close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000102921

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Паузин Сергей Александрович
ИЗОЛЯЦИЯ Ш У М А Л Е Г К И М И ОРТОТРОПНЫМИ
К О Н С Т Р У К Ц И Я М И ЗДАНИЙ
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Нижний Новгород - 2005
РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
Научный руководитель
член-корреспондент РААСН, кандидат технических наук,
профессор Бобылёв Владимир Николаевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук,
профессор Борисов Лев Александрович,
кандидат технических наук,
доцент Данилин Сергей Григорьевич
Ведущая организация
Муниципальное предприятие
«Институт развития города НижегородгражданНИИпроект»
Защита состоится «
» декабря 2005 г. в ^ ^ часов на заседании
диссертационного совета Д 212.162.03 при Нижегородском государственном
архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний
Новгород, ул. Ильинская.65, корпус V, аудитория 202.
-£1_диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского
госуд^ютвенного архитектурно-строиггельного университета.
Автореферат разослан
« о?;
» ноября 2005 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент
^
t
/
^-ЙГ*"^**'''^^
>
fc^-'"''»-^
Н . М . Плотников
гооб-({
2JKi> 25^
zriuu/)
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
работы
Современному миру характерен рост городов, бурное развитие транспор­
та, промышленности, внедрение в производство и быт разнообразных техниче­
ских устройств - мощных моторов, энергооборудования, радио, телевидения,
бытовых приборов. Результатом этого является рост шумового фона и его
влияния на человека. Защита от шума становится неотъемлемой частью вопро­
сов проектирования, строительства и реконструкции зданий, сооружений и гра­
достроительных комплексов.
Наиболее эффективньлм методом снижения шума, распространяющегося
по воздуху, является устройство на пути его распространения звукоизолирую­
щих преград: стен, перегородок, специальных выгородок, кожухов и т.п. Важ­
ное место в создании шумозащитных преград принадлежит разработке и со­
вершенствованию методов расчета их звукоизоляции.
В зданиях и сооружениях различного назначения все большее примене­
ние находят легкие ограждающие конструкции с элементами, представляющи­
ми собой анизотропные пластинки, т.е. пластинки, у которых сопротивление
механическим воздействиям различно для разных направлений. Однако обос­
нованному применению таких конструкций существенно мешает отсутствие
знаний об их акустической эффективности и механизме прохождения звука че­
рез них. Поэтому требуются глубокие исследования звукоизоляционных
свойств современных облегченных анизотропных конструкций и выработка
эффективных конструктивньж решений с целью обеспечения нормальных ус­
ловий работы и проживания в современньпс индустриальных зданиях.
Цель работы
Выяснение механизма прохождения звука через ортотропные пластины
реальных размеров; выявление факторов, влияющих на численное значение
звукоизоляции таких конструкций; разработка количественных зависимостей с
целью прогнозирования звукоизоляции легких овтрдродта^^щ^^ерии.
1
БИБЛ
БИБЛИОТЕКА
\
•Э
2
В соответствии с поставленной целью в представленной диссертационной
работе решаются следующие о с н о в н ы е
задачи;
- теоретические исследования формирования изгибными волнами соб­
ственных колебаний ортотропной пластины;
- теоретические исследования механизма прохождения диффузного зву­
ка через однослойную ортотропную конструкцию с учетом резонансной и
инерционной составляющих;
-
теоретические и экспериментальные исследования влияния геометри­
ческих и физико - механических характеристик ортотропной конструкции на её
звукоизоляцию;
- выявление резервов повышения звукоизоляции ортотропных конст­
рукций;
-
на основании теоретических и экспериментальных исследований по­
лучение зависимостей для прогнозирования звукоизоляции ортотропных кон­
струкций;
-
проектирование новых типов облегченных внутренних ограждений с
повышенными значениями звукоизоляции в нормируемом диапазоне частот.
Методы
исследования
В работе использовались как теоретические, так и экспериментальные
методы исследования. Теоретический анализ механизма прохождения звука че­
рез исследуемое ортотропное ограждение базируется на представлении замкну­
того волнового переноса колебательной энергии с ее минимальной затратой и
проведен на основе теории самосогласования звуковых и вибрационных полей.
