Section 14.4 airborne sound insulation of double-leaf partitions Section 14.5 structure-borne sound insulation
14.4 Isolasi bunyi pada kolong udara dengan partisi double lapis Seperti yang terlihat dari Gambar 14.9 kemungkinan untuk mencapai yang lebih besar dan isolasi suara lebih besar dengan partisi lapisan tunggal yang terbatas untuk alasan kelayakan praktis. Namun, hasil yang lebih baik diperoleh dengan partisi yang terdiri dari beberapa lapisan padat atau ‘daun’ yang dipisahkan oleh lapisan udara: umumnya mereka menyediakan isolasi suara melebihi yang dari lapisan tunggal dengan massa jenis yang sama. Perlakuan selanjutnya dibatasi untuk transmisi suara melalui elemen double lapis dari sambungan tak terbatas pada suara normal. Kami menganggap partisi lapisan ganda dibahas dalam Gambar 14.10a; rangkaian ekivalen listrik yang ditunjukkan pada Gambar 14.10b, dan Z0 merupakan impedansi karakteristik udara yang berdekatan di bagian belakang partisi. Hal ini mudah dilihat bahwa partisi lapisan ganda adalah penyaring akustik low-pass. Kedua lapisan memiliki massa tertentu masing-masing m’1 dan m’2. Ketebalan d antara lapisan udara seharusnya tipis dibandingkan dengan panjang gelombang, dengan demikian, dapat dimodelkan sebagai pegas dengan penyesuaian tekanan (lihat Bagian 6.6.1):
Gambar 14.10 partisi lapisan ganda: (a) penampang, (b) rangkaian ekivalen listrik (14.17) Dengan menerapkan hukum Kirchhoff mengikuti dari Gambar 14.10b: (14.18) dan
atau (14.19) Pada persamaan ini, p1 dan v1 adalah tekanan suara dan kecepatan partikel pada permukaan depan partisi, p2 dan v2 menuju ke permukaan belakangnya. Seperti pada bagian sebelumnya, p1 dan v1 merupakan jumlah dari sebuah kejadian dan komponen tercermin:
dan Atau
dan
Dengan menghilangkan pr yang tidak diperhatikan dalam diskusi ini kita mendapatkan, setelah memanggil persamaan (14.18):
Selanjutnya kita mengekspresikan v1 dengan v2 menggunakan persamaan (14.19) dan memperkenalkan tekanan suara p2 = Z0v2 gelombang ditransmisikan:
atau, setelah memisahkan bagian riil dan bagian imajiner dan membaginya dengan 2p2: (14.20) Dengan pernyataan ini indeks reduksi suara dapat dihitung dengan menggunakan definisi umum:
Gambar 14.11 menunjukkan penurunan indeks suara dinding ganda sebagai fungsi frekuensi. Untuk diskusi tentang persamaan (14.20) kita mengabaikan istilah pertama di penurunan yang dibenarkan kecuali lapisan sangat ringan. Pada frekuensi sangat rendah semua istilah yang mengandung kekuatan yang lebih tinggi dari ω daripada yang pertama juga bisa diabaikan. Kemudian kita sampai pada (14.20a) Ini mengarah pada persamaan (14.9) hukum massa sederhana; dengan m’ = m’1+m’2, indeks reduksi suara naik pada tingkat 6 dB per oktaf. Selanjutnya, persamaan (14.19) menyatakan bahwa kedua lapisan bergetar dengan fase dan amplitudo hampir sama. Oleh karena itu, konstruksi double lapisan tidak ada gunanya dalam rentang frekuensi ini. Namun, dengan peningkatan frekuensi istilah terakhir di persamaan (14,20) menjadi lebih terlihat.
