Grænsefrekvenskonstanter og materialeegenskaber. 444 Gyproc Håndbog 9. Teknik / Bygningsakustik / Gipspladers lydisolerende egenskaber

Transkript

1 Materialeegenskaber Gipsplader er specielt velegnede til lydadskillende bygningsdele. Dette beror på et optimalt forhold mellem vægt og stivhed, som gør, at pladen effektivt kan absorbere lydenergi. Den absorberede lydenergi omdannes til varme (omend i en meget lille mængde). Bygningsdele med et eller flere lag gipsplader på hver side af et stålskelet er et akustisk velfungerende system, hvor gipspladebeklædningen kombineret med mellemrum af luft (eventuelt med mineraluld) giver en effektiv lydisolation. Da gipsplader endvidere har små materialebevægelser ved varierende fugt- og temperaturforhold, er risikoen for lydlækager pga. revnedannelse også meget lille. Koincidens- og grænsefrekvens Når en plade påvirkes af lyd, genereres vibrationer i pladen. Ved en vis frekvens opstår en tilpasning mellem lyden i luften og vibrationerne i pladen. Ved denne såkaldte koincidensfrekvens er bølgelængden fra luftlyden lig med bølgelængden i pladen. Den laveste koincidensfrekvens, ved hvilken der indtræder koincidens, kaldes grænsefrekvensen eller kritisk frekvens, f c. Jo lettere og stivere en plade er - eller jo tykkere pladen er - desto lavere er grænsefrekvensen. Ved koincidensfrekvens bliver lydisolationen lav, og det er derfor vigtigt, at man undgår kombinationer af materialeegenskaber og pladetykkelser, som indebærer, at grænsefrekvensen placeres inden for det vigtige frekvensområde Hz. For pladematerialer (i normale tykkelser) indebærer det, at man bør efterstræbe grænsefrekvenser over ca Hz. Grænsefrekvenskonstanter og materialeegenskaber for udvalgte materialer Materiale E-modul 1) [N/m 2 ] Rumvægt [kg/m 3 ] Grænsefrekvenskonstanter [Hz x m] Beton Gasbeton Alumininum Stål Glas Stukgips Gipsplade Spånplade Hård træfiberplade Plywood 30 x ,3 x x x x ,5 x x x x x ,3 x ,5 x ,7 x ,8 x ,5 x ,2 x ,72 x ,65 x ,9 x ,6 x ,5 35,0 11,8 12,0 12,2 24,0 36,0 28,0 28,5 19,0 1) Her er angivet det mulige dynamiske E-modul. Dette kan afvige noget fra det almindelige statiske E-modul. Grænsefrekvensen får man ved at dividere grænsefrekvenskonstanten med pladetykkelsen i mm. En 12,5 mm gipsplade har en grænsefrekvens på: 36/0,0125 = 2880 Hz. Skal grænsefrekvensen ligge over 2500 Hz, kan man på basis avenstående tabel for forskellige materialer udregne følgende maks. tykkelser: Stålplade tykkelse < 5 mm Glas tykkelse < 5 mm Stukgips tykkelse < 10 mm Gipsplade tykkelse < 15 mm Spånplade tykkelse < 11 mm Skal grænsefrekvensen ligge under 100 Hz, kan man på basis af tabellen udregne følgende tykkelser for nogle udvalgte materialer: Beton tykkelse > 165 mm Gasbeton tykkelse > 350 mm Stukgips tykkelse > 240 mm 444 Gyproc Håndbog 9

2 I dette afsnit redegøres der for de grundlæggende forhold ved gipspladekonstruktioners lydreduktion og mulighederne for at forbedre denne. Reduktionstal for vægge beklædt på én side Vægge beklædt på én side betyder her et stålskelet med et, to eller tre lag gipsplader på den ene side. Vægkonstruktioner beklædt på én side har relativ høj lydisolationsevne ved lave frekvenser og er derfor velegnede til lydisolering af ventilationsskakte og eksisterende tunge vægge med lav ydeevne. Reduktionstallet for en væg beklædt på én side afhænger primært af fladevægten, det vil sige vægten pr. m 2 af væggen. Dog er der specielle forhold omkring grænsefrekvensen jf. forrige afsnit. Efterfølgende diagram viser bl.a. reduktionstallet for en væg beklædt med to lag gipsplader på én side. Da vægten for et lag normal gipsplade er 9 kg/m 2, er væggens fladevægt ca. 20 kg/m 2 inkl. stålprofil. I forhold til en væg beklædt med to lag gipsplader på én side gælder følgende: Beklædning med kun ét lag giver ca. 5 db lavere reduktionstal R w Beklædning med tre lag giver ca. 3 db højere reduktionstal R w Reduktionstallet for tre vægtyper med samme fladevægt ca. 20 kg/m 2 R db Frekvens Hz Forsatsvæg XR 70/70 (450) 2-0 M0 Enkeltvæg uden mineraluld XR 95/95 (450) 1-1 M0 Enkeltvæg med mineraluld XR 95/95 (450) 1-1 M30 Nedenstående diagram viser effekten af at anvende en væg med forskudte lægter (forbindelse mellem vægflader er brudt) i forhold til en væg hvor vægfladerne er monteret på samme lægte. Reduktionstallet for to vægtyper med samme fladevægt ca. 40 kg/m 2 Reduktionstal for vægge beklædt på begge sider Vægge beklædt på begge sider betyder her et stålskelet med et, to eller tre lag gipsplader på begge sider. Stålskelettet kan udføres enkelt, forskudt eller dobbelt. Reduktionstal for vægge beklædt på begge sider afhænger af: Beklædningens fladevægt Beklædningens bøjningsstivhed Hulrum / luftspalte mellem pladerne Lydabsorption i hulrummet (for eksempel mineraluld) Antallet af forbindelser mellem vægfladerne (lægter) Lægternes stivhed R db Frekvens Hz Enkeltvæg med mineraluld XR 95/95 (450) 2-2 M95 Dobbeltvæg med mineraluld XR 120/95 (450) 2-2 M95 Gyproc Håndbog 9 445

3 Hulrumsresonans I vægge med enkelt eller forskudt lægtesystem udgør pladebeklædningerne og det mellemliggende hulrum et svingningssystem, som medfører, at væggens reduktionstal i et område omkring den såkaldte resonansfrekvens udviser et dyk. Her er reduktionstallet forholdsvis lavt. Dette kan der dog kompenseres for ved at anvende vægge med flere beklædningslag og bredere stålskelet. Herved undgås at resonansfrekvensen ligger i det kritiske frekvensområde Hz. Resonansfrekvensen ( ) er bestemt ved formlen: 70 = [Hz] x d hvor er fladevægten for en vægside i kg/m 2. d er hulrumsdybden i m. Såfremt væghalvdelene er forskellige, kan beregnes efter formlen: 2 x M 1 x M 2 = [kg/m 2 ] M 1 + M 2 Lægtesystemet Forbindelser - fælles lægte - mellem beklædningsfladerne i en væg med to lag gips på hver side betyder forringet lydisolering. Forringelsen afhænger af: Forbindelsens art og stivhed Afstanden mellem forbindelserne (lægteafstand) Ved at opbygge væggene med forskudte lægter i stedet for fælles lægte opnås typisk en forbedring på ca 4 db. Ved tættere placering af lægterne øges vægfladens stivhed. Dette betyder, at reduktionstallet forringes. Ved dæmpning af støj fra installationer er det vigtigt at frikoble disse fra lægteskelettet. Et vandrør, der er fastgjort direkte på stålskelettet, vil f.eks. betyde en forringelse af dæmpningen på 5-10 db. Mineraluld Hvis væggen er dimensioneret under hensyn til resonansfrekvens, kan man påregne en øgning af væggens reduktionstal på 6-8 db, hvis væggen forsynes med mineraluld. Allerede ved 30 mm opnås en betydelig effekt. Visse vægtyper kræver dog en større mængde mineraluld, for at de angivne lydklasser kan opnås. hvor M 1 og M 2 er de to vægsiders fladevægt i kg/m 2. For en væg XR 70/70 (450) 2-2 M0 er resonansfrekvensen = 61 Hz 446 Gyproc Håndbog 9

4 Forbedring af en tung vægs luftlydisolation En eksisterende vægs luftlydisolation kan forbedres med gipspladekonstruktioner på flere måder. Fremgangsmåden må tilpasses den eksisterende vægkonstruktion og den ønskede forbedring. Ved projekteringen må der foretages en vurdering af de øvrige transmissionsvejes betydning, idet disse ofte vil være det svage led og dermed bestemmende for den totale forbedring, der kan opnås. Beklædningsvæg I nedenstående figur er vist en beklædningsvæg bestående af to lag 12,5 mm gipsplader på et 50 mm lægteskelet, der er skruet direkte på væggen og med mineraluld i hulrummet. Den samlede konstruktion vil have luftlydisolation R w på db. Teglstensvæg med beklædningsvæg på træskelet I de viste eksempler er der ikke taget hensyn til flanketransmission, dvs. at det er forudsat, at de flankerende konstruktioner er tunge og med høj lydisolation. Hvis de flankerende konstruktioner er dårlige, vil den resulterende luftlydsisolation blive lavere. I følgende eksempler er vist, hvorledes luftlydisolationen for en 110 mm teglstensvæg kan forbedres. Teglvæggen alene har en luftlydsisolation R w på db. Konstruktionen har en hulrumsresonans på ca. 70 Hz. Gyproc Håndbog 9 447

5 Beklædningsvæg med akustikprofiler Ved hjælp af Gyproc akustikprofiler er det muligt at opnå en fjedrende adskillelse mellem beklædningsvæggen og den tunge væg. I nedenstående figur er akustikprofilet monteret på en 25 x 100 mm forskalling, der er skruet direkte på teglstensvæggen og påmonteret to lag 12,5 mm gipsplader med mineraluld i hulrummet. Den samlede konstruktion vil have luftlydisolation R w på db. Forsatsvæg Nedenstående figur viser en forsatsvæg bestående af to lag gipsplader monteret på et 70 mm lægteskelet, der er friholdt 10 mm fra den eksisterende væg. Hulrummet er udfyldt med mineraluld. Den samlede konstruktion vil have luftlydisolation R w på db. Teglstensvæg med forsatsvæg Teglstensvæg med beklædningsvæg af akustikprofiler Konstruktionen har en hulrumsresonans på ca. 55 Hz. Konstruktionen har en hulrumsresonans på ca. 70 Hz. Hvis akustikprofilet monteres direkte på den tunge væg, bliver hulrummet kun ca. 25 mm, og hulrumsresonansen stiger til omkring 100 Hz. 448 Gyproc Håndbog 9