Ограждающие конструкции можно разделить на акустически однородные (состоят из одного материала или из нескольких, но жестко связанных между собой) и многослойные (акустически неоднородные).
Рассмотрим звукоизоляцию акустически однородных конструкций. Основное значение при передаче звука имеют изгибные волны, образующиеся в конструкции во всем нормируемом диапазоне частот. Поскольку длины изгибных волн меньше линейных размеров конструкции (толщина конструкции меньше 1/6 длины волны), то эту конструкцию можно представить как тонкую пластинку бесконечной протяженности. Звуковые волны приводят ее в колебательное движение. На низких частотах (ниже 100 Гц), близких к частотам собственных колебаний пластинки, возникают резонансные явления, и амплитуда колебаний пластинки в основном зависит от потерь энергии на внутреннее трение в материале. Однако для ограждающих конструкций зданий эти частоты не характерны, так как они ниже 100 Гц., т.е. ниже нормируемого диапазона частот.
На более высоких частотах колебательное движение пластинки зависит от ?ее массы и звукоизоляция может быть определена по формуле
R= 20 lg (P f)- 54 , дБ
где Р — поверхностная плотность конструкции, Н/м2; f — частота звука, Гц.
Это выражение определяет «закон массы» Рэлея. Согласно этому закону колебания конструкции можно рассматривать в?виде системы несвязанных между собой масс, колеблющихся независимо одна?от другой. Дальнейшее рассмотрение Л. Кремером прохождения наклонно падающего звука через тонкую бесконечную пластину привело к теории «волновых совпадений». В этой теории нашло также отражение изменение звукоизоляции при изменении частоты звуковых колебаний.
При низких частотах скорость распространения изгибных волн меньше?скорости звука и в конструкции возникают слабые вынужденные колебания с?незначительным излучением звуковой энергии. С увеличением частоты n уменьшается длина звуковой волны. Наконец, при так называемой ?ГРАНИЧНОЙ ЧАСТОТЕ длина изгибной волны lизг будет равна проекции волны (l), т.е. произойдет совпадение волн, при котором интенсивность изгибных ?колебаний пластины резко возрастает. Волновое совпадение возможно не только при изменении частоты звука, но и при изменении угла падения звуковой? волны (b0), так как?
l/sinb=lизг.
Следовательно, явление волновых совпадений возникает не при совпадении частот n и nизг, а при совпадении геометрических проекций длин звуковой?волны на конструкцию и длины волны изгибных колебаний (см. рис.).
Схема возбуждения изгибных колебаний конструкции при наклонном падении звуковых волн (отраженные волны не показаны):1 — падающие волны; 2 — прошедшие волны
При волновом совпадении распределение давления в падающей волне?вдоль конструкции точно соответствует распределению амплитуды ее собственных колебаний для той же частоты, что и приводит к интенсивному росту?колебаний. В спектре любого шума имеются составляющие различных частот. ?Поэтому волновые совпадения возможны почти во всех случаях.
Граничную частоту nгр для однородных конструкций, начиная с которой ?может возникнуть волновое совпадение, можно определить по приближенной? формуле:
nгр = c2/ 1,8 (c1 h), Гц,
где с — скорость звука в воздухе, м/с; h — толщина конструкции, м; с1 — скорость?распространения продольных звуковых волн в конструкции, м/с.
Скорость с1 в пластине равна:
где Е — модуль упругости, кг/м2 (или Па); r — плотность среды, кг/м3.
Волновое совпадение, при котором резко возрастает передача звука, охватывает область частот примерно в пределах одной октавы, т.е. в диапазоне от fгр до 2 fгр.
Влияние волнового совпадения на звукоизоляцию показано на рис., где?приведены результаты измерений для трех конструкций одной поверхностнойЛплотности (по 55кг/м ), но выполненных из различных материалов.
Частотные характеристики изоляции от воздушного шума?1 — резина; 2 — бетон; 3 — сталь
Замеры уровня шума