Gambar 14.11 Loss transmisi suara pada partisi lapisan ganda tegak lurus dengan suara Akhirnya, pada frekuensi (14.21) penurunan; sistem pada saat resonansi. Sekarang kedua lapisan bergetar dalam fase yang sama dengan (14.22) dan rasio dari tekanan suara untuk mengurangi (14.23) Selain menyaring frekuensi resonansi low-pass pada Gambar 14.1 dioperasikan dalam pita tersebut; untuk persamaan (14.20) istilah terakhir menjadi satu-satunya yang signifikan dan (14.24) Dalam persamaan RA0 adalah indeks reduksi bunyi lapisan pertama saja, istilah kedua yang berisi perbaikan dicapai oleh lapisan kedua. (14.24a) Dalam rentang frekuensi pengurangan suara menunjukkan kenaikan yang sangat curam, yaitu 18 dB per oktaf, dan terletak jauh di atas nilai yang dapat dicapai dengan partisi lapisan tunggal dengan massa khusus m’1+m’2.
Pada frekuensi sangat tinggi kenaikan indeks reduksi bunyi rata sampai 12 dB per oktaf, apalagi, kurva menunjukkan lekukan tajam. Keduanya karena fakta bahwa dalam rentang ini ketebalan bantalan udara menjadi sebanding dengan panjang gelombang akustik. Oleh karena itu tidak dapat lagi dianggap sebagai kesatuan elemen, melainkan harus diperlakukan sebagai saluran transmisi akustik (lihat Bagian 8.2).Dalam setiap kasus gelombang berdiri akan berada di ruang antara kedua lapisan; pada frekuensi sudut with n = 1, 2, … resonansi akan terjadi (lihat Bagian 9.1), yang bertanggung jawab atas tekukan tajam. Keseluruhan isolasi suara dicapai jika resonansi mendasar setelah persamaan (14.21) sangat rendah sementara pertama dari resonansi yang lebih tinggi (ω 1 dalam persamaan sebelumnya) harus setinggi mungkin. Hal ini relatif membutuhkan ketebalan lapisan pada jarak kecil d. Selain itu, menguntungkan jika massa tertentu dari kedua lapisan berbeda, jika tidak, rasio tekanan untuk Persamaan (14.23) akan menjadi kesatuan yang menunjukkan hilangnya isolasi suara. Pada kejadian suara acak, bagaimanapun, umumumnya dalam situasi praktis, unsurunsur akan diubah oleh secara kebetulan seperti dijelaskan dalam bagian sebelumnya. Ini adalah alasan lain untuk menyediakan lapisan dengan ketebalan yang berbeda dan karenanya dengan karakteristik frekuensi yang berbeda. Kemudian ketepatan penurunan ditunjukkan dalam Gambar 14.7 tidak akan terjadi pada frekuensi yang sama. Konstruksi Double lapisan sering diterapkan dalam bangunan akustik praktis karena mereka tidak hanya kehilangan transmisi suara tinggi tapi juga isolasi panas yang baik. Untuk fungsi pentingnya bahwa setiap hubungan keras antara lapisan dihindari karena masing-masing dari mereka akan bertindak sebagai 'jembatan suara' yang mengurangi atau bahkan menghancurkan efek yang diinginkan. Contoh umum adalah partisi di rumah-rumah bertingkat, dinding isolasi yang sangat ringan di apartemen, biro, dll, selanjutnya contoh suara pintu. Ruang udara antara kedua lapisan ini sering diisi dengan suara-material penyerap seperti serat kaca, baik sebagian atau seluruhnya. Di satu sisi, ukuran ini menyebabkan redaman tambahan dari resonansi dan dengan demikian meningkatkan isolasi suara, khususnya, dalam rentang frekuensi kritis, di sisi lain, hal ini membantu untuk menghindari jembatan suara. Dengan jendela kaca ganda peredam tambahan dapat dicapai dengan perawatan penyerapan suara.
Gambar 14.12 meningkatkan isolasi suara dengan penambahan panel.
Table 14.2 Indeks reduksi bunyi dalam beberapa partisi.