Экспериментальные исследования звукоизоляции конструкций проводились в
больших реверберационных камерах лаборатории акустики ННГАСУ с помо­
щью современной электроакустической аппаратуры. Полученные результаты
обрабатывались статистическими методами.
3
Научная новизна работы:
- впервые теоретически исследован процесс прохождения диффузного
звука через ортотропную конструкцию с учетом двойственной природы прохо­
ждения звука;
- выявлена степень влияния на звукоизоляцию ортотропнои пластины
массы, изгибных жёсткостей, размеров, внутренних потерь, характера взаимо­
действия вибро- и звукополей в широкой области частот;
-
выявлено теоретически и подтверждено экспериментально существо­
вание резерва повышения звукоизоляции ортотропных конструкций;
- найдены верхние пределы значений звукоизоляции ортотропных кон­
струкций;
- получены расчетные формулы, позволяющие прогнозировать звуко­
изоляцию ортотропных конструкций.
Практическая
значимость
работы:
- получены аналитические выражения, позволяющие рассчитывать зву­
коизоляцию однослойных ортотропных ограждающих конструкций с учётом
двойственной природы прохождения звука;
- разработанный метод позволяет с помощью Э В М рассчитывать собст­
венную звукоизоляцию однослойной ортотропнои конструкции конечных раз­
меров в нормируемом диапазоне частот с построением частотной характери­
стики;
- доказана возможность повышения звукоизоляции ортотропнои конст­
рукции путём изменения её физико-механических и геометрических парамет­
ров;
- определены аналитические зависимости эффективного коэффициента
потерь ограждения, при котором звукоизоляция ортотропнои конструкции име­
ет максимальные значения;
- предложены пути повышения звукоизоляции ортотропных огражде­
ний в практически важном диапазоне частот за счёт соответствующего измене-
4
ния размеров, изгибных жесткостей, коэффициента потерь без увеличения мас­
сы конструкций;
-
предложенный практический способ оценки позволяет определить
звукоизоляцию многослойной перегородки с ортотропным слоем.
Реализация
результатов
работы
Разработанное «Руководство по расчету звукоизоляции многослойных
перегородок с ортотропным средним слоем» внедрено в практику проектирова­
ния внутренних ограждающих конструкций гражданских зданий в М П ИРГ
«НижегородгражданНИИпроект».
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на ка­
федре архитектуры для студентов направления 270100 «Строительство». Со­
ставлены и апробированы задания расчета звукоизоляции ортотропных ограж­
дающих конструкций для практических и лабораторных работ.
В соответствии с заданием ООО «СтройМонтажИзоляция» результаты
диссертационной работы использованы при проектировании и возведении
внутренней ортотропной ограждающей конструкции нового типа с повышен­
ными значениями звукоизоляции в реконструируемом здании в г. Кстово Ни­
жегородской области.
Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы
использованы при вьтолнении научно-исследовательской работы: №14РО/2003 «Технология снижения повышенного низкочастотного уровня шума
города эффективными звукоизолирующими конструкциями зданий и сооруже­
ний. Технология повышения изоляции низкочастотного шума ограждающими
конструкциями зданий без увеличения их веса. Прохождение звука через ортотропные конструкции», финансированной за счет государственного бюджета и
выполненной по программе РААСН в срок с 3 января по 31 декабря 2003 г.
5
Апробация
работы
Результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на:
- научно-технической конференции профессорско- преподавательского
состава, аспирантов и студентов «Строительный комплекс - 98». Секция «Ар­
хитектура, архитектурное проектирование», г. Н. Новгород, ННГАСУ, 1998;
- научно-технической конференции профессорско- преподавательского
состава, аспирантов и студентов «Архитектура и строительство - 2000». Секция
«Архитектура, архитектурное проектирование», Н. Новгород, ННГАСУ, 2000;
- Всероссийском семинаре с международным участием «Новое в теоре­
тической и прикладной акустике», г. С-Петербург, Балтийский гос. ун-т «Военмех», 2001;
-
научно-технической конференции профессорско- преподавательско­
го состава, докторантов, аспирантов, магистрантов и студентов «Архитектура и
строительство - 2003». Секция «Архитектура», г. Н. Новгород, ННГАСУ, 2003;
- I X нижегородской сессии молодых учёных, технические науки, г.
