AKUSTICKÉ VLASTNOSTI DŘEVO BETONOVÉHO STROPU

AKUSTICKÉ VLASTNOSTI DŘEVO – BETONOVÉHO STROPU

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STAVEBNÍ Koncepční výzkum Fakulty stavební, Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava Zpracovatel: Ing. Pavel Oravec, Ph.D., Ing. Michal Hamala Vedoucí: Prof. Ing. Darja Kubečková, Ph.D. Datum: 10/2012 Ing. Pavel Oravec, Ph.D., Katedra pozemního stavitelství, Fakulta stavební, VŠB - Technická univerzita Ostrava, Ludvíka Podéště 1875/17, 708 33 Ostrava - Poruba, tel.: (+420) 597 321 912, e-mail: [email protected]. Ing. Michal Hamala, Katedra pozemního stavitelství, Fakulta stavební, VŠB - Technická univerzita Ostrava, Ludvíka Podéště 1875/17, 708 33 Ostrava - Poruba, tel.: (+420) 597 321 914, e-mail: [email protected].

ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA

strana 1

Obsah 1

2

3

4

Úvodní myšlenky experimentu

3

Koordinační schůzka

3

Jednání na Fakultě stavební (FAST) a možnosti experimentu

3

Koncepční rozvoj

3

Průběh příprav vzorku a jednání s firmami

3

Návrh vzorku (nosné konstrukce)

3

Nákup materiálu, zajištění betonáže

4

Jednání s partnery pro akustickou zkoušku

5

Odbedňování vzorků a převoz panelů

5

Příprava, osazení a těsnění nosné konstrukce v rámci akustické zkoušky

6

Příprava vzorků

6

Příprava komory

7

Osazení vzorků

8

Těsnění spár

8

Akustická měření a tvorba skladby podlah Cíl a varianty měření

9 9

Konstrukční varianty řešení

9

Přístroje, které byly použity na měření – laboratoř CSI Zlín

9

Vzduchová a kročejová neprůzvučnost

9

Zkušební postup

10

Vzduchová neprůzvučnost

10

Kročejová neprůzvučnost

10

Nosná konstrukce stropu – konstrukční varianta I (hrubá, nosná stropní konstrukce bez podlahových vrstev)

10

Konstrukce stropu s podlahou I – konstrukční var. II (Wolf + Meister)

10

Konstrukce stropu s podlahou II – konstrukční var. III (Rockwool + Fermacell + Meister) 12 Výstupy z akustických měření – laboratoř CSI Zlín

14

1. Měření

14

2. Měření

15

3. Měření

16

4. Měření

17

5. Měření

18

Srovnávací měření – Fakulta stavební (FAST), VŠB – TU Ostrava

19

Přístroje, které byly použity na měření – FAST

19

Výsledky srovnávacího měření

19

5

Teoretický výpočet RW betonové desky

6

Závěr z akustických měření

24

7

Stavební statika

25

8

Poděkování

25

9

Literatura

26

Výstupy z programu


22 22

strana 2

1. ÚVODNÍ MYŠLENKY EXPERIMENTU 2. PRŮBĚH PŘÍPRAV VZORKU A JEDNÁNÍ S FIRMAMI Koordinační schůzka

Prvotním hybným momentem vzniku experimentu byla koordinační schůzka výzkumné skupiny Katedry pozemního stavitelství - 225 pod vedením děkanky FAST prof. Ing. Kubečkové Darji, Ph.D., konající se dne 22. 3. 2012 v rámci projektu „Tvorba a internacionalizace špičkových vědeckých týmů a zvyšování jejich excelence na Fakultě stavební VŠB-TUO“ (tzv. mladí výzkumníci, dále MV). Bylo jednáno o činnosti a plánech skupiny. Jeden z hlavních bodů setkání byl návrh nově řešené problematiky v rámci skupiny a to Akustické vlastnosti dřevo – betonových spřažených konstrukcí se zaměřením na stropní konstrukce. Ing. Oravec a Ing. Hamala byli pověřeni informovat se o této problematice a zjistit možný směr výzkumu.

Jednání na Fakultě stavební (FAST) a možnosti experimentu V návaznosti na schůzku proběhla jednání a informační sezení se členy ostatních kateder FAST, kteří se danou problematikou zabývají. Jednalo se o: Doc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D., Ing. Petr Agel (oba Katedra konstrukcí - 221), Ing. Jana Daňková (Katedra stavebních hmot a hornického stavitelství - 223). Z jednání vzešla kooperace katedry 221 a 225, kde katedra 225 (Hamala, Oravec) iniciovala problematiku akustiky a katedra 221 (Lokaj, Agel) problematiku stavební statiky. Myšlenka sloučení těchto dvou zkoumaných vlastností v jednom projektu byla jak logická, tak i z pohledu ekonomických výhod (užití jednoho vzorku stropu pro dva různé experimenty) realizovatelná.

Návrh vzorku (nosné konstrukce) Ve spolupráci s Doc. Lokajem a Ing. Agelem v měsíci květnu probíhala jednání o návrhu vlastní nosné konstrukce vzorku dřevo – betonového stropu. Na jednáních byla upřesněna konstrukce a následně sestaven výkres tvaru vzorku viz 1. Vzorek stropní konstrukce pro akustickou zkoušku byl z dopravních a manipulačních důvodů složen ze dvou panelů o rozměrech 3,6 x 1,5 m. Akustická zkouška proběhla ve dnech 30. 7. – 2. 8. 2012. Pro statickou zkoušku byly použity 4 ks panelů velikosti 3,6 x 1,5 m. Celkem byly vytvořeny 2 a 2 kusy panelů se dvěma rozdílnými typy spřažení dřevěného nosníku s betonem. Statická zkouška proběhla v srpnu 2012. Typy spřažení: a) Pomocí děrovaných ocelových desek s konvexními hřebíky (dynamické zatížení). b) Pomocí ocelových desek s prolisovanými trny (statické zatížení).

Následně byly zjišťovány možnosti, kde provést experimenty (akustickou zkoušku dřevo – betonového stropu a statickou zkoušku). Po průzkumu a telefonickém zjišťování možností experimentálního měření ve zkušebnách v ČR (Praha, Zlín, Brno, Ostrava) vzešla nejekonomičtější varianta zkušebny CSI Zlín – akustika. Prohlídka prostředí zkušebny a první jednání proběhla dne 26. 4. 2012. Jednání pro statickou zkoušku zajišťoval Doc. Lokaj a Ing. Agel. Jako nejvýhodnější se ukázalo provést experiment ve zkušebně TZÚS Ostrava.

Koncepční rozvoj Z důvodu nutných finančních nároků na provádění experimentů a přípravy vzorků proběhla jednání o možnostech dalších investic (mimo projekt MV – „mladí výzkumníci“), které by umožnily výzkum realizovat. V dubnu 2012 Fakulta stavební vyhlásila soutěž na čerpání prostředků z tzv. Koncepčního rozvoje vědy a výzkumu pro rok 2012. Výše financí byla přidělena na základě žádosti, kde jedním z rozhodujících kritérií úspěšnosti bylo množství získaných bodů dle hodnocení vědy a výzkumu. Pod vedením Ing. Pavla Oravce, Ph.D. se spoluřešiteli Ing. Hamalou a Ing. Agelem byla v dubnu 2012 sestavena přihláška výzkumného projektu v konsensu s dlouhodobým koncepčním rozvojem vědy a výzkumu na FAST. Projekt s názvem „Analýza spřažené dřevo-betonové stropní konstrukce“ byl k 1. 5. 2012 schválen k realizaci. Cíle projektu: 1. Návrh vzorku spřažené dřevo - betonové stropní konstrukce. 2. Výroba vzorku stropní konstrukce o velikosti 3,0 x 3,6 m (skládající se z 2 ks panelů 3,6 x 1,5 m). 3. Stanovení akustických vlastností - kročejové a vzduchové neprůzvučnosti, v certifikované zkušebně stavební akustiky CSI Zlín. 4. Stanovení stavebně – statických vlastností. Dynamické a ohybové zkoušky byly prováděny ve zkušebně TZÚS Ostrava.


Obr. 1 : Pohled na měřený objekt

Nákup materiálu, zajištění betonáže Dne 13. 6. 2012 byly zakoupeny dřevěné KVH nosníky v prodejně JAVHOLZ Ostrava a následně převezeny na firmu PROFINVESTIK – Horní Suchá, kde byly na nosníky osazeny styčníkové plechy. Dne 21. 6. 2012 cesta Ostrava (odjezd od FAST a převoz 4 ks KVH nosníků a nářadí z vlastních zdrojů pro výrobu bednění) – Horní Suchá (vyzvednutí připravených 4 ks KVH nosníků) – Zlín (stavba bednění – bednění vyráběné z dřevěných prken dodaných firmou TAŠ – STAPPA včetně kari sítí a betonu) .

strana 3

Dne 22. 6. 2012 Zlín (betonáž vzorků) – Ostrava (odvoz nářadí a příjezd na FAST). V rámci úspory nákladů byla výroba bednění a betonáž prováděna „svépomocí“ členy řešitelského kolektivu (Oravec, Hamala, Agel). Betonáž probíhala ve Zlíně v areálu firmy TAŠ - STAPPA Zlín (pila). Celkem byly vytvořeny 4 panely o velikosti 1,5 x 3,6 m. Stropní konstrukce pro experimentální akustická měření byla složena ze dvou panelů. Celkový rozměr hodnocené konstrukce 3 x 3,6 m. Pro statickou zkoušku byly připraveny 4 panely. Statistické údaje: • Plocha desky pro akustickou zkoušku (2 panely) - 10,8 m2. • Hmotnost 1 panelu - cca 850 kg. • Spotřeba řeziva na bednění (4 panely) - 0,469 m3. • Spotřeba betonu C 20/25 X0 (4 panely) – 1,5 m3. • Spotřeba svařovaných sítí velikosti 2000 x 3000 mm s dráty 5x100x100 mm(4 panely) - 6 ks.

Obr. 3: Příprava bednění

• Spotřeba distančníků (krycí tloušťka 15 mm) 10 ks / panel. • Dřevěné lepené lamelové nosníky KVH 80x140x3600 mm – 2 ks / panel. • Styčníkové desky s prolisovanými trny T150-1315 – 8 ks / KVH nosník • Styčníkové plechy s konvexními hřebíky 8 ks plechů 100x60x1,5 mm / 1 ks KVH nosník (5 ks hřebíků / plech; původní velikost plechu 200x60x1,5 mm – pro použití bylyplechy po délce rozpůleny). • Spojovací materiál – šrouby a hřebíky cca 10 kg. Použité dopravní prostředky, stroje a nářadí: • VŠB – TU Ostrava • Služební vozidlo – Renault Master. • Přívěsný vozík brzděný, dvounápravový.

Obr. 4: Ukládání ocelové výztuže do bednění

• FAST, laboratoř stavebních hmot • Vibrátor ponorný elektrický - ENAR AVMU • Prodlužovací kabel 50 m (buben). • Vlastní nářadí řešitelů • pokosová pila, • elektrická vrtačka, • aku vrtačka, • úhlová bruska, • motorová řetězová pila, • prodlužovací kabel 20 m, • tesařská kladívka a sekera, • 2 lopaty, 2 x vodováha, • pákové kleště, • zednická lžíce, ocelové a plastové hladítko.

