zaštita od buke u zgradarstvu – zvučna izolacija pregradnih zidova

1

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU

Graditeljski odjel

10010 Zagreb, Avenija V. Holjevca 15

Tema:

Tehnička regulativa gradnje

Zaštita od buke u zgradarstvu

ZVUČNA IZOLACIJA PREGRADNIH ZIDOVA

dr. sc. Zoran Veršić, dipl.ing.arh.

i

1998

STRUČNO USAVRŠAVANJE

OVLAŠTENIH ARHITEKATA I OVLAŠTENIH INŽENJERA

XIV. tečaj 8. i 9. veljače 2013.

2

Unutarnje pregrade(vertikalne - zidovi, horizontalne - stropovi)

Zahtjevi za unutarnje pregrade ovise o namjeni i specifičnostima prostora koje pregrađuju:

- zvučna zaštita,

- toplinska zaštita,

- zaštita od požara,

- zaštita od zračenja i radijacije,

- ostali zahtjevi (neprobojnost, .....).

3

Građevina mora udovoljavati ovim zahtjevima u predviđenom roku svog trajanja uz redovnu uporabu i održavanje.

- zaštita od buke - tako da zvuk što ga zamjećuju osobe koje borave u građevini ili u njezinoj blizini bude na razini koja ne ugrožava zdravlje i osigurava noćni mir i zadovoljavajuće uvjete za odmor i rad, ....

Mehanička otpornost i stabilnost

BITNI ZAHTJEVI ZA GRAĐEVINU

Zaštita od požara

Higijena, zdravlje i zaštita okoliša

Sigurnost u korištenju

Zaštita od buke

Ušteda energije i toplinska zaštita

Zakon o prostornom uređenju i gradnji (NN 76/07)

4

Za zaštitu od buke treba osigurati:

- zaštitu od vanjske buke,

- zaštitu od zračne i udarne buke unutar zgrade,

- zaštitu od buke ugrađene opreme u zgradi,

- zaštitu okoliša od buke za zgradu vezanih izvora buke,

- zaštitu od buke povečane odječnosti.

5

Akustika u građevinarstvu - Tehnički propisi za projektiranje i građenje zgrada

(HRN U.J6.201/89)*

- propisane minimalne vrijednosti zvučne izolacije (Rw) i maksimalne vrijednosti razine zvuka udara (Lw)

*Ova norma je povučena - prema pravnom tumačenju koristi se do izlaska norme ili tehničkog propisa koji će je zamijeniti !

Zvučna izolacija - zahtjevi

6

HRN EN 12354 - Akustika u zgradarstvu - Procjena akustičkih svojstava zgrada iz akustičkih svojstava elemenata

1. dio: Zračna zvučna izolacija između prostorija2. dio: Udarna zvučna izolacija između prostorija3. dio: Zračna zvučna izolacija od vanjskog zvuka4. dio: Prijenos zvuka iznutra prema van5. dio: Razine zvuka od servisne opreme6. dio: Zvučna apsorpcija u zatvorenim prostorima

Zvučna izolacija - metode proračuna

DIN 4109 Schallschutz im Hochbau- proračunske metode, zvučno-izolacijske karakteristike različitih tipova konstrukcija / pregrada, .....

7

HRN EN ISO 140Akustika – Mjerenje zvučne izolacije zgrada i građevnih elemenata:

– 4. dio:Terenska mjerenja zračne zvučne izolacije između prostorija.– 7. dio:Terenska mjerenja udarne zvučne izolacije međukatnih konstrukcija.

HRN EN 20140:1998Akustika - Mjerenje zvučne izolacije zgrada i građevnih elemenata:

– 2. dio: Određivanje, provjera i primjena preciznosti podataka.

Zvučna izolacija - mjerenje

HRN EN ISO 3382:2010Akustika – Mjerenje akustičkih parametara prostorija:

– 1. dio: Vrijeme odjeka u prostorijama za priredbe– 2. dio: Vrijeme odjeka u običnim prostorijama

HRN EN ISO 717Akustika - Vrednovanje zvučne izolacije zgrada i građevnih elemenata:

– 1. dio: Izolacija od zračnog zvuka– 2. dio: Izolacija od udarnog zvuka

8

Zaštita od zračne i udarne buke unutar zgrade - ova norma propisuje

- minimalne vrijednosti zračne zvučne izolacije Rw (vertikalne i horizontalne pregrade) i

- maksimalne vrijednosti nivoa zvuka udara Lw (horizontalne pregrade)

HRN U.J6.201 / 1989. Akustika u zgradarstvu - Tehnički uvjeti za projektiranje i građenje zgrada *

Rw

Rw / Lw

9

Namjena zgrade:

A. stambene i stambeno-poslovne zgrade,

B. poslovne zgrade,

C. restorani, prostori za igru i zabavu, zanatski pogoni,

D. hoteli, moteli, domovi,

E. bolnice, klinike, domovi zdravlja,

F. škole, fakulteti,

G. ustanove za predškolsku djecu;

HRN U.J6.201 / 1989. Akustika u zgradarstvu - Tehnički uvjeti za projektiranje i građenje zgrada *

10

Funkcija pregrade - pregrade između prostorija određenih namjena

Rw,min (dB)

Lw,max (dB)

A/ Stambene i stambeno-poslovne zgrade zid između dva stana 52 - zid između stana i zajedničkog hodnika 52 - zid s vratima između stana i zajedničkog hodnika Dw 52 - zid između stana i poslovnih prostora 57 - strop između stanova, i ispod stana prema ulaznim prostorima, ....

52

68

strop iznad stana prema lođi/terasi drugog stana - 68 strop ispod stana prema prostorima druge namjene (poslovni prostori, ....)

57

68

pod bučne prostorije prema stanu iznad i pored

- 48

B/ Poslovne zgrade i poslovne prostorije u drugim zgradama

zid između prostorija dva korisnika 52 - zid bez vrata između prostorija za intelektualni rad i prostorija za sastanke prema prostorijama za drugu namjenu istog korisnika

44

-

zid bez vrata između protorija istog korisnika 42 - stropovi između poslovnih prostora 52 68

* Navedene su samo neke vrijednosti. Za detaljniji uvid vidi HRN U.J6.201

HRN U.J6.201 / 1989. Akustika u zgradarstvu - Tehnički uvjeti za projektiranje i građenje zgrada *

11

Zahtjevi za zaštitu zgrada od bukeProjektom se predviđa zaštita zgrada od buke koja može biti

a) minimalna,

b) povećana.

Normom su navedeni zahtjevi za minimalnu zaštitu od buke koja u boravišnim prostorijama, kod uobičajenog korištenja, pruža ljudima dovoljnu zaštitu.

Povećana zaštita postoji kada je zahtjev za zaštitu od buke veći od normom propisanog minimalnog zahtjeva.

NAPOMENA: Unatoč ispunjenju minimalnih zahtjeva može zbog ponašanja korisnika nastati u zgradi smetajuća buka koja se širi kao zračni, udarni ili ostali strukturni zvuk u tuđe stanove ili radne prostorije i tamo se čuje, osobito na lokacijama sa niskom razinom buke okoliša. Poboljšanju može doprinijeti samo uzajamna obazrivost kroz izbjegavanje neprimjerene smetajuće buke kao i pridržavanje vremena mirovanja.

12

Prijenos zvučne energije preko krutih tvari / pregrada

Kada zvučni valovi udare o plohu pregrade, jedan dio energije se reflektira, jedan apsorbira, dok se ostali dio energije prenese kroz plohu/pregradu na drugu stranu.

ZVUČNA RAZINA

L1

ZVUČNA RAZINA

L2

13

Koeficijent propustljivosti - transmisije (τ) veličina definirana odnosom zvučne energije koja je prošla u prijemnu prostoriju (W2) i napadne zvučne energije (W1) koja je u predajnojprostoriji udarila u pregradu.

τ = W2 / W1

Indeks zvučne izolacije - R (zvučna izolacija pregrade) definirana je logaritmom recipročne vrijednosti zvučne propustljivosti.

R = 10 log = 10 log (dB)τ1

2

1

WW

Kako se prilikom mjerenja zvučnog gušenja mjeri zvučni tlak ispred i iza pregrade, za izračunavanje je prikladnija formula:

R = 20 log (dB)

2

1

pp

W1 W2

p1 p2

14

Zvučna izolacija je sposobnost neke pregradne ili druge konstrukcije da u određenoj mjeri spriječi širenje zvuka kroz nju.

