Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.

Problemy przenoszenia dźwięku przez stropy

17.06.2015

Stosowane rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne przegród budowlanych często nie zapewniają ochrony przed niepożądanymi dźwiękami.

Wraz z rozwojem motory­zacji i upowszechnieniem się w budownictwie lekkich konstrukcji szkieletowych i prefabry­kowanych zaczęto poświęcać proble­mowi hałasu dużo więcej uwagi. Najnowsze badania wykazały, że prze­ciętny mieszkaniec Europy spędza 90% swojego czasu w zamkniętych pomieszczeniach. Ukazuje to, jak waż­ne jest uzyskanie odpowiedniego kom­fortu wewnątrz budynku, w tym m.in. niskiego poziomu dźwięku panującego w pomieszczeniu, który istotnie wpły­wa na nasze dobre samopoczucie. Problem z hałasem aż do drugiej woj­ny światowej odgrywał raczej drugo­planową rolę, jednakże wraz z rozwo­jem motoryzacji i upowszechnieniem się w budownictwie lekkich konstruk­cji szkieletowych i prefabrykowanych zaczęto poświęcać mu dużo więcej uwagi. Liczne badania naukowe ukie­runkowano na opracowywanie roz­wiązań konstrukcyjno-materiałowych, które wyeliminują albo zmniejszą ha­łas powstający w pomieszczeniu lub przenikający z zewnątrz. Wprowadzo­no odpowiednie przepisy prawne obli­gujące projektantów i wykonawców do zapewnienia właściwej ochrony budyn­ków przed hałasem i drganiami [1,2].

Jednakże mimo tych wszystkich dzia­łań problem hałasu jest nadal aktualny, a stosowane rozwiązania materiałowo- konstrukcyjne przegród budowlanych często nie zapewniają ochrony przed niepożądanymi dźwiękami.

Na przykładzie stropów zostanie przedstawiony problem przenoszenia dźwięku przez przegrody budowlane ze wskazaniem na typowe rozwią­zania konstrukcyjne i materiałowe, zapewniające skuteczną redukcję ha­łasu między kondygnacjami, oraz na błędy popełniane podczas projektowa­nia i wykonywania stropów.


Izolacyjność akustyczna stropów

Analizując dźwięki, z jakimi mamy styczność w akustyce budowlanej, możemy dokonać ich ogólnego podzia­łu na rozchodzące się w powietrzu lub w materiale (w gruncie, konstruk­cji budynku itp.). Podział ten nie jest ścisły, gdyż dźwięki powietrzne mogą pobudzać konstrukcję do drgań, po­wodując występowanie dźwięków ma­teriałowych, te natomiast mogą być przyczyną pojawienia się dźwięków powietrznych w pobudzonym ośrodku gazowym (rys. 1).

Przejście dźwięku z pomieszczenia, w którym znajduje się źródło, do innego pomieszczenia określa się jako trans­misję dźwięku. Miarą skuteczności przegrody w ograniczaniu przepływu dźwięku jest jej izolacyjność akustycz­na, a jednostką miary - decybel (dB). Poprawność rozwiązania projektowe­go dotyczącego właściwości akustycz­nych stropu określają izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych oraz poziom uderzeniowy.

 

Rys. 1 Drogi transmisji dźwięków powietrznych i materiałowych w konstrukcji budynku

 

