Звукоизоляция
Уровень комфорта жилья складывается из разных субъективных факторов, которые создают приемлемые условия нахождения в жилом помещении. К ним относят: температуру, влажность, планировку, вид из окна, удобство эксплуатации и многие другие. Не на последнем месте стоит уровень шума. Шум - постоянный спутник жителей городов. Некоторые люди привыкают к посторонним звукам, доносящимся от соседей и с улицы. Но большинство решительно настроены на обеспечение тишины в собственном жилище. Дискомфорт людям, как правило, доставляют не посторонние звуки, а превышение субъективного уровня восприятия шумов. Для каждого человека этот показатель индивидуален. Тем не менее в СанПиН установлены допустимы нормы по шуму в жилых помещениях. Максимальный уровень постоянного звукового давления не должен превышать 40 Дб, а звук от ударного воздействия 55 Дб.
Виды шумов
Возникновение звука или шума связано с появлением колебаний определенной частоты в физической среде под воздействием внешних источников. К источникам бытовых шумов относят любую бытовую технику, электронику, всевозможные механизмы и самого человека. Физическая среда- это среда распространения звуковой волны: материал строения или воздух.
В зависимости от среды распространения шумы делят на:
- Воздушные. Возникают в пространстве в следствии распространении звуковой волны по воздуху. Примером служит громкий разговор, плач ребенка, шум проезжающего автомобиля или поезда, громкая музыка и так далее.
- Ударные. Этот вид шумов образуется в материалах строения при непосредственном механическом воздействии на стены, пол, окна, потолок, двери. И от них передается в пространство. Это, всем знакомый, звук работающего перфоратора, перемещение мебели, танцы, стуки по батареям отопления и прочее.
- Структурные. Разнородные шумы- вибрации, которые передаются через элементы конструкции здания. Например, работающая вентиляция, неправильно установленная стиральная машина.
Если звук в воздухе распространяется примерно одинаково, то различные вещества проводят звуковые волны по-разному. От этого зависит звукоизоляция и шумопоглощающая способность здания в целом и элементов квартиры в частности.
Какие дома «тише»
При выборе жилья, если минимальный уровень шумности является определяющим, то необходимо обратить внимание на материал и период постройки здания.
- Дома сталинской и до сталинской эпохи. В начале 20 века дома строились из кирпича, отапливались дровами и углем. Поэтому, чтобы дом был теплый, строение должно было иметь толстые стены и потолки. Межэтажные перекрытия обустраивались при помощи металлических балок и деревянной обшивки. Между слоями потолочной обшивки засыпалась земля, что служило великолепной шумоизоляцией.
Дома, возводимые по проектам с 1933 по 1960 год, получили название «сталинки» Возводились постройки из красного или силикатного кирпича. За счет толстых наружных и межквартирных стен обладают отличной звуконепроницаемостью.
Дома начала двадцатого столетия и по начало панельного строительства наделены наилучшими звукоизоляционными характеристиками.
- Панельные. Панельные дома, построенные до внедрения технологии «теплая панель», имеют посредственный уровень шумоизоляции за счет неплотного примыкания панелей, тонких межэтажных перекрытий и межквартирных стен. Справедливости ради стоит отметить, что панельные дома, в которых произведен капитальный ремонт: герметизированы швы, проложен утеплитель, нанесена штукатурка, оборудован фасад- показывают низкий уровень шума, проникающего снаружи.
- Современные кирпичные дома не имеют такой звукоизоляцией как «сталинки», но являются самыми «тихими» среди существующих типов строений.
- Монолитные здания. Самые «звучные» в рейтинге. Несущие железобетонные конструкции пронизывают постройку сверху до низу. Железобетон отлично передает ударно-звуковые нагрузки на весь дом. Звуковые волны способны поглощать наружные и межквартирные стены из вспененного бетона и кирпича. Тем не менее в таких домах требуется дополнительная шумоизоляция для комфортного проживания или удаленной работы.
Звукоизолирующие материалы
Для того чтобы успешно бороться с акустическими раздражителями необходимо правильно подбирать материал по показателям звукоизоляции и звукопоглощению.
Звукопоглощение - это коэффициент разности энергий падающего звука и отраженного. Напрямую зависит от плотности материала. При коэффициенте 1 энергия падения звука равна энергии отражения. Случай нереальный, но при достижении такого показателя в помещении будет продолжительное эхо. И наоборот, чем ближе показатель к нулю, тем сложнее уловить отражение звука- эхо, и тем тише будет в соседних помещениях, так как энергия звука распределена в среде, преградившей путь звуковой волне. Энергия звука успешно гасится высокопористыми, низкоплотными материалами. На основании этих выводов материалы для обеспечения акустического комфорта делят на:
- Твердые. Коэффициент звукопоглощения составляет 0,5. Плотность составляет до 400 кг/м3. К ним относят такие материалы как вермикулит, гранулированная минеральная вата, перлит и другие.
- Полужесткие. Сюда относится продукция, имеющая пористое строение. Например, пенополиуретан, пенополистирол. Имеют коэффициент 0,5-0,75, и плотность от 85 до 130 кг/м3.
- Мягкие. В эту группу входят непрессованные минеральные и стекловолокнистые, войлочные материалы. Способность поглощать энергию звука достигает 95% или соответствует коэффициенту 0,95 при плотности до 0,8 кг/м3.
Следующим показателем, который применяется для подбора изолирующих материалов, выступает индекс звукоизоляции. Рассчитывается лабораторно для каждого вида изделий, и показывает, насколько материал способен снизить уровень шума, поступающего извне. Еще носит название индекс реверберации (Rw), измеряется в децибелах. Чтобы в помещении не было слышно человеческой речи, материал стен, потолка, пола должен иметь Rw не менее 45 Дб.
Сделать полностью бесшумную квартиру очень сложно, и этого не требуется. Более того, к этому нельзя стремиться, так как находясь в помещении и не получая посторонних звуков, у человека развиваются слуховые галлюцинации. Для достижения акустического комфорта достаточно снизить уровень шума до нужного приемлемого уровня. Помогают в этом современные строительные материалы. Промышленность выпускает продукцию в виде звукоизолирующих подложек, на которые впоследствии укладывается теплоизоляция, либо напольное покрытие, так и комплексных звукоизолирующих материалов, способных бороться с ударным и воздушным шумом.
Торговых названий материалов существует великое множество, но все они призваны бороться с тремя видами шумов: структурным, воздушным и ударным.
Звукоизолирующие подложки
Полимерно-битумная мембрана. Состоит из нетканой основы, на которую нанесен слой битума 3-5 мм., модифицированный полимерами и усиленный сеткой из стекловолокна. Задекларирован индекс звукоизоляции 26-39 Дб в зависимости от толщины. Хорошо гасит ударные шумы. Недостатком выступает горючесть материала.
Штапельное стекловолокно. Представляет собой материал из нарезанных и беспорядочно склеенных отрезков стекловолокна. Относится к долговечным материалам, лабораторно установлен индекс звукоизоляции 42 Дб. Не относится к горючим. Недостаточно гасит ударные шумы.
Стекловойлочный холст с односторонней битумной пропиткой. Многокомпонентный материал, состоящий из стекловолокна, пропитанного битумом и слоя войлока. Коэффициент звукоизоляции 23-29 Дб.
Экструдированный пенополистирол. Обладает высоким сопротивлением сжатию, имеет высокие теплоизоляционные характеристики. Способен снижать уровень шумности на 25 Дб. К недостаткам относят высокий класс горючести материала.
Пробкорезиновая подложка. Плитный материал, производится прессованием пробковой и резиновой крошки. Хорошо гасит ударные шумы. Но имеет невысокие показатели по влагоустойчивости. Поэтому нельзя применять в ванных и не рекомендуется на кухнях.
Вспененный полиэтилен. Наименее устойчив к ультрафиолету, способен сильно деформироваться при физических нагрузках. Rw составляет 12-15 Дб.
Шумопоглощающие материалы
Минеральная или каменная вата. Продукт, полученный в результате переплавки шлаков, базальтовых пород при температуре 14000С. Имеет волокнистую структуру. Выпускается в виде плит или матов низкой плотности. Является паропроницаемым материалом, не препятствует естественному воздухообмену. Обладает высоким коэффициентом звукопоглощения 0,8-0,95. Относится к негорючим веществам. Биологически инертна, то есть не подвержена воздействию плесени и грибков.
Стекловолокнистая вата. Продукция, получаемая из стекловолокон разной длинны, скрепленных полимерными смолами. Толщина волокон в плите колеблется от 3 до 15 микрон. Относится к негорючим материалам. Химически и биологически устойчива. Характеризуется максимальным коэффициентом звукопоглощения – 0,9- 0,99. По сравнению с минеральной ватой более легкая.
Звукоизолирующие сендвич-панели (ЗИПС). Эффективны против любого шумового воздействия. Состоят из гипсоволокнистого листа, каменной или стекловолокнистой ваты и элементов крепления к поверхности. Характеристики звукоизоляции и шумопоглощения напрямую зависят от толщины конструкции. Недостатком является значительный вес панели. Использование внутри помещения серьезно скрадывает полезное пространство.
Материалы, работающие против структурного шума
Представляют собой прокладки или составы, которые располагаются между источником шума и примыкающей конструкции.
Виброакустический герметик. Герметик на силиконовой основе. Отлично гасит вибрации, выделяется высоким индексом звукоизоляции- 29 Дб. Обладает великолепной адгезией ко всем строительным материалам. Используется для заполнения швов, трещин, и препятствует распространению структурного шума.
Стеклохолст. По своему строению- тонковолокнистая структура. Выпускается в виде лент разной ширины. Характеризуется высокими показателями шумопоглощения и гашения вибраций.
Эластомерные прокладки для оконных проемов и дверей на клеевой основе. Производятся из мелкопористого пенополиуретана и вспененной резины. Производятся в форме лент и пластин. Монтируются в места примыкания стеклопакетов к оконному блоку, подвижных частях и в дверные проемы для снижения передачи структурных вибраций.
Волокно из кремнезема. Материал получают выщелачиванием натриевосиликатного стекловолокна. Таким образом получается экологичное, негорючее, легкое вещество. Формируя маты, получают материал для устранения причин распространения шумов. Индекс шумоизоляции равен 27 Дб.
Шумоизоляция квартиры
Обдуманный, спланированный подход к шумоизоляции- это половина успеха. Начинать следует на этапе планирования ремонтных работ. Своевременно не включенные в проект работы по шумоизоляции сводят к нулю все последующие усилия по установлению акустического комфорта. Подходить к решению вопроса необходимо структурно. Первое, что необходимо осуществить, создать условия для максимального отражения звуковых волн от внешних стен, дабы воспрепятствовать передаче энергии звука конструкции здания. На следующем этапе нужно спланировать, каким образом обеспечить рассеивание и поглощение звуковых волн, проникших в помещение. Если монтаж внешних материалов по звукоотражению и шумопоглощению в многоквартирных домах возможен только в порядке профилактических мероприятий по улучшению качественных показателей или капитального ремонта, то внутренние работы доступны в любое время.
Полы
Необходимо учесть, что напольные покрытия по-разному передают звук. Ламинат усиливает шум, линолеум, пробковый пол- гасят. Стоит озаботится качественной шумопоглощающей подложкой и возможностью обустройства «плавающего» пола. Это конструкция пола, где внешнее покрытие накладывается на подложку без жесткого крепления к основе (стяжке, лагам). Между стеной и напольным покрытием прокладывается демпферная лента.
Стены и потолки
В современном строительстве для внутренней шумоизоляции стен и потолков используются каркасные и бескаркасные конструкции. Некоторые виды финишной отделке хорошо выполняют роль звукопоглотителей, например виниловые обои. Стоит учесть, что при использовании каркасных конструкций необходимо упразднить акустические мостики. Незакрытый металлический профиль, метизы способны многократно усиливать звуковое давление.
Окна
При шумоизоляции жилища окнам следует уделить достаточное внимание. Старые деревянные окна следует поменять на пластиковые. В идеале с двойным или тройным остеклением с толщиной стекла от 6 мм. При заказе окон оправданно выбирать качественный толстостенный профиль. Отлично оградит от шума инертный газ, если будет закачан в камеры стеклопакетов. Имеет смысл обратить внимание на уплотнитель между рамами и оконным блоком. Через неплотное примыкание в жилье может проникать не только лишний звук, но холод.
Отдельно необходимо рассмотреть ситуацию с проветриванием. Все усилия по выстраиванию акустического комфорта могут быть сведены к нулю, когда в помещении требуется открыть окна. В этом случае необходимо заказывать сложноконструктивные окна с клапанами проветривания. Воздухообмен в комнате происходит даже при закрытых рамах без образования сквозняков.
Заделывать монтажные швы лучше виброгерметиком для предотвращения распространения от окон уличных ударных и структурных шумов.
Двери
Межкомнатные двери служат препятствием свободному распространению звука в квартире. Результат значительно выше, если в конструкции двери не предусмотрены полости, и она выполнена из материалов, поглощающих звуковые волны. Эффективно в борьбе с шумом наличие в дверной коробке притворов, исключающих образование щелей.
К входной двери предъявляют особые требования. Помимо защиты от несанкционированного проникновения, дверь несет теплозащитные и звукоизоляционные свойства. Поэтому ее изготавливают многослойной. Наружный металлический слой хорошо отражает звуковые волны, а внутренне наполнение из минеральной ваты поглощает и рассеивает звуковую энергию. Для лучшей звукоизоляции притворы входных дверей оснащают двойными уплотнителями из вспененного полиуретана.
Советы по звукоизоляции
Не стоит бездумно доверять рекламным баннерам в интернете и роликам, снятым непрофессионалами. В строительных магазинах и на рынках появилось многочисленное количество материалов, обещающих отменную звукоизоляцию: акустические обои, натяжные потолки со звукоизоляцией, шумопоглощающая штукатурка и так далее.
Тут важно понимать какой уровень звука будет приемлем в квартире, и какие фактические показатели в помещении. Вероятнее всего потребуется дополнительная изоляция от ударных и структурных шумов. Немаловажно при выборе обращать внимание на индекс звукоизоляции. Если показатель равен или более 15 Дб, то на эффективность материала можно рассчитывать.
Не стоит отказываться от привычного покрытия- ламината. Можно повысить уровень поглощения звуковой энергии, используя акустические подложки.
Расчеты по звукоизоляции целесообразно доверить профессионалам. Так удастся добиться максимального эффекта и сэкономить средства.
Если это возможно, согласовать с соседями сверху монтаж звукоизоляции их полов. Только так удастся наиболее эффективно бороться с ударными шумами от шагов, падений предметов, перемещений мебели, и в целом позволит изолировать потолок от проникновения посторонних звуков сверху.
Не имеет смысла локально обустраивать зоны шумоизоляции. Это принесет результат в 3-5 Дб. Это сопоставимо с ковром на стене или ковролином на полу. Для того, чтобы добиться наилучшего результата и сделать жилище тихим и комфортным для проживания необходим системный и структурированный подход.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