Дзержинск, 2004;
- Международной конференции «Актуальные проблемы строительного
и дорожного комплексов», г. Йошкар-Ола, МарГТУ, 2004;
- X V сессии Российского Акустического общества, г. Н. Новгород, ИПФ
РАН, 2004;
- X I I I Словацко-польско-российском семинаре «Теоретические основы
строительства», г. Жилина, Словакия, 2004;
- форуме «Архитектура и градостроительство: устойчивое развитие со­
временной среды жизнедеятельности», секция «Современные строительные
конструкции», проходившем в рамках VII международного форума «Великие
реки - 2005», г. Н. Новгород, 2005;
- X V I сессии Российского Акустического общества, г. Москва, МГТУ,
2005.
6
На з а щ и т у в ы н о с я т с я :
- результаты теоретических исследований механизма прохождения
диффузного звука через однослойные ортотропные конструкции с учётом резо­
нансной и инерционной составляющих;
- результаты теоретических исследований по определению выражений
для аналитического вычисления звукоизоляции однослойных ортотропных ог­
раждений конечных размеров при диффузном падении звука с учётом двойст­
венной природы его прохождения;
- результаты теоретических и экспериментальных исследований по ус­
тановлению влияния геометрических и физико-механических характеристик на
численные значения звукоизоляции ортотропных ограждений;
- результаты теоретических и экспериментальных исследований по ус­
тановлению резервов повышения звукоизоляции однослойных ортотропных ог­
раждений;
- способы управления звукоизоляцией однослойных ортотропных огра­
ждений;
- разработанный метод расчета звукоизоляции однослойных ортотроп­
ных ограждающих конструкций;
-
практический способ оценки звукоизоляции многослойных перегоро­
док с ортотропным средним слоем.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе Руко­
водство по расчету, перечень которых приведён в конце автореферата.
Структура
и объём
работы
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных результатов и
выводов, списка литературы, включающего 107 наименований и четырех при­
ложений. Общий объём работы составляет 130 стр., в том числе 28 рисунков, 13
таблиц.
7
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цели ис­
следования, указывается научная новизна и практическая значимость выпол­
ненной диссертационной работы.
В первой главе представлен обзор теоретических и экспериментальных
исследований в области звукоизоляции ортотропных ограждений. В силу ком­
плексности задачи рассматриваются работы, касающиеся прохождения звука не
только через ортотропные, но и через изотропные конструкции.
Отмечено, что теории прохождения звука через ограждения
уделено
внимание в работах Е.Я. Юдина, И.И. Клюкина, Л.М. Лямшева, Б.Д. Тартаковского и др. Значительный вклад в развитие и совершенствование методов рас­
чета звукоизоляции ограждений и защиты от шума внесен отечественными
учеными В.И. Заборовым, Г.Л. Осиповым, С.Д. Ковригиным, И.И. Боголеповым, М.С. Седовым, Л.А. Борисовым и др. Среди зарубежных ученых следует
отметить лорда Рэлея, X . Рейсснера, Л. Кремера, М. Хекля, А. Шоха, А. Лондо­
на, Р. Жосса, К. Лямюра, М. Крекера, М. Батгачария, А. Прайса.
Механизм прохождения звука через изотропные ограждения конечных
размеров наиболее полно объяснен М.С. Седовым. Теория согласования волно­
вых полей, созданная им, устанавливает двойственный характер прохождения
звука через преграду — резонансное и инерционное прохождение. С помощью
этой теории можно аналитически рассчитывать звукоизоляцию изотропных ог­
раждений с учетом их физико-механических параметров. При этом теоретиче­
ские и экспериментальные частотные характеристики имеют хорошую сходи­
мость во всем нормируемом диапазоне частот.
Несмотря на относительно большое количество выполненных исследова­
ний, остаются нерешенными вопросы звукоизоляции анизотропных, и в част­
ности, ортотропных ограждений. Экспериментальные и теоретические исследо­
вания М. Хекля, И.И. Боголепова, Е.Л. Шендерова, Б.Д. Тартаковского, Л.Я.
Кудисовой, Ф.И. Соляника, И. Гиадера, С. Леже, Ю. А. Гуровича, В.Н. Романе-
8
ва и др. позволили установить, что анизотропия влияет на акустические свой­
ства пластин и тем значительнее, чем она больше.
