetowych

Hubert Jastrzębski, Właściciel firmy Falcon Acoustics

14 Czerwca 2018

Jak obliczyć teoretyczną izolacyjność akustyczną ściany żelbetowej? Jakie problemy związane z izolacyjnością akustyczną mogą wystąpić po postawieniu takiej ściany i jak nim zapobiegać? Wiesz, że z wielkiej ściany można zrobić… gwizdek!? Zapraszam do zapoznania się z niezwykle ciekawym case study na przykładzie nowo powstającego kina 🙂 

Izolacyjność akustyczna ścian żelbetowych – trochę teorii

W przypadku ścian masywnych, izolacyjność akustyczna może być wyznaczona w bardzo prosty sposób, zgodnie z prawem masy. Należy pamiętać, że dla każdego rodzaju ściany masywnej, należy dobrać inne współczynniki we wzorze. Jednakże w przypadku ścian żelbetowych, przyjmuje się, że izolacyjność akustyczną ścian można obliczyć zgodnie ze wzorem:

RwR = 30,9logm-24,3

Gdzie:

RwR – Jednoliczbowy wskaźnik projektowy izolacyjności akustycznej właściwej [dB]

m – masa powierzchniowa żelbetu [kg/m2]

Czyli mówiąc krótko, powyższy wzór pozwala obliczyć wskaźnik, wg którego powinno się rozpocząć projekt izolacyjności akustycznej ściany żelbetowej. Potem trzeba tylko rozważyć wskaźnik widmowy adaptacyjny, przenoszenie boczne i przenoszenie pośrednie, mostki akustyczne i z grubsza jesteśmy w domu. J Ogólnie pamiętać należy, że powyższy wzór dotyczy wyłącznie sytuacji teoretycznej lub laboratoryjnej, która w praktycznej budowie nigdy nie wystąpi. Jeśli nie kojarzysz czym różnią się od siebie poszczególne wskaźniki izolacyjności akustycznej, to zapraszam do sprawdzenia tego artykułu.

Zgodnie z powyższym wzorem, np. przy gęstości betonu 2400 kg/m3, otrzymana izolacyjność akustyczna ściany wyniesie RwR = 64 dB. Zapamiętajmy tę wartość, bo przyda nam się w dalszej części artykułu.

Pomiary powykonawcze izolacji akustycznej

Moim zadaniem było wykonać pomiary powykonawcze izolacji akustycznej ściany między salami kinowymi. Po przyjechaniu na miejsce dowiedziałem się, że otwory po szalunkach zostały z jednej strony załatane, ale z drugiej strony wtryśnięto tylko piankę rozprężną. Mimo tego, zleceniodawca optymistycznie podchodził do sprawy i zakładał, że warto sprawdzić taką konstrukcję, bo będzie problem z wyrobieniem się do terminu oddania, jeśli mieliby wszystkie otwory po szalunkach dokładnie zabetonować.

Wymagania inwestora kina były dość wygórowane, więc nie było miejsca na błąd. Nie wróżyło to zbyt dobrze wynikom, ale zachęcony optymizmem zamawiającego wykonałem pomiary. Standardowa procedura pomiarowa wygląda tak, że włącza się kulę wszechkierunkową generującą szum w jednym pomieszczeniu, mierzy się średni poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu nadawczym, a następnie w odbiorczym.

W pomieszczeniu nadawczym wszystko było normalnie…szumi…głośno…jest ok 🙂 Natomiast jakież było moje zdziwienie, gdy wchodząc do pomieszczenia odbiorczego, podczas gdy w pomieszczeniu nadawczym był puszczony szum, moje uszy uchwyciły taki oto dźwięk:

– WTF!? – pomyślałem. (Uwierz mi, że nie brzmi to, jak naturalny szum w pomieszczeniu). Krótka analiza sytuacji rozjaśniła mi nieco całą sprawę. Okazało się, że wszystkie te otwory w ścianie działają jak rezonator półfalowy! Otwory puste w środku wzmacniają wybrane częstotliwości oraz ich harmoniczne, powodując generowanie dźwięku, jakby ktoś chciał dmuchnąć w pustą butelkę, ale bez wzbudzania do końca rezonatora. Ćwierkanie ptaszków akurat nie było związane z akustyką ściany, więc to pominiemy w dalszej części artykułu 🙂

Następnego dnia miałem już gotowy wynik. Jeśli nie przeczytałeś pierwszego rozdziału tego artykułu, to sprawdź chociaż obliczenia, bo dotyczyły właśnie tego case’a. Mierzona ściana miał aż 30 cm grubości i była wykonana z litego żelbetu. Jak otrzymaliśmy wynik? Wskaźnik jednoliczbowy izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej wyniósł zaledwie Rw = 50 dB, co w porównaniu z teoretycznym 64 dB robi ogromną różnicę. Co ciekawsze, dało się dostrzec wyraźne działanie rezonatora. Spójrz na poniższy wykres!

