Wibroizolacje jako sposób ograniczenia transmisji hałasu uderzeniowego w budynkach

Wibroizolacja jest jednym ze środków technicznych służących do ograniczenia hałasu uderzeniowego w budynkach. Wibroizolacje akustyczne stanowią dodatkowe wytłumienie przegrody, redukując drgania.

Spis treści

1. Wibroizolacja – dobór parametrów
2. Wibroizolacja akustyczna stropów
3. Podział wibroizolacji
4. Wibroizolacje - prawidłowe projektowanie i wykonanie
5. Systemy wibroizolacji akustycznych

Wibroizolacja – dobór parametrów

Wibroizolacja to zabieg ograniczenia drgań poprzez zastosowanie elementów o charakterze masy M i sztywności k_dyn, które tworzą układ drgań o jednym stopniu swobody (rys. 1a) i własnym rezonansie. Drgania z podłoża są przenoszone bez zmian na masę M poniżej częstotliwości rezonansowej frez, wzmacniane w pobliżu frez i wreszcie mocno redukowane dla większych częstotliwości. Wibroizolacja urządzeń technicznych, np. pomp czy central wentylacyjnych, możne stosunkowo łatwo spełnić warunek braku drgań o częstotliwości w pobliżu f_rez, w przypadku konstrukcji budynku jest to natomiast znacznie trudniejsze, a często wręcz niemożliwe.

Parametry wibroizolacji dobiera się wówczas tak, aby drgania w pobliżu częstotliwości rezonansowej były poza zakresem słyszalnym (poniżej 20 Hz) bądź występowały w zakresie takich częstotliwości, gdzie ochrona przeciwhałasowa nie jest wymagana lub może być niska.

Wibroizolacja akustyczna stropów

W celu ograniczenia poziomu uderzeniowego stropów w budynku z wykorzystaniem wibroizolacji najczęściej stosuje się tzw. podłogi pływające (rys. 1b). Szlichta podłogowa tworzy tu element o masie M, a podkład elastyczny stanowi odpowiednik sprężyny o sztywności kdyn. Dla stropów z poprawnie wykonaną podłogą pływającą ich hałas uderzeniowy jest redukowany o 15–20 dB. Ponadto wibroizolacja może być stosowana na biegach schodów, stropach pojedynczych pomieszczeń, a w niektórych przypadkach na wybranej kondygnacji lub nawet całym budyneku (rys. 1c, d).

Podział wibroizolacji

Wibroizolacje, ze względu na kształt i sposób rozmieszczenia wibroizolatorów, dzieli się na:

• wibroizolację punktową,
• wibroizolację liniową,
• wibroizolację powierzchniowa.

Wibroizolacja punktowa wykorzystuje pojedyncze wibroizolatory, np. w postaci kostek elastomerowych, odpowiednio rozmieszczone pod stropem, ścianą lub innym elementem konstrukcyjnym. W drugiej sytuacji używa się pasów z elastomeru, gumy lub elastycznych tworzyw sztucznych, umieszczonych pod elementami konstrukcyjnymi, a w trzeciej – mat obciążonych na ich całej powierzchni. Na przykład w standardowej podłodze pływającej elementem elastycznym jest mata z wełny mineralnej lub płyty styropianowe, stanowiące wibroizolację powierzchniową.

W bardziej zaawansowanych rozwiązaniach stosowanych w pomieszczeniach o podwyższonej ochronie przeciwdźwiękowej, np. laboratoriach badań akustycznych lub studiach nagrań, wykonuje się podparcie podłogi elastomerami w postaci kostek lub wibroizolatorów sprężynowych, będącymi tu wibroizolacją punktową. Umożliwia ona uzyskanie bardzo małej częstotliwości rezonansowej, nawet 5–6 Hz, a tym samym wysoką ochronę przed hałasami uderzeniowymi o tłumieniu powyżej 20 dB dla częstotliwości już od 20 Hz, czyli w całym słyszalnym zakresie. Z kolei częstotliwość rezonansowa typowych podłóg pływających z wełną lub styropianem wynosi 40–60 Hz, a tym samym są one skuteczne dla częstotliwości >100 Hz.

Wibroizolacje - prawidłowe projektowanie i wykonanie

Projektowanie wibroizolacji w zasadzie sprowadza się do takiego doboru parametrów M (masa elementu spoczywającego na wibroizolatorze/podkładce, np. masa biegu schodów) i sztywności k_dyn (elastyczność podkładki/wibroizolatora), który pozwoli uzyskać założoną f_rez układu, a tym samym i określone tłumienia drgań dla zadanych częstotliwości. 

Poprawnie wykonana wibroizolacja w praktyce umożliwia redukcję drgań od co najmniej 10 do nawet 50 dB. Należy jednak zwrócić uwagę, że dla tej samej podkładki elastomerowej o określonej, podanej przez producenta sztywności k_dyn, skuteczność wibroizolacji będzie zależała od obciążenia podkładki. Dlatego, aby ochrona przed dźwiękami uderzeniowymi była skuteczna, wibroizolatory czy podkładki elastomerowe powinny być dobierane indywidualnie dla konkretnej budowy podłóg, schodów i ogólnie konstrukcji budynku. Ponadto w niektórych przypadkach skuteczność wibroizolacji może być istotnie zredukowana ze względu na dodatkową sztywność poduszki powietrznej utworzonej w zamkniętej komorze zastosowanego systemu. Na przykład w podłogach pływających, gdzie użyta jest wibroizolacja punktowa i liniowa taka komora tworzy się pomiędzy stropem a szlichtą podłogi. Z tego względu odległość pomiędzy szlichtą a stropem z wibroizolacją punktową (o dużej skuteczności redukcji drgań w całym zakresie słyszalnym) powinna być większa od 80 mm.

Systemy wibroizolacji akustycznych

Wibroizolacje akustycze często oferowane są jako system przeznaczony do wykorzystywania w budownictwie, na przykład podłóg pływających, rzadziej wibroizolacji schodów lub innych elementów konstrukcyjnych. W ostatnim przypadku na ogół stosuje się podkładki elastomerowe bądź wibroizolatory dobierane indywidualnie do każdego projektu.

Stosunkowo mało znane są systemy wibroizolacji schodów, składające się z gotowych elementów dopasowanych do typowej konstrukcji biegów i spoczników, lub systemy w postaci elastomerowych podkładek punktowych i liniowych. W katalogach takich rozwiązań producenci podają jeden parametr związany z redukcją hałasu – zmniejszenie  poziomu uderzeniowego ∆L, który określa jej wartość w pomieszczeniu odbiorczym po zastosowaniu danego systemu w postaci podłogi pływającej lub wibroizolacji biegów i spoczników schodów, zmierzonej w warunkach laboratoryjnych. W przypadku podłóg pływających parametr ten na ogół wynosi ok. 20 dB, zaawansowane systemy wibroizolacji schodów umożliwiają natomiast redukcję hałasu uderzeniowego nawet o 30 dB (∆L = 28–32 dB).

Pewną trudnością w określeniu skuteczności tych systemów w rzeczywistych budynkach jest ustalanie ∆L w warunkach laboratoryjnych dla jednoznacznie wskazanych przegród, tzw. referencyjnych. Na przykład skuteczność podłóg pływających jest określana dla ciężkiego stropu żelbetowego o gr. 10 cm. Ponieważ w rzeczywistym budynku mogą występować inne konstrukcje ścian, stropów, schodów niż określone jako referencyjne, to skuteczność redukcji hałasu uderzeniowego przez wybrany system może być mniejsza od określonej przez producenta.

W standardowych budynkach różnice te nie są jednak duże – na ogół poniżej 3 dB. W obiektach o podwyższonej ochronie przeciwhałasowej te różnice mogą być znacznie większe, a stosowanie gotowych systemów powinno być konsultowane z specjalistą akustykiem.

dr inż. Romuald Bolejko