Obr. 2: Pohled na měřený objekt


Obr. 5: Bednění před betonáží (včetně nosníků a výztuže)

Obr. 6: Betonáž panelů

strana 4

Odbedňování vzorků a převoz panelů Dne 26. 7. 2012 • Cesta Ostrava (Fakulta stavební) – Zlín. • Odbedňovací práce (4 ks panelů 1,5x3,6 m). • Osazení kotev pro zdvih jeřábem na chemické kotvy (6 ks / panel). • Nakládání 2 ks panelů; jeřáb - Taš Stappa. • Převoz 2 ks panelů Taš Stappa Zlín – CSI Zlín. • Otáčení panelů do stavební polohy; jeřáb - CSI Zlín (betonáž a transport se realizoval „vzhůru nohama“). Dne 27. 7. 2012 • Nakládání zbylých 2 ks panelů; jeřáb – Taš Stappa. Obr. 7: Betonáž panelů

• Převoz panelů Zlín – TZÚS Ostrava Pro transport vzorků bylo použito služební vozidlo Renault Master řízený členy týmu a dvouosý brzděný přívěs pro přepravu aut. Na odbedňovacích pracích se podílel tým z Fakulty stavební (Oravec, Hamala, Agel) za asistence zaměstnanců Taš Stappa Zlín.

Obr.8: Ukládání betonu Obr. 10: Odbedňování vzorků

Obr. 9: Pohled na panely po betonáži

Jednání s partnery pro akustickou zkoušku

Obr. 11: Montáž kotev (6 ks panel) Obr. 12: Manipulace za pomocí jeřábu

V rámci kooperace probíhala v měsících 05–07/2012 jednání s firmami ohledně spolupráce na projektu a sponzorské dodávky podlahového souvrství. Cílem bylo sestavení takového souvrství, aby výsledná skladba reprezentovala skutečné použití stropů na stavbách. Jednání a komunikaci vedl Ing. Oravec. Oslovení partneři: • ROCKWOOL, Pavel Matoušek (potvrzena spolupráce), • CIUR, Michal Řehulka (potvrzena spolupráce), • STEICO (nepotvrzena spolupráce), • MEISTER, Karel Hozman (potvrzena spolupráce), • FERMACELL, David Švábenský (potvrzena spolupráce).


strana 5

Obr. 13: Transport vzorků do zkušebny

Obr. 16: Otáčení panelů

Obr. 14: Vykládání vzorků ve zkušebně

Obr. 17: Převoz druhých 2 ks panelů o hmotnosti 1700 kg na statickou zkoušku do Ostravy

Obr. 15: Otáčení panelů

3. PŘÍPRAVA, OSAZENÍ A TĚSNĚNÍ NOSNÉ KONSTRUKCE V RÁMCI AKUSTICKÉ ZKOUŠKY Příprava vzorků Před uložením panelů do stropního otvoru měřicí komory byly na panelech vyplněny dutiny, tzv. hnízda, která se utvořila během betonáže a srovnány nerovnosti.

Obr. 18 : Diskuse k úpravě povrchu Obr. 19 : Detail „dutiny“


strana 6

Obr. 20: Plnění „dutiny“

Obr. 23: Schéma akustické komory

Obr. 21: Úprava povrchu hrubé podlahy

Obr. 24: Odstranění horního „víka“ komory

Obr. 22: Konstrukce před osazením vrstev podlahy

Příprava komory

Obr. 25: Pohled shora do vysílací místnosti Obr. 26: Odstranění prvního dílu dělicího ŽB stropu

Akustická komora (obr. 23) umožňuje laboratorní měření akustických vlastností vertikálních a horizontálních konstrukcí. Postup přípravy komory spočíval v těchto činnostech: • Odstranění horního víka komory (obr. 24). • Odstranění 2 dílů vodorovné ŽB konstrukce včetně gumových a provazcových těsnění dělicí místnosti B a C (obr. 26 a 27). LEGENDA K 23: A Příjímací komora (svislá konstrukce) B Vysílací komora C Příjímací komora (vodorovná konstrukce) I Prostor pro osazení svislé zkoumané konstrukce II Horní víko (uzavírá vysílací komoru) III Prostor pro osazení vodorovné zkoumané konstrukce


strana 7

Obr. 27: Konstrukce před osazením vrstev podlahy

Obr. 30: Osazení panelu I do komory Obr. 31: Osazování panelu II do komory

Osazení vzorků Za pomocí halového jeřábu došlo k osazení dvou kusů dřevo - betonových spřažených stropních panelů (jeden panel velikosti 3 x 1,5 m). Ukládání panelů a pohled na konstrukci viz obr. 29 - 32.

Obr. 32: Finální osazení panelů

Těsnění spár Obr. 28: Otvor pro osazení zkoumané stropní konstrukce

Po uložení stropní konstrukce následovalo utěsnění spár po obvodu konstrukce a v místě styku panelů. Těsnění bylo prováděno tak, aby dokonale zamezilo šíření zvuku bočními cestami. Materiál použitý na těsnění: • mikroporézní pryž různých tlouštěk (dle tloušťky mezery) • textilní provazec • akrylátový tmel Spára po obvodu byla těsněna v pořadí pryž, provazec, pryž. Na spáru mezi panely byla použita kombinace pryže a akrylátového tmelu. Těsnění panelů viz 33, 34, 35. Obr. 33: Těsnění spáry provazcem

Obr. 29: Transport panelu I do komory


strana 8

4 AKUSTICKÁ MĚŘENÍ A TVORBA SKLADBY PODLAH Cíl a varianty měření Cílem měření bylo vyhodnotit akustické vlastnosti, tj. vzduchovou a kročejovou neprůzvučnost nově navrhované dřevo – betonové spřažené stropní konstrukce ve 3 konstrukčních variantách (dle skladby podlahy). Předmětem zkoušky bylo laboratorní měření vzduchové a kročejové neprůzvučnosti podle ČSN EN ISO 10140-2, ČSN EN ISO 10140-3.

