LT5270B

LT5270B - Double partition construction with sound insulation

Info

Publication number: LT5270B
Application number: LT2005021A
Authority: LT
Inventors: Vytautas Jonas STAUSKIS
Original assignee: Vytautas Jonas STAUSKIS
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2005-10-25
Also published as: LT2005021A

Abstract

The invention relates to a partition construction that is designated to increase sound insulation without increasing thickness of the partition and may be used in the construction of residential and office buildings. The double partition with sound insulation consists of two walls of deferent thickness and materials, an air space, which is filled with an insulation material, and an additional thin plate, which is fastened to one of the walls and with the wall constitutes an additional sound insulation construction.

Description

1. Technikos sritis, kuriai skiriamas išradimas1. Technical field to which the invention relates

Dviguba garsą izoliuojanti atitvara skirta gyvenamųjų namų tarpbutinių sienų oro garso izoliacijai padidinti ir visuomeninių pastatų atitvarų garso izoliacijai padidinti.The double sound barrier is intended to increase the airborne sound insulation of the inter-apartment walls of residential buildings and to increase the sound insulation of public building envelopes.

2. Technikos lygis2. State of the art

Norint sukurti gyvenamosios aplinkos akustinį komfortą reikia užtikrinti aukštą tarpbutinių atitvarų oro garso izoliaciją. To pasiekti galima naudojant vienasluoksnes arba dvigubas atitvaras.To create acoustic comfort in the living environment, a high level of airborne sound insulation of the interstices is required. This can be achieved by using single-layer or double partitions.

Vienasluoksnės atitvaros oro garso izoliacija bus tuo didesnė, kuo didesnė bus jos 1 m² masė ir dažnis. Izoliacijai įtakos turi bangų sutapimo kritinis dažnis, kurį įtakoja atitvaros masė, jos standumas, medžiagos tamprumo modulis, energijos nuostolių koeficientas. Kai atitvara svyruoja savaisiais dažniais, tai vyksta energijos pasikeitimas tarp atsirandančių joje inercinių ir tamprių jėgų, energijos perėjimu iš kinetinės į potencinę ir atvirkščiai. Jeigu atitvaros medžiagoje nėra energijos nuostolių, tai tokie svyravimai gali būti palaikomi pastoviai, neveikiant papildomoms išorinėms jėgoms. Plokštės svyravimų amplitudės sumažėjimas ir savųjų svyravimų nusilpimas vyksta dėl energijos nuostolių medžiagoje, kuriuos sukelia vidaus trintis. Kada garso šaltinio dažnis sutampa su viena iš plokštės svyravimų savųjų dažnių, tai vyksta rezonansas, t. y. ryškus svyravimų amplitudės padidėjimas. Svyravimų amplitudės didėjimą nulemia tik trinties jėgos, dėl kurių atsiranda energijos nuostoliai. Veikiant vienodai sužadinančiai išorinei jėgai, amplitudė esant rezonansiniams svyravimams yra žymiai didesnė, negu nesant rezonansinių svyravimų. Dėl to bus žymiai didesnis garso energijos perdavimas pro atitvarą, ir bus mažesnė jos oro garso izoliacija.The higher the mass and frequency of 1 m ² , the greater the airborne sound insulation of a single-layer barrier. The insulation is affected by the critical frequency of the wave coincidence, which is influenced by the mass of the barrier, its stiffness, the modulus of elasticity of the material and the energy loss coefficient. When the barrier oscillates at its own frequencies, there is a change in energy between the inertial and resilient forces within it, the energy transition from kinetic to potential and vice versa. If there is no energy loss in the barrier material, such fluctuations can be sustained without additional external forces acting. The decrease in the amplitude of the plate oscillations and the attenuation of the native oscillations are due to the energy loss in the material caused by internal friction. When the frequency of the sound source coincides with one of the inherent frequencies of the oscillation of the board, it resonates, that is, a sharp increase in the amplitude of the oscillation. The increase in oscillation amplitude is determined solely by the frictional forces that cause energy loss. Under the same excitatory external force, the amplitude at resonant oscillations is significantly greater than in the absence of resonant oscillations. This will result in a much higher transmission of sound energy through the enclosure and a reduction in its airborne sound insulation.

Realiose konstrukcijose vietoje tolygaus izoliacijos didėjimo didėjant dažniui visame diapazone, yra pastebimi intervalai, kuriuose izoliacija didėja skirtingais tempais, o taip pat intervalai, kuriuose izoliacija nedidėja ar netgi sumažėja. Tokie nukrypimai nuo masės dėsnio yra dėl to, kad atitvaroje ir patalpos ore vyksta banginiai procesai ir erdviniai - dažniniai rezonansai.In real structures, instead of a steady increase in insulation with increasing frequency over the entire range, there are noticeable intervals where the insulation increases at different rates, as well as intervals where the insulation does not increase or even decrease. Such deviations from the law of mass are due to wave processes and spatial-frequency resonances in the enclosure and in the air in the room.

