Под оптимизацией при решении вопросов звукоизоляции подразумевается выбор таких определяющих уровень этой характеристики параметров, которые одновременно позволяют достичь необходимого уровня других эксплуатационных качеств дома при лучших экономических показателях. Когда уровень функциональных и эксплуатационных качеств одинаков, решающим критерием для оценки оптимальности вариантов проектных решений становится их экономичность. Однако требования экономичности не стабильны, их нельзя определить раз и навсегда, так как они зависят от экономической конъюнктуры, общих задач народного хозяйства, обеспеченности различными ресурса ми и т.д. Соответственно наряду с требованием минимизации денежных затрат на первый план могут быть выдвинуты задачи экономии трудовых ресурсов, энергии, снижения материалоемкости или массы конструкций и т.п.
Чтобы найти оптимальное решение, нужно иметь возможность быстро оценить большое число проектных вариантов, параметры которых обеспечивают требуемый уровень звукоизоляции. Для этого необходимы достаточно надежные и в то же время простые практические методы расчета звукоизоляции. Лучше всего поставленную задачу можно решить с помощью таких методов расчета, в которых используют непосредственные зависимости нормируемых характеристик звукоизоляции от изменяемых при проектировании параметров конструкций и планировки зданий.
Изоляция воздушного шума конструкцией характеризуется ее звукоизолирующей способностью
где L1 и L2 — уровни звукового давления, дБ, соответственно в помещении с источником шума и в изолируемом помещении;
10 lg S/А — учитывает влияние на уровень звукового давления в изолируемом помещении площади S, м2, конструкции, излучающей звук, и эквивалентной площади звукопоглощения А, м2, в этом помещении.
Изоляция ударного шума конструкцией характеризуется приведенным уровнем звукового давления, которое возникает в помещении при работе расположенного на этой конструкции стандартизованного источника ударного шума (ударной машины) [4].
Приведенный уровень ударного шума определяют по формуле
где Ly — измеренный уровень звукового давления в изолируемом помещении, приведенный к октавной полосе;
А0 — стандартное звукопоглощение, равное 10 м2;
А — эквивалентная площадь звукопоглощения в изолируемом помещении.
Звукоизолирующая способность конструкции R и приведенный уровень ударного шума Lп в общем случае меняются с изменением частоты звука. Зависимость величины R или Lп от частоты называется частотной характеристикой. Частотные характеристики R и Lп конструкций жилых зданий определяют в полосах частот шириной в 1/3 октавы (увеличение на 1 октаву соответствует удвоению частоты звука). Для этого при измерении уровней звукового давления используют электрические фильтры с указанной шириной пропускания. Изображая частотную характеристику графически, по горизонтальной оси в логарифмическом масштабе откладывают значения среднегеометрических частот полос шириной в 1/3 октавы, а по вертикальной в линейном масштабе — звукоизолирующей способности или приведенного уровня ударного шума в децибелах.
Чтобы оценить звукоизоляционные качества конструкции, нужно сравнить ее звукоизолирующую способность или приведенный уровень ударного шума в каждой полосе частот с требуемыми значениями. Требуемые значения звукоизолирующей способности и приведенного уровня ударного шума, построенные в зависимости от частоты, образуют нормативные частотные характеристики (рис. 1).
Звукоизоляционные качества конструкции оценивают с помощью нормативной частотной характеристики следующим образом. Нормативную частотную характеристику сдвигают вертикально относительно ее первоначального положения так, чтобы среднее неблагоприятное отклонение от нее частотной характеристики конструкции было равно 2 дБ при максимальном неблагоприятном отклонении меньше 8 дБ, либо так, чтобы максимальное неблагоприятное отклонение на любой частоте было равно 8 дБ при среднем неблагоприятном отклонении меньше 2 дБ (неблагоприятными являются отклонения в сторону меньшей звукоизолирующей способности или большего приведенного уровня ударного шума; среднее неблагоприятное отклонение есть сумма всех неблагоприятных отклонений, деленная на число частотных полос, входящих в нормируемый диапазон). Звукоизоляция конструкции оценивается числом, определяющим положение сдвинутой нормативной кривой при выполнении указанных условий. В действовавших до 1978 г. нормах [53] это число называлось показателем изоляции от воздушного шума Ев, или показателем изоляции от ударного шума Еу. Показатель равен целому числу децибел, на которое смещена нормативная частотная характеристика от своего первоначального положения. Если она смещена в сторону большей звукоизолирующей способности или меньшего приведенного уровня ударного шума,показатель имеет знак плюс, если в противоположную сторону — минус. При первоначальном положении кривой оба показателя равны нулю.
В действующих нормах [54] показатели Ев и Еу заменены индексами изоляции воздушного шума Iв и приведенного уровня ударного шума Iу. Между индексами и показателями звукоизоляции существуют следующие соотношения:
Нормативные значения индексов изоляции воздушного шума Iвн составляют, дБ; для стен, перегородок и перекрытий, отделяющих помещения одной квартиры от помещений другой квартиры, а также от лестничных клеток, коридоров и т.п., — 50; для стен, перегородок и перекрытий, разделяющих комнаты внутри квартиры, — 41; для перегородок между комнатами и санитарными узлами одной квартиры — 45; для перекрытий и стен между помещениями квартиры и магазинами — 55; для перекрытий и стен между помещениями квартиры и кафе, ресторанами, спортивными залами и другими "шумными" помещениями — 60. Фактические индексы изоляции воздушного шума должны быть равны или больше нормативных.
Нормативные значения индексов приведенного уровня ударного шума Iну составляют, дБ: для перекрытий, отделяющих помещения одной квартиры от помещений другой квартиры, а также от подвалов, холлов, лестничных клеток и т.п., — 67; для перекрытий между комнатами в двухэтажной квартире — 75; для перекрытий, отделяющих помещения квартир от расположенных выше ресторанов, спортивных залов, кафе и других "шумных" помещений,—50. Фактические значения индексов приведенного уровня ударного шума должны быть равны или меньше нормативных.
Таким образом, нормируемыми характеристиками, определяющими звукоизоляционные качества конструкций жилых зданий, являются их индексы изоляции воздушного шума и приведенного уровня ударного шума. При проектировании необходимо обеспечить нормативные значения этих характеристик, задаваясь определенными конструктивными и планировочными параметрами зданий — геометрическими и физическими.
Связи между нормируемыми характеристиками звукоизоляции и параметрами, изменяемыми при проектировании, многоступенчаты и сложны. Чисто теоретическое выявление таких связей затруднено отсутствием аналитического выражения для определения индекса по известной частотной характеристике звукоизоляции (индекс звукоизоляции находят, как показано ранее, методом последовательных попыток: сдвигая нормативную кривую и проверяя выполнение одного из указанных условий). Теория звукоизоляции дает достаточно сложные выражения зависимости звукоизолирующей способности конструкции или приведенного уровня ударного шума от частоты, а также от геометрических и физических характеристик ограждений. Несмотря на указанные трудности, выявление непосредственных связей между нормируемыми характеристиками (индексами) звукоизоляции и параметрами, изменяемыми при проектировании, возможно на основе анализа теории звукоизоляции и экспериментальных данных. В этой главе рассмотрены такие непосредственные зависимости и основанные на них практические методы расчета, которые используются при проектировании для учета влияния характеристик материалов и конструкций, конструктивной и планировочной структуры здания и других параметров на звукоизоляцию помещений.