Konstrukční varianty řešení Obr. 34: Těsnění spáry pryží

Celkem vznikly tři varianty konstrukčního řešení (dle skladby podlah) a pět variant měření, které jsou popsány níže. Pro všechny varianty měření je zjišťována vzduchová i kročejová neprůzvučnost. Konstrukční varianta I (hrubá podlaha – nosná konstrukce; KVH nosník + ŽB deska) • I. Měření - nosná stropní dřevo – betonová konstrukce bez podlahových vrstev. Skladba konstrukce viz 37. Konstrukční varianta II včetně srovnávacích měření (PODLAHA I; ŽB deska + dřevovláknitá deska + wolf + meister). V návaznosti na II. konstrukční variantu proběhla srovnávací měření s přístrojovým vybavením Fakulty stavební, VŠB – TU Ostrava. Měření vedl Ing. Oravec, Ph.D. ve spolupráci s Ing. Hrubou a Ing. Hamalou. Srovnávací měření je podrobněji popsáno v kapitole 4.7. • II. Měření - nosná stropní konstrukce s podlahou I včetně nášlapné vrstvy. Skladba konstrukce viz 47.

Obr. 35: Pohled na konstrukci ze spodní části; těsnění spáry mezi panely

• III. Měření - nosná stropní konstrukce s podlahou I bez nášlapné vrstvy. Skladba konstrukce viz 48 (bez plovoucí podlahy). Konstrukční varianta III (PODLAHA II; ŽB deska + Rockwool + Fermacell + Meister) • IV. Měření - nosná stropní konstrukce s podlahou II včetně nášlapné vrstvy. Skladba konstrukce viz 56. • V. Měření - nosná stropní konstrukce s podlahou II bez nášlapné vrstvy. Skladba konstrukce viz 57 (bez plovoucí podlahy).

Přístroje, které byly použity na měření - laboratoř CSI Zlín • analyzátor Norsonic RTA 840

M 07 2024

• měřicí mikrofon B.K.

M 07 2005

• akustický kalibrátor B.K.

M 07 2015

• normalizovaný zdroj kročejového hluku I 10 780.

Vzduchová a kročejová neprůzvučnost Obr. 36: Konstrukce po utěsnění před měřením

Vzduchová neprůzvučnost je vlastnost stavební konstrukce projevující se ztrátou akustického výkonu zvuku při přenosu vzduchem prostřednictvím konstrukce. Požadavky na vzduchovou neprůzvučnost mezi místnostmi a obvodových plášťů budov stanoví ČSN 73 0532. Vážené hodnoty vzduchové neprůzvučnosti nesmí být nižší než požadované hodnoty uvedené v normě, musí tedy platit, že R´w ≥ R´w,pož, hodnoty jsou měřeny v decibelech (dB). Kročejová neprůzvučnost je definována jako vlastnost stropní konstrukce vzdorovat přenášení hluku vznikajícího mechanickými rázy na konstrukci (chůze, pád tělesa, provoz strojů apod.). Požadavky na kročejovou neprůzvučnost mezi místnostmi stanoví ČSN 73 0532. Vážené normované hladiny akustického tlaku kročejového zvuku nesmí překročit požadované hodnoty uvedené v normě, musí tedy platit, že L´n,w ≤ L´n,w,pož, hodnoty jsou měřeny v decibelech (dB).


strana 9

Zkušební postup Vzduchová neprůzvučnost Měření bylo prováděno ve zvukových komorách. Konstrukce komor odpovídá normě ČSN EN ISO 10140-5. Zkoušený vzorek byl zabudován mezi místností zdroje zvuku a příjmu zvuku. Schéma uložení vzorku viz 24. V komoře se zdrojem zvuku se vybudí ustálený zvuk se spojitým spektrem v pásmu od 100 do 5000 Hz. Měří se střední hladiny akustického tlaku (v dB) v obou komorách. Neprůzvučnost R je určena vztahem R=L1- L2+10logSA (dB) kde je L1... střední hladina akustického tlaku v místnosti zdroje, L2... střední hladina akustického tlaku v místnosti příjmu, S... plocha zkoušeného vzorku v m2, A...ekvivalentní pohltivá plocha v místnosti příjmu v m2. Velikost ekvivalentní pohltivé plochy se stanoví z doby dozvuku měřené v souladu s ČSN ISO 3382-2 za použití Sabinova vzorce

Obr. 38: Vysílací komora s všesměrovým zdrojem hluku před I. měřením

A= 0,16 VT kde je V... objem místnosti příjmu (m3), T... doba dozvuku v místnosti příjmu (v sekundách). Z hodnot neprůzvučnosti R v třetino - oktávových pásmech 100 až 3150 Hz se pomocí směrné křivky posunem podle ČSN EN ISO 717-1 stanoví jednočíselná veličina Rw a faktory přizpůsobení spektru C, Ctr. Kročejová neprůzvučnost Na zkoumanou stropní konstrukci je umístěn normalizovaný zdroj kročejového hluku. Měřeny jsou střední hladiny akustického tlaku v místnosti příjmu (dolní komora – C, viz 24) v jednotlivých třetino - oktávových pásmech od 100 do 5000 Hz. Normovaná hladina akustického tlaku kročejového zvuku Ln se určí podle vztahu Ln=Li+10logAA0 (dB) kde je Li... střední hladina akustického tlaku v místnosti příjmu, A... ekvivalentní pohltivá plocha v místnosti příjmu v m2, A0... referenční hodnota, A0 = 10 m2.

Obr. 39: Vysílací komora s kročejovým zdrojem hluku, konstrukce před I. měřením

Konstrukce stropu s podlahou I – konstrukční varianta II (Wolf + MEISTER)

Z hodnot Ln v třetino - oktávových pásmech 100 až 3150 Hz se pomocí křivky postupem podle ČSN EN ISO 717-2 stanoví jednočíselná veličina, vážená normovaná hladina kročejového zvuku Ln,w a faktor přizpůsobení spektru C1.

Nosná konstrukce stropu – konstrukční varianta I (hrubá, nosná stropní konstrukce bez podlahových vrstev)

Obr. 40: Skladba podlahy – konstrukční varianta II Obr. 41: Pokládání podkladní vrstvy, 2x10 mm měkká dřevovláknitá deska

Obr. 37: Skladba podlahy – konstrukční varianta I LEGENDA K 37: 1

ŽB deska (ocelová kari síť 100/100/5, beton C 20/25 XO)

2

spřahovací prvek (ocelová deska s prolisovanými trny)

3

dřevěný KVH nosník profilu 80/140 mm


strana 10

Obr. 42: Pokládání akustických desek Wolf TRI 15 mm

Obr. 46: Finální podoba konstrukce, II. měření

Obr. 43: Těsnění spár mezi deskami křemičitým pískem

Obr. 47: Podlahové vrstvy před III. měřením

Obr. 44: Pokládání plovoucí podlahy MEISTER 100S

Obr. 48: Demontáž podlahy I

Obr. 45: Těsnění spár po obvodu nášlapné vrstvy


strana 11

Konstrukce stropu s podlahou II – konstrukční varianta III (Rockwool + Fermacell + Meister)

Obr. 49: Skladba podlahy – konstrukční varianta III

Obr. 53: Pokládání roznášecích sádro - vláknitých desek Fermacell 2E22

Obr. 50: Pokládání akustických izolačních desek Rockwool Steprock HD4F

Obr. 54: Pokládání nášlapné vrstvy, Meister LC 100S

Obr. 51: Vyplnění spár mezi deskami Obr. 52: Kompletní souvrství z akustických izolačních desek Rockwool Steprock HD4F

Obr. 55: Finální podoba konstrukce, IV. měření Obr. 56: Kompletní souvrství roznášecích desek Fermacell 2E22, V. měření


strana 12

Obr. 57: Demontáž podlahového souvrství

Obr. 58: Demontáž nosné konstrukce stropu

Obr. 59: Tým výzkumníků z Fakulty stavební, VŠB – TU Ostrava (zleva: Ing. Pavel Oravec, Ph.D; Ing. Michal Hamala; Ing. Barbora Hrubá)


strana 13

Výstupy z akustických měření – laboratoř CSI Zlín Podmínky zkoušky:

I. MĚŘENÍ Nosná stropní dřevo – betonová konstrukce bez podlahových vrstev.

zkušební plocha

10 m2;

Skladba konstrukce:

objem místnosti zdroje

90 m3;

ŽB deska tl. 60 mm (ocel - kari síť 100/100/5,

objem místnosti příjmu

75 m3;

beton - C 20/25 XO), plošná hmotnost m´= 150 kg/m2,

teplota vzduchu

22˚C;

dřevěný KVH nosník průřezu 100/140 mm

relativní vlhkost

68 %;

atmosférický tlak

992 hPa

Obr. 60: Kročejová neprůzvučnost I. měření, Lnw = 91 dB

Obr. 61: Vzduchová neprůzvučnost I. měření. Rw = 39 dB


strana 14

Výstupy z akustických měření – laboratoř CSI Zlín Podmínky zkoušky: zkušební plocha

10 m2;


90 m3;


75 m3;

teplota vzduchu

22˚C;

relativní vlhkost

68 %;

atmosférický tlak

992 hPa

II. MĚŘENÍ Nosná stropní dřevo – betonová konstrukce bez podlahových vrstev. Skladba konstrukce: plovoucí podlaha MEISTER LC 100S – tl. 9 mm, akustické desky WOLF TRI – tl. 15 mm, plošná hmotnost m´ = 14 kg/m2 měkká dřevovláknitá deska – tl. 2 x 10 mm, plošná hmotnost m´ = 4,0 kg/m2 ŽB deska tl. 60 mm (ocel - kari síť 100/100/5, beton - C 20/25 XO), plošná hmotnost m´ = 150 kg/m2 Dřevěný KVH nosník průřezu 100/140 mm

Obr. 62: Kročejová neprůzvučnost II. Měření, Ln,w = 58 dB

Obr. 63: Vzduchová neprůzvučnost II. měření. Rw = 56 dB


strana 15


10 m2;


90 m3;


75 m3;

teplota vzduchu

22˚C;

relativní vlhkost

68 %;

atmosférický tlak

992 hPa

III. MĚŘENÍ Nosná stropní konstrukce s podlahou I bez nášlapné vrstvy. Skladba konstrukce: akustické desky WOLF TRI – tl. 15 mm, měkká dřevovláknitá deska – tl. 2x10 mm, ŽB deska tl. 60 mm (ocel - kari síť 100/100/5, beton - C 20/25 XO). Dřevěný KVH nosník průřezu 100/140 mm

Kročejová neprůzvučnost v této variantě nebyla měřena. Na akustických deskách Wolf by bylo rizikové realizovat zkoušku kročejové neprůzvučnosti. Desky z kartonového papíru jsou plněny křemičitým pískem. Použití přístroje (klepadla) pro vyvolání kročejového hluku by akustické desky mohlo poškodit.

