27.12.2014 Views

Kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyys - Centria tutkimus ...

Kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyys - Centria tutkimus ...

Kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyys - Centria tutkimus ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen<br />

ääneneristävyys<br />

- laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

Valtteri Hongisto, Riikka Helenius, Mika Lindgren<br />

45 x 120 puu<br />

LR 120 mm<br />

TC 125 mm<br />

AWS 125 mm<br />

TYÖYMPÄRISTÖTUTKIMUKSEN RAPORTTISARJA 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


2<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

JULKAISUTIEDOT<br />

Julkaisu: Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1, Työterveyslaitos, 2002<br />

ISBN 951-802-520-7, ISSN 1458-9311<br />

Kirjoittajat: Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

Otsikko:<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

PROJEKTITIEDOT<br />

Tutkimusprojekti: Seinärakenteiden ääneneristävyyden laskentamallit – ERVE<br />

Ohjelma/muu tieto: Tekesin Värähtelyn ja äänenhallinnan teknologiaohjelma, VÄRE<br />

Vastuullinen osasto: Turun aluetyöterveyslaitos, Ilmastointi- ja akustiikkalaboratorio<br />

Rahoittajat: Tekes, TTL, Kvaerner-Masa Yards Oy, Rannila Steel Oy, NSM Oy<br />

Projektin kesto: 11/1999 - 10/2002 TTL projektinumero: 305017<br />

Painopäivämäärä: joulukuu 2002 Julkaisuvapaa: 1.7.2002<br />

Sivuja: 53 Painos: 2<br />

TIIVISTELMÄ<br />

Rakennusosien ilmaääneneristävyys on otettava huomioon, kun suunnitellaan viihtyisiä ja<br />

toimivia työ- ja asuinrakennuksia. Perinteisesti ääntä on eristetty paksuilla massiivisilla<br />

seinärakenteilla. Kun halutaan keveitä ja hyvin ääntä eristäviä seinärakenteita, päädytään<br />

kaksinkertaisiin tai monikerroksisiin seinärakenteisiin, joissa levykerrosten välissä on<br />

ilmavälejä. Haluttaessa optimoida tällaisen seinärakenteen ääneneristävyys, pitää tuntea<br />

erityisen hyvin levyjen väliseen kytkentään vaikuttavat tekijät.<br />

Tässä tutkimuksessa pyritään antamaan selkeä käsitys siitä, miten kaksinkertaisen<br />

seinärakenteen ilmavälissä tehtävät muutokset vaikuttavat ilmaääneneristävyyteen. Tutkittavia<br />

parametreja olivat mm. ilmavälin paksuus, absorptiomateriaalin määrä ja ominaisuudet,<br />

rankojen määrä, paksuus ja jäykkyys, sekä ruuvausjako levyn ja rangan välillä. Kullekin<br />

parametrille valittiin kohtalainen määrä riittävän erilaisia arvoja, jolloin saatiin havainnollisia<br />

parametrisia testisarjoja. Ääneneristävyysmittauksia tehtiin yhteensä 68 kappaletta<br />

Työterveyslaitoksen akustiikkalaboratoriossa Turussa. Kaikissa rakenteissa pintalevyinä<br />

käytettiin 2 mm teräslevyä. Absorptiomateriaalina käytettiin eri tiheyksisiä mineraalivilloja.<br />

Rankoina käytettiin 4 eri jäykkyyksistä teräsrankaa sekä eri paksuisia puurankoja.<br />

Kun kyseessä olivat kytkemättömät seinärakenteet (erillisrankaseinät), tärkeimmiksi<br />

parametreiksi osoittautuivat ilmavälin paksuus ja absorptiomateriaalin määrä. Kun kyseessä<br />

olivat kytketyt seinärakenteet (ranka kytkee seinäpuoliskot toisiinsa), tärkeimmiksi<br />

parametreiksi osoittautuivat rangan tyyppi ja ruuvausjako. Puurangan paksuudella ei ollut<br />

käytännössä mitään vaikutusta. Ennakoitua vähemmän merkitsi myös rankojen välinen<br />

etäisyys. Sillä oli käytännön merkitystä vain alueella 100-200 Hz kun rankajako oli pieni.<br />

