Akoestiek
De aandacht voor akoestiek en de verbetering van het geluidcomfort groeit. Vooral in de (meerlaagse) woningbouw, zowel op nationaal als internationaal niveau. In staalframebouw zijn hoge geluidisolatiewaarden mogelijk.Geluidisolatie van woningen in staalframebouw
Voor de lucht- en contactgeluidisolatie van woningen in staalframebouw gelden de akoestische principes van droge en lichte bouwsystemen: geluidisolatie wordt niet bereikt door massa, maar door het toepassen van meerdere lagen beplating en een akoestische ontkoppeling. Het geheel moet op elkaar worden afgestemd en het resultaat hangt sterk af van de plaats van de woningscheidende constructie.Bouwbesluit 2003
Het Bouwbesluit stelt eisen aan de karakteristieke indices voor luchtgeluidisolatie, contactgeluidisolatie, installatiegeluid en aan de karakteristieke geluidwering van de gevel. De eisen zijn verschillend voor gebouwen met verschillende gebruiksfuncties.Voor gebouwen met alleen woonfuncties zijn de eisen eenvoudig samen te vatten. De zwaarte van deze eisen bepaalt vaak de constructie van het gebouw, ook als er andere gebruiksfuncties zijn. Alleen bij bijeenkomstfuncties (horeca) en onderwijsfuncties kunnen wezenlijk zwaardere eisen gelden.
De luchtgeluidisolatie uit het Bouwbesluit is een lastige grootheid. De waarde is niet alleen afhankelijk van de constructie, maar ook van de plattegrond. In hetzelfde bouwsysteem kan met dezelfde bouwknopen en bouwdelen, maar met een andere indeling, de waarde ongeveer 5 dB variëren.
Geluidisolatie van de gevel
Het Bouwbesluit stelt een minimale eis aan GA;k van 20 dB(A). Afhankelijk van de omgeving van het gebouw kan de eis aan de geluidwering oplopen tot 35 dB(A) of nog hoger. Bepalend zijn de geluidbelasting volgens de wet Geluidhinder én de toelaatbare grenswaarde in de verblijfsruimten. Het verschil tussen die twee moet door de gevel worden geïsoleerd.De eisen aan de geluidwering gelden voor de hele gevel, inclusief beglazing en ventilatie. Bij waarden boven 30 dB(A) zijn de maatregelen voor staalframebouw en andere lichte bouwsystemen ingrijpend.
Installatiegeluid
Ook de eisen aan het installatiegeluid hebben gevolgen voor de bouwkundige constructie. De leidingschachten vragen extra aandacht bij boven elkaar gelegen gebruiksfuncties. De leidingen moeten ter hoogte van de vloeren worden gemonteerd en koppelingen tussen de leidingen en de schachtwanden moeten worden vermeden.Overzicht van akoestische maatregelen
Het belangrijkste principe bij staalframebouw is het principe van massa-veer systemen: de plaatmaterialen (massa) worden gekoppeld met regelwerk en spouwen (veer). Elk massa-veersysteem wordt gekenmerkt door een zogeheten resonantiefrequentie, een systeemgebonden frequentie waarin het geheel in een oncontroleerbare trilling komt. Boven de resonantiefrequentie levert een massa-veersysteem een hoge geluidisolatie in vergelijking met de massa op zichzelf. De isolatiewaarde wordt bepaald door de veren tussen de massa?Äôs. Bij het massa-veer systeem horen twee belangrijke maatregelen:- beperking van het aantal veren;
- ontkoppelingen tussen beplating en regelwerk én tussen de bouwdelen onderling (bouwknopen).
De bouwkundige kant van akoestische maatregelen
Relateert men de geluidisolatie aan het eigengewicht, de wanddikte en de kosten, dan hebben constructies van staalframebouw met gipsplaten een goede prijs/prestatie-verhouding. De akoestische prestatie hangt af van de totale samenstelling én van de plattegrond.Van component tot bouwfysisch geheel
De afzonderlijke componenten van staalframebouw vormen samen een bouwfysisch systeem. De totale geluidisolatie hiervan is niet beter dan de zwakste schakel toelaat. Daarom start een akoestisch ontwerp al bij de akoestische mogelijkheden van een draagconstructie.De volgende factoren hebben invloed op het bouwfysisch geheel:
- De opzet van de hoofddraagconstructie;
- De stijfheid van de verbinding van de beplating op de profielen;
- De wanddikte (profielhoogte);
- De buigstijfheid van de afzonderlijke platen;
- De oppervlaktemassa van de totale bekleding;
- Het soort isolatiemateriaal, de soortelijke massa en de eigenschappen ervan (geluidabsorberende vermogen);
Bouwknopen en flankerend geluid
De uiteindelijke geluidisolatie tussen zendruimte en ontvangstruimte wordt behalve door het scheidende bouwdeel ook bepaald door geluidsoverdracht via allerlei indirecte zijwegen (de flankerende bouwdelen). Dit heet flankerend geluid.De overdracht van geluid tussen de bouwdelen vindt plaats bij de bouwknopen. Bij deze knopen vindt ook demping plaats. Afhankelijk van de detaillering kunnen trillingen, in de vorm van heen en weer bewegende of roterende bouwdelen, in meer of mindere mate worden doorgegeven.
Verbindingsdemping bij bouwknopen
Verbindingsdemping is de reductie van trillingenergie die optreedt wanneer trillingen door een bouwknoop van een bouwdeel naar een ander bouwdeel worden overgedragen.De geluidpaden zijn bij staalframebouw in principe gelijk aan die bij massieve, steenachtige bouwsystemen. De verbindingsdemping werkt wel anders. In de massieve bouw zijn de bouwknopen buigstijf, vooral de constructief belangrijke. De massa van een bouwdeel hindert de beweging van het andere bouwdeel.
Bij staalframebouw zijn de scheidende en flankerende bouwdelen akoestisch gezien scharnierend verbonden. De trillingoverdracht en de overdracht van (rotatie)energie wordt bepaald door:
- de flexibiliteit van de verbinding;
- het doorlopen van beplating voorbij de bouwknoop;
- de massaverhoudingen.
Voor staalframebouw zijn rekenregels nog beperkt beschikbaar, maar de principes van de verbindingsdemping zijn wel bekend. De verbindingsdemping bij staalframebouw is hierdoor redelijk goed empirisch te beschrijven, gebaseerd op metingen.
Met de juiste maatregelen aan de bouwknopen zijn in de praktijk geluidisolaties Ilu;k en Ico van meer dan 10 dB te realiseren. Deze maatregelen hebben consequenties voor de draagconstructie en voor de totale (werkende) hoogte of dikte van de scheidingsconstructie.
Aansluitingen van bouwdelen
Bij lichte bouwmethoden verdient de uitvoering van de aansluitingen grote zorg om geluidlekken te voorkomen. Let op de volgende punten:
- scheiding van flankerende bouwdelen (verbindingsdemping);
- scheiding van aan elkaar grenzende bouwdelen (geluidlekken);
- aansluiting met isolatiestrips, isolatiematerialen (ontkoppelen, verbindingsdemping);
- toepassing van speciale profielen met dichtingsstrips.
Literatuur en laboratoriummetingen
Bij publicaties worden vaak uitsluitend laboratoriumwaarden gepresenteerd, deze zijn van geringe betekenis voor de (bouw)praktijk. Dit heeft veel oorzaken. De belangrijste is dat de geluidisolatie van een wand of vloer in belangrijke mate wordt beperkt door het flankerende geluid. Deze is alleen te meten in proefopstellingen met complete bouwknopen of door praktijkmetingen. Claims op basis van laboratoriummetingen moeten zeer omzichtig worden benaderd. De verschillen kunnen oplopen tot 10 dB.Bij een geluidstechnisch ontwerp kan onderstaande afbeelding als checklist dienen. In de lijst staan de meest voorkomende wegen van geluidsoverdracht.
Luchtgeluidisolatie van staalframebouw wanden
Feitelijk hebben drie onderdelen invloed op de luchtgeluidisolatie van wanden met een enkelvoudig regelwerk met aan beide zijden een bekleding. Hieronder worden ze nader toegelicht en de verschillende maatregelen voor een hogere isolatiewaarde opgesomd.Buigslappe bekleding met een hoge massa Voor een goede geluidisolatie moet de bekleding een geringe buigstijfheid hebben. Zulke 'buigslappe' platen zijn bijna alle gangbare platen met een dikte tot 20 mm. Hoe hoger de massa per m2 van een buigslappe plaat, hoe beter de geluidisolatie van de wand is.
Maatregelen:
- hoge soortelijke massa van de platen;
- dubbele beplating;
- verzwaren van de platen (extra massa).
Ontkoppeling
Een koppeling tussen de verschillende plaatlagen is een geluidsbrug, bijvoorbeeld door de stijlen. In het ideale geval worden de spouwbladen volledig ontkoppeld door gescheiden stijlen te gebruiken of door een dubbele wand. Indien dit niet mogelijk is kan een ontkoppelde wand verstevigd worden door bijvoorbeeld een laag dwarsprofielen.
Ontwikkelingen op akoestisch gebied hebben metal-studprofielen (stijlen) voortgebracht waarvan de koppeling van de beide flenzen wordt gereduceerd. Daardoor werkt het profiel als een akoestische veer en kan de plaat vrij(er) bewegen. Verder zijn er profielen waarvan de flenzen een oppervlaktebewerking hebben gekregen om het contactvlak met de plaat te verlagen, en daarmee de geluidsoverdracht te reduceren.
Maatregelen:
- grotere h.o.h.-afstand van de stijlen;
- grotere wanddikte (profielhoogte);
- bevestiging van de beplating via isolatiestroken of veerelementen;
- totale ontkoppeling van beplating (wand met dubbele stijlen).
Isolatie
Ter verhoging van de geluidisolatie wordt de holle ruimte doorgaans opgevuld met geluidabsorberend materiaal. De geluidsenergie wordt omgezet in warmte-energie, waardoor het aandeel geluidenergie afneemt. Isolatiematerialen met gesloten cellen zoals harde schuimen zijn niet geschikt voor geluidsabsorptie.
Maatregelen:
- vullen met isolatiemateriaal tot maximaal 80%. Dit is één van de meest rendabele investeringen in geluidisolatie.
Vloeren in staalframebouw
Voor het verhogen van de luchtgeluidisolatie van vloeren gaan dezelfde principes op als bij wanden. Het contactgeluid is maatgevend voor de vloeropbouw. Om een hoge contactgeluidisolatie in staalframebouw te bereiken, moet de directe overdracht via de vloer worden beperkt. Meestal wordt een (dek)vloer aangebracht van beton, anhydriet, of zand-cement. Behalve massa, is extra ontkoppeling tussen de vloerprofielen en de beplating nodig.De volgende factoren hebben positieve invloed op de contactgeluidisolatie van vloeren:
- geringe buigstijfheid en hoge soortelijke massa van de (cement)dekvloer of van de beloopbare betonnen plaat aan de onderzijde van het vloerelement;
- extra massa in de vorm van dekvloeren, of cementgebonden platen;
- extra ontkoppeling in het regelwerk of toepassing van een vrijdragend verlaagd plafond;
- extra verende vloerbekleding, bijvoorbeeld tapijt (mag niet worden meegenomen in de berekening).
Ook zijn constructies beschikbaar waarbij de dekvloer met geprofileerde staalplaten wordt verstijfd en verend op de vloerprofielen wordt gelegd.