Obr. 64: Vzduchová neprůzvučnost III. měření. Rw = 54 dB


strana 16


10 m2;


90 m3;


75 m3;

teplota vzduchu

22˚C;

relativní vlhkost

68 %;

atmosférický tlak

992 hPa

IV. MĚŘENÍ Nosná stropní konstrukce s podlahou II včetně nášlapné vrstvy Skladba konstrukce: plovoucí podlaha MEISTER LC 100S – tl. 9 mm, sádro - vláknité desky FERMACELL 2E22 – tl. 25 mm, čedičové desky ROCKWOOL STEPROCK HD 4F – tl. 50 mm, ŽB deska tl. 60 mm (ocel - kari síť 100/100/5, beton - C 20/25 XO). Dřevěný KVH nosník průřezu 100/140 mm

Obr. 65: Kročejová neprůzvučnost IV. měření, Ln,w = 55 dB

Obr. 66: Vzduchová neprůzvučnost IV. měření. Rw = 59 dB


strana 17


10 m2;


90 m3;


75 m3;

teplota vzduchu

22˚C;

relativní vlhkost

68 %;

atmosférický tlak

992 hPa

V. MĚŘENÍ Nosná stropní konstrukce s podlahou I bez nášlapné vrstvy. Skladba konstrukce: sádro - vláknité desky FERMACELL 2E22 – tl. 25 mm, čedičové desky ROCKWOOL STEPROCK HD 4F – tl. 50 mm, ŽB deska tl. 60 mm (ocel - kari síť 100/100/5, beton - C 20/25 XO). Dřevěný KVH nosník průřezu 100/140 mm.

Obr. 67: Kročejová neprůzvučnost V. měření, Ln,w = 55 dB

Obr. 68: Vzduchová neprůzvučnost V. měření. Rw = 56 dB


strana 18

Srovnávací měření – Fakulta stavební (FAST), VŠB – TU Ostrava Pro ověření správnosti měření a porovnání funkčnosti a přesnosti měřících přístrojů byla provedena srovnávací měření s pomocí přístrojového vybavení Fakulty stavební.

Přístroje, které byly použity na měření – FAST Při srovnávacím měření byly použity špičkové přístroje od firmy Brüel & Kjær viz 70. Celé měřící zařízení včetně mikrofonu bylo kalibrováno před měřením akustickým kalibrátorem.

Výsledky srovnávacího měření Srovnávací měření proběhlo na konstrukci s podlahou I včetně nášlapné vrstvy. Srovnání je tedy s měřením II. Bylo postupováno dle požadavků uvedených v ČSN EN ISO 1404 a ČSN EN ISO 140-7 tak, jako by byla zjišťována hodnota neprůzvučnosti přímo na stavbě. Naměřené průběhy neprůzvučnosti v kmitočtovém spektru i výsledné hodnoty jsou srovnatelné s laboratorními a reprezentují správný měřický postup pracovníků akustické laboratoře Fakulty stavební VŠB-TU Ostrava i přesnost přístrojů.

Obr. 70: Instalace mikrofonu v přijímací místnosti


strana 19

Obr. 71: Kročejová neprůzvučnost srovnávacího měření II. na konstrukci s podlahou I, Ln,w = 57 dB


strana 20

Obr. 72: Vzduchová neprůzvučnost srovnávacího měření II. na konstrukci s podlahou I., Rw = 55 dB


strana 21

5. TEORETICKÝ VÝPOČET RW BETONOVÉ DESKY Pro účely porovnání byl zpracován teoretický výpočet vzduchové neprůzvučnosti betonové desky v programu Neprůzvučnost.

VÝSLEDKY VYŠETŘOVÁNÍ: Kmitočet Norm. hladina kročej. zvuku:

1.vrstvy

2.vrstvy

3.vrstvy

výsledná ref. křivka

Rozdíl

f[Hz] Ln1[dB] Ln2[dB] Ln3[dB] Ln[dB]

Ln,r[dB] dL[dB]

100

68,0

-----

-----

68,0

92

-----

125

69,6

-----

-----

69,6

92

-----

Výstupy z programu

160

71,6

-----

-----

71,6

92

-----

TEORETICKÝ VÝPOČET KROČEJOVÉ NEPRŮZVUČNOSTI STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

200

73,6

-----

-----

73,6

92

-----

250

75,6

-----

-----

75,6

92

-----

315

77,6

-----

-----

77,6

92

-----

400

80,3

-----

-----

80,3

91

-----

500

80,5

-----

-----

80,5

90

-----

630

80,1

-----

-----

80,1

89

-----

800

79,8

-----

-----

79,8

88

-----

1000 80,6

-----

-----

80,6

87

-----

1250 81,6

-----

-----

81,6

84

-----

1600 82,6

-----

-----

82,6

81

1,6

2000 83,6

-----

-----

83,6

78

5,6

2500 84,6

-----

-----

84,6

75

9,6

3150 85,6

-----

-----

85,6

72

13,6

dle J.Čechura: Stavební fyzika 10, ČVUT 1997 a ČSN EN ISO 717-1 a ČSN EN ISO 717-2 (1998) NEPRŮZVUČNOST 2005 KONTROLNÍ TISK VSTUPNÍCH DAT: Základní parametry úlohy: Typ konstrukce: strop bez podlahy či s podlahou bez podložky Typ výpočtu:

vážená norm. hladina kroč. zvuku (index kročej. hluku)

Korekce k:

0,0 dB

Zadané vrstvy konstrukce (od chráněné místnosti): č. Název

D[m] Ro[kg/m ] c[m/s] eta[-] Ed[MPa] /alfa[-]

1 Železobeton 1

3

0,0600

2300,0 3162

0,080

Součet:

30,5

Pro frekvenci 2500 Hz je nepříznivá odchylka větší než 8 dB. Pro frekvenci 3150 Hz je nepříznivá odchylka větší než 8 dB. Vážená normalizovaná hladina kročejového zvuku Lnw = 90 dB Faktor přizpůsobení spektru

Cl = -13 dB

Obr. 73: Teoretická hodnota kročejové neprůzvučnosti betonové konstrukce desky.


strana 22

Výstupy z programu

VÝSLEDKY VYŠETŘOVÁNÍ:

TEORETICKÝ VÝPOČET VZDUCHOVÉ NEPRŮZVUČNOSTI STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ dle J.Čechura: Stavební fyzika 10, ČVUT 1997 a ČSN EN ISO 717-1 a ČSN EN ISO 717-2 (1998) NEPRŮZVUČNOST 2005 KONTROLNÍ TISK VSTUPNÍCH DAT: Základní parametry úlohy: Typ konstrukce: jednoduchá jednovrstvá Typ výpočtu:

vážená neprůzvučnost (index vzduch. neprůzvučnosti)

Korekce k:

0,0 dB

Zadané vrstvy konstrukce (od chráněné místnosti): č. Název

D[m] Ro[kg/m3] c[m/s] eta[-] Ed[MPa] /alfa[-]

1 Železobeton 1

0,0600

2300,0 3162

0,080

Kmitočet

Neprůzv.

Ref. křivka

Rozdíl

f[Hz]

R[dB]

Rref[dB]

deltaR[dB]

100

35,3

26

-----

125

35,7

29

-----

160

35,7

32

-----

200

35,7

35

-----

250

35,7

38

2,3

315

35,7

41

5,3

400

35,7

44

8,3

500

38,5

45

6,5

630

41,9

46

4,1

800

45,2

47

1,8

1000

47,4

48

0,6

1250

49,4

49

-----

1600

51,4

49

-----

2000

53,4

49

-----

2500

55,4

49

-----

3150

57,4

49

Součet:

----29,0

Pro frekvenci 400 Hz je nepříznivá odchylka větší než 8 dB. Vážená neprůzvučnost (laboratorní) Rw:

45 dB

Faktor přizpůsobení spektru C:

-1 dB

Faktor přizpůsobení spektru C,tr:

-4 dB

Zápis dle ČSN EN ISO 717-1: Rw (C;Ctr) = 45 (-1;-4) dB

Obr. 74: Teoretická hodnota vzduchové neprůzvučnosti betonové konstrukce desky.


strana 23

6 ZÁVĚR Z AKUSTICKÝCH MĚŘENÍ V rámci experimentálního měření byly laboratorně ověřeny akustické vlastnosti nově navrženého typu dřevo – betonového spřaženého stropu. V současnosti můžeme pozorovat u českých producentů dřevostaveb lehkou averzi vůči konstrukcím tohoto typu, neboť mokrý proces při výrobě betonu není v konsensu se suchou montovanou výstavbou a způsobuje prodloužení doby výstavby.

U námi navržených skladeb podlah (viz obr. 40 a 49) jsme dosáhli velmi dobrých akustických vlastností. Zjištěné laboratorní hodnoty vzduchové neprůzvučnosti Rw [dB] a hladiny akustického tlaku kročejového zvuku Lnw [dB] jsou popsány v Tabulce 1 níže. Naměřené hodnoty vyhovují požadavkům normy pro stropní konstrukce oddělující byty. Experiment potvrdil možnou využitelnost dřevo – betonových spřažených stropních konstrukcí v bytové vícepodlažní výstavbě, kde se projeví i další výhody jako požární odolnost a zvýšení torzní tuhosti skeletové nosné konstrukce.

Je zapotřebí vnímat nenahraditelné výhody použití dřevo betonové spřažené konstrukce v konstrukcích dřevostaveb. Materiál s velkou plošnou hmotností - železobeton příznivě ovlivňuje akustické vlastnosti konstrukce.

Tabulka 1: Výsledné hodnoty měření

Obr.75 : Průběh hodnot kročejové neprůzvučnosti (Lnw) na měřených konstrukcích


strana 24

Obr. 76. : Průběh hodnot vzduchové neprůzvučnosti (Rw) na měřených konstrukcích.

Na základě experimentu můžeme konstatovat, že je z akustického hlediska tento kompozit pro použití ve výstavbě velmi vhodný. Skladba podlahy v relativně malých tloušťkách (104 mm a 144 mm bez dřevěného nosníku; rozměry nosníku závisí na statickém návrhu) vykazuje velmi dobré akustické vlastnosti.

8. PODĚKOVÁNÍ

7. STAVEBNÍ STATIKA

Na experimentu se podílely a finančně i věcně jej podpořili firmy Taš Stappa beton spol. s.r.o. Zlín, CIUR, a.s. Brandýs nad Labem, Rockwool, a.s. Bohumín, Podlahy Meister, s.r.o. Hovorčovice, Fermacell GmbH, Praha.

Výstupy a vyhodnocení v rámci experimentu zkoumaného statické vlastnosti dřevo – betonových spřažených panelů se v současnosti zpracovávají. Problematika statických vlastností panelů je zajišťována Ing. Agelem a Doc. Lokajem (Katedra Konstrukcí) ve spolupráci s TZÚS Ostrava.


Práce byla podpořena z prostředků koncepčního rozvoje vědy, výzkumu a inovací pro rok 2012 přidělených VŠB-TU Ostrava Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky.

Zaměstnanci zkušebny CSI Zlín Miroslavu Figallovi za operativní provedení přípravy a neúnavné testování rozličných variant vzorků v komorách bez ohledu na pracovní dobu.

strana 25

9. LITERATURA

[10] ORAVEC, P., BURŠOVÁ, M. Akustické vlastnosti referenční dřevostavby. In Dřevostavby 2009 – Oščadnica. Žilina: Žilinská univerzita, 2009, s. 157–162, ISBN 978-80-970171-0-1.

[1] VONKA, Martin. Metodika SBToolCZ: manuál hodnocení bytových staveb ve fázi návrhu. 1. vyd. Praha: Katedra konstrukcí pozemních staveb - Expertní centrum SUBSTANCE, Fakulta stavební ČVUT v Praze, 2011, 167 s. ISBN 978-80-01-04664-7.

[11] SKOTNICOVÁ, I., BURŠOVÁ, M., ORAVEC, P. a DOSTÁL, J. Akustické hodnocení dřevěného trámového stropu bývalé úřednické kolonie na ul. Ruská, Ostrava-Vítkovice. In „TRWAŁOŚĆ MATERIAŁÓW I KONSTRUKCJI” – Kamień Śląski, Opole: Politechnika Opolska, 2009.

[2] GAGNON, S a S RIVEST. A case study of a 6-storey hybrid wood-concrete office building in Québec, Canada. In: CRUZ, Editor Paulo J. S. Structures and architecture: proceedings of the 1st International Conference on Structures and Architecture, ICSA 2010, Guimarães, Portugal, 21-23 July 2010. 2010. vyd. Boca Raton, Fla: CRC, 2010, s. 390-397. ISBN 978-041549249-2. [3] HUANG, Li, Yingxin ZHU, Qin OUYANG a Bin CAO. A study on the effects of thermal, luminous, and acoustic environments on indoor environmental comfort in offices. Building and Environment [online]. 2012, roč. 49, s. 304-309 [cit. 2012-09-25]. ISSN 03601323. DOI: 10.1016/j.buildenv.2011.07.022. [4] PAVLÍK, Zbyňek, Lukáš FIALA a Robert ČERNÝ. Analysis of dielectric mixing models for the moisture assessment of porous building materials. Pollack Periodica [online]. 2009-8-1, roč. 4, č. 2, s. 79-88 [cit. 2012-09-25]. ISSN 1788-1994. DOI: 10.1556/Pollack.4.2009.2.8. [5] Study of acoustic properties of building materials. In: CHISA 2006: 17th international congress of chemical and process engineering : 27-31 August 2006, Praha, Czech Republic. 1st ed. Praha: Process Engineering Publisher, 2006. ISBN 80860-5945-6. [6] DÍAZ, C., M. JIMÉNEZ, M. A. NAVACERRADA a A. PEDRERO. Propiedades acústicas de los paneles de carrizo. Materiales de Construcción [online]. 2012-03-30, roč. 62, č. 305, s. 55-66 [cit. 2012-09-25]. ISSN 1988-3226. DOI: 10.3989/mc.2010.60510. [7] ORAVEC, P. Akustický rozbor dělicích konstrukcí v regenerované budově industriálního sídla. In Staticko-konstrukčné a stavebno-fyzikálne problémy stavebných konštrukcií – Štrbské Pleso, Košice: Technická univerzita, 2006, s. 93–94, ISBN 80-8073-677-4, CD ISBN 80-8073-678-2.

[12] ORAVEC, Pavel, Analýza vzduchové neprůzvučnosti konstrukcí: disertační práce. Ostrava, 2011. 137 s. Disertační práce. Vysoká škola báňská–Technická univerzita Ostrava. ISBN 978-80-248-2539-7. [13] ORAVEC, P., SKULINOVÁ, D. a SKOTNICOVÁ, I. Akustické izolační schopnosti interiérových příček a stěn. In Integrovaný přístup k projektování stavebních konstrukcí. Ostrava: VŠBTUO, FAST, 2005. ISBN 80-248-09974. [14] SKULINOVÁ, D., SKOTNICOVÁ, I. a ORAVEC, P. Building acoustics – sound isolation of interapartment walls and separating walls. In Technical Sheets 2005, Volume 1: Initial Technical Sheets. Praha: ČVUT, 2006. ISBN 80-01-03630-8. [15] SKULINOVÁ, D., SKOTNICOVÁ, I. a ORAVEC, P. Building acoustics – Standardised asnd technical measurements. In Technical Sheets 2007 Part 1: Integrated Design of Structures and Systems for Construction. Praha: ČVUT, 2007. ISBN 97880-01-04178-9. [16] SKULINOVÁ, D., SKOTNICOVÁ, I. a ORAVEC, P. Building acoustics – measurement and resolution details of structures In Technical Sheets 2008, Volume 1: Initial Technical Sheets. Praha: ČVUT, 2008. [17] SKULINOVÁ, D., SKOTNICOVÁ, I. a ORAVEC, P. Structural adjustment in therms of improving air soundproof walls and partitions. In Technical Sheets 2009, Volume 1: Initial Technical Sheets. Praha: ČVUT, 2009. ISBN 978-80-01-04686-9. [18] Donaťáková, D., Krupicová, J., Kolářová, Z., Straka, B., Acoustic Properties of Timber Joist Ceilings With Respects to Their Response onto the Effects of Dynamic Loads. Special Issue enviBUILD Advanced Materials Research. ISSN 1022-6680

[8] SKULINOVÁ, D., SKOTNICOVÁ, I. a ORAVEC, P. Stavební akustika – Etalonážní a technická měření. In Technické listy 2007 Díl 1: Integrovaný návrh konstrukcí a systémů pro výstavbu. Praha: ČVUT, 2007. ISBN 978-80-01-04175-8.

[19] Pexová, J, Novotný, M., Dřevobetonové stropní konstrukce při rekonstrukcích. In IX. International Scientific Conference of Faculty of Civil Engineering, Košice: Technical University of Kosice, 2012, ISBN 978-80-553-0905-7.

[9] SKULINOVÁ, D., SKOTNICOVÁ, I. a ORAVEC, P. Stavební akustika – měření a řešení detailů stavebních konstrukcí In Technické listy 2008, Díl 1: Soubor technických listů. Praha: ČVUT, 2008.

[20] KOLÁŘOVÁ, Z.; OSTRÝ, M.; ODEHNAL, A. Snížení přenosu vibrací a kročejového hluku pomocí podestových bloků. Stavebnictví. 2010. IV(09). str. 55 – 58. ISSN 1802–2030.


strana 26

AKUSTICKÉ VLASTNOSTI DŘEVO BETONOVÉHO STROPU

Recommend Documents