Izolacyjność od dźwięków powietrznych

Izolacyjność akustyczna stropu od dźwięków powietrznych odpowiada różnicy poziomu ciśnienia akustycz­nego po jego obu stronach. Ta sama definicja dotyczy też innych rodzajów przegród budowlanych i elementów zaopatrzenia otworów. Procedura pomiaru izolacyjności akustycznej za­równo w warunkach laboratoryjnych, jak i terenowych została opisana w odpowiednich normach [3, 4], na które powołuje się rozporządzenie [2], oraz w normie [5], która wprowa­dza dodatkowe sposoby uśredniania wyników pomiarowych i metodologię pomiaru poziomu dźwięku dla niskich częstotliwości, tj. do 80 Hz. Izolacyjność stropu jest funkcją czę­stotliwości dźwięku padającego na przegrodę, dlatego też dla uproszcze­nia do celów projektowych używa się jednocyfrowych wskaźników. Norma [6] przewiduje użycie dwóch rodzajów wskaźników, tj. RA1 i RA2, w zależności od charakteru źródła zakłóceń. Do­datkowo parametry te należy skory­gować pod kątem przenoszenia bocz­nego dźwięków. Wielkość poprawki uzależniona jest od rodzaju przegród sąsiadujących ze sobą. Ostatecznie uzyskane jednocyfrowe wskaźniki izo­lacyjności akustycznej właściwej przy­bliżonej R'A1 i R'A2, są miarą odporno­ści przegrody na przenikanie dźwięku powietrznego, a ich wysokie wartości odpowiadają dobrym właściwościom izolacyjnym przegrody. W normie [7] określono wymagane wartości tych wskaźników w zależności od funkcji budynku i pomieszczeń oddzielonych analizowanym stropem. Należy jednak podkreślić, że są to wartości minimal­ne i spełnienie tych wymagań wcale nie musi oznaczać, że w pomieszcze­niu będziemy się czuć komfortowo. W niektórych krajach obowiązują przepisy określające klasy akustyczne budynków. Na tle takiej klasyfikacji bu­dynki projektowane zgodnie z normą [7] znajdują się raczej w grupie obiek­tów o niskim komforcie akustycznym.

Obecnie trwają prace nad wprowa­dzeniem podobnych podziałów w Pol­sce, jednakże wybór wyższej klasy budynku i spełnienie jej wymagań nie będzie obligatoryjne, lecz uzależnione jedynie od woli inwestora. Obowiąz­kowe będzie nadal zapewnienie tylko minimalnych wartości parametrów określonych w normie [7].

 

Izolacyjność od dźwięków uderzeniowych

Kolejnym parametrem akustycznym charakteryzującym izolacyjność stro­pu jest poziom uderzeniowy, okre­ślany tylko dla tego typu przegrody. Zgodnie z normą [8] jest to poziom ciśnienia akustycznego w pomiesz­czeniu odbiorczym podczas pobudza­nia danego stropu znormalizowanym źródłem dźwięku uderzeniowego, czyli tzw. stukaczem. Dźwięki uderzenio­we rozprzestrzeniają się w budynku we wszystkich kierunkach (rys. 2), jednakże w większości występują­cych w praktyce przypadków dla da­nego budynku izolacyjność od dźwię­ków uderzeniowych w kierunku 1 jest mniejsza niż izolacyjność w pozosta­łych kierunkach. W takiej sytuacji wy­starczające jest określenie wymagań tylko dla kierunku 1. Jeżeli jednak nie stosuje się wymagań izolacyjności od dźwięków uderzeniowych w kierun­ku 1, może wystąpić potrzeba okre­ślenia odpowiednich wymagań w po­zostałych kierunkach.

Analogicznie jak w przypadku określania izolacyjności stropu od dźwięków powietrznych również izolacyjność stro­pu od dźwięków uderzeniowych należy sprowadzić do wartości jednocyfrowej zgodnie z normą [9] i skorygować pod kątem ewentualnego przenoszenia bocznego. Uzyskany wskaźnik pozio­mu uderzeniowego znormalizowanego przybliżonego L'nw określa odpowiednio poziom ciśnienia akustycznego w po­mieszczeniu odbiorczym, a jego niska wartość świadczy o dobrej odporności przegrody na przenikanie dźwięków uderzeniowych. W normie [7] również dla tego wskaźnika określono wyma­gane wartości w zależności od funkcji budynku i pomieszczeń oddzielonych analizowanym stropem. Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, że są to war­tości maksymalne.

 

Rys. 2 Kierunki transmisji dźwięków ude­rzeniowych w konstrukcji budynku

 

Przenoszenie boczne

Boczne przenoszenie dźwięku jest for­mą transmisji energii akustycznej z po­mieszczenia ze źródłem dźwięku do in­nych pomieszczeń budynku wszystkimi drogami poza bezpośrednią przegrodą dzielącą te wnętrza. Zwykle odbywa się to poprzez elementy konstrukcyjne budynku (rys. 3). Rozprzestrzeniające się w konstrukcji dźwięki materiałowe są wyjątkowo trudne do stłumienia, gdyż straty takiego przewodzenia są niewielkie. W przypadku belek drew­nianych, ceglanych lub betonowych drgania podłużne są tłumione tylko o  2 dB na długości 30 m. To samo tłu­mienie w stali występuje na odcinku dwa razy dłuższym.

Oczywiście trudno jest wprowadzić w wibracje masywną konstrukcję za pomocą uderzającego w nią dźwięku powietrznego, ponieważ trudno prze­kazać energię z rozrzedzonego ośrod­ka, jakim jest powietrze, do gęstego ciała stałego. Jednak tej możliwości nie wolno pomijać przy przenoszeniu dźwięku np. przez lekkie przegro­dy działowe czy inne lekkie elementy konstrukcyjne połączone z masywny­mi. Podczas projektowania przegród budowlanych istotne jest zatem ana­lizowanie budynku jako całości, a nie oddzielne rozpatrywanie każdej poje­dynczej przegrody.

 

Rys. 3 Drogi transmisji dźwięku między pomieszczeniami oddzielonymi stropem

 

Metody ograniczania trans­misji dźwięku przez strop

Proces projektowania stropu ze względu na jego izolacyjność akustycz­ną od dźwięków powietrznych i ude­rzeniowych należy zawsze poprzedzić odpowiednio opracowanym projektem architektonicznym uwzględniającym podział budynku na strefy akustyczne, tj. zawierające źródła hałasu, izolujące obejmujące pomieszczenia chronione przed hałasem (rys. 4). Takie rozplano­wanie pomieszczeń wpływa korzystnie na komfort użytkowania budynku oraz zmniejsza późniejsze nakłady finanso­we na ochronę przed hałasem.

Kolejnym punktem w projekcie aku­stycznym jest dobór odpowiedniej przegrody. Izolacyjność akustyczna stropu zależy od wielu czynników za­równo materiałowych, jak i konstruk­cyjnych. Wśród najistotniejszych wymienia się masę powierzchniową przegrody. Jej wysoka wartość świad­czy o dobrej izolacyjności stropu. Aby zredukować transmisję dźwięków powietrznych do poziomów okre­ślonych przez normę [7], konieczne jest stosowanie stropów o masie powierzchniowej nie mniejszej niż 500-600 kg/m2, co w przypadku pły­ty żelbetowej odpowiada jej grubości minimum 20-25 cm. Z kolei w celu ograniczenia przenoszenia dźwięków uderzeniowych należy na stropach konstrukcyjnych wykonać podłogę pływającą. Jest to o tyle istotne, że zgodnie z [2] izolacja akustyczna stropów międzymieszkaniowych po­winna zapewniać zachowanie przez te stropy właściwości akustycznych bez względu na rodzaj zastosowa­nej nawierzchni podłogowej.I tak na przykład rozłożenie wykładziny dywa­nowej na masywnym stropie mogłoby zredukować dźwięki uderzeniowe do poziomów określonych przez normę, jednakże właściciel mieszkania może zdecydować się na wykonanie posadz­ki z płytek ceramicznych, co znacząco pogorszy izolacyjność przegrody od dźwięków uderzeniowych.

 

Rys. 4 Przekrój przez budynek z przykładowym rozplanowaniem pomieszczeń zgodnie z zasadą podziału budynku na strefy akustyczne

 

Główną ideą podłogi pływającej jest układ masa-sprężyna. W konsekwencji im bardziej miękka jest sprężyna, tym lepsze jest tłumienie drgań. Analo­gicznie to samo dotyczy masy: im jest większa, tym lepiej. Jeśli strop międzykondygnacyjny nie jest ciężki, to podło­ga pływająca nie będzie działała, gdyż zmieniony będzie układ masa-sprężyna. W praktyce strop międzykondygnacyjny powinien być przynajmniej pięć razy cięższy od podłogi pływającej. Zale­cane uwarstwienie podłogi pływającej przedstawiono na rys. 5.
Fakt, że w pomieszczeniu zosta­ła wykonana podłoga pływająca, nie świadczy jeszcze o wysokiej izolacyj­ności stropu na dźwięki uderzeniowe. Podczas projektowania i wykonywa­nia tego typu ustrojów akustycznych często popełnianych jest mnóstwo błędów. Jednym z nich jest dobór niewłaściwego materiału na warstwę izolującą lub brak wytycznych w pro­jekcie dotyczących jego parametrów akustycznych. Materiały stosowane na warstwę sprężystą podłogi pływa­jącej muszą posiadać zadeklarowaną przez producenta wartość sztywno­ści dynamicznej. Najlepszym rozwią­zaniem jest wełna mineralna, gdyż nie tylko skutecznie redukuje dźwięki uderzeniowe, ale również poprawia izolacyjność stropu od dźwięków po­wietrznych. Dopuszczalnym rozwią­zaniem jest również zastosowanie styropianu elastycznego o określonej sztywności dynamicznej poniżej 20 MN/m3. Niewłaściwe jest natomiast wykorzystywanie styropianów EPS i XPS na warstwę sprężystą podłogi pływającej. Styropian ekstrudowany (XPS) może być stosowany tylko jako warstwa dystansowa służąca do roz­prowadzania instalacji, usytuowana bezpośrednio na stropie konstrukcyj­nym pod podłogą pływającą.

Kolejnym zaniedbaniem pojawiającym się podczas projektowania lub wykony­wania podłóg pływających jest brak za­bezpieczenia układu przed powstaniem sztywnych mostków akustycznych w kontakcie ze ścianami bocznymi oraz z takimi elementami, jak moco­wania lub rury instalacyjne. W konse­kwencji, wskutek bocznego przeno­szenia dźwięku, skuteczność podłogi pływającej może się okazać znikoma. Przede wszystkim należy zatem pa­miętać o poprawnym wykonaniu izolacji obwodowej wokół warstwy dociskowej wylewki (rys. 5). Na tę izolację zaleca się stosować materiał o takich sa­mych parametrach akustycznych jak warstwa sprężysta podłogi pływającej. Problem z bocznym przenoszeniem dźwięków pojawia się niestety rów­nież na etapie wykańczania mieszkań, w których podłoga pływająca zosta­ła poprawnie oddylatowana od ścian i innych elementów konstrukcyjnych.

 

Rys. 5 Przekrój przez strop z poprawnie wykonanymi warstwami podłogi pływającej

 

I tak w przypadku sztywnego połącze­nia fugą płytek na posadzce z płytkami na ścianie lub sztywnego mocowania wanny do ściany dźwięki uderzeniowe przenoszą się z posadzki drogą mate­riałową do sąsiednich mieszkań. Izola­cyjność stropu spada wówczas do po­ziomu gołego stropu konstrukcyjnego bez podłogi pływającej.

Równie często spotykanym błędem projektowym bądź wykonawczym jest niewłaściwe posadowienie lekkich ścian na podłodze pływającej. Ściany działo­we oraz wypełniające należy sytuować bezpośrednio na stropie konstrukcyj­nym oraz dodatkowo oddylatować je od wylewki. Dopuszcza się ewentual­nie posadowienie ściany na podłodze pływającej pod warunkiem przerwania ciągłości w wylewce (rys. 6).

 

Rys. 6 Sposoby posadowienia lekkich ścian działowych na podłodze pływającej

 

Dużo wątpliwości i nieścisłości po­jawia się podczas prób zwiększe­nia izolacyjności akustycznej stropu za pomocą sufitu podwieszanego. Rozwiązanie takie jest często suge­rowane przez użytkowników lokali, gdy poziom dźwięku docierającego z mieszkania z sąsiedniej wyższej kon­dygnacji jest zbyt wysoki, a wspólne wypracowanie rozwiązania problemu z sąsiadem jest niemożliwe. Niestety w większości przypadków wykonanie sufitu podwieszanego nie zredukuje przenoszenia dźwięków uderzenio­wych przez strop (rys. 7), gdyż ustrój taki nie zapewni redukcji dźwięków przenikających drogą boczną. Sufit podwieszany z wypełnieniem wełną mineralną skutecznie zredukuje wów­czas tylko dźwięki powietrzne. Przed przystąpieniem zatem do montowania takiego układu należy doświadczalnie określić drogi transmisji dźwięku mię­dzy mieszkaniami i tylko w przypadku stwierdzenia, że dźwięki uderzeniowe przenoszą się głównie przez strop, zastosowanie sufitu podwieszanego przyniesie pożądane efekty. Trzeba jednak pamiętać, aby do mocowania sufitu podwieszanego zastosować szkielet stalowy na wibroizolacji.

 

Rys. 7 Drogi transmisji dźwięku między mieszkaniami w sąsiednich kondygnacjach i rodzaje zabezpieczeń wibroakustycznych stropu (sufit podwieszany i podłoga pływająca)

 

Podsumowanie

Transmisja dźwięku przez strop jest zjawiskiem złożonym i zależy od wielu różnych czynników zarówno konstruk­cyjnych, jak i materiałowych. Dlatego też projektowanie zabezpieczeń wibroakustycznych, w tym struktury stropu pod kątem jego izolacyjności od dźwięków powietrznych i uderze­niowych, powinno być przeprowa­dzane we współpracy z akustykiem. Pozwoli to uniknąć błędów podczas projektowania, a dodatkowa kontrola na etapie wykonawstwa zapewni po­prawność proponowanego rozwiąza­nia konstrukcyjnego.

 

dr inż. Agata Szeląg

Laboratorium Akustyki Technicznej AGH

 

Literatura

1.  Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (Dz.U. z 2013 r. poz. 1409) - art. 5 ust. 1.

2.  Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowa­nie z późniejszymi zmianami (Dz.U. z 2002 r Nr 75, poz. 690; Dz.U. z 2009 r Nr 56, poz. 461; Dz.U. z 2010 r. Nr 239, poz. 1597).

3.  PN-EN ISO 140-4:2000 Akustyka - Po­miar izolacyjności akustycznej w budyn­kach i izolacyjności akustycznej elemen­tów budowlanych - Pomiary terenowe izolacyjności od dźwięków powietrznych między pomieszczeniami.

4.  PN-EN ISO 10140-2:2011 Akusty­ka - Pomiar laboratoryjny izolacyjności akustycznej elementów budowlanych -  Część 2: Pomiar izolacyjności od dźwięków powietrznych.

5.  PN-EN ISO 16283-1:2014-05 Aku­styka - Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych - Część 1: Izolacyjność od dźwięków powietrznych.

6.  PN-EN ISO 717-1:2013-08 Akusty­ka - Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycz­nej elementów budowlanych - Część 1: Izolacyjność od dźwięków powietrz­nych.

7.  PN-B-02151-3:1999 Akustyka bu­dowlana - Ochrona przed hałasem w budynkach - Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych - Wymagania.

8.  PN-EN ISO 140-7:2000 Akustyka - Po­miar izolacyjności akustycznej w budyn­kach i izolacyjności akustycznej elemen­tów budowlanych - Pomiary terenowe izolacyjności od dźwięków uderzenio­wych stropów.

9.  PN-EN ISO 717-2:2013-08 Akustyka - Ocena izolacyjności akustycznej w budyn­kach i izolacyjności akustycznej elemen­tów budowlanych - Część 2: Izolacyjność od dźwięków uderzeniowych.

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube