Akustik Bangunan. Bab

Transkripsi

1 Dalam arti tertentu akustik bangunan adalah mitra dari akustik ruangan karena keduanya merujuk pada propagasi suara di gedung-gedung. Namun, objek pembahasan kedua bidang akustik tersebut berbeda. Sedangkan tujuan akustik ruangan ialah untuk mengoptimalkan transmisi suara dan mendengarkan kondisi dalam ruangan, di akustik bangunan kita berusaha menghambat transmisi suara antar ruangan dari bangunan atau untuk mencegah kebisingan eksternal saat memasuki gedung. Dengan demikian, akustik bangunan harus dilakukan dengan kontrol kebisingan pada bangunan. Dilihat dari sudut pandang akustik, dasar bangunan terdiri dari dinding, lantai dan langit-langit yang memisahkan ruang berbeda satu sama lain atau dari luar. Jadi, prasyarat yang diperlukan untuk perlindungan dalam kebisingan yang baik ialah membangun sebuah insulasi suara cukup tinggi pada elemen tersebut. Hal yang sama berlaku untuk pintu dan jendela. Jadi tujuan dari bab ini untuk menggambarkan faktor yang tergantung oleh insulasi suara. Dalam akustik bangunan, cara lazim untuk membedakan antara kolong udara dan kolong struktur dari eksitasi suara nya. Dalam bentuk kasus getaran partisi dihasilkan dari gelombang suara di udara yang berasal dari speaker, dari instrumen musik, atau lebih biasanya, dari pengeras suara televisi atau dari sumber suara eksternal. Sebaliknya struktur kolong suara dihasilkan oleh sumber-sumber yang berhubungan langsung dengan mekanik dinding atau lantai dan mengerahkan gaya lain di atasnya. Sumber khas suara struktur kolong adalah sepatu orang berjalan, instalasi air, atau perangkat pemutar teknis. Dalam setiap kasus, getaran partisi dikonversikan oleh radiasi menjadi suara yang dapat didengar. Selain itu, mereka dapat melakukan perjalanan dalam struktur bangunan dalam bentuk struktur-kolong suara ombak dan dapat dikonversi atau dikonversi ulang menjadi suara udara di beberapa tempat yang lebih jauh. Tentu saja, kedua bentuk timbal transmisi untuk efek yang tidak diinginkan. Awalnya, komentar awal pada jenis gelombang yang kita harapkan sebagai pembawa suara struktur kolong.kecepatan gelombang longitudinal yang sama bahan bangunan adalah urutan dari beberapa 4.500m/s. Di sisi lain rentang frekuensi yang merupakan kepentingan utama dalam membangun akustik mencapai sampai sedikit di atas 3kHz. Pada frekuensi ini panjang gelombang gelombang longitudinalnya sekitar 1,5 m, yaitu, adalah besar dibandingkan dengan tebal dinding umum. Dari ini berarti bahwa dinding dan langit-langit bangunan dapat dianggap sebagai piring dalam arti Bagian Dengan demikian, penyebaran suara di bangunan terjadi dalam bentuk gelombang ekstensional atau quasi-longitudinal, dan lentur gelombang.

2 14,1 Karakterisasi dan pengukuran udara insulasi suara kolong Transmisi suara udara melalui partisi antara berdekatan kamar - misalnya, dinding atau langit-langit - ditandai dengan membandingkan intensitas suara yang menimpa dan gelombang ditransmisikan. Mari kita menyatakan ini intensitas oleh I0 dan itu, masing-masing, maka indeks reduksi bunyi atau suara rugi transmisi elemen dianggap didefinisikan oleh Diasunsikan gelombang pesawat. Pengukuran sesuai dengan definisi ini akan dilakukan hanya sangat karena pengukuran langsung intensitas memerlukan peralatan khusus dan mungkin berubah menjadi relatif memakan waktu. Selain itu, satu terutama tertarik pada isolasi suara berkaitan dengan kejadian suara acak. Pengaturan khas untuk mengukur isolasi suara terdiri dari dua kamar yang berdekatan dipisahkan oleh dinding yang akan diperiksa seperti yang ditunjukkan pada Gambar Alih-alih intensitas, kekuatan suara dibandingkan dengan masing-masing lain: membiarkan P0 menyatakan insiden daya total pada dinding partisi sementara Pt partisi memancarkan kekuatan di sisi jauh nya. Lalu kami tiba di berikut Buat indeks reduksi bunyi: yang setara dengan eq. (14.1) jika kita set I0 = P0 / S dan It = Pt / S (S = luas partisi). Berdasarkan asumsi bahwa bidang suara di kedua kamar menyebar kami dapat mengekspresikan kekuasaan oleh tingkat tekanan suara. Kekuatan insiden adalah P0 = BS dengan B yang menunjukkan kepadatan iradiasi dengan '' (lihat Bagian 13,3). Yang terakhir adalah terkait dengan Pers. (13,10) dengan densitas energi w1 di 'mengirim kamar', maka kita memperoleh: Daya Pt mudah diperoleh dari Pers. (13,16)

3 Gambar 14,1 transmisi suara melalui sebuah partisi. P0, Pt: insiden dan diteruskan suara daya; L1, L2: tingkat tekanan suara dalam ruang pengirim dan penerima. A adalah luas penyerapan setara ruang penerima. Memasukkan ini ekspresi ke Pers. (14,2) menghasilkan: atau, karena istilah pertama adalah perbedaan tingkat tekanan suara di kedua kamar:

4 Oleh karena itu, dengan asumsi medan bunyi yang menyebar penentuan mengurangi kerugian transmisi untuk pengukuran perbedaan dua suara tekanan tingkat; daerah penyerapan A ruang penerima diperoleh dari diukur (atau perkiraan) waktu dengung dengan menggunakan Sabine rumus peluruhan (13,22). Sejak hilangnya transmisi tergantung mencolok pada frekuensi pengukuran ini biasanya dilakukan di sebagian besar band frekuensi bandwidth oktaf ketiga mencakup rentang dari 100 Hz sampai 3,15 khz. Pengukuran rugi transmisi dapat dilakukan dalam pengujian khusus fasilitas serta dalam bangunan selesai. Khususnya, dalam kasus yang terakhir Hasil biasanya dipengaruhi oleh fakta bahwa suara bisa mencapai penerimaan ruang tidak hanya dengan melintasi partisi sedang diuji, tetapi juga oleh transmisi melalui elemen bangunan mengapit. Misalnya, suara primer bidang dapat merangsang gelombang lentur dalam elemen-elemen yang berdekatan yang menyebabkan radiasi ke ruang menerima sehingga menghindari benda uji. Ini dan lainnya mengapit jalan diperlihatkan pada Gambar Kesalahan karena mengapit transmisi dapat dihindari dengan menggunakan fasilitas pengujian yang transmisi sepanjang jalan lainnya ditekan. Kualitas suara isolasi partisi dinilai melalui sebuah internasional kurva referensi standar. Kontur ini, yang berlaku untuk ketiga oktaf band, diwakili di Gambar 14.3, bersama dengan hasil pengukuran yang satu sisi, hal itu mencerminkan apa yang secara teknis layak dan wajar sejak mencapai isolasi suara tinggi pada frekuensi rendah jauh lebih sulit dan mahal daripada di rentang frekuensi tinggi. Di sisi lain, dibutuhkan memperhitungkan bahwa komponen spektrum frekuensi rendah tidak sekeras dan mengganggu seperti yang pada frekuensi yang lebih tinggi, sebagaimana dapat dilihat dari kurva kenyaringan yang sama (lihat Gambar 12.8).. Ketergantungan frekuensi indeks pengurangan suara dari bunga tinggi karena dapat memberikan petunjuk untuk alasan untuk isolasi suara tidak memuaskan. Namun demikian, sering kali berguna untuk ciri hilangnya transmisi dari partisi elemen dengan satu nomor. Ini dapat diperoleh dengan menggeser

5 kurva referensi ke atas atau ke bawah sampai melebihi hasil diukur hanya dengan 2 db, setara dengan rentang frekuensi 0,1-3,15 khz. ('Negatif' ekses tidak termasuk dalam proses rata-rata) Lalu. nilai kontur referensi ini bergeser pada 500 Hz adalah peringkat nomor satu kita cari, akan tetapi disebut 'indeks tertimbang pengurangan suara', disingkat untuk Rw. Menurut standar internasional kuantitas ini harus setidaknya 53 db untuk dinding partisi dan 54 db untuk lantai jika elemen ini untuk memisahkan berbeda apartemen. Hasil pengukuran ditunjukkan pada Gambar 4.3 adalah hilangnya transmisi dari partisi dari 24 cm Ketebalan terdiri dari batu bata dengan plester di kedua sisinya. indeks reduksi bunyi adalah sedikit lebih tinggi daripada kurva referensi. Bahkan, yang kedua bisa digeser ke atas oleh 2 db sampai kondisi tersebut adalah bertemu. Suara yang berbobot pengurangan Rw indeks adalah 54 db. Gambar 14,3 partisi insulasi suara udara kolong. Solid kurva: referensi kurva untuk kerugian transmisi; kurva patah: kurva referensi bergeser, kurva tipis; Indeks reduksi bunyi dinding bata tebal 24 cm dengan plester di kedua sisi. 14,2 Insulasi suara kolong udara senyawa partisi Seringkali dinding partisi terdiri dari dua atau lebih elemen dengan berbagai transmisi kerugian. Sebuah contoh umum adalah dinding dengan jendela atau pintu di dalamnya. Tujuan dari bagian ini adalah untuk menemukan indeks pengurangan suara seperti elemen multi-partisi. Misalkan dinding terdiri dari dua komponen dengan indeks reduksi bunyi RA0 dan RA1 dengan RA0> RA1. Luas total dinding S, komponennya daerah S1 dan S - S1 (lihat Gambar 14.4a).. Penetrasi energi keduanya per detik ini, setelah eq. (14.2):

6 Gambar 14,4 Airborne isolasi suara partisi senyawa: (a) representasi, (B) pengurangan rugi transmisi. S0, RA0: wilayah dan rugi transmisi dinding utama; S1, RA1: daerah dan hilangnya transmisi elemen dinding dimasukkan. Parameter: yang RA0 perbedaan - RA1 kerugian transmisi kedua dinding komponen sendiri. Dan Total Suara ditransmisikan daya Pt adalah jumlah dari kedua kekuasaan, maka penurunan indeks suara terdiri partisi, menurut Pers. (14.2):

7 Isi formula ini agak canggung diwakili dalam Gambar 14.4b. Hal ini menunjukkan, sebagai fungsi dari rasio tersebut S1 / S, kerusakan yang RA0-RA dari kerugian yang disebabkan oleh transmisi memasukkan unsur S1 ke dinding. Parameter kurva ini adalah perbedaan-ra1 RA0 transmisi kerugian dari kedua komponen dinding. Diagram ini memberitahu kita, misalnya, bahwa elemen dimasukkan dengan indeks reduksi bunyi 20 db di bawah ini bahwa dinding utama (RA0 - RA1 = 20 db) dan dengan S1 S/10 = mengurangi transmisi hilangnya dinding total dengan sedikit lebih dari 10 db. Sangat sering indeks RA0 reduksi bunyi salah satu bagian jauh lebih besar daripada bahwa dari yang lain yang mungkin menjadi elemen dimasukkan dengan pengurangan suara komponen RA1. Jika, pada saat yang sama, rasio S1 / S tidak terlalu kecil, berjangka pertama di bracket dari Pers. (14,7) dapat diabaikan yang membawa kita ke perkiraan rumus Kasus ini diwakili di bagian atas Gambar 14.4b dimana kurva hampir garis lurus. Namun, formula yang disajikan sebelumnya hanya berlaku selama dimensi dari elemen dimasukkan secara signifikan lebih besar daripada akustik panjang gelombang. Jika kondisi ini tidak dipenuhi yang mungkin menjadi kasus jendela kecil dan untuk frekuensi hingga sekitar 500 Hz, situasi yang rumit oleh suara yang terdifraksi di tepi S1. 14,3 Insulasi suara kolong udara dari partisi daun tunggal Untuk selanjutnya kita akan mempelajari lebih dekat transmisi suara melalui partisi homogen. Kami membayangkan partisi adalah tak terbatas perpanjangan, dan suara utama diasumsikan gelombang pesawat. Selanjutnya, itu seharusnya bahwa tembok itu sendiri adalah bebas dari kerugian, maka 'penyerapan perusahaan disebabkan dalam kenyataan oleh transmisi suara ke sisi yang jauh. Menurut definisi koefisien penyerapan kita dapat menulis untuk transmisi kerugian, baik menggunakan eq. (14.1) atau eq. (14.2): Untuk kejadian terdengar normal kami segera menemukan indeks reduksi bunyi oleh eq menerapkan. (6,48): Seperti sebelumnya, m adalah massa jenis (massa per m2) dari partisi.

8 Ini adalah hukum massa terkenal yang merupakan batas atas transmisi kerugian yang dapat dicapai dengan partisi-daun tunggal. Hal ini diilustrasikan pada Gambar 14,5; absis adalah frekuensi f = ω/2π. Istilah pertama dalam persegi bracket dari eq. (14,9) dapat diabaikan kecuali partisi sangat cahaya, maka Kurva pada Gambar 14,5 menjadi garis-garis lurus dengan kemiringan 6 db / oktaf setara dengan 20 db / dekade. Persamaan (14,9) dan (14.9a) menunjukkan bahwa sebuah singleleaf dinding di antara dua dinding memiliki efek filter low-pass akustik. Ini setuju dengan pengalaman kita sehari-hari: ketika kita mendengar di hotel atau di rumah televisi dari kamar tetangga kita, kita dengan mudah dapat memutuskan apakah pembicara adalah laki-laki atau perempuan, tapi kita tidak dapat mengerti - terlepas dari ekstrim kasus - apa yang dia katakan sejak menengah dan tinggi frekuensi spektral komponen yang sangat penting untuk dimengerti pidato sangat diredam oleh transmisi melalui dinding. Demikian pula, menikmati musik direduksi menjadi persepsi bass. Pada hal kejadian miring suara menjadi jauh lebih rumit karena gelombang primer menggairahkan lentur gelombang di partisi sementara di normal kejadian semua elemen permukaannya bergetar dengan amplitudo yang sama dan fase. Gelombang lentur mengurangi isolasi suara secara karakteristik sebagai akan ditampilkan dalam pembahasan berikut. Misalkan gelombang suara utama tiba di dinding pada sudut θ. Itu bolak-tekanan itu memberikan gaya pada dinding depan, menurut Pers. (6,8) (Dengan x = 0):

