Звукоизоляция конструкциями типа «сэндвич»
4.7.1К конструкциям типа «сэндвич» относятся конструкции, состоящие из двух тонких плит, связанных упругим промежуточным слоем — сердцевиной. Отличительная особенность данных конструкций — возможность сочетания при правильном проектировании достаточной жесткости при изгибе и звукоизоляции, подчиненной закону массы в широком диапазоне частот. Этим требованиям конструкции удовлетворяют благодаря жесткости при сдвиге сердцевины и высокой граничной частоте.
В качестве внешних слоев конструкций типа «сэндвич» применяют гипсокартонные листы (ГКЛ), твердые древесноволокнистые плиты (ДВП), древесностружечные плиты (ДСП), фанеру, металл и т. п. В качестве промежуточного слоя — сотопласты, картонные или древесные полосы, расположенные взаимно перпендикулярно или волнами, пенополистирол, пенополиуретан, мягкие древесноволокнистые плиты, фенольные пенопласты.
4.7.2Граничную частоту конструкций типа «сэндвич», Гц, при a £ 0,8 определяют по формуле
fгр.с = fгр.п , (4.23)
где fгр.п — граничная частота, Гц, одной из плит типа «сэндвич», определяемая по формуле
fгр.п ; (4.24)
a = ссd/(cвdс);
здесь сс = — скорость распространения сдвиговой волны, м/с, в сердцевине, нагруженной массой mп, кг/м2, равной половине поверхностной плотности конструкции типа «сэндвич»;
G — динамический модуль упругости материала сердцевины при сдвиге, Па;
dс — толщина сердцевины, м;
d = d1 + h — расстояние между срединными плоскостями плит толщиной h, м.
4.7.3Значение граничной частоты конструкции типа «сэндвич» задают возможно наибольшим
с тем, чтобы область действия законов массы перекрывала требуемый для звукоизоляции диапазон
частот (например, при использовании таких конструкций в жилых и общественных зданиях fгр.с ³ 6500 Гц). Для этого предпочтительно снижать жесткость сердцевины при сдвиге, что приводит к уменьшению параметра a. Целесообразно задавать a ³ 0,1, поскольку при меньших значениях граничная частота конструкции fгр.с не повышается.
4.7.4Условие ограничения деформативности конструкции wc/l £ 1/200 (wc — статический прогиб середины конструкции под действием собственного веса, м; l — пролет конструкции типа «сэндвич», м) принимается по формуле
, (4.25)
где Р = 2mпgl — вес конструкции типа «сэндвич» шириной 1 м, Н/м;
g — ускорение свободного падения, м/с2;
b = G/Gc;
здесь G и Gc— соответственно динамический и статический модули упругости материала сердцевины при сдвиге, Па;
E' = E × (1–m2),
E и m— соответственно модуль Юнга, Па, и коэффициент Пуассона плит типа «сэндвич» толщиной h, м.
4.7.5Подбор оптимальных параметров конструкции типа «сэндвич» выполняют в следующей последовательности:
а) задают a2 = 0,1;
б) находят граничную частоту плит fгр.п, Гц:
fгр.п = fгр.с × (1 – a2)–1/2 = 6500/0,91/2 » 6850;
в) по формуле (4.21), в зависимости от выбранного материала плит, определяют их толщину;
г) из условия (4.25) определяют толщину сердцевины, м;
д) из уравнения a2 = Gdcgl ×( )–1 = 0,1 определяют требуемое значение динамического модуля упругости G, Па, материала при сдвиге;
е) необходимо, чтобы в нормируемом диапазоне частот отсутствовала собственная частота симметричных колебаний плит типа «сэндвич»:
fc = (1/2p) × [G/(dсmп)]1/2 > 3150 Гц. (4.26)
4.7.6Примеры расчета и акустические характеристики конструкций типа «сэндвич» приведены
в приложении Ж. В ряде случаев показатели звукоизоляции конструкций типа «сэндвич» ниже показателей по закону массы из-за несоблюдения условия (4.26).