Pojam zvučne izolacije

Razlikuju se dvije vrste zvučne izolacije:

• zračna zvučna izolacija i• udarna zvučna izolacija

Zračna zvučna izolacija je svojstvo sprječavanja širenja zračnog zvuka svih pregradnih konstrukcija zgrade - vertikalnih i horizontalnih, uključujući fasade i fasadne elemente.

Udarna zvučna izolacija odnosi se samo na horizontalne pregrade tj. na međukatne konstrukcije, i svojstvo je sprječavanja širenja strukturnog zvuka.

ZRAČNI ZVUK

IZVORZVUKA

STRUKTURNI ZVUK

15

Zaštita od zračne i udarne buke unutar zgrade

16

Rw

R'w

mjerenje u laboratoriju (bez bočnih putova prijenosa buke)

mjerenje na građevini (s bočnim putevimaprijenosa buke)

R'w < Rw

R – indeks zvučne izolacije (dB)

Laboratorijsko ispitivanje

Ispitivanje na građevini

17

Zvučna izolacija pregrada

U slučaju dviju susjednih prostorija razlikuju se dva puta prenošenja zvuka iz predajneu prijemnu prostoriju:

- direktni put (preko zajedničkog dijela pregrade),

- bočni put (uzduž bočnih zidova, međukatnih konstrukcija, instalacijskih kanala, ...).

TLOCRT PRESJEK

18

Prenošenje zračnog zvuka iz prostorije u prostoriju

Zvučni valovi koje emitira izvor zvuka u predajnoj prostoriji prenose se različitim putovima u prijemnu prostoriju.

19

Putevi prenošenja zvuka predajnaprostorija

prijemnaprostorija

direktni put

bočni putpredajnaprostorija

prijemnaprostorija

ispitivana pregrada

vertikalna pregrada (zid)

20

Prijenos zvuka između dva prostora kroz prostor spuštenog stropa

Putevi prenošenja zvuka

21

Prijenos zvuka između dva prostora (utjecaj instalacijskih kanala)

Putevi prenošenja zvuka

22

Normirane veličine za izražavanje zračne zvučne izolacije pregrada u dB:

Ove veličine određuju se mjerenjem (ili proračunom) najčešće u tercnim pojasima, a samo iznimno u oktavama.

• indeks zvučne izolacije R • normalizirana razlika razina Dn

• standardna razlika razina DnT

Veličine za izražavanje zračne zvučne izolacije

23

Indeks zvučne izolacije (R) neke pregrade u zgradi za difuzno zvučno polje, kakvo u praksi u prostorijama redovno imamo, definira se kao:

D = L1 – L2 - razlika razina u predajnoj i prijemnoj prostoriji (dB)S - ploština pregrade (m2)A - ekvivalentna apsorpcijska ploština prijemne prostorije (m2)

dBlg10ASDR +=

2m16,0TVA=

Ekvivalentna apsorpcijska ploština dobiva se na temelju mjerenja vremena odjeka T u sekundama:

24

Razina zvuka u prostoriji ovisi o ekvivalentnoj apsorpcijskoj površini prostorije.

Što je ekvivalentna apsorpcijska površina prijemne prostorije veća, to će, uz konstantnu vrijednost L1 razina L2 biti niža. Iz toga razloga izmjerenu razliku razina treba korigirati, tako da odgovara vrijednosti koja bi se dobila kada bi prijemna prostorija imala referentnu apsorpcijsku površinu Ao, za koju je odabrana vrijednost 10 m2.

Ovako korigirana razlika razina zove se normalizirana razlika razina i označava se sa Dn.

Dn = D - 10 log (A / Ao) = L1 - L2 - 10 log (A / Ao)(dB)

A - stvarna ekvivalentna apsorpcijska površina prijemne prostorije (m2)Ao - referentna apsorpcijska površina (m2)

Zvučna zaštita između dvije prostorije opisana razlikom između razina emisije i imisije

D = L1 – L2L1 L2

25

Normalizirana i standardna razlika razina definiraju se kao:

20

0n m10dBlg10 =−= A

AADD

s5,0dBlg10 00

nT =+= TTTDD

A – zvučna apsorpcija prijemne prostorije (m2)T – vrijeme odjeka u prijemnoj prostoriji (s)D = L1 – L2 - razlika razina u predajnoj i prijemnoj prostoriji (dB)

26

Rw = 59 dB

Izvještaj o ispitivanju59

27

Ispitivanje - mjerenja zvučne izolacije - zračni zvuke

28

Šum - to je nepravilno titranje u kojem nema ni stalnih frekvencija ni stalnih amplituda.