Вместе с тем, в вопросе о влиянии на звукоизоляцию ограждений их ани­
зотропии, практические рекомендации основываются в большинстве случаев,
исключительно на результатах экспериментальных данных. К тому же теорети­
ческие исследования звукоизоляции проведены только для бесконечных ограж­
дений, т.е. без учета их реальных размеров и условий закрепления по краям.
Следует отметить, что теоретическая оценка звукоизоляции ортотропных кон­
струкций всеми современными теориями проводится без учета двойственной
природы прохождения звука.
Отсутствие теоретического расчета и потребность в проектировании эф­
фективной звукоизоляции ортотропных ограждающих конструкций выдвинули
на повестку дня разработку методов расчета звукоизоляции подобных огражде­
ний. Однако, существующие инженерные методы расчета либо вообще не
учитывают анизотропию конструкций, либо имеют ряд ограничений по линей­
ным размерам преграды, расчетному частотному диапазону, соотношению жесткостей, что значительно сужает область их применения.
Проведенный анализ результатов известных к настоящему времени тео­
ретических и экспериментальных исследований позволил сформулировать цель
и задачи работы.
Во второй главе рассмотрен механизм прохождения звука через ортотропные пластины ограниченного размера. На основе теории самосогласования
волновых полей выполнен подробный анализ звукового поля в плоскости пла­
стины, а также волнового поля собственных и инерционных колебаний ортотропного ограждения с учётом двойственной природы прохождения звука.
В соответствии с этой теорией, прохождение звука через ограждающую
конструкцию определяется величиной характеристики самосогласования зву­
ковых полей с обеих сторон ограждающей конструкции и волновых полей соб­
ственных колебаний ограждения, которая зависит от характера соотношения
волновых параметров звуковых и вибрационньпс полей шо, щ и т, п соответст­
венно.
Характеристика самосогласования звуковьпс полей и поля собственных
колебаний ортотропной пластины определяется как
°г'г . птх . гту . т^пс . щпу
Ism
is
sin—^sm—-—sin-^^—dxdy
a
JJ'
•2
bW Q T O Ca. ^ ; ;
WpTty
b
dxdy
(1)
Резонансный характер прохождения звука через ортотропную пластину
позволяет выделить пять областей в её частотной характеристаке с различной
степенью интенсивности прохождения звука: дорезонансная область, область
простых резонансов, области простых пространственных (ПрПР), неполных
пространственных (НПР) и полных пространственных (ШТР) резонансов. Каж­
дая из этих областей ограничена частотами, называемыми граничными (рис. 1).
Такая схема деления частотной характеристики подтверждается эксперимен­
тальными данными.
Л , дБ
Рис. 1. Обобщенная частотная характеристика звукоизоляции ортотропной
пластины
Приближенные значения граничных частот определяются по следующим
зависимостям:
10
I'-'b
0)
Точные значения граничных частот:
^=1'.^¥г,
где /г,/г
(5)
- точное и приближенное значения граничной частоты;
А/г — положительная по знаку поправка до ближайшей большей час­
тоты собственных колебаний ортотропной пластины.
Коэффициент резонансного прохождения звука определяется как отно­
шение звуковой мощности в волнах, прошедших через ограждение в режиме
собственных колебаний к мощности в волнах, падающих на него.
Для случая диффузного падения звука на ортотропную конструкщ1Ю коэффищ1ента резонансного прохождения запишется в виде
^ _1^^
"
W^
W .
,.
1
,. cose,
cose, cos9„,
cose ,
Po'^o^
'
(^)
где Ц - коэффшщент потерь ограждения;
в/ - угол падения звука на конструкцию;
Qp2 - угол излучения звука в режиме резонансных колебаний;
А - характеристика самосогласования.
Кроме того, под действием падающего звука в каждый момент времени в
ортотропном ограждении возникают инерционные волны, распространение ко­
торых происходит со скоростью следа падающей звуковой волны. Эти волны
существуют на каждой частоте, а на частотах собственных колебаний пластины
инерционная и свободная волны отличаются начальной фазой движения.
Характеристика самосогласования волновых полей при инерционном
прохождении звука через ортотропную конструкцию равна единице.
11
Значение коэффициента инерционного прохождения звука определится
из вьфажения
, =J?L=_____±____
"
W^
7cV-/^cos9,cose„ ^^>
(7)
PlclK'
где 9u2 - угол излучения звука инерционными волнами;
F„ - функция отклика.
Теория самосогласования волновых полей устанавливает, что ортотропные ограждающие конструкции конечных размеров во всех частотных диапазо­
нах обладают предельными значениями звукоизоляции, которые определяются
одним инерционным прохождением звука.
Путём последовательного увеличения демпфирующих свойств можно
достичь пределов роста звукоизоляции однослойной ортотропной пластины ог­
раниченных размеров заданной поверхностной массы. При этом в предельном
случае в пластине не возникают свободные изгибные волны, и ограждение на­
чинает совершать колебания лишь вследствие суперпозиции чисто вьгаужденных волн. Это состояние демпфирования характеризуется величиной «эффек­
тивного коэффициента потерь», которую можно определить как:
при/</,и
^'*
п
А*
2,3'(1,2-Fj^)'
^^^
в области / > f^i
_
^^
7Г
Л,
12,96
/
S
(1.2-F.')-
^^^
В соответствии с теорией самосогласования волновых полей, в волновом
движении ортотропного ограждения участвуют собственные и инерционные
волны. Поэтому, используя принцип суперпозиции волн, можно записать вы­
ражение суммарного коэффициента прохождения звука 't = 'tp+t„. Это выра­
жение отражает двойственную природу прохождения звука через ортотропную
конструкцию.
12
Третья глава посвящена планированию эксперимента, описанию мето­
дики, экспериментальных установок и аппаратуры для экспериментальных ис­
следований, а также содержит результаты измерений звукоизоляции ортотропных конструкций в лабораторных условиях.
Измерения проводились в больших реверберационных камерах лаборато­
рии акустики ННГАСУ по стандартной методике с использованием прецизион­
ной
электроакустической
аппаратуры
фирм
«RFT»
(Германия)
и
«Larson&Davis» (США). В главе приводится оценка надёжности и точности из­
мерений, характеризующаяся предельной погрешностью 1...2 дБ, при довери­
тельной вероятности 0,95.
Основной целью эксперимента ставилось изучение влияния на звукоизо­
ляцию физико-механических свойств ортотропного ограждения, для чего ис­
следовались конструкции из различных материалов, различных размеров, с
разными значениями изгибных жёсткостей. Кроме того, изучалось влияние
ориентации главных осей анизотропии относительно сторон ограждения и
влияние его вибродемпфирования.
Например, сравнивая частотные характеристики звукоизоляции ортотропных стальных пластин одинаковых размеров и разной жесткости, выявле­
но, что для пластин с меньшей изгибной жесткостью наибольшее снижение
значений звукоизоляции происходит в области частоты полного пространст­
венного резонанса (ППР)/^у. Выше нее наблюдается рост значений звукоизоля­
ции, которые стремятся к закону масс. Для пластин большей жесткости сниже­
ние звукоизоляции носит более выраженный характер и наблюдается в более
широкой области частот. Зона пониженных значений звукоизоляции к тому же
смещается в область средних частот за счет уменьшения величины_^кУстановлено, что выше частоты i l l IF f^y звукоизоляция не зависит от
размеров пластины; при уменьшении линейных размеров конструкции проис­
ходит смещение частоты НПР/^/к вверх по частотной шкале.
13
Показано, что численные значения частот простого пространственного и
неполного пространственного резонансов увеличиваются по мере роста угла
ориентации главных осей анизотропии относительно сторон пластины.
Коэффициент потерь является важным физико-механическим парамет­
ром ортотропной пластины. Экспериментально показано, что использование
вибродемпфирующего покрытия для повьпнения собственной звукоизоляции
последней оказалось целесообразно на всех частотах исследуемой области.
Наибольшая эффективность от демпфирования наблюдается вблизи частот^ки,
If^v где она может достигать 15 дБ. Экспериментально выявлено, что общая
эффективность применения вибродемпфирующих материалов возрастает при
увеличении их «модуля потерь» (произведения значений коэффициента потерь
и модуля упругости покрытия).