Vienasluoksnių atitvarų oro garso izoliaciją galima padidinti tik didinant jos masę ploto vienetui. Tačiau kuo didesnė bus vienasluoksnės atitvaros izoliacija, tuo tuo mažesnis bus izoliacijos prieaugis dėl masės padidėjimo.The airborne sound insulation of single-layer barriers can only be increased by increasing its mass per unit area. However, the greater the insulation of a single-layer barrier, the smaller the increase in insulation due to the increase in mass.

Norint pasiekti didelę atitvaros izoliaciją vienasluoksnės masyvios atitvaros jau darosi neefektyvios. Tada geriau naudoti dvigubas atitvaras su oro tarpu tarp sienelių, kuris visada visiškai arba nevisiškai užpildomas garsą sugeriančia medžiaga. Dvigubos atitvaros izoliaciją lemia sienelių masės ploto vienetui, oro tarpo storis, medžiagos, kuria užpildomas oro tarpas akustinės savybės, visos atitvaros kritinis ir rezonansinis dažniai. Atitvara,susidedanti iš skirtingų plokščių esant vienam dažniui turi skirtingus bangų sutapimo kampus, prie kurių atitvara yra labiausiai pralaidi garsui. Todėl esant bet kokiam garso bangos kritimo kampui bangų sutapimas gali vykti tik vienoje plokštėje. Tokių atitvarų sienelės gali būti daromos iš įvairių medžiagų, kurių tūrio masės yra skirtingos. Oro tarpo storis gali siekti iki 100-120 mm, o sienelių storis 80-150 mm.To achieve a high degree of barrier insulation, single-layer massive barriers are already ineffective. Then it is better to use double partitions with air gap between the walls, which are always completely or partially filled with sound absorbing material. The insulation of a double barrier is determined by the unit wall mass per unit area, the air gap thickness, the acoustic properties of the material to fill the air gap, and the critical and resonant frequencies of each barrier. The baffle consisting of different panels at the same frequency has different wave coincidence angles to which the baffle is most transmissive for sound. Therefore, at any angle of incident of the sound wave, the wave coincidence can occur on only one plate. The walls of such partitions can be made of different materials with different volume weights. The air gap can be up to 100-120 mm thick and the wall thickness 80-150 mm.

Svyruojančią sienelę veikia tempimo ir gniuždymo jėgos. Jeigu sienelė yra masyvi, tai tempimo ir gniuždymo zonos yra toli viena nuo kitos.. Kai sienelė yra lengva tai šios zonos yra arti viena kitos ir vyksta mažesnis energijos spinduliavimas.The oscillating wall is subjected to tensile and compressive forces. If the wall is massive, the tensile and compressive zones are far apart. When the wall is light, these zones are close to each other and less energy is radiated.

Dvigubos atitvaros oro tarpe garso bangos sklinda visais galimais kampais ir dėl to jame vyksta rezonansiniai reiškiniai. Rezonansinis dažnis yra tuo mažesnis, kuo didesnės sienelių masės ploto vienetui, kuo didesnis oro tarpo storis ir kuo mažesnis izoliacinio sluoksnio standumas. Geriausia, kad šis dažnis būtų kuo mažesnis, nes tada izoliacijos augimas prasideda nuo žemesnių dažnių.Double airspace airborne sound waves propagate at all possible angles, resulting in resonant phenomena. The lower the resonant frequency, the higher the wall mass per unit area, the greater the air gap thickness and the less the stiffness of the insulating layer. Ideally, this frequency should be as low as possible, because then the growth of insulation starts at lower frequencies.

Jeigu tarp dviejų sienelių nėra standaus ryšio, tai dvigubos atitvaros oro garso izoliacija padidės, kai oro tarpo svyravimų rezonansai bus nuslopinti panaudojant mineralinę vatą. Plačiame dažnių diapazone papildoma izoliacija bus mažesnė tada, kai oro tarpas bus neužpildytas mineraline ar stiklo vata. Kai oro tarpas yra užpildytas ir jo storis padidėja du kartus, tai izoliacija padidėja tik apie 4 dB. Kuo sunkesnės yra abi sienelės, tuo mažesnį izoliacijos efektą duoda oro tarpo užpildymas mineraline vata. Tačiau tokia dviguba atitvara yra sunku pasiekti aukštą jos oro garso izoliaciją.If there is no rigid connection between the two walls, the airborne sound insulation of the double partition will increase when the resonances of the air gap oscillations are suppressed by the use of mineral wool. Over a wide frequency range, additional insulation will be reduced when the air gap is not filled with mineral or glass wool. When the air gap is filled and its thickness doubles, the insulation increases by only about 4 dB. The heavier the two walls, the less the insulation effect is achieved by filling the air gap with mineral wool. However, such a double barrier makes it difficult to achieve a high level of airborne sound insulation.