Spektar šuma nije linijski već kontinuiran, što znači da pojedini tonovi gusto ispunjavaju cijelo jedno frekventno područje.

Princip mjerenja zračne zvučne izolacije – izvor zvuka

izvor zračnog zvuka

29

Za izražavanje i zračne i udarne zvučne izolacije jednim brojem služe vrednovane veličine:

Jednobrojne vrijednosti zvučne izolacije

Zračna zvučna izolacija

• vrednovani indeks zvučne izolacije Rw (R’w) u dB• vrednovana normalizirana razlika razina Dn,w u dB• vrednovana standardna razlika razina DnT,w u dB

30

Osnovno načelo određivanja jednobrojne, tj. vrednovane vrijednosti i zračne i udarne zvučne izolacije jest, da se referentna krivulja vertikalno u koracima od po 1 dB po cjelobrojnim iznosima pomiče prema izmjerenim tercnim vrijednostima, dok se ne zadovolji uvjet da srednje nepovoljno odstupanje od pomaknute referentne krivulje bude jednako ili upravo manje od 2 dB (ili ukupno manje od 32 dB).

Vrednovana vrijednost zvučne izolacije jest vrijednost pomaknute referentne krivulje očitana na frekvenciji 500 Hz.

Srednje nepovoljno odstupanje je zbroj svih nepovoljnih odstupanja podijeljen s ukupnim brojem terci (za osnovno frekvencijsko područje taj broj je jednak 16).

Jednobrojne vrijednosti zvučne izolacije

31

Jednostruke pregrade

Akustički jednostruki građevinski elementi obično su izvedeni od jednog materijala (beton, opeka, drvo, ...) ili od više materijala sličnih akustičkih karakteristika (npr. ožbukane pregrade od betona ili opeke).

Na zvučno izolacijsku moć pregrade utječe više faktora:

1. površinska masa,2. elastičnost,3. bočni građevinski elementi,4. propusnost građevinske pregrade na zrak.

32

Procijenjena zvučno izolacijska moćjednoslojnih krutih pregrada (DIN 4109/89)

33

Utjecaj propustljivosti pregrade na zrak

U slučaju da zrak lako prolazi kroz neku pregradu, njena izolacijska moć biti će znatno manja u odnosu na pregradu jednake mase i krutosti, ali koja je dovoljno nepropusna za zrak. Kod pregrada izvedenih od poroznih materijala, nakon kvalitetnog žbukanja, poboljšava se vrijednost izolacijske moći.

Frekventna karakteristika zvučnog gušenja kod poroznog betonskog zida debljine 10 cm: 1 – bez žbuke, 2 – sa žbukom.

34

U = 1.55 W/m2K

U = 0.70 W/m2K

35

U = 1.55 W/m2K

U = 0.70 W/m2K

36

Dvostruke pregrade

Za postizanje velike izolacijske moći jednostrukom pregradom treba toj pregradi povećati površinsku masu. Često je to povećanje neekonomično i neracionalno. U tim slučajevima koriste se dvostruke ili višestruke pregrade koje, uz određene uvjete, relativno malom površinskom masom postižu veliko zvučno gušenje.

Dvostruke pregrade sastoje se od dva dijela međusobno odvojena slojem zraka ili nekim mekanim (apsorbirajućim) materijalom. Ponašanje dvostruke pregrade može se usporediti s ponašanjem mehaničkog sustava od dvije mase m1 i m2 međusobno povezane oprugom određene krutosti.

37

Umetanjem u zračni sloj nekog apsorpcijskog materijala (npr. mineralne vune) ovinegativni efekti mogu se gotovo u potpunosti spriječiti.

fo – rezonantna frekvencija (Hz)m' – površinska masa pregrade (kg/m2)d – razmak između stijenki (m)s' – dinamička krutost izolacijskog materijala (MN/m3)

38

39

Lagane predstjenke za poboljšanje zvučne izolacije masivnih pregrada

Kako bi povećali izolacijsku moć jednostrukih pregrada često koristimo lagane pregrade -lagane predstijenke. Između predstijenke i masivne jednostruke pregrade potrebno je staviti elastičan međusloj.