Сравнивая экспериментальные частотные характеристики звукоизоляции
изотропных и ортотропных пластин можно сделать следующие выводы:
1. В случае ослабления поперечного сечения (например, путём нанесения
пропилов) звукоизоляция получаемой ортотропной конструкции превышает
звукоизоляцию исходной изотропной пластины практически во всём диапазоне
частот. Величина превышения зависит от материала и массы пластины, а также
от степени ослабления поперечного сечения.
2. Обратный эффект наблюдается при увеличении жёсткости пластины,
например, путём установки подкрепляющего набора рёбер жёсткости или гоф­
рирования. В этом случае звукоизоляция получившейся ортотропной пластины
ниже по сравнению со звукоизоляцией исходной изотропной. Превьппение в
этом случае может наблюдаться лишь в области частоты полного пространст­
венного резонанса fj-„„ для изотропной конструкции.
В четвертой главе приводится описание возможностей практического
применения результатов исследований, рассмотренных в предыдущих главах.
Здесь приведена разработанная на основе выполненных исследований последо­
вательность расчета звукоизоляции однослойных ортотропных ограждающих
конструкций и дан алгоритм расчёта с использованием Э В М .
14
Предлагается с л е д у ю щ и й порядок расчёта:
1. Определение ф а н и ч н ы х частот расчетных областей.
2. Подсчет значений характеристики самосогласования и ф у н к ц и и о т ­
клика.
3. Построение частотной характеристики звукоизоляции.
Д л я п о в ы ш е н и я эффективности вычислительного процесса разработан
алгоритм расчета звукоизоляции с использованием Э В М и составлена проф а м м а на языке Quick Basic. П р и э т о м возможен расчет ортотропных к о н с т ­
рукций с различными способами получения анизотропии. Н а рис. 2 показана
Л,дБ
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2 5 0 0 / , Гц
Рис.2. Частотные характеристики звукоизоляции ортотропного ограждения из
волнистого асбестоцементного листа а=2м, Ь=1,2м, 5=8мм, .S=173MM, /=110 мм;
2А=56мм:
/ - экспериментальная кривая; 2 - теоретическая кривая; 3 - закон масс
теоретическая частотная характеристика звукоизоляции ортотропнои п л а с т и н ы
с у с и л е н н ы м сечением, на рис. 3 - е ослабленным. Сопоставление э к с п е р и м е н ­
тальных к р и в ы х звукоизоляции с расчётньпии ( с м . рис. 2-3) показывает их х о ­
р о ш у ю сходимость и даёт возможность использования разработанного метода
расчета звукоизоляции однослойных ортотропных о ф а ж д а ю щ и х к о н с т р у к ц и й
в инженерной практике.
15
Я дБ
/Гц
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2500
Рис.3. Частотные характеристики звукоизоляции ортотропного ограждения из
гипсобетонной перегородки с поперечными пропилами: а=1,85м, Ь=1,05м, ^80
мм, глубина пропилов 40 мм, шаг пропилов 200 мм:
/ - экспериментальная кривая; 2 -теоретическаякривая; 3 - закон масс
Экспериментально рассмотрена также задача прохождения звука через
многослойное ортотропное ограждение (с более сложной конструктивной схе­
мой), в котором в качестве среднего слоя использован металлический профили­
рованный лист (ортотропная пластина).
Такие конструкции обладают повышенной звукоизоляцией по сравнению
с перегородками, где каркасом являются тонкостенные металлические профили
или деревянные бруски (рис.4).
Были исследованы такие факторы, влияющие на звукоизоляцию много­
слойных ортотропных ограждений, как жесткость среднего слоя, толщина об­
шивок, асимметрия конструкции. Особую значимость представляют исследова­
ния по изучению вклада каждого конструктивного слоя в общую звукоизоля­
цию многослойной ортотропной перегородки.
16
л,дБ
100
125 160 200 250
315 400
500
630
800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Рис.4. Сравнение звукоизоляции облегченных перегородок, близких по массе:
] - звукоизоляция перегородки КНАУФ С361; 2 - звукоизоляция перегородки
с ортотропным слоем
Для оценки звукоизоляции многослойных конструкций, состоящих из ортотропного металлического среднего слоя и двух обшивок из гипсоволокнистых листов, разработан практический способ расчёта. На первом этапе в соот­
ветствии с расчетным методом строится частотная характеристика звукоизоля­
ции однослойной ортотропной пластины (среднего слоя, каркаса). На втором
этапе определяются две поправки, учитывающие влияние двух гипсоволокнистых обшивок. Далее, суммируя на каждой частоте значения звукоизоляции од­
нослойной ортотропной конструкции и двух поправок, получаем значения зву­
коизоляции многослойной перегородки.