Dvigubos atitvaros su oro tarpu tarp sienelių statybos praktikoje naudojamos seniai. Teoriškai dvigubas atitvaras su tampriais ryšiais tarp sienelių nagrinėjo V. I. Zaborov, parodydamas sienelių masių ir jų kritinių dažnių, savųjų svyravimų dažnių įtaką garso izoliacijai. Jis nagrinėjo garso sklidimo ypatumus užpildyto oro tarpo tamprioje medžiagoje [B. I. Zaborov. Teorija zvukoizoliacii ograždajuščix konstrukcii. Moskva, Stroiizdat 1969.]Double walls with air gap between walls have long been used in construction. Theoretically, the double barrier with elastic connections between the walls was analyzed by V. I. Zaborov, showing the influence of wall masses and their critical frequencies, their own oscillation frequencies on sound insulation. He examined the peculiarities of sound propagation in the elastic material of the filled air gap [B. I. Zaborov. Theory zvukoizoliacii ograždajuščix constructii. Moscow, Stroiizdat 1969.]

Garso bangų sklidimą dvigubos atitvaras oro tarpe kai jis neužpildytas ir kai užpildytas mineraline vata, pateikdamas matavimų rezultatus nagrinėjo V. G. Kreitan Jis įrodo, kad užpildžius oro tarpą garsą sugeriančia medžiaga, jos izoliacija didėja, tačiau ribotai. Izoliacijos didėjimą nulemia ne oro tarpo medžiaga ir jo plotis, bet sienelių masės ploto vienetui. [V. G. Kreitan. Zaščita ot vnutrennix šumov v žilyx domax. Moskva, Stroiizdat 1990.]Diffraction of airborne sound waves when filled with mineral wool and filled with mineral wool has been analyzed by V. G. Kreitan. The increase in insulation is not determined by the air gap material and its width, but by the mass per unit area of the wall. [V. G. Kreitan. Zaščita ot vnutrennix šumov v žilyx domax. Moscow, Stroiizdat 1990.]

Dvigubų atitvarų rezonansinio dažnio priklausomybę nuo sienelių masių ir izoliacijos priklausomybę nuo oro tarpo užpildymo kontūru ir ištisai nagrinėjo K. Gosele ir kiti, [K. Gosele, W. Schule, H. Kunzel. Schall. Warme. Feuchte. Grundlagen, neue Erkenntnisse, Berlin, 2001.]The dependence of the resonant frequency of double partitions on wall masses and the dependence of insulation on the air gap filling contour has been studied in detail by K. Gosele et al., [K. Gosele, W. Schule, H. Kunzel. Schall. Warme. Feuchte. Grundlagen, neue Erkenntnisse, Berlin, 2001.]

Dvigubos atitvaros rezonansinio dažnio priklausomybę nuo sienelių masių, oro tarpo standumo, oro garso izoliacijos kitimą priklausomai nuo sienelių storio ir nuo viso ar dalies oro tarpo užpildymo skirtinga izoliuojančia medžiaga tyrinėjo W. Fasold ir E. Vėrės. [W. Fasold und E. Vėrės. Schallschutz und Raumakustik in de Prachis. Planungsbeispiele und konstructive Losungen. Huss-Medien GmbH. Verlag Bauwessen 10400 Berlin, 1999.]The dependence of the resonant frequency of the double barrier on wall masses, air gap stiffness, variation of airborne sound insulation depending on wall thickness and filling of all or part of air gap with different insulating material was investigated by W. Fasold and E. Vērė. [W. Fasold und E. Broaches. Schallschutz und Raumakustik in de Prachis. Planungsbeispiele und constructive Losungen. Huss-Medien GmbH. Verlag Bauwessen 10400 Berlin, 1999.]

Dvigubas atitvaras iš masyvių sienelių, kurių oro tarpas buvo užpildomas sugerainčia medžiaga tyrinėjo ir matavimų duomenis pateikė C. M. Harris. [ C. M. Harris. Noise control in buildings. Apractical Guide for Architects and Engineers. McGraw-Hill, Ine, New York, 1994.]A double partition made of massive walls with an air gap filled with absorbent material was studied and measured by C. M. Harris. [C. M. Harris. Noise control in buildings. Apractical Guide for Architects and Engineers. McGraw-Hill, Ine, New York, 1994.]