40

+35855500

+35754450

+45652400

+45551350

+55449300

+55348275

+55247250

+65044200

+84941150

+124937100

POVEĆANJE ZVUČNO

IZOLACIJSKE MOĆI

JEDNOSLOJNE KRUTE

PREGRADE S LAGANOM

PREDSTJENKOM

(dB)

PROCIJENJENA ZVUČNO

IZOLACIJSKA MOĆ

JEDNOSLOJNIH KRUTIH

PREGRADA S LAGANOM

PREDSTJENKOM

(dB)

PROCJENJENA ZVUČNO

IZOLACIJSKA MOĆ

JEDNOSLOJNE KRUTE

PREGRADE

(dB)

POVRŠINSKA MASA MASIVNE

PREGRADE

(kg/m2)

1) Važi za uvjet da su bočne pregrade srednje površinske mase cca 300 kg/m2

(DIN 4109/89)

41

Oblaganje masivnih zidova za poboljšanje zvučne izolacije

samostojeća izvedba obloge bez kontakta sa zidom

42

Pregrade sastavljene od više dijelova različite izolacijske moći

Mnoge pregrade nemaju isti sastav u cijeloj svojoj površini već se sastoje od više dijelova - elemenata najčešće različite izolacijske moći. To je česti slučaj sa vanjskim pregradama sa prozorima ili unutarnjim pregradama sa vratima. U tome slučaju potrebno je izračunati rezultirajuću izolacijsku moć pregrade složene od više dijelova. Rezultirajuća vrijednost izolacijske moći tako složenih pregrada uvijek je bliža vrijednosti izolacijske moći dijela sa manjom izolacijskom moći.

R'w,rez = - 10 log (dB)

××∑

=

−n

i

R

iuk

iw

SS 1

10,

101

Suk - ukupna površina pregrade (m2)Si - površina i-tog dijela pregrade (m2)R'w,rez - rezultirajuća izolacijska moć pregrade koja se sastoji od više dijelova različite izolacijske moći (dB)R'w,i - procijenjena izolacijska moć i-tog dijela pregrade (dB)

43

Primjer:

Zid s vratima: Suk = 10,0 m2 R'w,rez = ? dB

- zid S1 = 8,0 m2 R'w,1 = 52 dB- vrata S2 = 2,0 m2 R'w,2 = 30 dB

R'w,rez = R'w,1 -10 log = 37,0 dB

−×+

−

1101 1022,1, ww RR

ukSS

S1 S2

2,5

m

4,0 m

Pojednostavljena formula:

44

• Ukoliko su visoki zahtjevi zvučne izolacije, mjere treba primijeniti već u fazi projektiranja rasporeda prostora i prostorija

• Sanitarne prostore (kuhinje, kupaonice i WC-e) i ostale bučne prostorije ne treba naslanjati na zidove susjednih stanova!

Greške u zaštiti od buke u zgradama učinjene u fazi projektiranja gotovo je nemoguće, ili tek uz visoke troškove, naknadno otkloniti!

Tlocrtni raspored prostorija

45

Zaštita od buke - Akustika u zgradarstvu

R'w = 52 dB R'w = ? dB < 52 dB

- produžna žbuka 2 cm

- puna opeka (1400 kg/m3) 25 cm

- produžna žbuka 2 cm

Zid između dva stana - primjer:

NE DA

R'w ≥ 52 dB

46

Zaključak

Zvučna izolacija je sposobnost neke pregradne ili druge konstrukcije da u određenoj mjeri spriječi širenje zvuka kroz nju.

Razlikuju se dvije vrste zvučne izolacije:

• zračna zvučna izolacija i• udarna zvučna izolacija

U slučaju dviju susjednih prostorija razlikuju se dva puta prenošenja zvuka iz predajne u prijemnu prostoriju:

• direktni put (preko zajedničkog dijela pregrade),• bočni put (uzduž bočnih zidova, međukatnih konstrukcija, instalacijskih kanala, ...).

Mjerenje zvučne izolacije na građevini R'w < Rw mjerenje zvučne izolacije u laboratoriju

zbog utjecaja bočnih puteva prenošenja zvuka

47

HVALA NA PAŽNJI !