На рис. 5 показано сравнение частотных характеристик звукоизоляции
многослойной перегородки с ортотропным средним слоем - эксперименталь­
ной, полученной в лаборатории ННГАСУ, и теоретической, рассчитанной прак­
тическим способом оценки звукоизоляции.
Таким образом, результаты проведённых теоретических и эксперимен­
тальных исследований позволяют на стадии проектирования прогнозировать
звукоизолирующую способность реальных однослойных и многослойных ортотропных конструкций.
17
55,0
^,дБ
100
125
160 200
260
315
400
500 630
800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Рис. 5. Частотные характеристшш звукоизоляции многослойной
перегородки с ортотропным средним слоем:
/ - экспериментальная кривая; 2 - теоретическая кривая
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЬЮОДЫ
1. Исследован механизм прохождения звука через ортотропные ограж­
дающие конструкции, в основу которого положена теория самосогласования
форм распределения звукового давления в плоскости ограждения с его собст­
венными и инерционными формами колебаний.
2. Получены основные закономерности и аналитические выражения зву­
коизоляции с учетом двойственной природы прохождения звука (резонансной и
инерционной составляюпщх), справедливые для широкого диапазона частот.
3. Выявлено теоретически и подтверждено экспериментально деление
частотной характеристики звукоизоляции ортотропного ограждения на пять об­
ластей с различной интенсивностью прохождения звука, из которьк для прак­
тических расчетов важны три: область простых пространственных резонансов,
область неполных пространственных резонансов и область полных пространст­
венных резонансов.
18
4. Найдены зависимости определения граничных частот областей про­
стых пространственных, неполных пространственных и полных пространст­
венных резонансов для ортотропных пластин.
5. Установлено, что основньпии факторами, влияющими на звукоизоля­
цию ортотропных ограждающих конструкций, являются размеры ограждения,
значения изгибных жесткостей и коэффициента потерь.
6. Разработан алгоритм расчета звукоизоляции однослойных ортотроп­
ных ограждающих конструкций, который реализован на Э В М .
7. Проведены экспериментальные исследования звукоизоляции одно­
слойных и многослойных ортотропных ограждающих конструкций. Сравнение
экспериментальных частотных характеристик с полученными при помощи
предлагаемого метода расчета указывает на согласованность хода кривых и их
численную сходимость.
8. На основе анализа экспериментальных и теоретических исследований
разработан практический способ расчета многослойных перегородок с ортотропным слоем, позволяющий на стадии проектирования оценить изоляцию
воздушного шума ограждением.
Основные положения диссертации изложены в печатных работах:
1. Паузин, С. А. Анализ методов расчета частотных характеристик зву­
коизоляции [Текст] / С. А. Паузин // Научно - техническая конференция про­
фессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов.
«Строительный комплекс-98» Тезисы докладов. Часть 2: Архитектура, архи­
тектурное проектирование. - Н. Новгород: ННГАСУ, 1998. - С.15 - 16.
2. Паузин, С. А. Прогнозирование звукоизоляции облегченных ограж­
дающих конструкций [Текст] / С. А. Паузин // Сборник аннотаций научных ра­
бот и дипломных проектов студентов региона, отмеченных на всероссийских и
региональных конкурсах по разделу «Строительство и архитектура». - Н. Нов­
город: ННГАСУ, 1998. - С. 25 - 26.
19
3. Паузин, С. А. О расчете звукоизоляции ограждающих конструкций на
Э В М [Текст] / С. А. Паузин, А. В. Патуров // Научно - техническая конферен­
ция профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и сту­
дентов. «Архитектура и строительство - 2000». Тезисы докладов. Часть 2: Ар­
хитектура, архитектурное проектирование. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2000. С.21-22.
4. Паузин, С. А. О прохождении звука через ортотропные конструкции
[Текст] / С . А. Паузин // Научно-техническая конференция профессорскопреподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов. «Архитек­
тура и строительство - 2000». Тезисы докладов. Часть 2: Архитектура, архитек­
турное проектирование. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2000. - С.22 - 24.