Rys. 1. Wyniki pomiaru izolacyjności akustycznej ściany żelbetowej wewnętrznej przed uszczelnieniem

Częstotliwości przedstawione na wykresie są środkowymi częstotliwościami tercji. Okazuje się, że izolacyjność akustyczna w tercjach odpowiadających częstotliwości 500 Hz, jak i częstotliwościom harmonicznym, jest w dużym stopniu osłabiona. Idealnie pokrywa się to z teorią rezonatora półfalowego, gdyż wg tej teorii częstotliwość podstawowa rury obustronnie otwartej o długości 30 cm wyniesie ok. 573 Hz, a pobudzane będą kolejne częstotliwości harmoniczne parzyste i nieparzyste. Voila! 🙂

Mierząc ciśnienie akustyczne w pomieszczeniu odbiorczym, bardzo wyraźnie widać było zwiększenie ciśnienia akustycznego właśnie dla tych tercji, gdzie wystąpiło osłabienie izolacyjności akustycznej. Widać zatem wyraźnie, że efekt rezonatora nie wynika z tego, co dzieje się w pomieszczeniu nadawczym, a jedynie z efektu w pomieszczeniu odbiorczym.

Łatanie dziur

Nie trzeba być asem akustyki, żeby zobaczyć, że ściana nie jest poprawnie zbudowana. Konieczne było szczelne zabetonowanie wszystkich otworów, aby uzyskać lepsze warunki akustyczne. Było to dość pracochłonne, biorąc pod uwagę, że w budynku jest kilka sal o objętości wynoszącej nawet kilka tys. m3, no ale jak trzeba to trzeba…

Po wykonaniu prac zostałem poproszony o wykonanie powtórnych badań izolacyjności ściany działowej. Wynik poprawił się znacznie, co można zobaczyć na poniższym wykresie:

Rys. 2. Wyniki pomiaru izolacyjności akustycznej ściany żelbetowej wewnętrznej przed uszczelnieniem (kolor niebieski) oraz po uszczelnieniu (kolor szary)

Jednoliczbowy wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej wzrósł o 8 dB. Izolacyjność akustyczna ścian żelbetowych powinna być jednak wyższa niż otrzymane 58 dB, nawet w terenie. Fakt- drzwi były wykonane prowizorycznie, ale były od siebie oddalone tak bardzo, że nie to było głównym źródłem przenoszenia się dźwięków. Okazało się, że dużym problemem był dach. Przenoszenie boczne w przypadku wszystkich ścian masywnych dla grubej ściany żelbetowej nie powinno raczej przekroczyć 2 dB. Różnica 6 dB wynikała z faktu, że dach był skonstruowany z użyciem lekkich materiałów, tj. blachy trapezowej, wełny mineralnej i papy. Taka konstrukcja jest znacznie lżejsza od ściany żelbetowej, a co więcej dach był nałożony bezpośrednio na ścianę, bez żadnej dylatacji między pomieszczeniami. Zapewniło to wręcz idealne warunki do przenoszenia się dźwięku drogą boczną ☹.

Podsumowanie

Po raz kolejny można się przekonać o słuszności powiedzenia „Polak mądry po szkodzie”. Na etapie projektowania nie został wykonany odpowiedni operat akustyczny, więc błędy były nieuniknione. Pozostaje liczyć tylko na to, że więcej nikt nie będzie miał pomysłów robienia gwizdka z grubej ściany żelbetowej, no chyba że w imię nauki. 🙂

Jeśli chcesz na bieżąco dowiadywać się o ciekawostkach ze świata akustyki, zapisz się na nasz newsletter

Czytaj także

Adaptacja akustyczna na własne ucho

Wydawać by się mogło, że pomieszczenie po adaptacji akustycznej zabrzmi dla każdego lepiej niż niezaadaptowane. Też tak myślałem… Ponieważ każdy człowiek bardzo subiektywnie definiuje „idealne brzmienie” sprzętu audio, postanowiłem sprawdzić, czy zasada ta dotyczy również akustyki pomieszczenia.

czytaj dalej