Prinsip double lapis juga diterapkan untuk meningkatkan kinerja akustik dari sebuah dinding yang ada atau langit-langit isolasi suara yang telah terbukti tidak mencukupi. Untuk tujuan ini sebuah panel yang relatif tipis, yang mungkin dari papan gipsum, dipasang pada elemen yang ada (lihat Gambar. 14.12) dengan ruang udara beberapa sentimeter dan beberapa bahan berpori di belakangnya. Untuk menghindari penyebaran langsung antara dinding dan panel, puncak elastis harus digunakan. Tabel 14.2 daftar penurunan indeks suara Rw beberapa konstruksi dinding khusus. 14.5 Struktur kolong isolasi bunyi Tepatnya, segala bentuk getaran elemen bangunan dapat dianggap sebagai struktur kolong suara yang disebarkan dalam bentuk gelombang ekstensi maupun gelombang lekuk, seperti yang dijelaskan dalam pendahuluan bab ini. Dalam arti lebih terbatas, bagaimanapun, kita berbicara tentang suara pada kolong keras ketika getaran yang dihasilkan oleh eksitasi mekanik langsung dari struktur bangunan. Jika sumber relatif kecil itu dapat dimodelkan sebagai sumber titik dari struktur kolong suara menyebar dalam bentuk gelombang lingkaran, mirip dengan gelombang air yang kita amati setelah melempar batu ke danau. Karena energi gelombang yang muncul dari sumber yang didistribusikan lebih besar dan lingkaran lebih besar sebanding dengan jarak r dari sumber, intensitas berkurang menurut: (14.25) dengan P yang menunjukkan output daya dari sumber. Sumber yang paling penting dari struktur kolong suara pada bangunan apartemen yaitu sepatu orang yang berjalan dilantai, tentu saja pada langit-langit dibawah kamar. Karena suara ini memiliki karakter impulsif kita berbicara tentang ' benturan bunyi ' dan 'dampak isolasi suara' dalam kasus ini. Struktur kolong suara juga dapat dihasilkan dengan mainan anak-anak atau oleh alat musik tertentu seperti piano atau selo. Selain itu, muncul dari peralatan teknis seperti
pompa dengan memutar, bergetar atau komponen bergerak. Sumber khusus lain dari struktur kolong suara yaitu katup air dan pipa tersambung pada dinding atau lantai. Bahkan salah tombol lampu yang dibuat dapat menjadi sumber pengganggu struktur kolong suara. Kekuatan suara pada kolong keras dapat dicirikan oleh komponen normal vn kecepatan getaran dari beberapa elemen bangunan meskipun jumlah ini tidak termasuk gelombang ekstensional. Tingkat kecepatan berdasarkan pada akar-rata-rata-kuadrat vn adalah: (14.26) Kecepatan acuan v0 biasanya 5.10-8 m/s. 14.5.1 Dampak tingkat suara dan dampak isolasi suara Pada prinsipnya, isolasi bunyi pada kolong udara atau dampak isolasi suara dari lantai bisa ditandai oleh tingkat tekanan suara yang terpancar dalam kaitannya dengan gaya menarik.Namun, untuk tes praktis, suatu prosedur semacam ini akan terlalu rumit, terutama untuk pengukuran daerah. Metode yang lebih praktis menggunakan penggerak tenaga listrik, standar penyadapan mesin yang model beberapa orang berjalan di lantai. Ini terdiri dari lima palu masing-masing dengan massa 500 g diatur dalam baris, dan jarak antara palu terpisah 40 cm. Masing-masing dari mereka adalah silinder dengan diameter 3 cm ujung bawah yang agak melengkung. Palu jatuh bebas dari ketinggian 4 cm ke lantai sehingga menghasilkan dampak frekuensi 10 / s. Pada saat yang sama tingkat tekanan suara Lr diukur di ruang penerima di bawah ini (lihat Gambar 14.13.).
Gambar 14.13 Pengukuran tingkat pengaruh Lr Di bawah kondisi dari sebidang sebaran suara, kepadatan energy di ruangan ini adalah berbanding terbalik dengan daerah penyerapan A (lihat perasamaan (13.6)). Oleh karena itu
hasilnya dinormalisasi dengan menggunakan referensi A0 = 10m2. 'Dampak normalisasi tingkat tekanan bunyi ' didefinisikan oleh: (14.27) Pengukuran dilakukan di pita frekuensi dari oktaf ketiga bandwidth dan jangkauan pertengahan frekuensi dari 100 Hz sampai 3150 Hz. Seperti dalam isolasi bunyi pada kolong udara, hasilnya dinilai dengan membandingkannya dengan kurva referensi standar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.14. Sekarang, bagaimanapun, arti ordinat adalah kebalikan dari Gambar 14.3, maka nilai-nilai di atas kurva referensi menunjukkan isolasi suara kurang baik. Sekali lagi, harga kurva referensi untuk fakta bahwa secara teknis lebih mudah dan lebih murah untuk menghindari dampak tingkat suara yang tinggi pada frekuensi tinggi dari pada frekuensi rendah. Untungnya, kecenderungan ini cocok dalam ketergantungan frekuensi sensasi kenyaringan. Seperti dalam isolasi bunyi pada kolong udara sering menggambarkan karakteristik dampak transmisi suara melalui langit-langit dengan peringkat nomor tunggal. Hal ini dicapai dengan mengacu sesuai kontur pada yang kurva diukur sedemikian rupa sehingga penyimpangan frekuensi rata-rata yang tidak menguntungkan dari data yang diukur sedekat mungkin untuk 2 dB. Kemudian ‘dampak tingat suara' Ln,w adalah ordinat dari kurva referensi bergeser pada 500 Hz. Menurut standar ISO yang relevan, Ln,w tidak boleh melebihi 53 dB untuk lantai yang memisahkan apartemen yang berbeda.
Gambar 14.14 Dampak isolasi suara dari langit-langit. Garis tebal: referensi kontur untuk dampak tingkat normal, garis terputus: kurva referensi bergeser ke atas, garis tipis: dampak tingkat ternormalisasi langit-langit beton 12 cm. Data yang diukur ditunjukkan dalam Gambar 14.4 sebagai contoh mewakili dampak normalisasi tingkat tekanan suara dari langit-langit yang terbuat dari 12 cm beton bertulang. Jelas, lantai ini memiliki sifat akustik yang buruk karena titik data jauh di atas kontur referensi. Bahkan, kurva referensi harus bergeser ke atas sebanyak 18 dB untuk memenuhi kriteria yang tepat yang disebutkan sebelumnya. Dengan demikian, dampak tingkat suara Ln,w langit-langit ini setinggi 78 dB.
Table 14.3 menunjukkan dampak tingkat bunyi dari beberapa lantai khusus.
14.5.2 Perbaikan dampak isolasi suara Ini adalah pengalaman umum bahwa kebisingan dari jejak kaki dapat dikurangi di ruang yang sama dan juga di ruang bawah dengan bantuan penutup lantai lembut. Bahan yang cocok adalah karet, plastik lembut dan tentu saja karpet jenis apapun. Lapisan tersebut mengubah spektrum gaya tarik dengan menekan komponen frekuensi tinggi yang dinyatakan berkontribusi besar pada dampak tingkat kebisingan. Peningkatan lebih lanjut disebabkan oleh kerugian mekanis yang melekat dengan bahan. Sebuah cara yang umum untuk meningkatkan dampak isolasi suara terutama di apartemen dan tempat tinggal lainnya adalah dengan menggunakan konstruksi lantai apung. Lantai apung terdiri dari pelat beton, gypsum, aspal, dll sekitar 3-6 cm dibangun di atas lantai dasar dengan lapisan elastis di dalamnya. Yang terakhir ini biasanya terbuat dari lembaran atau tatakan dari wol kaca atau wol mineral dan memiliki ketebalan sekitar 1 cm saat dikompresi oleh dasar pelat. Agak kurang menguntungkan pada lembaran plastik berbusa. Tugas utama dari lapisan elastis adalah untuk menyimpan udara tertutup di dalamnya dan karenanya bertindak sebagai pegas. Jadi lantai mengambang merupakan konstruksi lapisan ganda yang juga meningkatkan isolasi bunyi kolong udara. Sangat penting bahwa jembatan suara dalam bentuk koneksi dapat dihindari. Oleh karena itu lapisan lunak harus ditarik di atas ujung sisi pelat padat. Penurunan tingkat dampak diberikan dengan istilah terakhir dari persamaan (14.24): (14.28) bersama-sama dengan persamaan (14.24a) dengan
yang menunjukkan massa pelat padat
dan n’ menjadi lapisan elastis setelah persamaan (14.17). 14.5.3 Perambatan bunyi pada bangunan dengan struktur kolong Seperti yang telah disebutkan getaran dari elemen bangunan dibangkitkan oleh bunyi pada kolong udara atau struktur kolong yang dapat diubah ke elemen berdampingan. Perubahan ini tidak hanya alasan untuk mengapit transmisi suara yang disebutkan dalam bagian 14.1 tapi gelombang suara dalam struktur bangunan mungkin berjalan ke bagian yang
lebih jauh dari sebuah bangunan. Dalam perjalanan proses ini amplitudo gelombang akan berkurang, di satu sisi, menurut hukum penyebaran geometris (lihat persamaan (14.25)). Di sisi lain, struktur kolong suara akan dilemahkan oleh kerugian yang terjadi di dalam bahan. Konstanta atenuasi yang relevan berkaitan dengan faktor loss η bahan dengan persamaan (10.34) dan (10.36). Penurunan level per meter yang sesuai adalah: (gelombang extensional)
(14.29)
(gelombang lekuk)
(14.30)
Sebab D = 10 log10(em) dB/m = 4.343 · mdB/m. karena D = 10 dB log10 (em) / m = 4,343 • mdb / m. Sebagai aturan redaman akibat kerugian interior cukup kecil. Untuk bahan bangunan umum seperti beton atau batu bata mereka berada di bawah 0,1 dB / m pada rentang frekuensi pertengahan. Untuk sebagian yang jauh lebih besar dari propagasi suara kolong udara dipengaruhi oleh diskontinuitas, misalnya, dengan persilangan penampang tepi dan persimpangan. Pada masing-masing diskontinuitas gelombang terbagi menjadi gelomang yang dipantulkan dan gelombang yang ditransmisikan. Sebuah komplikasi lebih lanjut adalah konversi tipe gelombang yang berarti bahwa setiap diskontinuitas pada kedua tipe gelombang; gelombang ekstensional dan gelombang lekuk, sebagian diubah menjadi satu sama lain. Misalnya, gelombang primer adalah gelombang lengkuk, gelombang bunyi yang dipantulkan berisi sebuah lentur dan komponen ekstensional. Hal yang sama berlaku untuk transmisi bunyi. Sebuah penekanan sangat efisien dari propagasi suara struktur kolong dicapai dengan lapisan lunak yang memisahkan dua struktur elemen. Pada gambar 14.15 kasus yang paling sederhana adalah membuat sketsa, yaitu, perjalanan gelombang ekstensional pada plat atau balok yang terganggu oleh lapisan tipis dengan tegangan n yang sesuai dengan n' = (ξ1 - ξ2)/σ dimana ξ1 dan ξ2 adalah perpindahan longitudinal pada kedua sisi, v1 dan v2 adalah kecepatan partikel. Akhirnya, σ = σ1 = σ2 merupakan tegangan tarik yang sama pada semua tiga komponen. Oleh karena itu kita mempunyai Persamaan ini secara resmi setuju dengan persamaan (14.13). Sebuah derivasi yang mirip dengan persamaan (14.13) dengan menyebabkan (14.31) dengan vi yang menunjukkan kecepatan partikel dalam gelombang.
Gambar 14.15 Dampak isolasi suara oleh lapisan yang lembut dengan pemenuhan n. σ1,
σ2: tegangan tarik, v1, v2: partikel kecepatan pada kedua sisi. Rumus ini sesuai dengan hukum massa reduksi bunyi pada kolong udara seperti yang diberikan dalam Persamaan (14.9). Oleh karena itu kita dapat menggunakan Gambar 14.5 untuk
menemukan kerugian transmisi Rs struktur kolong dari lapisan elastis, dalam hal ini, parameter kurva n'Z0EZ0 yang juga memiliki dimensi kg/m2. Bahan yang sesuai untuk lapisan elastis seperti dari jenis yang dapat diuraikan adalah gabus, karet atau plastik lembut. Tentu saja, lapisan tengah tidak perlu homogen, oleh karena itu, plat karet berlubang atau baja bentuk pegas dapat digunakan juga. Sekarang kembali ke hukum perpindahan struktur perambatan suara yang ditujukan pada permulaan subbagian ini. Persamaan (14.25) berlaku hanya untuk plat homogen perpanjangan yang tak terbatas. Dalam sebuah bangun, bagaimanapun, penyebaran bebas dari gelombang ekstensional dan bending terhambat oleh sejumlah diskontinuitas. Namun demikian, harus intuitif jelas bahwa energi suara pada kolong padat semakin 'dilunakkan' semakin jauh dari sudut eksitasi, bahkan jika tidak ada atau hanya sangat kecil kerugian materi. Situasi ini diilustrasikan pada Gambar 14.16. Ini menunjukkan skematis bagian melalui bangunan yang sangat besar yang teratur dibagi oleh dinding dan langit-langit (selanjutnya hanya disebut 'dinding') ke banyak kamar atau 'sel' dimensi yang sama. Tentu saja, kita harus bayangkan gambar ini untuk diperpanjang dalam dimensi tiga. Kami menganggap bola dengan jari-jari r. Lingkaran yang ditampilkan merupakan proyeksi pada bidang-xy dari sistem koordinat. Sumber suara yang terletak di pusatnya, itu memasukkan kekuatan P menjadi satu elemen bangunan tertentu. Mari kita menunjukkan dengan N jumlah elemen yang berpotongan dengan bola, kemudian suara dilakukan oleh masing-masing dari mereka adalah P’= P/N rata-rata. Untuk menentukan nomor N kami mencatat bahwa lingkaran pada Gambar 14.16 berisi kira-kira πr2/LxLy persegi panjang dengan dimensi Lx dan Ly. Masing-masing menyumbang dua dinding untuk N yang tegak lurus terhadap bidang-xy. Oleh karena itu seluruh lingkup (depan dan samping belakang) yang dipotong oleh
dari setiap dinding. Ekspresi serupa berlaku untuk Nx dan Ny jumlah dinding berpotongan tegak lurus terhadap bidang-xz dan bidang-yz.
Gambar 14.16 perambatan dampak suara pada bangunan besar Harus dicatat, bagaimanapun, bahwa setiap diding sebanyak dua kali jika kita hanya menambahkan tiga ekspresi karena masing-masing dinding yang tegak lurus terhadap satu
koordinat bidang berada pada sudut kanan ke yang lain juga. Oleh karena itu jumlah N berpotongan dinding dengan bola adalah: (14.32) Berikut V adalah volume ruang dan L panjang semua sisi di dalamnya. Hasil akhir berbunyi: (14.33) Persamaan ini menunjukkan bahwa struktur propagasi suara yang terbawa di struktur bangunan teratur mengikuti hukum penyebaran yang sama seperti dalam media tiga dimensi homogen: energi (atau intensitas) berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, jika jarak adalah dua kali lipat tingkat struktur berkurang dengan rata-rata 6 dB.