5. Паузин, С. А. Определение зон пониженной звукоизоляции ортотропных пластин [Текст] / С. А. Паузин // Матер, всерос. заочн. конф. // Перспекти­
вы развития Волжского региона.- Тверь: ТГТУ, ЧуДо, 2000. - Вып.2. - С. 137 139.
6. Паузин, С. А. Пространственно-частотные резонансы в ортотропных
пластинах [Текст] / С. А. Паузин // Тр. всерос. школы - семинара с межд. уча­
стием // Новое в теоретической и прикладной акустике. - СПб: Балт. гос. техн.
ун-т, 2001.-С.114-118.
7. Паузин, С. А. Особенности прохождения звука через ортотропную
пластину в области полных пространственных резонансов / С. А. Паузин // Сб.
тр. аспирантов и магистрантов [Текст] / Архитектура. Геоэкология. Экономика.
- Н. Новгород: ННГАСУ, 2002 - С. 32 - 35.
8. Паузин, С. А. Эффект пространственно-частотного резонанса для ор­
тотропных конструкций [Текст] / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, С.А. Паузин //
Вестн. ВРО РААСН.- Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - Вып. 5. - С.169 - 173.
9. Паузин, С. А. Экспериментальное исследование звукоизоляции орто­
тропных конструкций [Текст] / С. А. Паузин // Научно-техническая конферен­
ция профессорско- преподавательского состава, докторантов, аспирантов, ма-
20
гистрантов и студентов «Архитектура и строительство — 2003». Секция «Архи­
тектура». - Н. Новгород, ННГАСУ. 2004. - С. 15-17.
10. Паузин, С. А. Влияние анизотропии на звукоизоляцию тонких прямо­
угольных пластин [Текст] / С. А. Паузин / Тез. докл. I X нижегородской сессии
молодых учёных. Технические науки. - Н. Новгород, Изд. Гладкова О.В., 2004.
- С.79-80.
11.Паузин, С. А. Влияние коэффициента потерь на звукоизоляцию ортотропных конструкций [Текст] / С. А. Паузин / Сб. трудов аспирантов и магист­
рантов. Технические науки. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2004. -С. 51-55.
12.Паузин, С. А. Резервы звукоизоляции ортотропных конструкций
[Текст] / С. А. Паузин // Матер, межд. конф. / Актуальные проблемы строитель­
ного и дорожного комплексов.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 4.2. -С.23—27.
13.Паузин, С. А. Резонансное и инерционное прохождение звука через
ортотропные конструкции [Текст] / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, С.А. Паузин //
Теоретические
основы
строительства:
докл.
XIII
Словацко-польско-
российского семинара. - М . : МГСУ, 2004. - С. 211-214.
14. Паузин, С. А. Частотная характеристика звукоизоляции ортотропной
пластины [Текст] / В.Н. Бобылев, В.А. Тишков, С.А. Паузин // Тр. / X V Сессия
Рос. Акуст. об-ва.- М.: ГЕОС, 2004. - Т . Ш . - С. 157-161.
15. Паузин, С. А. Руководство по расчету звукоизоляции многослойных
перегородок с ортотропным слоем: учебное пособие для вузов [Текст] / В.Н.
Бобылев, В.А. Тишков, С.А. Паузин. - Н. Новгород: Нижегород. гос. архит. строит, ун-т, 2005. - 30 с.
16.Паузин, С. А. Влияние некоторых физико-механических параметров
на звукоизоляцию ортотропных ограждений [Текст] / В.Н. Бобылев, В.А. Тиш­
ков, С.А. Паузин // Тр. / X V I Сессия Рос. Акуст. об-ва.- М.: ГЕОС, 2005. T.III.-С. 176-179.
Подписано в печать/^•^^' ^Г<1&ормат 60x90 1/16 Бумага газетная. Печать трафаретная.
Объем 1 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 32if
Отпечатано в полиграфическом центре Нижегородского государственного архитектурностроительного университета, 603950, Н. Новгород, ул. Ильинская, 65
1^23995
РНБ Русский фонд
2006-4
23325
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
814 Кб
Теги
bd000102921
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа