Bouwakoestische aspecten van IFD-bouwen

Bouwakoestische aspecten van IFD-bouwen Onderzoek naar de huidige kwaliteit en verbetermogelijkheden

Afstudeercommissie: Prof. ir. F.S.K. Bijlaard Prof. dipl. ing. J.N.J.A Vambersky Ir. ing. R. Abspoel Ir. A.C. van der Linden Dhr. M. Roel Ir. L.J.M. Houben

TU Delft, CiTG TU Delft, CiTG TU Delft, CiTG TU Delft, Bk moBius consult bv TU Delft, CiTG

24 Juni 2009

ing. A.M.J Hietland

AFSTUDEERRAPPORT

Technische Universiteit Delft Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen Opleiding Civiele Techniek Afdeling Gebouwen en Civieltechnische Constructies Sectie Structural Engineering, specialisatie Steel and Timber construction

Bouwakoestische aspecten van IFD-bouwen


Onderzoek naar de huidige kwaliteit en verbetermogelijkheden


Dankwoord

Voorwoord Voor u ligt het eindrapport van het afstudeerproject “Bouwakoestische aspecten van IFD-bouwen: Onderzoek naar de huidige kwaliteit en verbetermogelijkheden”. Het afstudeerproject is uitgevoerd in het kader van de afronding van de opleiding Civiele Techniek aan de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, Technische Universiteit Delft. De beoordeling en begeleiding zijn verzorgd door de afdeling Gebouw en Civieltechnische Constructies, sectie Structural Engineering, specialisatie Steel and Timber construction en de faculteit Bouwkunde, specialisatie Bouwfysica. Het bouwfysisch onderzoeks- en adviesbureau moBius consult is betrokken geweest als afstudeerbedrijf.

De tot standkoming van mijn afstudeeronderzoek en daarmee de afronding van de studie Civiele Techniek aan de TU Delft heb ik aan een aantal mensen te danken: Allereerst uitzonderlijke dank aan mijn beide ouders. In alle opzichten hebben zij ervoor gezorgd dat ik mij vier jaar lang volledig op mijn studie heb kunnen richten. De grote betrokkenheid en bemoedigende woorden van mijn vader hebben tijdens mijn studietijd altijd sterk motiverend gewerkt, pa: Hulde aan het “voorjaars-akkoord”! Vanaf het eerste oriënterende mailtje is het ir. A.C. van der Linden gelukt mij te boeien voor het bouwfysica vakgebied. Ik ben blij met de bouwfysische verrijking van mijn constructieve studie. Mijn dagelijkse werkuren heb ik doorgebracht bij het bouwfysisch adviesbureau “moBius consult B.V.”. Graag wil ik mijn collega!s in Driebergen bedanken voor de steun en gezelligheid. In het bijzonder wil ik Erward Predergast en Marius Roel bedanken. Edward dank voor het fungeren als klankbord, het corrigeren van mijn teksten en de vreugde van de weddenschappen. Ik wil Marius als “dagelijkse begeleider” bedanken voor de inhoudelijke bijdrage op akoestisch en thermisch gebied.

Driebergen, juni 2009 Arnold Hietland

De laatste weken van het onderzoek is er hard gewerkt aan de constructieve uitdagingen van het gevelontwerp. In deze tijd was het, soms meerder malen op een dag, mogelijk gebruik te maken van de inzichten van ir. ing. R. Abspoel. Geweldig dat ik in deze belangrijke eindperiode op uw steun mocht rekenen! Vakinhoudelijke hebben een aantal personen mijn onderzoek naar een hoger niveau gebracht, dank voor het inzetten van jullie tijd: prof. ir. E. Gerritsen, TU Eindhoven, bouwakoestische adviesen prof. ir. F.S.K. Bijlaard, TU Delft, constructieve adviesen ir. P.A de Vries, TU Delft, ondersteuning ontwerp houtconstructies Als laatste maar op absolute mijn vriendin Leonie Zweers, Lee: “Op naar de 26ste!”

ii

iii





Inhoudsopgave

Deel 2 Akoestische prestaties IFD-constructies 5 Geluidmetingen IFD constructie

Voorwoord

...........................................ii

Dankwoord

...........................................iii

Inhoudsopgave

...........................................iv

Samenvatting

...........................................ix

Summary

...........................................xii

Deel 1 Inleidend onderzoek 1 Inleiding

5.1 Inleiding

...........................................13

5.2 Meetmethode

...........................................14

5.3 Resultaten octaafbanden

...........................................15

5.4 Resultaten tertsbanden

...........................................21

5.5 Invloedsfactoren

...........................................25

6 Analyse geluidsoverdracht ...........................................1

2 Probleemanalyse

6.1 Inleiding

...........................................27

6.2 Analyse contactgeluid

...........................................27 ...........................................32

2.1 Inleiding

...........................................3

6.3 Analyse luchtgeluid

2.2 Probleemstelling

...........................................3

6.4 Vergelijking meting tertsband met octaafband ...........................................39

2.3 Doelstelling

...........................................5

3 Onderzoeksopzet

...........................................7

6.5 Invloedsfactoren analyse

...........................................41

6.6 Aanvullend onderzoek

...........................................42

7 Modelleren scheidingsconstructies

4 Literatuuronderzoek samenvatting 4.1 Inleiding

...........................................9

7.1 Inleiding

...........................................43

4.2 Resultaten

...........................................9

7.2 Opzet model

...........................................44

7.3 Terugkoppeling praktijk

...........................................47

7.4 Conclusies

...........................................49

iv

v





8 Conclusies en aanbevelingen

11 Thermische isolatie

8.1 Overzicht

...........................................50

11.1 Inleiding

...........................................75

8.2 Verbeterpunten

...........................................52

11.2 Berekeningen Trisco

...........................................75

8.3 Aanbevelingen

...........................................54

11.3 Conclusie

...........................................77

8.4 Conclusies

...........................................56

12 Gevelgeluidwering 12.1 Algemeen

...........................................80

Deel 3 Haalbaarheidsstudie verbeterd gevelelement

12.2 Kierterm

...........................................81

12.3 Geluidisolatie octaafbanden

...........................................81

9 Uitgangspunten haalbaarheidsstudie

12.4 Akoestische ontwerpvariabelen

...........................................82

9.1 Inleiding

...........................................59

9.2 Huidig gevelelement

...........................................59

9.3 Gevelgeluidwering

...........................................63

9.4 Thermische isolatie

...........................................63

13 Constructieve haalbaarheid ontkoppeling met verende delen

9.5 Constructieve eisen

...........................................63

13.1 Inleiding

...........................................86

9.6 Overzicht

...........................................64

13.2 Materiaalkeuze verende delen

...........................................86

12.5 Resultaten berekeningen gevelgeluidwering ...........................................82 12.6 Conclusies gevelgeluidwering

...........................................84

13.3 Uitwerkingen verend ontkoppelde regels

10 Vooronderzoek gevelgeluidwering

...........................................87

10.1 Inleiding

...........................................65

10.2 Basisvarianten

...........................................66

13.4 Ontwerp gebaseerd op flexibele geluideis ...........................................101

10.3 Keuzematrix

...........................................72

14 Conclusies haalbaarheidsstudie gevelelement

10.4 Toelichiting keuzematrix

...........................................73


...........................................102

14.2 Thermische isolatie

...........................................102

14.3 Constructief

...........................................103

14.4 Aanvullend onderzoek / opmerkingen

...........................................103

vi

vii





Bijlagen: 1 2 3 3.1 3.2 3.3 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 5.3 6 7 8 9 10 11

Samenvatting

PVA januari 2009 Rekenmodel voor het bouwakoestisch ontwerpen van spouwconstructies Huidig gevelelement: Isometrie Doorsnede A-A Doorsnede B-B CDM-01 Verende delen: Materiaalinformatiee CDM-01 Tekening toepassing CDM-01 bij voorzetwand Berekeningen gevelgeluidwering: Berekeningen geheel ontkoppeld Berekening koppeling met staalconstructie kombi-21 Berekening met 9 puntvormige koppelingen Berekeningen omrekenen veerstijfheden Berekening verdeling windbelasting op stijlen Doorsnede schetsen uitwerking 1 + Constructieve berekeningen uitwerking 1 Doorsnede schetsen uitwerking 2 + Constructieve berekeningen uitwerking 2 Doorsnede schetsen uitwerking 3 + Constructieve berekeningen uitwerking 3 Doorsnede schetsen uitwerking 4 + Constructieve berekeningen uitwerking 4

Het literatuuronderzoek is opgenomen in een apart document

Uit de Nationale Vrom-enquête, afgenomen in 2005, blijkt dat geluidsoverlast hoog eindigt op de lijst van meest van belang zijnde onderwerpen in de sociale leefomgeving. Geluidsoverlast kan afhankelijk van verschillende factoren gevolgen hebben als gehoorbeschadiging, lichamelijke klachten, psychische klachten, vermoeidheid, concentratieproblemen en irritatie. Om een wettelijk kader te creëren voor geluidshinder is sinds 1979 de wet geluidshinder van kracht. Deze wet gaat gepaard met een pakket aan mogelijke maatregelen om de hinder te beperken, vastgelegd in uitvoeringsbesluiten en voorschriften. Een belangrijk aspect van geluidhinder is de geluidoverdracht door scheidingsconstructies. De meest eenvoudige methode voor het verhogen van de geluidisolatie van een scheidingsconstructie is door het toevoegen van massa. De geluidsisolatieprestaties van massieve constructies zijn relatief eenvoudig en nauwkeurig te bepalen met behulp van de massawet. Het bereiken van voldoende geluidisolatie bij lichte constructies is vaak niet mogelijk doormiddel van massa. De meest gebruikte methode voor het akoestisch verbeteren van lichte scheidingsconstructie is het toepassen van spouwconstructies. Door het ontbreken van kennis en de relatief moeilijk te berekenen geluidsisolatiewaarden van spouwconstructies bestaat er in de bouwpraktijk de opvatting dat het moeilijk is goede akoestische resultaten te behalen met lichte constructies. Voor dit onderzoek is gekozen voor een focus op IFD-constructies. Deze constructies zijn industrieel, flexibel en demontabel. Het merendeel van dit type constructies wordt uitgevoerd in herbruikbare stalen units met de afmetingen van een zeecontainer. Het onderzoek bestaat uit drie deelonderzoeken: - Literatuuronderzoek naar geluidsoverdracht bij lichte en IFD-constructies - Onderzoek geluidoverdracht binnen een IFD-constructies. - Haalbaarheidsstudie verbetering gevelgeluidwering van gesloten gevelelement van IFD-constructie . Deel 1: Het literatuuronderzoek Uit het literatuuronderzoek blijkt een eenduidig en volledig overzicht van de bouwakoestische aspecten bij lichte constructies niet beschikbaar. Op het gebied van IFD-bouwen blijkt geen enkele bouwakoestische informatie beschikbaar. Om een beeld te krijgen van de bouwakoestiek bij lichte constructies is een overzicht gemaakt van de beschikbare theorie. Voor het berekenen van geluidisolatie van spouwconstructies zijn een beperkt aantal softwareprogramma!s beschikbaar.

viii

ix





In elk van de programma!s wordt uitgegaan van een bestaande scheidingsconstructie als invoer. Er zijn geen programma!s voor het bouwakoestisch ontwerpen van spouwconstructies.

Als aanvulling op de haalbaarheidsstudie is er een concept aangedragen met een flexibele geluideis. Dit concept is gebaseerd op overschreiding van de geluideis bij het optreden van een uitzonderlijke windbelasting. De windbelasting is gebaseerd een uitzonderlijke windsnelheid met een kans van eens per 50 jaar. Er zijn sterke argumenten om bij het optreden van een dergelijke uitzonderlijke windbelasting de geluideisen los te laten:

Deel 2: Bouwakoestiek binnen een IFD-constructie In deel 2 is onderzoek uitgevoerd naar de geluidsoverdracht binnen een IFD-gebouw. Gemeten zijn de verticale en horizontale luchtgeluidisolatie en de verticale contactgeluidisolatie van een door IFD-leverancier “De Meeuw Oirschot B.V.” gebouwde proefopstelling De meetresulaten zijn geanalyseerd met behulp van de theorie uit het literatuuronderzoek en vergeleken met verschillende referentiewaarden, waaronder de NEN 1070. Uit de meetresultaten blijkt een relatief hoge verticale geluidisolatie waarmee wordt voldaan aan de hoogste kwaliteitseisen uit de NEN 1070. De voornaamste oorzaaken voor de hoge prestaties zijn de dubbele spouwconstructie door het gebruik van losse units en de beperkte koppelingen tussen de units. De horizontale luchtgeluidoverdracht is in vergelijking met de verticale luchtgeluidsoverdracht laag. Een eerste verbetering van de horizontale luchtgeluidisolatie kan worden bereikt door het voorkomen van de geluidlekken. Na het voorkomen van de geluidlekken kan de geluidisolatie verbeterd worden door het ontkoppelen van de spouwbladen, het vergroten van de spouwbreedte of door het toevoegen van massa. Het effect van het ontkoppelen van de spouwbladen wordt versterkt door ontkoppeling van de vloeren tussen verschillende units.

- Door contact tussen het gebouw en de wind zulllen bij uitzonderlijke windsnelheden hoge geluidniveaus ontstaan waardoor verkeerslawaai niet meer bepalend is - De frequentie van een optredende maatgevende windbelasting is voor het als hinderlijk ervaren van geluid laag Door het toestaan van een lagere gevelgeluidwering bij het optreden van een uitzonderlijke windbelasting zijn constructieve koppelingen acceptabel. In het ontwerp kan hiervan gebruik worden gemaakt door een veiligheidsconstructie die in werking treedt bij een bepaalde doorbuiging vooroorzaakt door de windbelasting.

Om het akoestisch ontwerpen van spouwconstructies bij IFD-toepassingen te verbeteren is er een rekenmodel gemaakt. Hierin kan de geluidisolatie van spouwconstructies, met lijnvormige koppelingen, berekend worden. In het model is het eenvoudig ontwerpvariabelen te wijzigen en de invloed hiervan op de totale geluidisolatie terug te zien. Deel 3: Haalbaarheidsstudie verbeterd gevelelement Onderzoeksdeel 3 bestaat uit een haalbaarheidsstudie naar het akoestisch en thermisch verbeteren van het gesloten gevelelement van “De Meeuw Oirschot B.V.”. Er is een vooronderzoek gedaan naar de mogelijkheden om de gevelgeluidwering te verbeteren, hiervoor is de theorie en het rekenmodel uit het voorgaande onderzoeksdeel gebruikt. Uit het vooronderzoek komt naar voren dat het ontkoppelen van de spouwbladen de beste mogelijk is om de gevelgeluidwering te verbeteren, hiervoor zijn 4 gevelvarianten opgesteld. Met behulp van een keuzematrix is de keuze gemaakt om de variant met verend ontkoppelde stijlen op haalbaarheid te onderzoeken. Uit de haalbaarheidsstudie blijken de verende delen constructief niet geschikt voor belasting op de door de “De Meeuw” opgestelde windbelastingseisen. Om het ontwerp haalbaar te maken dienen er constructieve maatregelen genomen te worden. Met behulp van schroefkoppelingen of door het koppelen van de buitenregel aan de stalen vloeren dakconstructie van de unit wordt aan alle eisen voldaan. x

xi





Summary

Part 2: Sound transmission within IFD structures

The National Vrom-survey, taken in 2005 shows that noisehindrance is an important topic on the list of most important subjects in the social environment. To create a legal framework for noise, the law “noisehindrace” was implemented in The Netherlands in 1979. This law is associated with a package of measures to limit hindrance.

The most common method for improving the acoustic separation in light structures is with the application of cavities. The lack of knowledge and relatively difficult to calculate sound isolation values of cavity structures causes an not justified view in the building industrie that good sound insulation is not possible in light structures. This view is based on the thouht that in general the acoustic perfomances of light structures are lower than comparable massive structure. .

Part 2 is a study into the sound transmission within an IFD building. To create a view of the existing performance some measurements were done in a model office of IFD dealer "De Meeuw Oirschot BV”. in this model office the the vertical and horizontal airborne sound insulation and the vertcal impact sound insulation were measured. The test results were analyzed using the theory from literature and compared with several benchmarks, including the Dutch standard NEN1070. The measurements show a relatively high vertical sound insulation which meets the highest quality from the NEN 1070. The main causes for the high performance are the dual cavity structure because of the use of individual building units and the limited connections between the units. The horizontal airborne sound transmission is in comparison with the vertical airborne sound isolatian low. A first improvement of the horizontal airborne sound insulation can be achieved by preventing the leakage of sound. After the elimaniation of sound leaks the sound insulation can be improved by decoupling the cavity sheets, increasing the cavity width or by adding mass. The effect of disconnecting the cavity sheets is reinforced by the decoupling of the floors between the different units.

In this study is focused on IFD constructions. These constructions are industrial, flexible and deconstructable. The majority of this type of structures is build with re-usable steel units.

To improve the acoustic design of cavity structures in IFD structures there is a calculation model developed. In this calculation model the sound insulation of cavity structures including linear couplings can be calculated.

The study consists of three sub-studies: - Literature study - Study of the sound transmission within IFD structures - Feasibility study to improve the façade sound insulation of an IFD construction

Part 3: Feasibility study improve façade sound insulation

An important aspect of noise is the sound transmission through walls. The simplest method to increase sound insulation is by adding mass. The noise performance of solid structures can be determined using the relatively simple and precise mass law, applicable between 10 kg/m2 and 1000 kg/m2.