Apibendrinant žymiausių pasaulio mokslininkų tyrimų duomenis matosi, kad visais atvejais naudojama vienoda konstrukcinė ir akustinė schema: įvairių storių ir masių dvigubos sienelės, oro tarpas, kuris visada visiškai arba nevisiškai užpildomas garsą sugeriančia medžiaga. Norint padidinti tokios atitvaros izoliaciją reikia didinti sienelių storį, jų masę ploto vienetui arba didinti oro tarpo ir mineralinės vatos storį. Tačiau tokiu atveju padidėja bendras dvigubos atitvaros storis, jos masė, o tai labai nepageidautina statybos praktikoje.Summarizing the research of the most famous scientists of the world, it is evident that in all cases the same structural and acoustic scheme is used: double walls of different thicknesses and masses, air gap, which is always completely or partially filled with sound-absorbing material. Increasing the insulation of such a barrier requires increasing the thickness of the walls, their mass per unit area, or increasing the thickness of the air gap and mineral wool. However, in this case, the overall thickness of the double barrier increases and its mass is highly undesirable in construction practice.

Išradimo esmėThe essence of the invention

Nedidinant dvigubos atitvaros bendro storio jos oro garso izoliaciją galima padidinti pastatant užpildytame oro tarpe ploną plokštę, kuri kartu su vienu mineralinės vatos sluoksniu yra tvirtinama prie vienos iš atitvaros sienelių.Without increasing the overall thickness of the double barrier, its airborne sound insulation can be increased by installing a thin plate in the air gap filled with one layer of mineral wool to be fixed to one of the barrier walls.

Fig. 1 pavaizduota dviguba atitvara, susidedanti iš dviejų sienelių (1), kurių storis yra <5,, mineralinės vatos (2), kurios storis yraJ₂, plonos plokštės (3), kurios storis yra δ₃ir mineralinės vatos (4), kurios storis yra δ₄. Kol oro tarpe nėra plonos plokštės (3), tol mineralinė vata atlieka tik garso sugerties funkcijas. Ji sugeria garso bangas, kurios sklinda oro sluoksnyje visomis kryptimis. Dėl to visos atitvaros izoliacija padidėja, bet nedaug. Kai užpildytame oro tarpe papildomai pastatome ploną plokšę ir ją kartu su mineraline vata pritvirtiname prie vienos iš atitvaros sienelių, tada ji sudaro papildomą garsą izoliuojančią konstrukciją, kuri ir duoda didelį papildomą izoliacijos prieaugį, tačiau nedidinai visos dvigubos atitvaros storio. Tokia plona plokštė turi didelį kritinį dažnį ir žemiau jo plokštė garsą išspinduliuos mažiau. Arti plonos plokštės susidaro garso laukas, kuriame periodiškai vyksta garso energijos persiskirstymas iš aplinkos dalies, kuri kontaktuoja su svyruojančios plokštės viena pusbange, į dalį aplinkos, esančios greta kitos pusbangės ir atvirkščiai. Garso energija, kurią spinduliuoja plokštė yra nenunešama tolyn, o yra “surišta” su plokšte kinetinės energijos pavidalu kurią turi tam tikra oro tūrio masė surišta su plokšte. Todėl, netgi esant standiems ryšiams, jungiantiems plokštę su atitvaros sienele, tokios dvigubos atitvaros oro garso izoliacija pastačius tarp atitvaros sienelių ploną plokštę žymiai padidėja.FIG. 1 shows a double partition consisting of two walls (1) of thickness <5, mineral wool (2) of thickness J ₂ , thin panels (3) of thickness δ ₃ and mineral wool (4) of the thickness is δ ₄ . As long as there is no thin plate in the air (3), mineral wool only serves as sound absorption. It absorbs sound waves that propagate in the air layer in all directions. As a result, the insulation of the entire enclosure is increased, but not significantly. When we add a thin slab to the filled air gap and attach it with mineral wool to one of the walls of the partition, it forms an additional soundproofing structure which gives a significant additional insulation gain, but does not increase the thickness of the whole double partition. Such a thin plate has a high critical frequency and, below it, emits less sound. A thin field produces a sound field that periodically redistributes sound energy from a portion of the environment that is in contact with one of the oscillating plates to a portion of the environment adjacent to the other half wave and vice versa. The sound energy emitted by the plate is not carried away, but is "bound" to the plate in the form of kinetic energy, which has a certain volume of air bound to the plate. Therefore, even in the case of rigid connections connecting the panel to the barrier wall, the airborne sound insulation of such a double barrier significantly increases the thickness of the thin panel between the barrier walls.

Išradimo apibrėžtisDefinition of the Invention

Claims

Definition of the Invention

Sound-insulating double partition consisting of two massive walls of different thickness and material, filled with air gap insulating material, characterized in that in the gap between the walls, an additional thin plate is inserted, which together with the insulating material is attached to one of the walls and it forms an additional sound-insulating structure.