9 sebagai R sebelumnya menunjukkan faktor refleksi. Tekanan yang bekerja pada sisi belakang partisi adalah tekanan suara dari gelombang yang ditransmisikan. Menurut eq. (6,15), lagi dengan x = 0, ini adalah: (T = faktor transmisi). Perbedaan dari kedua tekanan memaksa seorang wavelike deformasi dinding dengan periodisitas sama dengan periodisitas-y insiden, yang tercermin dan gelombang ditransmisikan. Ini ditampilkan dalam Gambar 14,6 yang menyajikan contoh lain dari jejak pas sebagaimana telah disebutkan dalam Bagian 6.1. Deformasi lentur bergerak dalam arah y dengan c kecepatan θ dosa /; perpindahan dinding diberikan oleh: Pada satu pandangan pertama mungkin berharap bahwa hal ini membuat dinding lebih tahan terhadap transmisi suara daripada hanya karena inersia massa. Namun, hal ini tidak begitu, paling tidak pada frekuensi rendah, karena gaya pemulih elastis melawan gaya inersia seperti dalam sistem resonansi sederhana. Gambar 14,6 oblikus kejadian suara di dinding. Untuk mengatur ξ perpindahan dalam kaitannya dengan perbedaan tekanan p1-p2 kami kembali ke subbagian dan Tentu saja, untuk mengadaptasi formula dari mereka seksi untuk koordinat kita sekarang kita harus mengganti x dengan y dan η dengan ξ. Lalu keseimbangan gaya di eq. (10,19), dilengkapi dengan sebuah istilah p1-p2, berbunyi:

10 Menurut Pers. (14,12) diferensiasi sehubungan dengan t sama saja dengan sebuah jω faktor sedangkan diferensiasi sehubungan dengan y sesuai dengan faktor dosa θ-jk. Oleh karena itu kami mendapatkan: atau, setelah mengungkapkan ξ perpindahan dinding dengan kecepatannya v = jωξ dan mengganti k dengan ω / c: Pada ekspresi kedua massa spesifik 'efektif'? eff dari tembok itu diperkenalkan. Hal ini dapat disajikan dalam bentuk yang sangat ringkas dengan memperkenalkan karakteristik frekuensi dinding (lihat pers ): Hal ini menyebabkan: Meningkatkan frekuensi dan meningkatkan sudut mengurangi insiden efektif massa, dan dinding tampaknya menjadi lebih ringan. Dengan kata lain, dengan penurunan panjang gelombang dari gelombang lentur dipaksa, atau dengan meningkatnya kelengkungan dinding elastic reaksi menjadi lebih terlihat. Pada frekuensi

11 massa khusus yang efektif bahkan menjadi nol; dinding telah menghilang dari sudut pandang akustik. Fenomena ini disebut ' efek kebetulan '. Pada m frekuensi masih tinggi? Eff akan menjadi negatif, maka suara isolasi dinding secara dominan dikendalikan oleh kekakuan yang lentur. Mengganti ω di eq. (10,29) dengan ωθ CB menghasilkan = c sin θ / sebagai fase kecepatan gelombang lentur bebas. Namun, setuju dengan kecepatan deformasi yang bergerak dalam arah y (lihat eq (14,12)):. di ini frekuensi deformasi dinding yang dikenakan oleh medan suara identik dengan gelombang bending bebas dan karenanya dapat dipertahankan dengan sangat rendah pengeluaran. Kebetulan, tidak mengherankan bahwa karakteristik frekuensi ωc muncul dalam diskusi kita sejak eksitasi lentur gelombang oleh medan suara adalah proses sebaliknya sebagai radiasi suara dari piring bergetar. Untuk menghitung indeks reduksi bunyi kita amati bahwa tekanan suara p1 pada x = 0 pada sisi kiri partisi (lihat Gambar 14,6). adalah jumlah dari tekanan suara dan pr pi kejadian dan tercermin gelombang, sehingga dapat menulis ulang eq. (14,13) dengan cara sebagai berikut: Di sisi lain, di = x 0 komponen normal dari partikel kecepatan di kedua sisi dinding harus sama satu sama lain dan dengan kecepatan v dinding: Menambahkan ini sehubungan dengan Pers. (14.13a) menghasilkan

12 yang secara resmi setuju dengan eq. (14,9). Untuk partisi dengan diabaikan lentur kekakuan frekuensi karakteristik ωc cenderung tak terhingga dan m? eff m?. Gambar 14,7 plot indeks reduksi bunyi seperti yang diberikan oleh Pers. (14,16) untuk insiden beberapa sudut sebagai fungsi frekuensi. Selain dari kurva untuk insiden terdengar normal (θ = 0), semua kurva menunjukkan kemiringan yang sangat tajam mencapai 0 db pada frekuensi ωθ setelah eq. (14,14); dalam rentang frekuensi diatas mereka naik sangat tajam, yaitu sebesar 18 db per oktaf. Dengan meningkatnya sudut Gambar 14,7 Sound transmisi hilangnya sebuah partisi tunggal-daun di berbagai sudut kejadian. frekuensi kejadian di mana terjadi pendekatan nol karakteristik frekuensi ωc. Dalam situasi nyata suara utama tidak akan datang hanya dari satu arah namun kejadian tersebut akan lebih atau kurang acak. Kemudian kemiringan tajam pada Gambar 14,7 akan didistribusikan terus menerus selama rentang di atas karakteristik frekuensi mana menyebabkan kerusakan signifikan isolasi suara dibandingkan dengan yang diperkirakan oleh hukum eq massa. (14.9a). Gambar skematis 14,8 menunjukkan indeks reduksi bunyi sebagai fungsi frekuensi suara pada kejadian

13 acak. Jauh di bawah frekuensi karakteristik maka hukum massa yang sederhana, namun karena suara acak insiden itu adalah 3 db lebih rendah dari yang diperkirakan oleh Pers. (14.9a). Untuk akustik bangunan praktis hasil ini adalah relevansi yang cukup besar. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 14.1 berisi daftar frekuensi karakteristik beberapa partisi. Jelas, kita hanya bisa mengharapkan daun tipis seperti kaca panel dll untuk mematuhi hukum massa di seluruh rentang frekuensi bunga. Untuk partisi tebal karakteristik frekuensi rendah sehingga kebetulan mempengaruhi efek isolasi suara di hampir semua frekuensi. Hal ini dapat juga dilihat dari Gambar 14,9 mana reduksi bunyi plot tertimbang indeks Rw sebagai fungsi dari massa m tertentu?, bangunan umum dengan asumsi bahan. Setelah naik sebuah Rw awal pendekatan nilai konstan karena dengan peningkatan ketebalan dinding frekuensi kritis menjadi lebih kecil diatas isolasi suara yang terganggu oleh efek kebetulan. Dengandemikian, Gambar 14,8 Sound transmisi hilangnya sebuah partisi tunggal-daun di suara acak kejadian, skematis, fc = frekuensi kritis.

14 Tabel frekuensi 14,1 Kritis dari beberapa partisi isolasi suara tidak bisa diperbaiki dalam kisaran ini hanya dengan meningkatkan massa dinding. Hanya dengan sangat tebal dan berat partisi peningkatan lebih lanjut rugi transmisi dapat dicapai, yang, bagaimanapun, jatuh jauh di belakang prediksi hukum massa. Paradoksnya, isolasi suara tipis dinding relatif lebih tinggi dari yang tebal. Oleh karena itu, pernyataan bahwa isolasi suara partisi tergantung di tempat pertama pada berat adalah setidaknya dipertanyakan. Diskusi sebelumnya dimaksudkan untuk melayani sebagai pemahaman dasar proses yang relevan untuk transmisi suara udara melalui dinding. Mereka tidak berarti pengganti untuk pemeriksaan dinding dengan pengukuran. Selain itu, orang harus diperhatikan bahwa dimensi dinding nyata terbatas, akibatnya, gelombang lentur senang di dalamnya oleh gelombang suara miring yang tercermin oleh batasmereka.

15 Inimemodifikasi Gambar 14,9 tertimbang indeks Rw reduksi bunyi dinding-daun tunggal konstruksi biasa sebagai fungsi dari massa khusus mereka. gambar kami telah digambarkan, terutama jika dinding kecil dan material dengan faktor loss rendah (lihat Ayat ). Ini berlaku untuk hal berikut bagian juga.