Part 1: Literature study The literature study shows that a clear and complete overview of the acoustic performance of light structures is unavailable. In the field of IFD construction there is no acoustic information. An overview of the litarature about building acoustics of light structures is given. For the calculation of sound insulation of cavity structures there are a limited number of software programs available. In each of the programs the starting point is an existing structure. There are no programs for the acoustic design of cavity structures.

xii

Part 3 of the research consists of a feasibility study on the acoustic and thermal improvement of the closed elements of the façade of "De Meeuw Oirschot BV”. The feasibility study is started with an investigation into the possibilities for improving the façade sound insulation, the theory and the calculation model from the previous investigation were used. The invastigation suggests that the decoupling of the cavity plates, with rubber material, is the best solution to satisfy the needs of this specific project. The façade element with the rubber decoupling was studied on feasibility. In this study there is a focus on the constructive feasibility. This shows that it is not possibible to satisfy the structural safety with the constructive use of the rubber elements. to reach sufficient structural strength 2 options were worked out. The first option is based on separated columns, where the structure on the outside of the building supported all the wind load. The cavity plate on the inside of the building is carried with sapareted columns. The second option is based on a constructive coupling of the inside en outside columns through bolts.

xiii





Deel 1: Inleidend onderzoek

Er is sprake van demontabel bouwen indien de constructie relatief eenvoudig is te demonteren en de constructie als geheel of delen hiervan herbruikbaar zijn. IFD-constructies bestaan voornamelijk uit gefabriceerde units. De werkwijze bestaat uit het samenstellen van een gebouw doormiddel van het “stapelen” van deze units. De kwaliteit van de basisunits is afhankelijk van de levensduur van een gebouw, wisselend van een bouwkeet tot een permanent gebouw

1 Inleiding Algemeen Geluidshinder is een belangrijk aspect in de sociale leefomgeving van mensen. Uit de Nationale Vrom-enquête, afgenomen in 2005, blijkt dat geluidsoverlast hoog eindigt op de lijst van meest van belang zijnde onderwerpen in de sociale leefomgeving. Geluidsoverlast kan, afhankelijk van verschillende factoren, gevolgen hebben als gehoorbeschadiging, lichamelijke klachten, psychische klachten, vermoeidheid, concentratieproblemen en irritatie. Om een wettelijk kader te creëren voor geluidshinder is sinds 1979 de wet geluidshinder van kracht. Deze wet gaat gepaard met een pakket aan mogelijke maatregelen om de hinder te beperken, vastgelegd in uitvoeringsbesluiten en voorschriften. Een belangrijk aspect bij het beperken van geluidshinder is het verminderen van de geluidoverdracht door in- en uitwendige scheidingsconstructies. Akoestisch Geluidwering van in- en uitwendige scheidingsconstructies valt binnen het vakgebied bouwakoestiek, geluidvoortplanting binnen een ruimte valt binnen het vakgebied ruimteakoestiek. De geluidwering van een scheidingsconstructie wordt bepaald door de geluidisolatie van elementen waaruit de scheidingsconstructie is opgebouwd, de detaillering van de aansluitingen van constructiedelen zijn hierbij een belangrijk onderdeel. Bij geluidwering van scheidingsconstructies wordt onderscheid gemaakt in luchtgeluid en contactgeluid. In het eerste geval gaat het over isolatie tegen in de lucht opgewekte geluidsgolven. Het tweede geval gaat het om de mate waarin in constructies trillingen voortplanten en als geluid weer afgeven worden aan de lucht. IFD-bouwen

Leeswijzer Dit onderzoek naar de bouwakoestische aspecten van IFD-bouwen is onderverdeeld in drie delen. Deel 1 bestaat uit een literatuuronderzoek waarin een overzicht is gemaakt van de beschikbare theorie op het gebied van bouwakoestiek bij IFD-constructies. Het literatuuronderzoek is als een apart document bij het rapport toegevoegd. Een samenvatting van het literatuuronderzoek is te vinden in hoofdstuk 4. In deel 2 wordt het onderzoek naar de huidige prestaties van interne scheidingsconstructies bij IFD-constructies besproken. In hoofdstuk 5 en 6 worden de resultaten van metingen aan een proefopstelling van een IFDconstructie weergegeven en geanalyseerd. Op basis van de theorie uit het literatuuronderzoek en de praktijkmetingen is een rekenmodel gemaakt als hulpmiddel bij het akoestisch ontwerpen van IFD-constructies. In bijlage 2 en hoofdstuk 7 is het rekenmodel en de achtergronden van het model te vinden. In hoofdstuk 8 worden verbeteringen geadviseerd voor het verhogen van de geluidisolatie binnen een IFD-constructie. Het derde deel bestaat uit een haalbaarheidsstudie voor het akoestisch en thermisch verbeteren van het huidige door “De Meeuw Oirschot B.V.” gebruikte gevelelement. In hoofdstuk 9 worden de eisen die door “De Meeuw Oirschot B.V.”aan het gevelelement gesteld worden weergegeven. Hoofdstuk 10 gaat in op het vooronderzoek naar de akoestische oplossingen van het verbeteren van de gevelgeluidwering. In hoofdstuk 11 en 12 worden de berekeningen en achtergronden besproken om te voldoen aan de thermische en akoestische eisen. In hoofdstuk 13 wordt het akoestische ontkoppelen van de spouwbladen met verende delen constructief getoetst.

In dit onderzoek wordt er ingegaan op de bouwakoestische prestaties van IFD-constructies. De letters IFD staan voor industrieel, flexibel en demontabel. Bij industrieel bouwen worden grote delen van het gebouw vooraf in de fabriek vervaardigd en op de bouwplaats gemonteerd. Hiermee kan o.a. bespaard worden op hulpconstructies, bouwtijd en risico!s als bouwverlet. Met flexibele constructies kan op een optimale manier worden voorzien in de wisselende eisen aan het gebouw tijdens de levensduur.

1

2





2 Probleemanalyse

2b Hoe kan de geluidsisolatie van spouwconstructies berekend worden?

2.1 Inleiding De meest eenvoudige methode voor het verhogen van de geluidisolatie van een scheidingsconstructie is door het toevoegen van massa. Het toevoegen van massa conflicteert echter met de principes van IFD-bouwen. Om aan alle eisen van IFD-bouwen te kunnen voldoen dient de constructie zo licht mogelijk te zijn. De meest gebruikte methode voor het akoestisch verbeteren van lichte scheidingsconstructie is het toepassen van spouwconstructies. Door het ontbreken van kennis en de relatief moeilijk te berekenen geluidsisolatiewaarden van spouwconstructies bestaat er in de bouwpraktijk de opvatting dat het moeilijk is goede akoestische resultaten te behalen met IFD-constructies. 2.2

Probleemstelling

De probleemstelling voor dit onderzoek is onderverdeeld in drie hoofddelen:

Bij het ontwerp van lichte constructies wordt vaak gebruik gemaakt van spouwconstructies om de akoestische prestaties te verbeteren. Het akoestisch gedrag van spouwconstructies is afhankelijk van meerdere factoren, in tegenstelling tot massieve constructie waar de massa voornamelijk de geluidsisolatie bepaald. Er zijn rekenmodellen beschikbaar voor het akoestisch berekenen van spouwconstructies, Basluco is hiervan het meest bekend. De bestaande modellen zijn opgezet om van een bestaande constructie de geluidisolatie te berekenen. Het variëren van de invoer is omslachtig en bovendien is het niet inzichtelijk hoe de berekeningen zijn opgebouwd. Dit is bij een ontwerpproces een beperking. 3. Toepassing IFD units Om de units internationaal te kunnen toepassen dienen deze aan verschillende eisen te voldoen. De geluidwering van het huidige gevelelement kan niet alle eisen voldoen. De geluidwering van de gevel is onderdeel van een totaal aan eisen waaraan de gevel moet voldoen. Hierbij kunnen oplossingen van verschillende eisen conflicteren en dient er naar een optimaal ontwerp gezocht te worden.

1. Welke kennis is op dit moment beschikbaar? Bij bestudering van de publicaties over allerlei geluidsaspecten bleek een eenduidig en volledig overzicht van de akoestisch aspecten bij lichte constructies niet beschikbaar. Naast het ontbreken van een overzicht wordt er beperkt ingegaan op de terugkoppeling van de theorie naar de praktijk. Op het gebied van IFD-bouw is er op akoestisch gebied geen literatuur beschikbaar. Specifieke kennis van deze relatief nieuwe bouwmethode is voornamelijk aanwezig bij de leveranciers. 2a Wat zijn de bouwakoestische prestaties van IFD-constructies? IFD-bouwen vraagt om het gebruik van lichte en flexibele constructies. Vanuit bouwakoestisch oogpunt zijn deze voorwaarden niet optimaal voor het behalen van hoge prestaties. Het is niet bekend wat de exacte relatie hiervan is met de geluidsisolatie van IFD-gebouwen. Om een model voor het berekenen van geluidsisolatie (deel 2b) op te zetten is toetsing aan praktijksituaties zeer wenselijk. Er zijn geen akoestische meetgegevens met voldoende nauwkeurigheid en resolutie beschikbaar resultaten voor deze toetsing.

3

4





2.3 Doelstelling

2c. Verbeteringen en conclusies

1. Vooronderzoek

Aan de hand van gemeten prestaties en de analyse vanuit de theorie zal een waardeoordeel gegeven worden van de akoestische prestaties van IFD-constructies. Dit oordeel is gebaseerd op wettelijke normen en in de praktijk gebruikte richtlijnen.

Het doel van het vooronderzoek is om een overzicht te maken van de theorie op gebied van geluidsisolatie bij lichte constructies. Hierin wordt ook ingegaan op: - Geluidsmetingen - Normen - Modelleren - uitvoering (referentiedetails)

Om de prestaties te verbeteren worden er maatregelen geadviseerd. 3. Intergraal gevelontwerp

2a. Akoestische prestaties IFD-constructies Het doel van deel 2a is het in kaart brengen van de akoestische prestaties van IFD-constructies. Dit zal gedaan worden aan de hand van een IFD-unit van leverancier “De Meeuw Oirschot B.V.”; de kombi-21. In dit onderzoek zal onderscheidt gemaakt worden in:

In deel drie zal er een doormiddel van een vooronderzoek en een haalbaarheidsstudie een oplossing aangedragen worden voor het verhogen van de gevelgeluidwering van het huidige gevelelement. Hierbij dient het gesloten gevelelement te voldoen aan de door “De Meeuw oirschot B.V.” aangeleverde eisen op het gebied van: - Gevelopbouw - Gevelgeluidwering - Thermische prestatie - Constructie

- Contact en luchtgeluid - Verticale en horizontale overdracht - Flankerende en directe overdracht Hierbij zijn aspecten van IFD-bouw met name interessant, bijvoorbeeld: koppelingen tussen units, opbouw scheidingsconstructies, uitvoering in de praktijk. 2b. Opzetten rekenmodel Om het toepassen van lichte constructies te bevorderen wordt er een rekenmodel gemaakt voor de akoestische prestaties van lichte scheidingsconstructies. Bij gebruik van het uiteindelijke model moet de opbouw en de tot standkoming van de resultaten inzichtelijk zijn. Voortkomend uit dit rekenmodel zal kennis worden opgedaan van het ontwerpen van spouwconstructies. De kennis zal met name gericht zijn op factoren die invloed hebben op de akoestische prestaties, het betreft met name: - Materiaaleigenschappen (b.v. massa, elasticiteitsmodulus, demping) - Spouwopbouw - Constructieve koppelingen

5

6





3 Onderzoeksopzet

Het onderzoek is afgerond met een vergelijking van de prestaties van de IFD-constructie met referentieniveaus, bijvoorbeeld het bouwbesluit en NEN 1070. Opvolgend aan deze vergelijking is er een advies opgesteld met verbeter en aandachtspunten.

Voor het bereiken van de doelstellingen is het onderzoek onderverdeeld in drie delen. In dit hoofdstuk wordt besproken welke deelonderzoeken plaatsvinden en hoe uiteindelijk de hoofddoelstelling bereikt wordt. Het onderzoek is onderverdeeld in de volgende delen: - Deel 1: Inleidend onderzoek - Deel 2: Akoestische prestaties IFD constructies - Deel 3: Haalbaarheidsstudie gevelontwerp 1. Inleidend onderzoek In het inleidende onderzoeksdeel zijn alle algemene zaken opgenomen. Het belangrijkste deel hiervan is het literatuuronderzoek. In dit onderzoek worden alle boeken, publicaties, softwarepakketen en internetpagina!s behandeld. Met het literatuuronderzoek is de nadruk gelegd op het verzamelen en structureren van informatie die een rol zou kunnen spelen in mijn onderzoek. De belangrijkste theoretische aspecten zijn samengevat en uitgeschreven. In dit hoofdverslag wordt verwezen naar de theorie uit het literatuuronderzoek. De benodigde informatie kan snel opgezocht worden doordat voor elk deelonderwerp een opsomming van de beschikbare bronnen is opgenomen.

Haalbaarheidsstudie gevelelement Er is een haalbaarheidsstudie gedaan naar het ontwerp van een nieuw gevelelement voor de kombi-21, een unit variant van IFD-leverancier De Meeuw Oirschot B.V. Het voornaamste uitgangspunt hierbij is het bereiken van een gevelgeluidwering van 34 dB(A). Om de gevelgeluidwering van de huidige constructie te verbeteren is een vooronderzoek gedaan naar varianten voor het ontkoppelen van het buiten-en binnenspouwblad. Het vooronderzoek is besproken met “De Meeuw Oirschot B.V.”. Hieruit is een variant op haalbaarheid onderzocht. In de haalbaarheidsstudie worden de constructieve, akoestische en thermische eisen meegenomen De eisen zijn door De Meeuw aangeleverd.

2a. Akoestische prestaties IFD-constructies In dit deel worden de akoestische prestaties onderzocht van IFDconstructies. Dit onderzoek is vormgegeven aan de hand van een referentieconstructie, namelijk de kombi-21 van De Meeuw. Om een beeld te krijgen van de huidige prestaties van bovengenoemde constructie zijn uitgebreiden geluidmetingen uitgevoerd in zowel tertsbanden als octaafbanden. Deze metingen zijn uitgevoerd bij een modelkantoor van 2 units verticaal bij 2 units horizontaal (totaal 4 units). De gemeten prestaties zijn geanalyseerd met behulp van de theorie die in het literatuuronderzoek uiteen gezet is. Met behulp van de uitgevoerde metingen en het literatuuronderzoek is er een model gemaakt voor het berekenen van de horizontale luchtgeluidisolatie. Dit model is met name geschikt voor IFD-constructies maar kan ook gebruikt worden voor andere lichte constructies.

7

8





4 Literatuuronderzoek samenvatting

IFD-constructies

4.1 Inleiding

- IFD-constructies worden voornamelijk gebouwd met geprefabriceerde units (stalen kooiconstructies). De units zijn door alle leveranciers afzonderlijk ontwikkeld, maar het basis principe van de bouw is gelijk. - Constructieve gegevens zijn beschikbaar gesteld door IFD-leverancier “De Meeuw Oirschot B.V.”, maar zijn in verband met geheimhouding niet in het literatuuronderzoek opgenomen.

Het literatuuronderzoek is verwerkt in een apart document en is als bijlage bij dit rapport gevoegd. Het literatuuronderzoek legt de nadruk op het structureren van de beschikbare informatie. Het voornaamste doel is een bron te maken die geraadpleegd kan worden bij behoefte aan informatie. Uiteraard wordt het document ook gebruikt in dit onderzoek. De vormgeving en opzet van het literatuuronderzoek is gericht op ordening en beoordeling van informatie, hierbij is er onderscheid gemaakt in de volgende onderwerpen: - IFD-constructies - Geluidtransmissie in gebouwen - Geluidisolatie - Geluidmetingen - Normen - Modelleren geluidoverdracht - Voorbeeld detaillering

Geluidtransmissie in gebouwen - Geluid speelt op vele manieren een rol bij gebouwen. De bouwakoestiek gaat in op de geluidsoverdracht. Hierbij kan er onderscheid gemaakt worden tussen: • Interne geluidsoverdracht en externe geluidsoverdracht • Luchtgeluid en contactgeluid • Directe overdracht, flankerende overdracht en omloopgeluid - De ruimteakoestiek omvat het geluid binnen eén dezelfde ruimte, dit onderwerp valt buiten dit onderzoek.

Het onderwerp geluidisolatie vormt de kern van het onderzoek. Met de uitgebreide beschrijving in het literatuuronderzoek is het mogelijk de theoretische achtergronden in het hoofdverslag beknopt te houden. Er kan volstaan worden met verwijzingen naar het literatuuronderzoek. In de bijlage van het literatuuronderzoek is per onderwerp een overzicht toegevoegd met alle van belangzijnde bronnen voor het onderzoek. 4.2 Resultaten Het doel van het literatuuronderzoek is een representatief beeld te geven van de huidige stand van ontwikkeling op het gebied van de bouwakoestiek bij lichte constructies. Om dit te bereiken is uitgebreid gezocht in de vakliteratuur, zoals boeken en publicaties. Daarnaast is gesproken met diverse instanties en personen die veel ervaring hebben op het gebied van de bouwakoestiek bij lichte constructies. De meest van belang zijnde bronnen zijn weergeven in de bijlage en kunnen dienen als naslagwerk voor verder onderzoek.

Geluidisolatie - De geluidisolatie van massieve constructies is te berekenen met de massawet. In grote lijnen zegt de massawet dat de geluidisolatie met 5 dB verbeterd bij het verdubbelen van de massa. De wet is toepasbaar tussen 10 kg/m3 en 1000 kg/m3. - De opbouw van scheidingsconstructies bij lichte constructies bestaat vrijwel altijd uit diverse lagen. De massawet gaat in dit geval niet op door de aanwezigheid van een luchtlagen. De constructie kan in dit geval beschouwd worden als een massa-veersysteem, met bijbehorende eigenfrequenties. - De geluidisolatie als geheel is naast de isolatie van de directe scheidingsconstructie afhankelijk van andere factoren als, geluidlekken, omloopgeluid, flankerende overdracht. Voor de berekening van de bijdrage van deze factoren zijn diverse methodes beschikbaar. - De akoestische prestaties van gebouwen zijn sterk afhankelijk van de kwaliteit van de uitvoering.

De resultaten van het literatuuronderzoek worden hieronder per onderwerp kort worden besproken.

9

10





Geluidmetingen - Het meten van de geluidisolatie van constructies kan plaatsvinden in laboratoria en in praktijksituaties. In laboratoria worden in het algemeen de prestaties van alleen scheidingsconstructies gemeten. In de praktijk wordt het totaal, dus incl. alle overdrachtswegen, gemeten. - Voor dit onderzoek is in de praktijk een IFD-kantoor doorgemeten, dit is besproken hoofdstuk 5. Normen - De overheid heeft in het bouwbesluit diverse akoestische en constructieve normen aangemerkt als bindend, dit betekend dat alle gebouwen aan deze normen moeten voldoen. Daarnaast zijn er diverse richtlijnen en kwalificaties voor de akoestische prestaties van gebouwen. - In de NEN normen 717 en 5077 worden rekenmethodes beschreven voor het omrekenen van gegevens over geluidisolatie in octaafbanden naar eéngetalswaarden. Deze eéngetalswaarden maken het beoordelen en vergelijken van de prestaties van constructies relatief eenvoudig en eenduidig. Modelleren geluidoverdracht - Omdat het praktisch gezien onmogelijk is alle praktijksituaties in een laboratorium te meten zijn methodes om geluidsoverdracht te voorspellen noodzakelijk. Hiervoor zijn 3 methodes beschikbaar: SEA, NEN 12354 en FEM. Voorbeeld detaillering - In het literatuuronderzoek zijn diverse bronnen gevonden welke voorbeelddetaillering geven met de bijbehorende prestaties. Een overzicht van deze bronnen zijn in het literatuuronderzoek weergegeven.

11

12





Deel 2: Akoestische prestaties IFDconstructies

Naast de resultaten van bovenstaande metingen is er door “De Meeuw Oirschot B.V.” een meetrapport beschikbaar gesteld van een vergelijkbare constructie. Deze metingen zijn uitgevoerd door adviesbureau “CaubergHuygen B.V.”. Deze metingen hebben gediend als referentie van de voor dit onderzoek uitgevoerde metingen.

5 Geluidmetingen IFD-constructie 5.1 Inleiding Om een indruk te krijgen van de akoestische prestaties van IFD-constructies zijn er metingen uitgevoerd. Het voornaamste doelreden is inzicht krijgen in het tot stand komen van de geluidsisolatie, bijvoorbeeld de invloed van geluidslekken en omloopgeluid. Voor de meting is er gebruik gemaak van een proefopstelling van een kantooraccomodatie. Het kantoor is opgebouwd uit vier units van de kombi-21, twee untis verticaal bij twee untis horizontaal. De volgende aspecten zijn gemeten:

In het vervog van hoofdstuk 5 wordt in paragraaf 5.2 ingegaan op de gebruikte meetmethode en de daarbij gehanteerde voorschriften. De resultaten van de octaafbandmetingen (eerste fase) worden in paragraaf 5.3 weergegeven. De resultaten van de tertsbandmetingen (tweede fase) worden in paragraaf 5.4 weergegeven. Alle resultaten zijn bewerkt gepresenteerd in de vorm van geluidisolatieniveaus. Hoofdstuk 5 wordt afgesloten met paragraaf 5.4, de invloedsfactoren van de meetnauwkeurigheid. 5.2 Meetmethode De metingen zijn uitgevoerd conform de voorschriften, die zijn omschreven in de NEN 5077: !Geluidwering in gebouwen, bepalingsmethoden voor de grootheden voor luchtgeluidisolatie, contactgeluidisolatie, geluidwering van scheidingsconstructies en geluidniveaus veroorzaakt door installaties".

- Contactgeluidisolatie verticaal - Luchtgeluidisolatie verticaal - Luchtgeluidisolatie horizontaal - Nagalmtijd van de ontvangstruimten

Bij de meting is gebruik gemaakt van de volgende apparatuur:

De metingen zijn in twee fases uitgevoerd: 1. Standaard octaafbandmetingen voor het bepalen van de geluidsisolatie tussen twee ruimten. Deze metingen geven een globaal overzicht van de bouwakoestische prestaties van de proefopstelling. Van de metingen is een meetrapport opgesteld, terug te vinden in bijlage 4 van het literatuuronderzoek. 2. Tertsbandmetingen voor een meer nauwkeurig beeld van de akoestische prestaties. Voor het verkijgen van de juiste gegevens, is naast het meten in tertsbanden, de meetopzet van de tweede meting aaangepast:

- Precisiegeluiddrukniveaumeter van het merk B&K type 2260; hierin is de module voor bouwakoestiek (BZ 7204) opgenomen. - Ruisversterker (roze ruis) van het merk Velleman type K4301. - Luidspreker van het merk Decabel type Midibel light Om aanvullende informatie te verkrijgen over de horizontale luchtgeluidsisolatie zijn er bij de tertsbandmeting ook metingen uitgevoerd waarbij kieren en gaten zijn gedicht. De provisorische afdichting is gerealiseerd met behulp van ducktape en verbeterd de geluidisolatie, maar kan het geluidlek niet geheel voorkomen. In paragraaf 6.4 wordt hier verder op in gegaan.

• Er is alleen de horizontale luchtgeluidsoverdracht gemeten • Bij een aantal deelmetingen is de geluidsisolatie geoptimaliseerd door het verhinderen van geluidslekken • De tertsband metingen zijn met name gebruikt voor de toetsing van het model (zie hoofdstuk 7) en het verdiepend bestuderen van de horizontale luchtgeluidsoverdracht. Uit de eerste fase is gebeleken dat de horizontale luchtgeluidsisolatie laag is ten opzicht van de contactgeluidisolatie en de verticale luchtgeluidsisolatie.

13

14





Van het modelkantoor waar de metingen zijn uitgevoerd zijn in figuur 5.1 en 5.2 plattegronden opgenomen. In deze plattegronden zijn de ruimtebenamingen en bronpositie van het luchtgeluid weergegeven.

In tabel 5.1 zijn de meetresultaten terug te vinden als eéngetalswaarden. Toelichting op de eéngetalswaarden is te vinden in het literatuuronderzoek paragaaf 5.4

fig. 5.1 plattegrond begane grond

fig. 5.2 plattegrond 1e verdieping

Meting Nr.

Van

1

Ruimte A

2 3

Naar

meetresulaten R!w in dB

I lu in dB

Ruimte B

24

-31

Ruimte A

Ruimte C

55

-2

Ruimte A

Ruimte D

49

-16

4

Ruimte A

Ruimte E

52

-2

5

Ruimte A

Ruimte F

48

-12

6

Ruimte A

Ruimte G

63

+11

7

Ruimte A

Ruimte H

70

+15

tabel 5.1 meetresultaten in eéngetalswaarden In fig. 5.3 is het verloop van de luchtgeluidisolatie in het frequentiespectrum van vijf situaties in eén grafiek weergegeven.

Ruimte A: Kantoorruimte Ruimte B: Kantoorruimte Ruimte C: Toiletruimte Ruimte D: WC Ruimte E: Hal Ruimte F: Hal Ruimte G: Kantooorruimte Ruimte H: Badkamer 5.3 Resultaten octaafbanden De resultaten van de eerste serie metingen zijn in de onderstaande overzichten weergegeven in eéngetalswaarden en in octaafbanden. De volledige resultaten kunnen terug gevonden worden in het meetrapport in bijlage 4 van het literatuuronderzoek. Luchtgeluidisolatie In totaal zijn zeven luchtgeluidisolatiemetingen in octaafbanden uitgevoerd, In tabel 5.1 zijn deze metingen weergegeven als metingnummer 1 tot en met 7. Hierbij is er voor eén bronpositie gekozen op de begane grond. Er zijn vijf ontvangstniveaus gemeten op de begane grond en twee op de eerste verdieping. 15

16





fig. 5.3 luchtgeluidisolatie horizontaal

fig. 5.4 luchtgeluidisolatie verticaal

In fig. 5.4 is het verloop van de luchtgeluidisolatie van twee verticale situaties in eén grafiek uitgezet.

17

18





Contactgeluidisolatie

In fig. 5.5 is het verloop van het contactgeluidniveau van vier situaties met bronpositie 1 in eén grafiek uitgezet.

In totaal zijn er 8 contactgeluidniveaumetingen uitgevoerd. Hierbij zijn twee verschillende bronposities genomen: ruimte G en F (zie fig. 5.1). De twee voornaamste redenen voor een extra bronpositie was onderzoek naar de invloed van de verschillende vloerafwerkingen van ruimte G en F. Daarnaast is de kans bij twee bronposities kleiner dat de resultaten negatief beïnvloed worden door de plaatsing van de hamermachine direct op een draagbalk. De hamermachine is in ruimte G centraal boven ruimte A opgesteld. Bij elke bronpositie zijn in vier ruimten de geluidsniveaus bepaald. Alle ontvangstruimten bevinden zich op de begane grond. In tabel 5.2 zijn de meetresultaten terug te vinden als eéngetalswaarden. Meting Nr.

Van

Naar

meetresultaten

8

ruimte G

ruimte A

+22

9

ruimte G

ruimte B

+18

10

ruimte G

ruimte E

+25

11

ruimte G

ruimte F

+24

12

ruimte H

ruimte A

+23

13

ruimte H

ruimte B

+17

14

ruimte H

ruimte E

+19

15

ruimte H

ruimte F

+13

I co in dB

fig. 5.5 contactgeluidniveau bronpositie 1

tabel 5.2 meetresultaten in eéngetalswaarden

19

20





In fig. 5.6 is het verloop van het contactgeluidniveau van vier situaties met bronpositie 2 in eén grafiek uitgezet.

In tabel 5.3 zijn de eéngetalswaarden van de werkelijke situatie weergegeven voor de geluidisolatie van ruimte A naar ruimte B en F. Deze is op een gelijke wijze berekend als in paragraaf 5.3. Dit betekend dat de tertsbanden omgerekend zijn naar octaafbanden en dat alleen het frequentiegebied van 125 Hz tot 4000 Hz in beschouwing is genomen. De overige tertsbandmetingen zijn niet omgerekend naar eéngetalswaarden omdat de waarden van deze situaties al uit de eerste meetfase naar voren zijn gekomen. Meting Nr.

Van

Naar

meetresulaten R!w in dB

I lu in dB

1 (terts tape)

Ruimte A

Ruimte B

32

-25

2 (terts tape)

Ruimte A

Ruimte F

52

+1

tabel 5.3 meetresultaten in eéngetalswaarden, werkelijke situatie In fig. 5.7 is het verloop van de luchtgeluidisolatie van de twee werkelijke situaties in eén grafiek weergegeven.

fig. 5.6 contactgeluidniveau bronpositie 2 5.4 Resultaten tertsbanden De metingen in tertsbanden zijn onderverdeeld in metingen van de werkelijke situatie en metingen van de geoptimaliseerde situatie. De geoptimaliseerde situatie is verkregen door het dichten van de geluidslekken met behulp van ducktape. De behandelde geluidslekken zijn de geluidslekken tussen ruimte A en ruimte B en tussen ruimte B en ruimte F. De geluidslekken tussen de andere ruimten zijn niet gedicht door de beperkte invloed van de geluidslekken op het ontvangstniveau. Van de werkelijke situatie zijn er in twee ontvangstruimten de ontvangstniveaus gemeten, ruimte B en F. De andere ruimten zijn in de geoptimaliseerde situatie meegemeten door de beperkte invloed van het omloopgeluid door de geluidslekken.

21

22





fig. 5.7 luchtgeluidisolatie tertsbanden, werkelijke situatie

fig. 5.8 luchtgeluidisolatie tertsbanden, geoptimaliseere situatie

Van de tertsbandmeting in de geoptimaliseerde situatie zijn er vijf situaties gemeten.

De luchtgeluidsisolatie tussen ruimte A en ruimte D wordt het minst beinvloed door omloopgeluid en flankerende overdracht. Voor de toesting van het model (hoofdstuk 7) is de spouwconstructie tussen ruimte A en ruimte D beschouwd als de meest reprentatieve IFD-scheidingsconstructie. Voor het vergroten van de meetnauwkeurighied, met name in de lage frequenties, zijn de deuren tussen ruimten D en E open gezet. Door de open verbindingen tussen de ruimten worden bij deze metingen ruimte D en E als eén ruimte beschouwd.

In fig. 5.8 is het verloop van de luchtgeluidisolatie van de vier geoptimaliseerde situaties in eén grafiek weergegeven.

23

24





In fig. 5.9 is het verloop van de luchtgeluidisolatie van de scheidingsconstructie tussen ruimte A en ruimte D/E in een grafiek weergegeven.

Om de meting te laten voldoen aan de voorschriften van de NEN 5077 zijn deze factoren tijdens de meting gecontroleerd, hierbij zijn één maal overschrijdingen geconstateerd door regengeluid. Dit heeft geresulteerd in het afbreken van de metingen.

fig. 5.9 luchtgeluidisolatie tertsbanden wandconstuctie 5.5 Invloedsfactoren meetnauwkeurigheid De metingen zijn uitgevoerd volgens de NEN 5077, deze norm voorziet in een bepaalde nauwkeurigheid die met zekerheid voldoet aan de eisen van dit onderzoek. De factoren die ongewenste, niet exact bepaalde, onnauwkeurigheden hebben veroorzaakt zijn: - Afmetingen ontvangsruimte, met name ruimte D - Achtergrondgeluid in de vorm van verkeer - Achtergrondgeluid in de vorm van regen

25

26





6 Analyse geluidoverdracht

Meting Nr.

Van

Naar

Positionering t.o.v. bronpositie

meetresultaten

9

ruimte G

ruimte B

Schuin (zelfde unit)

+18

8

ruimte G

ruimte A

Recht (zelfde unit)

+22

Geluid wordt op verschillende manieren tussen ruimten overgedragen (lita: 2.2). In de IFD-constructie zijn de volgende overdrachtswegen geconstateerd:

11

ruimte G

ruimte F

Diagonaal (andere unit)

+24

10

ruimte G

ruimte E

Schuin (andere unit)

+25

- Directe overdracht:

15

ruimte H

ruimte F

Recht (zelfde unit)

+13

13

ruimte H

ruimte B

Schuin (andere unit)

+17

14

ruimte H

ruimte E

Schuin (zelfde unit)

+19

12

ruimte H

ruimte A

Diagonaal (andere unit)

+23

6.1 Inleiding In het volgende hoofdstuk worden de gevonden meetresultaten verklaard, hiervoor zal de theorie uit het literatuuronderzoek gebruikt worden.

• Directe overdracht door wanden (lita: 3.2) • Directe overdracht door vloeren (lita: 3.3) • Directe overdracht door componenten: Geluidlekken (lita: 3.4) en deuren

I co in dB

- Flankerende overdracht: Overdacht door de aansluitende constructiedelen (lita: 3.6)

tabel 6.1 rangschikking metingen op prestatieniveau

- Indirecte overdracht: Omloopgeluid (lita: 3.5)

Contactgeluidprestatie bronpositie G t.o.v. bronpositie H

Binnen de mogelijkheden van het onderzoek is getracht een zo optimaal mogelijk beeld van IFD-constructies te krijgen. Het was mogelijk om bij eén IFD-constructie uitgebreid metingen uit te voeren. De resultaten uit het onderzoek zijn gegeneraliseerd voor andere IFD-constructies. Onderbouwing van deze generalisatie dient met aanvullende metingen worden verkregen. In paragraaf 6.5 wordt hier verder op in gegaan.

Uit de metingen komt naar voren dat de prestaties op positie G hoger zijn dan de prestaties op positie H. Dit verschil is te verklaren door het verschil in vloerafwerking. Ruimte G is afgewerkt met vloerbedekking, ruimte H met linoleum. Door de elastische eigenschappen van de vloerbedekking treedt een veerwerking op. Deze veerwerking zorgt voor een toename van de contacttijd waardoor de puls minder scherp is. De amplitudes van de hogere frequenties nemen af, zodat de hogere tonen uit het contactgeluidspectrum een geringe bijdrage leveren. De tik wordt dof. Dit verschijnsel is terug te vinden in figuur 6.1 (lita 3.8, martin 2007). Ter illustratie van bovenstaande beschrijving zijn in figuur 6.1 de laagste waarden van bronpositie 1 en bronpositie 2 in eén figuur weergegeven.

6.2 Analyse contactgeluidisolatiemetingen Voor twee verschillende bronposities van de hamermachine is de contactgeluidisolatie gemeten, in beide gevallen is de verticale overdracht gemeten, van de 1e verdieping naar de begane grond. In tabel 6.1 zijn de resultaten, per bronpositie gerangschikt naar prestatieniveau.

27

28





In figuur 6.2 en figuur 6.3 zijn de verschillen tussen de geluidniveaus bij overdracht tussen dezelfde en tussen verschillende untis weergegeven.

fig 6.1 invloed vloerafwerking op contactgeluidniveau Prestaties t.o.v. overdrachtsafstanden en unitpositionering

fig. 6.2 verschil unitpositionering bronpositie 2

Materialen hebben een dempende werking op de overdracht van geluidgolven. Hierdoor zullen golven over een langere afstand gedempt worden en daarmee de energie van de geluidsgolf afnemen. De dempende werking zal hoger zijn bij het toenemen van de frequentie (lita 3.3). Door de opbouw van het gebouw uit vier (beperkt) gekoppelde units, is het daarnaast te verwachten dat de geluidsenergie afneemt bij de overdracht tussen units. Naast de materiaaldemping neemt geluid bij gebouwen over grotere afstanden af door het verdelen van de geluidsenergie. Bij elk knooppunt wordt de energie verdeeld over de aansluitende delen. Uit de analyse van de resultaten blijkt in alle gevallen het gemiddelde contactgeluidisolatieniveau van situaties waarbij de geluidoverdracht tussen verschillende units loopt hoger dan het geluidisolatieniveau tussen dezelfde units.

29

30





6.3 Analyse luchtgeluidsisolatiemetingen Voor alle ruimten in de modelwoning is de luchtgeluidisolatie gemeten t.o.v. één bronpositie (ruimte A). In tabel 6.2 zijn de resultaten weergegeven, gerangschikt van lage naar hoge geluidisolatie.

fig. 6.3 verschil unitpositionering bronpositie 2 Sterke veranderingen van de richtingscoëfficiënt van het verloop van de geluidisolatie in het frequentiespectrum, zie omcirceling fig. 6.3, kunnen veelal verklaard worden door de aanwezigheid van een eigenfrequentie, resonantiefrequentie of een ander soortige materiaal/constructieeigenschap. Uit de resultaten blijkt de coïncidentiefrequentie invloed te hebben op het contactgeluidsisolatieniveau. De coïncidentiefrequentie (lita 3.2.2) van de betonnenvloer kan bereken worden met:

c02 fg = 1,8.cl .d

!

Voor beton geldt een voorplantingssnelheid van de longitudinale golven van cl = 3000 m/s. De voortplantingsnelheid van geluid in lucht bedraagt c0 = 340 m/s, d bedraagt de plaatdikte van de vloer in meters, d=0,075. Hieruit volgt:

Naar

Positionering t.o.v. bronpositie

meetresultaten

ruimte A

ruimte B

Naast (zelfde unit)

-31

ruimte A

ruimte F

-12

ruimte A

ruimte D

Schuin naast (andere unit) Naast (andere unit)

ruimte A

ruimte E

-2

ruimte A

ruimte C

Naast + wand (andere unit) Schuin (andere unit)

ruimte A

ruimte G

Boven (zelfde unit)

+11

ruimte A

ruimte H

Boven (andere unit)

+15

I lu in dB

-16

-2

tabel 6.2 rangschikking metingen op prestatieniveau Verticale overdracht Uit tabel 6.2 blijkt dat de verticale scheidingsconstructie beter presteert dan de horizontale scheidingsconstructies. De verticale scheidingsconstructie is opgebouwd uit: - Dakconstructie bestaande uit twee houten platen met een dikte van 15 mm met een met isolatiemateriaal gevulde tussenspouw van 120 mm - Vloerconstructie bestaande uit een betonnenvloer met een dikte van 75 mm en een islatielaag van 90 mm. - Tussen de onderzijde van de vloerconstructie en de bovenzijde van de dakconstructie bevindt zich een luchtlaag van 455 mm De totale constructiehoogte van verticale scheidingsconstructie bedraagt 620 mm. De horizontale scheidingsconstructies bestaat uit wanden met in een aantal gevallen een deur (fig 5.1)

fg " 300Hz

!

Van

31

32





De wandconstructie is opgebouwd uit: - Spaanplaat met een dikte van 10 mm - Spouw met steenwol vulling, dikte 50 mm - Spaanplaat met een dikte vaan 10 mm De totale hoogte van de wanddoorsnede bedraagt 70 mm De constructietekeningen zijn terug te vinden in bijlage 3 van het lliteratuuronderzoek in fig. 7.1. Op basis van de beschreven constructieopbouw zijn de meetresultaten goed te verklaren met (lita 3.2): - Massa van de scheidingsconstructie - Spouwbreedte - Geluidlekken en omlloopgeluid onder deuren in scheidingsconstructie - Vermindering van de geluidisolatie door relatief lichte deuren in scheidingsconstructie. Naast een betere scheidingsconstructie voor de directe overdracht wordt door het beperkte aantal contactpunten tussen de 2 verschillende units de flankerende overdracht zeer beperkt. In fig. 6.4 is verschil in het geluidisolatieverloop tussen de verticale en horzintale scheidingsconstructies weergegeven.

fig. 6.4 verschil horizontale en verticale luchtgeluidisolatie In fig. 6.4 is over het hele frequentiespectrum een verschil in de geluidisolatie te zien tussen de twee verticale situaties. Dit verschil is te verklaren met de ruimtepositionering ten opzichte van de bronruimte. Ruimte H is diagonaal gepositioneerd ten opzichte van de bronpositie A waardoor de overdrachtsafstand groter is. Naast de overdrachtsafstand is ruimte G gelegen aan de door de bron direct aangestraalde gevel. Als de ruimte H en ruimte G niet in open verbinding zouden staan zou dit verschil groter zijn. Ruimte B en ruimte F Het verloop van de geluidisolatie in het frequentiespectrum van ruimte B en ruimte F zijn vergelijkbaar. Hierbij is over het hele frequentiespectrum de geluidisolatie van ruimte F ongeveer 20 dB hoger. De over het hele frequentiegebied hogere geluidisolatie van ruimte F ten opzicht van ruimte B kan verklaard worden door de overdrachtslengte. Ruimte B grenst direct aan de bronruimte, ruimte F grenst niet direct aan de bronruimte. Het omloopgeluid (afkomstig van geluidslek) loopt daarnaast over een langere weg.

33

34





Voor de gemeten situatie komt dit uit op:

f1 = 1700Hz f2 = 3400Hz f1 = 5100Hz ! ! !

Rond de resonantiefrequenties kan de geluidsisolatie op 0 dB gesteld worden. De geluidisolatie van het geluidslek ruim beneden de eerste resonantiefrequentie is te berekenen met:

R fspleet = 20 lg(

d + 2# f ) +10 lg b +10 lg , hierbij is # b 250

de eindcorrectie

d de spleetdikte en b de spleetdreedte

Voor de gemeten octaafbanden komt dit uit op:

! fig 6.5 invloed geluidlek op geluidisolatie ruimte A en ruimte B Ten opzichte van de referentiecurve is de knik rond 250 Hz, het nauwelijks meer stijgen van geluidisolatie na deze knik en de daling na 1000 Hz het meest opvallend aan zowel het verloop van ruimte B als ruimte F. De twee eerst genoemde verschijnselen worden veroorzaakt door een direct of indirect (omloopgeluid) geluidslek. Bij de meting onder de deuren grote geluidslekken geconstateerd. Daarnaast was geen kierdichting aangebracht. In de literatuur worden de volgende formules aangereikt voor het rekenen met geluidlekken (Martin 2007). Berekenen van resonantiefrequentie voor wijde spleten (b > 0,1d):

fn = n

!

170 , waarbij # d + 2#

! !

R125 = 0dB R500 = 1,25dB

! R250 = 0dB R1000 = 4,26dB

. Uit bovenstaande berekeningen kan geconcludeerd worden dat het ! Hz nagenoeg geen geluidsisolatie heeft en dat deze geluidslek tot 1000 voor het hele frequentiespectrum 0 dB aangenomen kan worden. Door het ! stijgende geluidisolatieverloop in het frequentiespectrum van de wand zelf zal het verschil tussen de geluidisolatie van de wand en de geluidisolatie van de spleet oenemen bij hogere frequenties. Voor de totale geluidisolatie van de scheidingsconstructie zal een bovengrens gelden. Bij het bereiken van deze grens zal het toenemen van de geluidisolatie van de wnadconstructie geen toenane van het totaal meer tot gevolg hebben (volgens for. lita 3.1). Dit is in de geluidisolatie verloop van de meting terug te zien, na 250 Hz blijft de geluidisolatie constant. Het randminimum bij het verloop van de geluidisolatie rond 2000 Hz kan verklaard worden doordat rond 1700 Hz zich de eerste resonantiefrequentie van de spleet bevindt.

een eindcorrectie is en d de spleetdikte

! 35

36





Ruimte E en Ruimte C

Rond 2000 Hz zijn de resonantiefreqeunties van de spleet van invloed op de daling van de geluidisolatie. De locale minima zijn overeenkomstig met het het verloop van de geluidisoaltie bij ruimte B en ruimte F. Ruimte D Het verloop van de geluidisoaltie tussen ruimte A en ruimte D wordt niet beinvloed door geluidlekken en flankerende overdracht. Deze conclusie komt voort uit: - Vergelijking van het geluidisolatieverloop van ruimten van de proefopstelling - Vergelijking van het geluidisolatieverloop met het verloop van de geluidisolatie die op basis van de theorie verwacht kan worden - Analyse tijdens de meting vaan geluidlekken en flankerende overdracht - Analyse van consstructieopbouw in praktijk en van tekeniing. De curve van ruimte D verloopt nagenoeg gelijk aan het verwachtingspatroon van de wand op basis van de resultaten uit het literatuuuronderzoek. Door de directe grenzing aan de bronruimte en door bovengenoemde redenen is er voor gekozen deze wand als referentie te nemen voor het modelleren van de wandconstructie, dit wordt verder uitgewerkt in hoofdstuk 7.

fig 6.6 invloed resonantiefrequentie geluidlek De geluidisolatie van ruimte A naar ruimte E en C is over het hele frequentiegebied nagenoeg gelijk. Het verloop van de geluidisolatie loopt in grote lijnen, op het gebied rond 2000 Hz na, gelijk aan het verloop die theortisch van een spouwconstructie verwacht kan worden. De positionering van beide ruimten zijn op belangrijke aspecten gelijk. Het omloopgeluid veroorzaakt door de geluidlekken onder de deuren loopt over een vergelijkbare afstand. Beide ruimten grenzen niet direct aan de bronruimte. In de laagste frequenties, tot 250 Hz, is het verloop van de geluidisolatie van ruimte E en C gelijk met het verloop van ruimte F. In de middenfreqenties wordt de totale geluidisolatie van de scheidingsconstructies nog niet dominant beïnvloed door de geluidslekken. In tegenstelling tot de ruimten B en F waar in het middenfrequentiegebied de geluidlekken van sterke invloed zijn.

37

38





6.4 Vergelijking metingen tertsband met octaafband Er zijn additionele metingen uitgevoerd met een hogere resolutie. De metingen zijn uitgevoerd in tertsbanden, de eerste meetfase is uitgevoerd in octaafbanden. In de tweede meetfase in tertsbanden zijn twee situaties gemeten van de werkelijke geluidisolatie. Hierna zijn er 4 situaties gemeten waarbij de geluidisolatie geoptimaliseerd is door het afdichten van geluidslekken met duketape. Tertsbandmetingen in werkelijke situatie In vergelijking met de meting in octaafbanden zijn er geen grote verschillen op te merken. De metingen bevestigen de resultaten uit de eerste meetfase. Tertsband metingen geoptimaliseerde situatie De invloed van het afdichten van de geluidlekken komt het sterkst tot uitdrukking bij resultaten van ruimte A naar ruimte B en van ruimte A naar ruimte F. De uitwerking van de optimalisatie is bij deze ruimten het sterkst door de relatief grote invloed van de geluidslekken op de geluidisolatie in de werkelijke situatie. Zowel voor de geluidisolatie van ruimte A naar ruimte B als van ruimte A naar ruimte F geldt dat de optimilisatie invloed heeft op de resonatiefrequentie van de geluidslekken onder de deuren (par. 6.3). Het verloop van de geluidisolatie van ruimte A naar ruimte B laat in de geoptimaliseerde situatie rond 2000 Hz een positieve richtingscoëfficiënt zien. In de werkelijke situatie was de richtingscoëfficiënt in dit frequentiegebied negatief.

fig 6.7 vergelijking geoptimaliseerde met werkelijke situatie

Het verloop van de geluidisolatie van ruimte A naar ruimte F in de geoptimaliseerde situatie blijft over het hele frequentiegebied een positieve richtingscoëfficiënt houden. Hieruit blijkt dat de geluidisolatie van de geluidlekken met tape in de orde van grote ligt met de geluidisolatie van de wand en of deur. Het verloop is in de geoptimaliseerde situatie vergelijkbaar met het verloop van ruimte E wat op basis van de positionering te verwachten is. De iets hogere waarden worden waarschijnlijk veroorzaakt door de flankerende overdacht bij ruimte E door de gevel. De gevel, waar ruimte E aan grenst, wordt door de bron direct aangestraald.

39

40





6.5 Invloedsfactoren analyse

6.6 Aanvullend onderzoek

Algemeen

Om de betrouwbaarheid van de resultaten te vergroten en daarmee de bevinden beter te onderbouwen is aanvullend onderzoek nodig. De voornaamste redenen hiervoor zijn.

Door de opzet van de metingen in dit onderzoek wordt het totale geluidsniveau gemeten in de ontvangstruimte. Het totale geluidniveau bestaat uit de som van alle overdrachtwegen: - Directe overdracht door de scheidingsconstructie, mogelijk opgebouwd uit verschillende elementen (deur, wand, geluidlekken, etc.) - Flankerende overdracht: ovedracht door aansluitende constructiedelen - Omloopgeluid: geluidlekken buiten de directe scheidingsconstructie om Bepaalde aspecten van eén overdrachtsweg kunnen in het totaal niet terugkomen door de dominantie invloed van een andere overdrachtsweg. Een eigenfrequentie van een wand kan bijvoorbeeld niet terugkomen in het geluidisolatieverloop door de invloed van een geluidlek. De berperkingen van deze meetopzet worden versterkt door het logaritmisch rekenen bij geluid (lita 3.1). Contactgeluidmetingen De locatie van plaatsing van de hamermachine op de vloer kan de meting ongewenst/onbewust beïnvloeden. In de voor dit onderzoek gebruikte proefopstelling zorgt de plaatising van de hamermachine op een stalen draagbalk voor een relatief effectieve overdracht. Het geluidisolatieverloop van een stalen balk is verschillend met het geluidisolatie verloop van een betonnen vloer. Hierdoor zal de plaatsing op een stalen balk ook het relatieve verloop in het frequentiespectrum beïnvloeden.

- Uit de metingen blijkt onvoldoende de bijdrage van verschillende overdrachtswegen. Voor het vergelijken van verschillende situaties en het verklaren van de resultaten is dit van groot belang (lita 3.6). Metingen met trillingsmeters op de scheidingsconstructie zouden hiervoor een mogelijk bieden. - De akoestische eigenschappen van de ontvangstruimten kunnen invloed uitoefenen op de resultaten van de metingen van de geluidisolatie. Met name nagalmtijden, volumes en absorptie zijn invloedsfactoren. Met het vergroten van het aantal metingen kunnen meetfouten en ongewenste invloedsfactoren met zekerheid uitgesloten worden. - Metingen in ruimten met afmetingen in de orde van grote van de te meten golflengtes zijn gevoelig voor afwijkingen. Ruimte D in de proefopstelling is in de lage frequenties beperkt betrouwbaar. In een gewijzigdfe proefopstelling is het noodzakelijk voor alle te meten ruimten minimaal 2 meter breedte en 2 meter diepte aan te houden. - Het meten van een geoptimaliseerde situatie waarbij de geluidlekken gedicht worden met materialen met een relatief hoge luchtgeluidisolatie - Onderzoek naar de eigenschapppen van de koppelstukken, bijvoorbeeld eigenfrequentie en geluidoverdracht. .

Luchtgeluidmetingen In de tweede fase van het onderzoek is de geluidisolatie van bepaalde scheidingsconstructies geoptimaliseerd. De optimalisatie is tot stand gebracht door het afpakken van de geluidlekken rondom de deur met ducktape. In dit onderzoek is de geluidisoaltie van de aangebrachte tape niet gemeten en hierdoor onbekend. Door het relatief lichte materiaal van de ducktape, aangebracht in maximaal 3 lagen, is het waarschijnlijk dat de geluidisolatie van de aangebrachte tape lager is dan de geluidisolatie van de omliggende scheidingsconstructie. De resultaten van de geoptimaliseerde situatie kunnen hierdoor alleen als indicatie dienen voor de situatie waarbij de geluidlekken zijn gedicht.

41

42





7 Modelleren scheidingsconstructies

7.2 Het model Algemeen

7.1 Inleiding Voor de toepassing van scheidingsconstructies is het wenselijk wanneer vooraf de geluidisolatie van een constructie ingeschat kan worden. Voor massieve constructies zijn de mogelijkheden voor het bepalen van de geluidisolatie van een scheidingsconstructie relatief eenvoudig en zijn de methodes hiervoor in de praktijk bekend.

Voor de opzet van het model is de scheidingsconstructie tussen ruimte A en ruimte D geselecteerd. De scheidingsconstructie tussen ruimte A en D is een lichte spouwconstructie gekoppeld door stijlen met een hart op hart afstand van 0,6 meter. In figuur 7.1 is de constructieopbouw weergegeven.

Voor lichte constructies zijn de mogelijkheden van het bepalen van de geluidisolatie minder eenvoudig. Daarnaast zijn de praktische rekenregels niet eenduidig. Wanneer het berekenen van de geluidisolatie nauwkeurig en relatief eenvoudig mogelijk is, zal dit het gebruik van lichte / IFD-constructies ten goede komen. Verder is een rekenmodel van waarde bij het ontwerp van constructies. Met behulp van een model kan de invloed van wisselende ontwerpvariabelen onderzocht worden en kan het ontwerp geoptimaliseerd worden. Er is bij de opzet van het model dan ook rekening gehouden met de toepasbaarheid en gebruiksmogelijkheden. Voor de opzet van het rekenmodel (zie bijlage 2) is gebruik gemaakt van de theorie uit paragraaf 2.3 van het literatuuronderzoek. Het model is aan de hand van de theorie en in combinatie met de praktijkmetingen geoptimaliseerd. Voor de opzet van het model is er een representatieve scheidingsconstructie gekozen uit de proefopstelling. Criteria voor de keuze zijn: - Constructieopbouw bestaande uit spouwconstructie met relatief lichte materialen - Geen dominante invloed van geluidlekken op de resultaten van de geluidmetingen - Directe scheidingsconstructie tussen bron en ontvangruimte tussen In het derde onderzoeksdeel wordt een gevelconstructie ontworpen bestaande uit een spouwconstructie met lichte materialen. Het model kan bij het ontwerp toegepast worden als indicatie voor de geluidisolatie.

43

fig. 7.1 wanddoorsnede Voor het opstellen van het model zijn een aantal aannames gedaan (lita 3.2 en 3.3): - Scharnierende aansluiting van de wanden: De wanden worden aan de onder en bovenzijde niet verhinderd te roteren - De invalshoek van het geluid valt is gelijkmatig verdeeld over de wand aan de bronzijde. - Diffuus geluidsveld in de ruimte van de bronzijde

44





Het gebouw, en in het algemeen IFD constructies, zijn opgebouwd uit lossen units. Deze units worden op vier punten met elkaar verbonden. Deze opzet heeft een beperkte flankerende overdracht tot gevolg. In het model is de flankerende overdracht dan ook niet meegenomen. Bij niet IFDgebouwen is flankerende overdracht vaak wel aanwezig.

In deze drie deelgebieden treden diverse lokale minima op ten gevolge van:

Opbouw model over frequentiespectrum

In de modellering is een reductie van 20 dB in rekening gebracht voor de geluidisolatie van de bovengenoemde frequenties. Dit is gebaseerd op een schatting voortkomend uit metingen en literatuur (Martin 2007)

- Eigenfrequentie massa veersysteem - Coïncidentiefrequentie - Spouwresonanties

In het model wordt voor het modelleren van de geluidisolatie het frequentiespectrum onderverdeeld in drie gebieden:

De akoestische prestaties van een spouwconstructie worden negatief beïnvloed door koppelingen tussen het spouwblad aan de bronzijde en het spouwblad aan de ontvangstzijde.

- Het gebied onder de eigenfrequentie (massa-veerfrequentie) - Het gebied tussen de eigenfrequentie en de eerste spouwfrequentie - Het gebied vanaf de eerste spouwfrequentie

Om de koppeling van de twee spouwbladen door middel van de stijlen in rekening te brengen is gebruik gemaakt van de volgende formule (Martin 2007):

De geluidisolatie van elke gebied wordt verschillende benaderd. Het eerste gebied onder de eigenfrequentie wordt benaderd met de massawet. Het gebied vanaf de eigenfrequentie wordt benaderd als spouwconstructie, met een ten opzicht van de massawet sterke stijging van de geluidisolatie bij het toenemen van de frequentie. Het gebied vanaf de eerste spouwfrequentie is gelijk aan het middengebied met een reductie van de geluidisolatie door de aanwezigheid van de spouwresonanties in dit gebied (lita 3.3).

2 c Skopp = l 0 , waarin l de gekoppelde lengte per stijl is, C0 de 3 fg geluidsnelheid in lucht en fg de grensfrequentie van het spouwblad aan de ontvangstzijde. .

In figuur 7.2 zijn van een willekeurige scheidingsconstructie de deelgebieden in het geluidisolatieverloop weergegeven.

!

De formule is gebaseerd op het geheel trillen van de plaat aan de ontvangstzijde, deze trillen worden overgebracht via de stijlen. Vanaf de stijlen wordt de plaat aan de ontvangstzijde in trilling gebracht vanaf de stijl. De lengte waarover de golf doorloopt over de plaat (vermenigvuldigd met de hoogte) bedraagt het gekoppelde oppervlak (Skopp). Over dit deel van de spouwconstructie trillen beide spouwbladen met een gelijke snelheid en is de constructie op te vatten als een massieve constructie. Hierdoor moet de geluidisolatie berekend worden als samengestelde constructie volgens de formule uit het literatuuronderzoek paragraaf 3.1. In het rekenmodel is de spouwvulling met absorptie niet meegenomen. De gevolgen hiervan worden in paragraaf 7.3 besproken. In bijlage 2 is het rekenmodel op een CD-rom toegevoegd.

fig. 7.2 opdeling geluidisolatieverloop in frequentiespectrum

45

46





7.3 Terugkoppeling praktijk

Massa-veerresonantie

In figuur 7.2 zijn de meetresultaten en de modelresultaten in een grafiek weergegeven. De curve “geluidisolatie” geeft de gemodeleerde situatie weer van ontkoppelde spouwbladen. De curve “gekoppeld” geeft gemodellerde situatie weer wanneer de koppeling van de spouwbladen in rekening gebracht wordt.

De massa veerresonantie rond 157 Hz blijkt uit de praktijkmetingen een tertsband lager uit te komen. Hier kunnen twee oorzaken voor zijn: - De gegevens van de wand zijn niet geheel overeenkomst met de praktijk. Hierbij kan er gedacht worden aan de spouwbreedte, dichtheid van de spouwbladen en dikte spouwbladen (lita 3.3) - De meetgegevens zijn niet geheel correct met als oorzaak de in paragraaf 6.6 genoemde oorzaken. Coïncidentiefrequentie De coïncidentiefrequentie is duidelijk te herkennen in de meting. Uit de meting blijkt dat het lokale minimum minder sterk en over een groter frequentiegebied tot uitdrukking komt. Een reden hiervoor zou de opbouw van de wand kunnen zijn. De frequentie is berekend voor een enkele plaat, in de praktijk bestaat de constructie uit 2 platen met een door glaswol gevulde spouw. Met name de spouwabsorptie kan voor een uitvlakking van de eigenfrequentie zorgen. Spouwresonanties De spouwresonanties die in het model naar voren komen op 4000 en 8000 Hz zijn niet terug te vinden in de praktijkmeting. Dit is te verklaren door de demping van de spouwvulling. De staande golven in de spouw worden door deze absorptie gedempt.

fig. 7.2 modellering t.o.v. praktijkmeting

Rond 8000 Hz is wel een klein minimum in de geluidisolatie te herkennen. Doordat andere resonatiemodes niet terugkomen, is geconcludeerd dat deze niet veroorzaakt wordt door een spouwresonantie. Meetonnauwkeurigheden, besproken in paragraaf 6.5 zijn hierbij het best denkbaar.

Ter referentie zijn er twee metingen uitgevoerd. De oorspronkelijk referentiesituatie D, weergegeven in de licht blauwe curve. Wegens de kleine afmetingen van ruimte D en de hieruit volgende onnauwkeurigheid is er een meting toegevoegd. Hierbij zijn de deuren tussen ruimte D en E open gezet, waardoor er deze als éen ruimte te beschouwen valt. Uit figuur 7.2 blijkt dat de modellering, in vergelijking tot de meting, goed het verloop van de geluidisolatie weergeeft. Een aantal punten vallen hierbij op, deze worden per onderdeel besproken:

47

48






7.4 Conclusies - De akoestische prestaties van horizontale spouwconstructies bij IFD-bouw zijn goed te voorspellen. - De aanname dat flankerende overdracht een zeer beperkte rol speelt, blijkt juist bij geluidsoverdracht tussen twee units. - De koppeling van de spouwbladen heeft een negatieve invloed op de prestaties van de geluidisolatie - Spouwresonanties hebben bij toepassing van voldoende absorptie in de spouw weinig invloed.

8.1 Overzicht Om de prestaties van het modelkantoor te kunnen beoordelen worden deze vergeleken met de uit het literatuuronderzoek voortkomende referentiewaarden. De referentiewaarden zijn weergegeven in tabel 8.3 en 8.4. De prestaties van het modelkantoor zijn weergegeven in tabel 8.1 en 8.2. Bij de contactgeluidisolatie is de situatie zonder vloerbedekking opgenomen. Positionering

Overdrachtsrichting

Opmerking

I lu (dB)

Direct aangrenzend

Verticaal

Geen lekken / omloopgeluid

+11

Andere unit / niet aangrezend Direct aangrezend

Verticaal

+15

Horizontaal

Geen lekken ! / omloopgeluid Geluidlekken

Horizontaal

Omloopgeluid

-12

Horizontaal

Geen lekken / omloopgeluid Geen lekken / omloopgeluid

-2

Andere unit / niet aangrezend Andere unit / niet aangrezend Andere unit / direct aangrenzend

Horizontaal

tabel 8.1 prestaties modelkantoor luchtgeluid

Positionering

Overdrachtsrichting

Direct aangrenzend

Verticaal

+13

Schuin gepositioneerd

Verticaal

+19

Schuin / andere unit

! Verticaal

+17

Diagonaal / andere unit

Verticaal

+23

Ico

tabel 8.2 prestaties modelkantoor contactgeluid

49

50

(dB)

-31

-16






7.4 Conclusies - De akoestische prestaties van horizontale spouwconstructies bij IFD-bouw zijn goed te voorspellen. - De aanname dat flankerende overdracht een zeer beperkte rol speelt, blijkt juist bij geluidsoverdracht tussen twee units. - De koppeling van de spouwbladen heeft een negatieve invloed op de prestaties van de geluidisolatie - Spouwresonanties hebben bij toepassing van voldoende absorptie in de spouw weinig invloed.

8.1 Overzicht Om de prestaties van het modelkantoor te kunnen beoordelen worden deze vergeleken met de uit het literatuuronderzoek voortkomende referentiewaarden. De referentiewaarden zijn weergegeven in tabel 8.3 en 8.4. De prestaties van het modelkantoor zijn weergegeven in tabel 8.1 en 8.2. Bij de contactgeluidisolatie is de situatie zonder vloerbedekking opgenomen. Positionering

Overdrachtsrichting

Opmerking

I lu (dB)

Direct aangrenzend

Verticaal

Geen lekken / omloopgeluid

+11

Andere unit / niet aangrezend Direct aangrezend

Verticaal

+15

Horizontaal

Geen lekken ! / omloopgeluid Geluidlekken

Horizontaal

Omloopgeluid

-12

Horizontaal

Geen lekken / omloopgeluid Geen lekken / omloopgeluid

-2

Andere unit / niet aangrezend Andere unit / niet aangrezend Andere unit / direct aangrenzend

Horizontaal

tabel 8.1 prestaties modelkantoor luchtgeluid

Positionering

Overdrachtsrichting

Direct aangrenzend

Verticaal

+13

Schuin gepositioneerd

Verticaal

+19

Schuin / andere unit

! Verticaal

+17

Diagonaal / andere unit

Verticaal

+23

Ico

tabel 8.2 prestaties modelkantoor contactgeluid

49

50

(dB)

-31

-16





Nummer 1.Woning scheidend 2a.Woning scheidend 2b.Wonings cheidend 3.Binnen woning 4a.Binnen woning 4b.Binnen woning 5.Kantoor 6.Kantoor

Classificatie Literatuurbron (tussen haken voor waarde 2) Voldoende Bouwbesluit,(NEN 1070), (Belgisch onderzoek) Goed Zeer goed Voldoende Goed*

Waarde

Voldoende

Bouwbesluit

Ico " 0

NPR 5070, (NEN 1070), (Belgisch onderzoek) (NEN 1070)

I lu;k " +5

DnTAk " 57

Goed

Bouwbesluit

Ico " +5

Voldoende

zelfde woonfunctie

Ico " #20

NPR 5070, (NEN 1070)

I lu;k " #20 DnTAk " 32 I! lu;k " #10 DnTAk " 42 ! DnTAk " 52 ! I lu " #14 I lu " #12 * * I ! " #8 I " #6 * *

2a.Woning scheidend 3.Binnen woning 4a.Binnen woning 5.Kantoor

Goed*

tussen twee gesloten ruimten

Ico " #5

Normale & Hoge privacy Normale & Hoge privacy

! Naar doorgaanderuimte

Ico " #10

! Naar verblijfsruimte

Ico " #0

!

!1070) NPR 5070, (NEN !richtlijn Bouwbesluit, RGD

Voldoende

Classificatie Literatuurbron/ Opmerking

1.Woning scheidend

Normale privacy Hoge privacy

8.School

Nummer

DnTAk " 52

(NEN 1070)

Minimaal

Waarde 2

I lu;k " 0

Zeer goed

7a.Woning icm Horeca

Waarde

!richtlijn Bouwbesluit, RGD Berekend uit Wetgeving RGD richtlijn

! !

!

lu Isolatie ! = (80 + 10) - 25 = 65!dB(A)

DnTAk " 62

lu

I lu;k " 0 !

*In het Belgische onderzoek / voorstelnorming wordt voor een voldoende kwaliteit binnen

DnT " 38 voorgesteld, voor een goede kwaliteit een waarde van DnT " 45 . ** Waarde 2 bij kantoren voor een referentienagalm ! van 0,5 sec, anders 0,8 sec. een woning een waarde van

tabel 8.3 referentiewaarden luchtgeluid

!

!

6.Kantoor

!

! tabel 8.4 referentiewaarden contactgeluid ! 8.2 Verbeterpunten

!

Voor het verbeteren van de geluidisolatie is het belangrijk het totaal van alle elementen die bijdragen aan de geluidsoverdracht in beschouwing te nemen. Van het totaal aan overdrachtswegen zijn de zwakste schakels maatgevend en heeft het weinig effect de beter presterende onderdelen te verbeteren. Een voorbeeld hiervan is de geluidisolatie van ruimte A naar ruimte B. Het totaal aan geluidsenergie wordt overgedragen via de wand, deur en het geluidslek onder de deur, waarbij het geluidslek maatgevend is. Een verhoging van de geluidisolatie van de wand zal de tot een verhoging van de geluidisolatie van maximaal enkele decibellen leiden (for. lita 3.1) en zal daarna snel de limietwaarde bereiken. Bij het verbeteren van de geluidisolatie van het lek zal het totaal met tientallen decibellen verbeteren. Dit principe geldt voor alle situaties, ook wanneer er vele overdrachtswegen een rol spelen. Contactgeluid De laagst gemeten contactgeluidisolatie bedraagt een Ico van 13 dB. Uit vergelijking met tabel 8.4 blijkt deze waarde ruim aan alle eisen te voldoen. Verbetering is hier niet noodzakelijk. Bij de toepassing van de onderzochte constructie in een situatie met relatief zeer hoge geluidseisen kan de geluidisolatie verbeterd worden door het verplaatsen van de bovenste dakplaat. Bij het plaatsen van deze dakplaat op de onderste dakplaat wordt de spouw vergroot met een verbetering van de geluidisolatie tot gevolg (lita 3.3). Het principe van deze verbetering is ook van toepassing op de verticale luchtgeluidoverdracht.

51

52





Verticale overdracht luchtgeluid

Bij behoefte aan een grotere verbetering van de geluidisolatie is het ontkoppelen van de spouwbladen de beste optie. Uit hoofdstuk 7 is al gebleken dat het koppelen van de spouwbladen d.m.v. stijlen een sterke reductie van de geluidisolatie veroorzaakt. Bij het ontkoppelen kan er ongeveer een verbetering van 15 db gerealiseerd worden. Bij een dergelijke verbetering is het waarschijnlijk dat andere overdrachtswegen maatgevend worden.

Bij de verticale overdracht van luchtgeluid is een laagste waarde van 11 dB gemeten. Uit tabel 8.3 blijkt dit een goede waarde te zijn en aan alle eisen te voldoen. Verbetering zijn hier niet noodzakelijk. Horizontale overdracht luchtgeluid binnen één unit De horizontale overdracht binnen dezelfde unit is gemeten van ruimte A naar ruimte B. De geluidisolatie van de situatie betreft een Ilu waarde van -31 dB. Deze waarde is zeer slecht te noemen en voldoet aan geen van de eisen uit tabel 8.3. Het geluidslek onder en rondom de deur is de voornaamste reden voor de relatief slechte prestatie. Uit de meting waarbij dit geluidslek met tape is afgeplakt (ook kieren rondom de deur) blijkt dat er een verbetering van zeker 10 dB te realiseren is.

8.3 Aanbevelingen De geluidlekken rondom de deur kunnen verminderd worden door het aanbrengen van valdorpels en het aanbrengen van kierdichting bij de deursluiting. Een mogelijke oplossing voor een valdorpel is weergegeven in fig. 8.1

Na het realiseren van bovenstaande verbeteringen is het verbeteren van de wandconstructie een mogelijkheid om de geluidisolatie te verbeteren. Deze maatregelen worden in het onderdeel luchtgeluidoverdracht tussen units besproken. Horizontale overdracht luchtgeluid tussen units Als referentie voor de horizontale overdracht tussen twee units wordt de van ruimte A naar ruimte D genomen. De Ilu van de situatie is -16 dB. Deze waarde wordt in de NEN 1070 gekwalificeerd als voldoende voor geluidisolatie binnen één woning. Voor het verbeteren van deze prestatie dient er, door het ontbreken van flankerende overdracht, vooral ingegaan te worden op de wandconstructie zelf. Hierbij kunnen de bevindingen uit paragraaf 7.4 gebruikt worden.

fig. 8.1 valdorpel

De relatief eenvoudigste manier om de geluidisolatie te verbeteren is het plaatsen van een wand met dikkere spouwbladen. Met de verdubbeling van de massa kan een verbetering van ongeveer 4 dB gehaald worden. Dit kan gerealiseerd worden door de keuze van een materiaal met een hogere dichtheid, of voor een grotere dikte van de spouwbladen. Het verbreden van de spouw is in deze situatie geen optie. Bij een bredere spouw zal de wand niet meer bevestigd kunnen worden in de bestaande constructie, aanpassing hiervan zal ten koste gaan van de flexibiliteit.

53

54





Een oplossing voor het verzwaren van de spouwbladen is in figuur 8.2 weergegeven.

8.4 Conclusies Prestaties IFD-constructies De prestaties van de verticale lucht en contactgeluidisolatie zijn goed en zijn voor alle situaties, uitgezonderd extreme geluidsbelastingen, direct toepasbaar. Deze goede prestaties worden door twee factoren veroorzaakt: - De stapeling van de losse units, hierdoor zijn er relatief weinig contactpunten en ontstaat er een drievoudige spouwconstructie. - De aanwezigheid van de massieve betonvloer. Door deze vloer ontstaat er een optimalisatie van lichte en massieve constructies: een spouwconstructie met een zwaar spouwblad. De prestaties van de horizontale luchtgeluidisolatie zijn divers. In situaties binnen één unit met deuren valt veel winst te behalen. In de huidige situaties zijn de prestaties relatief slecht. Deze prestaties zijn met een aantal maatregelen sterk te verbeteren. Hierbij dienen vooral de geluidlekken sterk gereduceerd te worden. De huidige situatie voldoet aan geen van de eisen / normen en kan alleen worden toegepast binnen één woning. Aan de horizontale geluidisolatie binnen één woning worden geen eisen gesteld.

fig. 8.2 wandverzwaring Hierbij is ten opzichte van de huidige wand 2 maal een 13 mm gipswand aangebracht, ten opzichte van 2 maal een 10 mm spaanplaatwand in de huidige situatie. Voor het ontkoppelen van de spouwbladen zijn er 2 opties. - Het bevestigen van de spouwbladen aan de vloerconstructie. Hierdoor is er geen enkele koppeling tussen de beide bladen. Wanneer de wanden elk op een verschillende unit gemonteerd worden valt deze optie nog gunstiger uit omdat de vloerdelen van de units ook ontkoppeld zijn. - Het koppelen van de spouwbladen doormiddel van verende delen. In onderzoeksdeel 3, gevelontwerp, wordt verder ingegaan op het ontkoppelen van spouwconstructies

55

De geluidisolatie van de wanden zonder geluidlekken is redelijk te noemen, maar lager dan bij vergelijkbare massieve constructies. Door het gebruik van zwaardere spouwbladen en vooral door het ontkoppelen van de spouwbladen zijn de prestaties sterk te verbeteren. Bij een wandconstructie tussen twee verschillende units wordt de verbetering nog versterkt door de ontkoppelde vloeren. In dit geval moeten de verschillende spouwbladen elk op de vloer van een unit bevestigd worden. De huidige prestaties van de spouwconstructie zonder geluidlekken worden door de NEN 1070 aangemerkt als voldoende (toepassing binnen dezelfde woning). Bij het uitvoeren van de voorgestelde verbeteringen is het mogelijk de wand toe te passen in alle kantoorsituaties. De geluidisolatie wordt in dat geval door de NEN 1070 aangemerkt als goed (toepassing binnen dezelfde woning). Een toepassing als woningscheiding met de voorgestelde verbeteringen is realiseerbaar, maar hierbij dienen alle maatregelen zeer zorgvuldig uitgevoerd te worden.

56





Prestaties van lichte constructies ten opzichte van massieve constructies Doormiddel van spouwconstructies is het mogelijk om met lichte constructies goede geluidisolatie te bereiken. Hierbij is het ontwerp en uitvoering van groot belang. Vooral de invloed van koppeling is groot. Bij het goed ontwerpen en uitvoeren van ontkoppelde spouwbladen is het mogelijk tot vergelijkbare, of zelfs betere geluidisolatie te komen dan bij vergelijkbare massieve constructies. Berekenen van de geluidisolatie bij spouwconstructies Door de complexere opbouw van spouwconstructies, in vergelijking met de homogene opbouw van massieve constructies, is het berekenen van de geluidisolatie relatief moeilijk. Om een reëel beeld van de geluidisolatie te krijgen is als hulpmiddel een rekensheet opgesteld, zie bijlage 2.

57

58





Deel 3: Haalbaarheidsstudie verbeterd gevelelement 9 Uitgangspunten haalbaarheidsstudie 9.1 Inleiding Voor het bouwen van semi-permanente gebouwen maakt IFD-leverancier “De Meeuw Oirschot B.V.” gebruik van de kombi 21 (lita 1.3). Door het internationaal gebruik van de kombi 21 dient de unit aan verschillende eisen te voldoen. Om een toepassing zo efficiënt mogelijk te kunnen realiseren is het wenselijk om eenvoudig de basisconstructie aan te kunnen passen om aan de eisen te kunnen voldoen. Bij de huidige basisconstructie blijkt de gevelgeluidwering (Ra,weg van 30 dB) hiervoor te laag. Om de kombi 21 beter te kunnen toepassen in wisselende internationale situaties is er een haalbaarheidsstudie gedaan naar het verbeteren van de gevelgeluidwering. In de haalbaarheidsstudie is er rekening gehouden met diverse eisen aan de gevel. De eisen zijn door “De Meeuw Oirschot B.V.” opgesteld en aangeleverd. In de onderstaande paragraven worden de eisen beschreven die als uitgangspunt dienen voor de haalbaarheidsstudie.

(blanco pagina)

9.2 Huidig gevelelement Bij het verbeteren van de geluidisolatie is er uitgegaan van het huidige gevelelement en de toepassing hiervan op de kombi 21. In de haalbaarheidsstudie zijn de aanpassingen van de huidige situatie op haalbaarheid onderzocht. Het huidige gevelelement bestaat uit een buitenspouwblad van 0,7 mm golfplaat en een binnenspouwblad van 10 mm gipsplaat (dichtheid 900 kg/m3). Beide spouwbladen worden gekoppeld door houten stijlen met een hoogte van 102 mm en een breedte van 46 mm. Als houtkwaliteit worden C18, C24 en GLH28 gebruikt, waarbij uit kostenoverweging de voorkeur uitgaat naar gebruik van de houtkwaliteiten C18 en C24. Iin figuur 9.1 en figuur 9.2 zijn de langs- en dwarsdoorsende van de huidge gevelconstructie opgenomen. In bijlage 3 van het literatuuronderzoek zijn de constructieve gegevens van de kombi 21 te vinden.

59

60





fig. 9.2 dwarsdoorsnede huidige gevelconstructie, maten in mm

fig 9.1 langsdoorsnede huidige gevelconstructie

61

62






Wel is bepaald dat het aantal verdiepingen maximaal 3 bedraagt (gebouwhoogte is hierdoor maximaal 9,3 meter) en dat de kombi 21 niet voor woningen wordt gebruikt.

Aanleiding voor het ontwerp van een nieuw gevelelement zijn de akoestische prestaties van de gevel. Als eis aan de nieuwe gevel wordt een gevelgeluidwering van Ra,weg = 34 dB (A) gesteld. Deze eis wordt gesteld aan de gesloten geveldelen waarbij wel de naden maar niet de kieren (naden die ontstaan door bewegende delen) worden meegenomen. Het bouwbesluit stelt als eis voor permanente gebouwen een gevelgeluidwering van Ra,weg = 20 dB (A) 9.4 Thermische isolatie

Voor de berekeningen worden de volgende eisen aangehouden: - Windbelasting excl. belastingsfactor: q=2,0 kN/m2. De windbelasting is i.v.m. de toepassing buiten Nederland door “De Meeuw Oirschot B.V.” hoger gesteld als de maximale waarde gegeven door de NEN 6702. - Doorbuigingseis: 1/300 van de overspanning. De doorbuigingseis komt overeen met de NEN 6702.

9.6 Overzicht

Als energetische eis voor de basisconstructie wordt er een warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,3 W/m2.K gesteld. Deze eis geldt voor de gesloten delen waarbij wel de naden maar niet de kieren worden meegenomen. Als extra mogelijkheid moeten er aanpassingen worden onderzocht waarbij een warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,15 W/m2.K gehaald kan worden. Het bouwbesluit stelt als eis voor permanente gebouwen een minimale warmteweerstand van Rc=2,5 m2.K/W (U=0,37 W/m2.K). Om te kunnen voldoen aan de EPC eisen in het bouwbesluit is in de praktijk een warmteweerstand noodzakelijk van ongeveer Rc=3,0 m2.K/W. Omgerekend naar een warmtedoorgangscoëfficiënt komt dit overeen met de eis van “De Meeuw Oirschot B.V.” aan het te ontwikkelen gevelelement.

In tabel 9.1 zijn de door de Meeuw aangeleverde gegevens weergegeven waaraan het ontwerp van het gevelelement moet voldoen. Gevelgeluidwering, Ra,weg Thermische isolatie, U

34 dB (A)

-

0,30 W/ m2.K

mogelijkheid tot U = 0,15 W/ m2.K

2,0 kN/ m2

veiligheidsfactor 1,5

1/ 300 * overspanning C18, C24

-

Windbelasting Doorbuiging Houtkwaliteit

tabel 9.1 gegevens gevelelement

9.5 Constructieve eisen De Nederlandse norm (NEN 6702) maakt onderscheid in windgebied, gebouwomgeving, gebouwhoogte, gesloten en open gebouw en veiligheidsklasse. De kombi 21 kan in zijn levensduur voor verschillende projecten ingezet worden, hierdoor is het niet duidelijk voor welk windgebied en gebouwomgeving de constructie berekend moet worden. Voor het windgebied en gebouwomgeving wordt de kombi 21 dan ook berekend voor het zwaarste belastinggeval, windgebied 1 en onbebouwde omgeving.

63

64

optioneel GLH 28





10 Vooronderzoek gevelgeluidwering

10.2 Basisvarianten

10.1 Inleiding De basisprincipes voor het akoestische ontwerpen van spouwconstructies zijn zowel geldig voor scheidingsconstructies tussen ruimten van een gebouw als voor gevelconstructies. De theorie en kennis uit deel 2 van dit onderzoeksrapport zijn hierdoor voor het gevelontwerp toepasbaar en gebruikt. De belangrijkste aspecten uit deel 2 die voor het gevelontwerp zijn gebruikt, zijn: - Model voor het berekenen van de geluidisolatie van spouwconstructies - Het bepalen van de locatie van eigenfrequenties in het frequentiespectrum. - Het reduceren van het geluidisolatieverloop in het frequentiespectrum ter plaatse van eigenfrequenties. - De invloed van geluidlekken en aansluitingen op het geluidisolatieverloop - De invloed van koppelingen tussen spouwbladen op het geluidisolatieverloop Bij de haalbaarheidsstudie naar het ontwerp van een verbeterd gevelelement heeft het huidige gevelelement als uitgangspunt gediend (zie bijlage 3). Vanuit dit gevelement is er gezocht naar aanpassingen in de constructieopbouw om aan de opgestelde eisen (tabel 9.1) te kunnen voldoen. Uitgangpunt hierbij is het verbeteren van de geluidisolatie. De geluidisolatie van spouwconstructies kan worden beïnvloed door:

Voor het verbeteren van de gevelgeluidwering, op basis van de huidige gevelconstructie, zijn 4 basisoplossingen opgesteld. Alle basisvarianten zijn gebaseerd op het (gedeeltelijk) ontkoppelen van de spouwbladen. Uit deel 2 is gebleken dat hiermee de akoestische prestaties sterk verbeterd kunnen worden. Variant 1: Verspringende stijlen In variant 1 wordt uitgegaan van een ontkoppelde binnen- en buitenspouwconstructie. Voor zowel het binnen- als het buitenspouwblad worden stijlen geplaatst die niet aan elkaar gekoppeld zijn en afdragen op de betonnen vloer, op een gelijke wijze als de huidige situatie. De stijlen kunnen verspringend geplaatst worden om de spouwbreedte te kunnen variëren. De stijlen voor het ondersteunen van het binnenspouwblad hebben geen constructieve functie en voor de dimensies kunnen praktische maten gekozen worden. In fig 10.1 is de principeopbouw van variant 1 weergegeven in een 3-D afbeelding. De spouw tussen de stijlen kan gevuld worden met spouwvulling (zie hoofdstuk 11).

- Massa van de spouwbladen - Spouwbreedte - Koppeling tussen spouwbladen - Locatie en demping eigenfrequenties / coïncidentiefrequentie Op basis van deze aspecten zijn er basisoplossingen opgesteld, de basisoplossingen worden beoordeeld met de randvoorwaarden uit hoofdstuk 9. Naast de randvoorwaarden uit tabel 9.1 is de toepassing van de wijzigingen in het bestaande bouwproces een belangrijk criterium. Uit financieel oogpunt wordt gestreefd naar een ontwerp wat aansluit bij het huidige gevelelement. Uit de beoordeling van de basisoplossingen in paragraaf 10.4 is de gevelconstructie met de verend ontkoppelde stijlen als meest geschikte naar voren gekomen. In hoofdstuk 11 wordt van dit gevellelement de thermische isolatie en de benodigde spouwbreedte bepaald. In hoofdstuk 12 wordt de gevelgeluidwering berekend. In hoofdstuk 13 wordt de constructie berekend en worden de afmetingen bepaald.

65

66





Variant 2: Dubbel sandwichpaneel Sandwichpanelen bestaan uit een kern van niet onderbroken isolatiemateriaal afgewerkt met stalen platen. Sandwichpanelen zijn leverbaar in spouwmaten variërend van 60 mm tot 120 mm en diktes van staalplaten van 0,50 mm tot 0,75 mm. Bij inventarisatie van het aanbod van sandwichpanelen blijkt zonder aanpassingen een waarde van Ra,weg van 30 dB (A) maximaal te realiseren. Om de geluidisolatie te verhogen is het toevoegen van extra massa een mogelijkheid. Voor het gevelontwerp wordt een sandwichpaneel met een extra spouwblad als variant overwogen. In verband met het beperken van de belasting op de verbinding tussen de stalen platen en de kern wordt het extra spouwblad in het midden geplaatst. Door het toevoegen van het spouwblad ontstaan er 2 spouwlagen. In fig 10.2 is de principeopbouw van variant 2 weergegeven in een 3-D afbeelding.

fig. 10.1 3-D principeopbouw basisvariant 1

67

68





Variant 3: Verende stijlen met eventuele puntvormige koppelingen Variant 3 is gebaseerd op een principe dat wordt toegepast bij het ontkoppelen van voorzetwanden. Hierbij worden de stijlen tussen de voorzetwand en de oorspronkelijke wand ontkoppeld door verend (CDM01) materiaal. Voor de uitwerking van variant 3 is gebruik gemaakt van de materialen van leverancier “Delta-L Nuspeet B.V.” In bijlage 4-1 en bijlage 4-2 zijn de productinformatie en een tekening van de voorzetwandtoepassing opgenomen. In fig 10.3 is de principeopbouw van variant 3 weergegeven in een 3-D afbeelding. De spouw tussen de stijlen kan gevuld worden met isolatiemateriaal, zie hoofdstuk 11.



69

70





Variant 4: Gecombineerde stijlen

10.3 Keuzematrix

Variant 4 bestaat een combinatie van twee verschillende type stijlen. Er wordt gebruik gemaakt van verende stalen, koudgevormde stijlen, in combinatie met houten stijlen. De stalen stijlen zijn overgenomen van de toepassing bij metalstudwanden, waar relatief goede akoestische prestaties bereikt worden bij de toepassing op (interne) spouwconstructies. Door de combinatie van de twee type stijlen worden de relatief goede akoestische eigenschappen van de verende stalen stijlen gecombineerd met de relatief goede thermische eigenschappen van de houten stijlen.

De variantkeuze is gemaakt op basis van de onderstaande keuzematrix. In de keuzematrix zijn de varianten beoordeeld op de aspecten gevelgeluidwering, thermische isolatie en productie. In de productiecriteria worden meegewogen:

In fig 10.4 is de principeopbouw van variant 4 weergegeven in een 3-D afbeelding.

In paragraaf 10.4 worden de overwegingen uit de keuzematrix toegelicht.

- Materiaalkosten - Ontwikkelkosten, terug te brengen tot aanpassingen t.o.v. huidig ontwerp - Uitvoeringskosten

Voor de haalbaarheidsstudie is er voor een gelijke weging van de aspecten gevelgeluidwering, thermische isolatie en productie gekozen. De beoordeling en de weging zijn subjectief en zijn tot stand gekomen in overleg met “De Meeuw Oirschot B.V.”. De aspecten worden beoordeeld met: + = beter 0 = neutraal - = matig Gevelgeluid Thermische wering isolatie

Productie Totalen Materiaal Ontwikkeling Uitvoering

Variant 1

+

+

-

0

-

0

Variant 2

0

+

0

-

+

+

Variant 3

+

+

-

0

+

++

Variant 4

0

0

-

+

+

+

tabel 10.1 keuzematrix Op basis van tabel 10.1 is er gekozen voor een haalbaarheidsstudie naar variant 3. In hoofdstuk 11 wordt de thermische isolatie en de benodigde spouwbreedte van variant 3 bepaald. In hoofdstuk 12 wordt voor verschillende uitwerkingen van variant 3 de gevelgeluidwering bepaald. In hoofdstuk 13 wordt variant 3 constructief uitgewerkt en getoetst aan de eisen uit hoofdstuk 9.


71

72





10.4 Toelichting keuzematrix

Variant 4: Gecombineerde stijlen

De verschillende ontwerpvarianten uit paragraaf 10.2 zijn besproken met “De Meeuw Oirschot B.V.” Aan de hand van deze besprekingen zijn de voor en nadelen per ontwerpvariant opgesteld.

Gevelgeluidwering: Ontkoppelde spouwbladen, onbekend zijn de exacte verende prestaties van het stalen profiel, koppelingen van de spouwbladen op de vloer d.m.v. de stijlen.

Variant 1: Verspringende stijlen

Energetisch: Beperkte koudebruggen

Gevelgeluidwering: Geen directe koppeling van de spouwbladen door de stijlen, geen extra constructieve voorzieningen nodig voor het afdragen van het buitenste spouwblad of koppelingen van de spouwbladen op de vloer d.m.v. de stijlen.

Productietechnisch: Sterk overeenkomstige doorsnede met huidige gevel, alleen het plaatsen van het stalen profiel dient aan het productieproces te worden toegevoegd, afhankelijk van de uiteindelijke spouwbreedte is het onduidelijk of de benodigde maat voor het stalen profiel in de handel verkrijgbaar is.

Energetisch: Geen koudebruggen door stijlen, spouwbreedte kan gevarieerd worden. Productietechnisch: Gevel bestaat uit 2 lossen delen van binnen en buitenspouwblad (meer handelingen bij uitvoering), extra materiaal voor regels en extra bevestigingspunten voor koppeling stijlen aan vloer. Variant 2: Dubbel sandwichpaneel Gevelgeluidwering: Geheel ontkoppelde spouwbladen, geen koppeling spouwbladen op vloer. Beperkte variatie mogelijkheden spouwbreedte. Onderbroken spouw. Energetisch: Geen koudebruggen, volledige ontkoppeling buitenste spouwblad. Productie: Gevel bestaat uit één deel (makkelijk voor verwerken), sterk afwijkende opbouw in vergelijking tot huidige gevel. Geen panelen verkrijgbaar die voldoen aan de eisen, hierdoor is de volledige ontwikkeling een van nieuw gevelelement noodzakelijk. Variant 3: Verende stijlen Gevelgeluidwering: Volledig ontkoppelde spouwbladen. Energetisch: Geen koudebruggen. Produtietechnisch: Gevel bestaat uit één deel (makkelijk voor verwerken), overeenkomende doorsnede met huidige gevel. De verende delen dienen ten opzichte van het huidig ontwerp te worden toegevoegd.

73

74





11 Thermische isolatie

Voor de berekening is een temperatuurverschil van 1 graad Kelvin ingevoerd tussen de buiten- en binnenlucht. De uitvoer in W gedeeld door het oppervlak is daarmee gelijk aan de warmtedoorgangscoëfficiënt (W/m2.K).

11.1 Inleiding Door de ontwikkeling van het nieuwe gevelelement ontstaat de mogelijkheid om andere aspecten van de gevel te verbeteren. Een verbeterpunt betreft de thermische isolatie. De prestaties van een gevel op het gebied van warmtetransport wordt uitgedrukt in de Rc -waarde, de warmteweerstand (m2.K/W). De uiteindelijke warmteweerstand van een gevel wordt bepaald door de opbouw van de gevel, de warmteweerstand van alle afzonderlijke materialen en de detaillering, waarbij een deel in de constructie met een relatief lage warmteweerstand een “koudebrug” wordt genoemd. Deze kan bijvoorbeeld ontstaan door koppelingen van spouwbladen door de stijlen. In hoofdstuk 10 is beschreven dat koppelingen tussen de spouwbladen ook akoestische nadelig zijn. Een andere manier om de prestaties van een gevel op het gebied van warmtetransport te kwalificeren is met behulp van de warmtedoorgangscoëfficiënt U (W/m2.K). Voor een enkel materiaal wordt voor de thermische prestaties de warmtegeleidingscoëfficiënt " (W/m.K) gebruikt (van der Linden 2006).

Warmtegeleidings coëfficiënt " (W/m.K)

Materiaal

Functie

Dikte (mm)

Luchtlaag binnen Gipsplaat Minerale wol Verbeterde spouwvulling CDM-01 Stalen schroeven

Binnenspouwblad Spouwvulling Spouwvulling

1000 10 0,17 0,17

Verende delen Koppeling spouwbladen Stijlen Stijlen Buitenspouwblad -

20 8 (diameter)

0,07 52,0

150 45 0,7 1000

0,13 0,13 52,0

Houten stijlen hoog Houten stijlen laag Stalen golfplaat Luchtlaag buiten

!

0,3 0,04 0,023

Als eis aan het gesloten gevelelement wordt een U-waarde van 0,3 W/m2.K gesteld. Daarnaast is er onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om de warmtedoorgangscoëfficiënt te verlagen naar U=0,15 ! W/m2.K. De thermische isolatie is onderzocht voor verschillende uitwerkingen van de variant met verend ontkoppelde stijlen (variant 3). Deze variant is uit het vooronderzoek als meest geschikt naar voren gekomen.

tabel 11.1

11.2 Berekeningen Trisco

Uit de berekeningen blijkt dat de spouwisolatie bepalend is voor de thermische prestaties van het gevelelement. Bij elk van de 3 bovenstaande berekeningen is de dikte van de spouwvulling (minerale wol of verbeterde spouwvulling) gevarieerd om de benodigde dikte te kunnen bepalen teneinde te voldoen aan de eisen. De resultaten van de berekeningen van de spouwconstructie zonder schroefkoppeling zijn weergegeven in tabel 11.2. De resultaten van de berekeningen van de spouwconstructie met schroefkoppeling zijn weergegeven in tabel 11.3.

Voor de berekening van de thermische isolatie is er gebruik gemaakt van het eindige-elementenprogramma Trisco. Trisco is door de nauwkeurigheid van de berekeningen een door ingenieursbureaus veel gebruikt softwareprogramma. In de praktijk wordt Trisco voornamelijk gebruikt voor het berekenen van koudebruggen. Door de relatief complexe opbouw van het gevelelement is er voor gekozen het element als geheel te berekenen met Trisco. Het gevelelement is in Trisco ingevoerd door middel van rechthoekige blokken waarvan de afmetingen bepaald zijn aan de hand van de gevelopbouw. Aan de blokken is als materiaaleigenschap de warmtegeleidingscoëfficiënt toegekend, in tabel 11.1 zijn alle invoergegevens weergegeven. De randvoorwaarden zijn handmatig ingevoerd volgens de NEN 1068. 75

Voor de haalbaarheidstudie is de thermische isolatie bepaald van: - Variant 3 zonder constructieve koppelingen - Variant 3 met stalen puntvormige koppelingen - Variant 3 met een verbeterde spouwvulling

76





Dikte spouwvulling (mm)

Warmtedoorgangscoëfficiënt U (W/m2.K) met een spouwvulling met een " van 0,04 (W/m.K)

130 150


0,28

!

170

0,26

!

0,24

In figuur 11.1 is het temperatuurverloop van de gesloten gevelconstructie, bij een temperatuurverschil van 20 graden tussen binnen en buitenlucht, weergegeven. In figuur 11.2 is het temperatuurverloop van de gesloten gevelconstructie met schroefkoppeling, bij een temperatuurverschil van 20 graden tussen binnen en buitenlucht, weergegeven. In het lijnenverloop is de nadelige invloed van de koppelingen te zien.

0,19 0,17

192,5

0,15

tabel 11.2 U-waarden zonder schroefkoppeling

Dikte spouwvulling (mm)



0,28

0,19

150 170

!

0,26

!

0,18

192,5

0,17

215

0,15

tabel 11.3 U-waarden met schroefkoppeling 11.3 Conclusie De warmtegeleidingscoëfficiënt " (W/m.K) van het materiaal in de spouw en de dikte van het materiaal in de spouw zijn bepalend voor de thermische prestaties van het gevelelement. Om aan de eis van een warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,30 W/m2.K te kunnen voldoen met! het materiaal minerale wol (veel toegepast als spouwvulling bij bouwconstructies) is er bij de spouwopbouw van variant 3, zonder schroefkoppelingen, een dikte van het isolatiemateriaal nodig van minimaal 130 mm. Om met 9 schroefkoppelingen met minerale wol een warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,30 W/m2.K te behalen is er een dikte van het het isolatiemateriaal nodig van 150 mm.

77

fig. 11.1 temperatuurverloop gesloten gevelelement

78





12 Gevelgeluidwering 12.1 Algemeen Het berekenen van de geluidsisolatie van de gevelconstructie is gedaan op basis van de brochure Herziening rekenmethode geluidwering gevels (VROM/DOK). De berekeningen zijn toegevoed in bijlage 5. Het berekenen van de A-gewogen gevelgeluidwering bestaat uit: - Het berekenen van de eéngetalswaarde voor de geluidisolatie van het Agewogen standaardspectrum wegverkeerslawaai volgens tabel 12.1 Octaafband (Hz)

A-weging verkeerslawaai (-)

125

-14

250

-10

500

-6

1000

-5

2000

-7

tabel 12.1 De eéngetalswaarde wordt vervolgens berekend met: 5

Ra,j = #10 log($10 #(Ri /10) ) i=1

fig. 11.2 temperatuurverloop gesloten gevelelement, met schroefkoppelingen Om een verhoogde warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,15 W/m2.K te halen is er een verbeterde spouwvulling toegepast. De benodigde breedte van het isolatiemateriaal bij het gevelelement zonder schroefkoppelingen bedraagt 192,5 mm. De benodigde breedte van het isolatiemateriaal bij het gevelelement met schroefkoppelingen bedraagt 215 mm.

Waarbij i de 5 octaafbanden vertegenwoordigen, i=1 de 125 Hz octaafband tot i=5 de 2000 Hz octaafband.

!

Ri wordt berekend door de geluidisolatie van octaafband i te verminderen met de bijbehorende waarde van tabel 12.1. - Het berekenen van de geluidisolatie inclusief kierterm K: #( Ra , j /10)

Ra = #10log(10

+ K)

! 79

80





12.2 Kierterm

12.4 Akoestische ontwerpvariabelen

In de berekening van de eéngetalswaarde is de factor K voor het in rekening brengen van de geluidisolatie van de naden meegenomen. De geluidisolatie van de naden is vastgesteld op 40 dB (K=1.10-4). Voor het bereiken van een waarde van 40 dB dienen de naden zowel aan de zijde van het binnenspouwblad als aan de zijde van het buitenspouw gedicht te worden (NPR 5272 bijlage B, datalijst rekenmethode GGG aug. 1993).

De berekening van de eéngetalswaarde van de gevelgeluidwering is gebaseerd op zes variabelen (paragraaf 12.1):

Om aan de eisen (hoofstuk 9) te voldoen is er geen rekening gehouden met de kieren.

De kierterm is in de haalbaarheidsstudie afhankelijk van de naaddichting en is vastgesteld op 40 dB, waardoor in het ontwerp de gevelgeluidwering beïnvloed kan worden door de geluidisotie van de 5 octaafbanden.

12.3 Geluidisolatie octaafbanden

Door het logaritmisch middelen zijn de laagste waarden van de 5 octaafbanden bepalend voor de resulterende waarde van Ra. De lage waarden kunnen beperkt gecompenseerd worden door hogere waarden. Locale minima en maxima uitgezonderd, heeft een hogere frequentie per definitie een hogere geluidisolatie (lita 2.3.3), waardoor de geluidisolatie van de 125 Hz en 250 Hz bepalend zijn in het ontwerp.

Voor het berekenen van de geluidsisolatie Ri per octaafband wordt gebruik gemaakt van het rekenmodel uit deel 2, zie hoofdstuk 7. De varianten worden berekend als ontkoppelde spouwbladen c.q. stijlen, als puntvormig gekoppelde stijlen of als ontkoppelde stijlen met een koppeling van de buitenstijl aan de kopbalk van de kombi-21. In het literatuuronderzoek zijn formules gevonden voor het berekenen van puntvormig en lijnvormig gekoppelde spouwbladen (Martin 2007). Voor de geluidisolatie van puntvormig gekoppelde stijlen kan een onder en bovengrens berekend worden met deze formules. Hierbij zijn de lijnvormig gekoppelde spouwbladen een benadering voor de ondergrens en de puntvormig gekoppelde stijlen een benadering voor de bovengrens. Voor puntvormige koppeling van de spouwbladen wordt gebruik gemaakt van de volgende formule (Martin 2007):

Skopp =

1 c0 .n , waarin n het aantal puntkoppelingen per stijl, c0 de snelheid 3 fg

van geluid in lucht en fg de coïncidentiefrequentie van het spouwblad aan de ontvangstzijde.

!

Van het totale oppervlak S tussen de stijlen moet het deel Skopp beschouwd worden als een massieve constructie met als massa de som van de twee spouwbladen.

- De geluidisolatie van de 5 octaafbanden R125, R250, R500, R1000 en R2000 - De geluidisolatie van de naden weergegeven in de kierterm K.

12.5 Resultaten berekeningen gevelgeluidwering Voor variant 3 (verend gekoppelde stijlen) is de gevelgeluidwering voor 3 uitwerkingen berekend: - Volledig ontkoppelde stijlen, waarbij de buitenstijl alleen contact maakt met de verende delen - Ontkoppelde stijlen met een constructieve koppeling van de buitenstijl aan de kopbalk van de kombi-21. - Puntvormig gekoppelde stijlen, waarbij een ondergrens en een bovengrens voor de geluidisolatie is berekend De gevelgeluidwering van de uitwerking met de constructieve koppeling aan de kopbalk van de kombi-21 is berekend met behulp van standaarddetails (lita 2.7.1). In de geluidisolatie is een reductie toegepast voor de koppeling. De berekeningen van de gevelgeluidwering per octaafband en als eéngetalswaarde zijn terug te vinden in bijlage 5.1, bijlage 5.2 en bijlage 5.3.

Voor het berekenen van de geluidisolatie van lijnvormig gekoppelde spouwbladen zie paragraaf 7.2

81

82





Volledig ontkoppelde stijlen

12.6 Conclusies gevelgeluidwering

R125

R250

R500

R1000

R2000

K

Ra;weg

26,3 dB

44,3 dB

61,6 dB

69,8 dB

83,7 dB

40,0 dB

37,1 dB(A)

tabel 12.2 gevelgeluidwering volledig ontkoppelde stijlen Ontkoppelde stijlen met constructieve koppeling kopbalk R125

R250

R500

R1000

R2000

K

Ra;weg

23,3 dB

41,31 dB

58,6 dB

66,8 dB

80,7 dB

40,0 dB

35,3 dB(A)

De eéngetalswaarde van de gevelgeluidwering wordt bepaald door zes variabelen, de geluidisolatie van de vijf octaafbanden: 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz en 2000 Hz en de kierterm K. Uit hoofdstuk 11 blijkt dat de spouwbreedte van de huidge gevelconstructie vergroot moet worden om aan de thermische eisen te voldoen. De invloed van de spouwbreedte op de gevelgeluidwering is afhankelijk van de koppelingen tussen de spouwbladen. Het vergroten van de spouwbreedte van 90 mm (huidige gevelconstructie) naar 170 mm verbetert de A-gewogen gevelgeluidwering met ongeveer 5 dB. Deze verbetering wordt met name veroorzaakt door de verbetering van de geluiddisolatie van de 125 Hz octaafband. Het ontkoppelen van de spouwbladen heeft een relatief grote invloed op de geluidisolatie, met name in de hogere frequenties, zie figuur 12.1.

tabel 12.3 gevelgeluidwering met koppeling kopbalk Puntvormig gekoppelde stijlen R125

R250

R500

R1000

R2000

K

Ra;weg

24,58 dB

32,62 dB

37,37 dB

41,88 dB

46,38 dB

40,0 dB

34,4 dB (A)

tabel 12.4 ondergrens geluidisolatie lijnvormige koppeling R125

R250

R500

R1000

R2000

K

Ra;weg

26,00 dB

39,42 dB

45,47 dB

50,03 dB

54,57 dB

40,0 dB

36,5 dB (A)

tabel 12.5 bovengrens geluidisolatie puntvormige koppeling

fig. 12.1 invloed ontkoppeling, zonder A-weging

83

84





Door de opzet van de berekeningen is de geluidisolatie van de 125 Hz octaafband en de 250 Hz octaafband bepalend voor de eéngetalswaarde van de A-gewogen gevelgeluidwering. Uit de grafiek van fig 12.1 is te zien dat de geluidisolatie van de 125 Hz octaafband niet verbeterd kan worden door het toevoegen van massa. Om de geluidisolatie van de 125 Hz octaafband te verbeteren is er massa toegevoegd door het vervangen van het spaanplaat-binnenspouwblad door een gipsplaat-binnenspouwblad.

13 Constructieve haalbaarheid ontkoppeling met verende delen 13.1 Inleiding Uit het vooronderzoek in hoofdstuk 10 is variant 3 als meest geschikte naar voren gekomen. De akoestische verbetering van variant 3 is gebaseerd op het ontkoppelen van de spouwbladen met behulp van de verende delen. In onderstaande paragraven is de constructieve opzet getoetst aan de eisen uit hoofdstuk 9. Om aan de eisen te kunnen voldoen zijn er 4 uitwerkingen van variant 3 onderzocht. De schetsen en berekeningen van de vier uitwerkingen van variant 3 zijn opgenomen in bijlage 8 tot en met 11. 13.2 Materiaalkeuze verende delen Voor het ontkoppelen van het binnen en buitenspouwblad is gebruik gemaakt van verende delen. De verende delen dienen zowel sterke akoestische als energetische isolerende eigenschappen te hebben. In de haalbaarheidsstudie is er gekozen voor het CDM-01 materiaal van leverancier “Delta-L Nunspeet B.V.” De huidige toepassing van dit materiaal is voornamelijk het ontkoppelen van spouwconstructies van binnenwanden en vloeren. De materiaaleigenschappen die zijn opgegeven door de producent van het materiaal zijn weergegeven in tabel 13.1 en bijlage 4.1. Materiaaleigenschap

Waarde

G-modulus

0,25 MPa

E-modulus

0,6 MPa

treksterkte

0,24 MPa

druksterkte

0,25 MPa

schuifsterkte

0,25 MPa

materiaalfactor

0,9

warmtegelijdingscoefficient

0,07 W/ m.K

tabel 13.1 materiaal eigenschappen CDM-01

85

86





13.3 Uitwerkingen verend ontkoppelde regels Matrixframemodel Voor het berekenen van de krachtsverdeling en verplaatsingen in de stijlen is gebruikt gemaakt van het staafprogramma Matrixframe. Bij uitwerking 1 tot en met 3 wordt er gebruik gemaakt van ontkoppelde stijlen waarbij beide stijlen een constructieve functie hebben. Voor de koppeling van de stijlen wordt bij variant 1, 2 en 3 gebruik gemaakt van verende delen die in paragraaf 13.2 beschreven zijn. De koppeling van de houtenstijlen doormiddel van de verende delen is weergegeven in figuur 13.1

fig 13.2 model matrixframe Uitwerking 1

fig 13.1 koppeling stijlen met CDM-01verende delen Voor de invoer in Matrixframe zijn de verende delen omgerekend naar staven met een gelijke veerstijfheid. Uit praktisch overwegingen is er een lengte van 1 meter voor de staven gekozen. Het omrekenen van de veerstijfheden is gedaan in bijlage 6. Uit de berekingen blijkt een veerstijfheid in de x-richting van 75 kn/m en een veerstijfheid in de z-richting van 31,25 kn/m Om van de totale gevelbelasting per vierkante meter op het buitenste spouwblad (golfplaat) tot de belasting op de stijlen per strekkende meter te komen is het belastingsschema in Matrixframe ingevoerd. Hieruit is een belasting van 2,31 Kn per strekkende meter gekomen, zie bijlage 7

In uitwerking 1 wordt er gebruik gemaakt van een ontkoppelde binnen- en buitenstijl door verende delen. De belasting wordt opgenomen door samenwerking van de beide stijlen. De binnenstijl wordt constructief aan de vloer van de unit bevestigd voor het afdragen van de belastingen. De buitenstijl is verend aan de binnenstijl bevestigd. De verende delen worden aan de stijlen met een lijmverbinding aan de stijlen bevestigd. Als eis wordt aan de lijmverbinding gesteld dat deze sterker moet zijn dan het verende materiaal. In figuur 13.3 en figuur 13.4 zijn de langs- en dwarsdoorsnede van uitwerking 1 opgenomen.

In figuur 13.2 is het rekenmodel weergegeven van uitwerking 1 zoals deze is ingevoerd in het staafprogramma “Matrixframe”

87

88





fig 13.4 dwarsoorsnede uitwerking 1, maten in mm

fig 13.3 langsdoorsnede uitwerking 1, maten in mm

89

90





In de sterkteberekeningen van de uitwerking is er gestart met 7 gelijkmatig verdeelde verende delen per stijl, uit deze berekeningen blijken de verende delen in de uiterste grenstoestand niet sterk genoeg. Om de belasting per verend deel te laten afnemen zijn er 6 extra delen toegevoegd. Uit de sterkteberekeningen zijn de spanningen nog steeds te hoog om in uiterste grenstoestand te voldoen. De berekeningen van uitwerking 1 zijn toegevoegd in bijlage 8. Uitwerking 2 In uitwerking 2 wordt er gebruik gemaakt van een ontkoppelde binnen- en buitenstijl door verende delen, gelijk aan uitwerking 1. De belasting wordt opgenomen door samenwerking van de beide stijlen. Om de constructie te verstevigen is ten opzichte van uitwerking 1 een extra steunpunt toegevoegd. Het steunpunt ontstaat door het koppelen van de buitenstijl aan de stalen vloerbalk (C-profiel) van de unit. De veerstijfheid van het steunpunt wordt beïnvloed door de veerstijfheid van de kopbalk en de uitwerking van het hoekprofiel. Voor toetsing op haalbaarheid is er gestart met het uitgangspunt van een volledige stijve verbinding in de Z en X richting. In figuur 13.5 is de langsdoorsnede van uitwerking 2 weergegeven. De dwarsdoorsnede van uitwerking 2 is gelijk aan de dwarsdoorsnede van uitwerking 1. Uit berekeningen blijken de verende delen zowel bij toepassing van 7 stuks als bij toepassing van 13 stuks te bezwijken. Uitwerking 2 blijkt niet haalbaar De berekeningen zijn toegevoegd in bijlage 9

fig 13.5 langsdoorsnede uitwerking 2, maten in mm 91

92





UItwerking 3 Bij uitwerking 3 is er uitgegaan van een volledig dragende buitenstijl, bevestigd aan de kopbalken aan de onder en bovenzijde. De binnenstijl dient voor het dragen van het binnenspouwblad. Deze stijl heeft geen constructieve functie in het gevelelement.

(blanco pagina)

In overleg met de “Meeuw Oirschot B.V.” moet bij toepassing bekeken worden hoe de uitwerking uitgevoerd kan worden. Het is mogelijk de stijlen te laten verspringen en hierdoor te variëren met de spouwbreedte. Indien de voorkeur uitgaat naar een doosconstructie die in eén geheel geplaatst kan worden is het mogelijk de stijlen te koppelen met de verende delen (paragraaf 13.2). In de haalbaarheidsstudie van de uitwerking is geen keuze gemaakt voor afmetingen van de binnenstijlen. De afmetingen zijn afhankelijk van de voorkeuren van “De Meeuw Oirschot B.V.”. Een eventuele oplossing bestaat uit stijlen met gelijke afmetingen als de stijlen van de binnenwanden. De koppelingen van de stijlen aan de unit zijn niet constructief berekend. De koppelingen kunnen op gelijke wijze uitgevoerd worden als in de huidige situatie is gebeurd. De uitgevoerde berekeningen zijn toegevoegd in bijlage 10, de berekeningen bestaan uit: - Toetsing buigsterkte stijl - Toetsing afschuifsterkte stijl - Toetsing kipstabiliteit stijl - Toetsing doorbuiging In figuur 13.6 en figuur 13.7 zijn de langs- en dwarsdoorsnede van uitwerking 3 weergegeven

93

94





fig. 13.7 dwardsdoorsnede uitwerking 3, maten in mm

fig. 13.6 langsdoorsnede uitwerking 3, maten in mm

95

96





Uitwerking 4 Uitwerking 4 bestaat uit een dragende binnen- en buitenstijl. Beide stijlen worden gekoppeld door schroeven met een diameter van 8 mm. Uit de berekeningen blijkt uitwerking 4 haalbaar bij toepassing van 9 schroeven. 7 schroeven worden gelijkmatig over de stijl verdeeld. Ter plaatse van de buitenste schroeven wordt een extra schroef toegepast. In de berekeningen is begonnen met het berekenen op sterkte bij het toepassan van in totaal 7 schroeven. Uit de berekeningen blijken de buitenste schroeven niet te voldoen. Om de belasting hier te reduceren is er ter plaatse van de buitenste schroeven een extra schroef toegepast. Hiermee voldoet de constructie wel. De berekeningen bestaan uit: - Toetsing staaldoorsnede schroeven - Toetsing houtcapaciteit ter plaatse van de schroeven - Toetsing binnen- en buitenstijl op buiging - Toetsing binnen- en buitenstijl op afschuiving - Toetsing binnen- en buitenstijl op kipstabiliteit

(blanco pagina)

De berekeningen van uitwerking 4 zijn toegevoegd in bijlage 11. In figuur 13.8 en figuur 13.9 zijn langs- en dwarsdoorsnede opgenomen van uitwerking 4

97

98





fig 13.9 dwarsdoorsnede uitwerking 4, maten in mm

fig 13.8 langsdoorsnede uitwerking 4, maten in mm 99

100





Eigengewicht gevelelement

14 Conclusies haalbaarheidsstudie gevelelement

In de haalbaarheidsstudie is voor de gevelopbouw gebruik gemaakt van de huidige situatie. De gevel bestaat uit een stalen golfplaat met een dikte van 0,7 mm en de houtenstijlen. De dichtheid van staal is 7800 kg/m3. De dichtheid van C24 is 350 kg/m3 Het eigengewicht per stijl per strekkende meter bedraagt:

q = 7800.0,7.10#3.0,6 + 350.0,045.0,045 q = 3,28 + 0,71 = 3,99.101 N/m !

Deze belasting is in verhouding tot de windbelasting beperkt en is hierom voor de toetsing op haalbaarheid niet meegenomen in de berekeningen.

!

13.4 Ontwerp gebaseerd op flexibele geluideis De maatgevende belasting op het gevelelement is de windbelasting. De windbelasting is gebaseerd op een uitzonderlijke windsnelheid met een kans van eens per 50 jaar. Er zijn sterke argumenten om bij het optreden van een dergelijke uitzonderlijke windbelasting de geluideisen los te laten: - Door contact tussen het gebouw en de wind zulllen bij uitzonderlijke windsnelheden hoge geluidniveaus ontstaan waardoor verkeerslawaai niet meer bepalend is - De frequentie van een optredende maatgevende windbelasting is, in vergelijking met het als hinderlijk ervaren van geluid, laag Door het toestaan van een lagere gevelgeluidwering bij het optreden van een uitzonderlijke windbelasting zijn constructieve koppelingen acceptabel. In het ontwerp kan hiervan gebruik worden gemaakt door een veiligheidsconstructie die in werking treedt bij een bepaalde doorbuiging vooroorzaakt door de windbelasting. Het concept is niet op haalbaarheid onderzocht. Om tot een haalbaarheidsstudie te komen dient er door “De Meeuw Oirschot B.V.” bepaald te worden met welke frequentie de kans op overschreiding van de geluideis acceptabel is. Met behulp van het TNO-rapport “achtergronden windbelasting NEN 6702” (Staalduinen) kan hiermee de bepalende windbelasting vastgesteld worden. De windbelasting is per definitie gelijk of lager als de windbelasting die als eis gesteld is in deze haalbaarheidsstudie.

101

14.1 Gevelgeluidwering Om de gevelgeluidwering van de huidige (gesloten) gevelconstructie van “De Meeuw Oirschot B.V.” te verbeteren is het toevoegen van massa, in verband met de eisen aan de flexibiliteit, aan het gevelelement een ongewenste oplossing. Het ontkoppelen van het binnen en buitenspouwblad is voor de hogere octaafbanden een effectief middel om de geluidisolatie te verbeteren. Om de geluidisolatie van de laagste octaafband (125 Hz) te verbeteren is het toevoegen van massa niet noodzakelijk. Er is gekozen voor het vervangen van het 10mm binnenspouwblad van spaanplaat (dichtheid 580 kg/m3) voor een 10 mm gipsplaat (800kg/m3) Voor het ontkoppelen van de spouwbladen zijn verschillende mogelijkheden. Bij het overwegen van de verschillende mogelijkheden blijkt de variant met verend ontkoppelde stijlen de meest geschikte oplossing (variant 3). Uit de berekeningen, te vinden in paragraaf 12.5, blijkt dat de oplossing in verschillende uitwerkingen voldoet aan de gevelgeluidsweringseis van 34 dB (A). 14.2 Thermische isolatie Uit de thermische berekeningen blijkt de spouwvulling, door relatief hoge warmteweerstand, maatgevend voor de thermische prestaties van de gevel. Bij het toepassen van een spouwbreedte van 215 mm is het mogelijk om zowel een warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,30 W/m2 als warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,15 W/m2 te behalen en hiermee te voldoen aan de eis. In de berekeningen zijn 9 schroefkoppelingen, met een diameter van 8 mm, tussen de buiten- en binnenstijl meegenomen Om de warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,30 W/m2 te verhogen naar een warmtedoorgangscoëfficiënt van U=0,15 W/m2 is er uitgegaan van het vervangen van de standaard spouwvulling (minerale wol) door een verbeterde isolatievulling met een hogere warmtegeleidingscoëfficiënt " (W/m.K)

!

102





14.3 Constructief

Akoestisch isoleren van koppelende delen

Uit de haalbaarheidsstudie is gebleken dat akoestische en constructieve belangen c.q. oplossingen bij lichte constructies veelal niet overeenstemmen. In de uitwerkingen van de geselecteerde gevelvariant blijkt dit ook het geval. Om in de uiterste grenstoestand de windbelasting te kunnen opnemen blijken de CDM-01 verende delen zonder aanvullende constructieve koppeling niet sterk genoeg.

Om de geluidoverdracht van constructieve koppelingen tussen de spouwbladen te verminderen zijn er eveneens mogelijkheden beschikbaar. Leverancier “Delta-L Nuspeet B.V.” heeft oplossingen voor het verminderen van de geluidsoverdracht bij schroefkoppelingen en aansluitingen van stijlen. Voor de toepassing van deze materialen dient onderzocht te worden welke invloed dit heeft voor het constructieve gedrag van de gevelconstructie, voornamelijk de doorbuigingen.

Om met het gevelelement aan de constructieve eisen te kunnen voldoen zijn twee oplossingen verder uitgewerkt. Bij de eerste uitwerking wordt de belasting volledig afgedragen door de buitenste stijlen. De buitenste stijlen worden constructief gekoppeld aan de kopbalken van de vloer en het dak van de unit. De binnenstijlen dragen enkel de binnenwand. In de tweede uitwerking worden de buiten- en binnenstijl gekoppeld door negen schroeven met een diameter van 8 mm. Door de koppelingen wordt de belasting opgenomen door zowel de binnen- als buitenstijl. De belasitng wordt aan de constructie van de unit overgedragen door de binnenstijlen.

Praktijkuitvoering gevelelement Voor het akoestische en thermische ontwerp is uitgegaan van een gesloten gevelelement, inclusief naden, exclusief kieren. In de uiteindelijke toepassing zal dit gevelelement onderdeel uitmaken van de totale gevel en zullen de thermische en akoestische prestaties beinvloed worden door de overige geveldelen als: ramen, deuren, ventilatievoorzieningen en kieren. Om aan de relatief hoge eisen te kunnen blijven voldoen dienen er bij het ontwerp van het gehele element voor de genoemde geveldelen speciale voorzieningen toegepast te worden.

De constructieve koppelingen van de twee uitwerkingen hebben negatieve gevolgen voor de gevelgeluidwering, maar blijken uit berekeningen nog wel aan de gevelgeluidweringseis te voldoen. 14.4 Aanvullend onderzoek / opmerkingen Uitwerking overige gevelvarianten In de haalbaarheidsstudie is gekozen voor onderzoek naar het ontkoppelen van de spouwbladen door het gebruik van verende delen. De keuze voor deze variant is gedaan met behulp van een keuzematrix, maar is gebaseerd op een subjuctieve weging. Voor het verbeteren van de gevelgeluidwering van het gevelelement zijn, naast de varianten uit de haalbaarheidsstudie, meer mogelijkheden. De mogelijkheden voor het verbeteren van de geluidisolatie van spouwconstructies zijn te vinden in hoofdstuk 7.

103

104

Bouwakoestische aspecten van IFD-bouwen

Recommend Documents