Tällöin pintalevy rupesi voimakkaasti resonoimaan.<br />

Tutkimustuloksista on hyötyä kehitettäessä seinärakenteita ja haluttaessa ymmärtää<br />

kaksoisseinärakenteiden ääneneristävyyskäyttäytymistä. Tuloksia voidaan soveltaa<br />

seinärakenteiden lisäksi ovi-, siirtoseinä- ja ikkunarakenteille sekä keveille välipohja-, kattoja<br />

fasadirakenteille.<br />

3


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

ESIPUHE<br />

Työterveyslaitoksen ilmastointi- ja akustiikkalaboratoriossa Turussa toteutettiin<br />

vuosina 1999-2002 <strong>tutkimus</strong>hanke "Seinärakenteiden ääneneristävyyden<br />

laskentamallit." Tutkimushankkeen päätavoitteena oli koota yhteen ja validoida<br />

olemassa olevat ilmaääneneristävyyden ennustemallit koskien kaksikerroksisia<br />

kevyitä seinärakenteita sekä kehittää uusi malli, joka olemassaolevia paremmin<br />

ottaa huomioon kaksinkertaisen seinärakenteen kaikki akustiset parametrit.<br />

Tutkimuksen rahoittivat Tekes, Työterveyslaitos, Rannila Steel Oy, Kvaerner-<br />

Masa Yards Oy, NSM Oy ja vuosina 1999-2000 myös Käefer Oy. Tutkimus oli<br />

osa Tekesin VÄRE 1998-2002 ohjelmaa. Tutkimuksen toteuttivat<br />

Työterveyslaitoksella Turussa erikoistutkija Valtteri Hongisto,<br />

laboratorioinsinööri Mika Lindgren ja tutkija Riikka Helenius. Lisäksi hankkeessa<br />

olivat osittain mukana <strong>tutkimus</strong>apulainen Esa Nousiainen, apulaistutkija Petteri<br />

Laitinen ja tutkija Jukka Keränen.<br />

Keskeisenä osana ERVE-hankkeen alkuvaihetta oli kaksoisseinärakenteiden<br />

parametrinen <strong>tutkimus</strong>, jossa pyrittiin selvittämään kokeellisesti kaksinkertaisen<br />

seinärakenteen eri puoliskojen kytkentätapojen vaikutusta ääneneristävyyteen.<br />

Tavoitteena varmistua tärkeimmistä ääneneristävyyteen vaikuttavista tekijöistä ja<br />

siten ohjata uuden ennustemallin kehitystä.<br />

Tämä raportti esittää kaksinkertaisille seinärakenteille tehdyn kokeellisen<br />

tutkimuksen tulokset.<br />

Raportti on kohdistettu erityisesti rakennustuotevalmistajille tuotekehityksen<br />

apuvälineeksi. Luvun 5 tuloksista arvioidaan olevan kuitenkin hyötyä kaikille alan<br />

parissa työskenteleville kuten akustiikkakonsulteille, tutkijoille, koneiden ja<br />

rakennusten suunnittelijoille ja opettajille.<br />

Tieteellisempää lähestymistapaa kaipaaville suositellaan tutkimuksen<br />

englanninkielistä versiota, joka julkaistaan vuonna 2002 tai 2003 eurooppalaisessa<br />

acta acustica ⋅ acustica -lehdessä. 1<br />

.<br />

4


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

SISÄLLYSLUETTELO<br />

1 JOHDANTO.................................................................................................................7<br />

1.1 Tausta..................................................................................................................... 7<br />

1.2 Tutkimuksen tavoite............................................................................................... 9<br />

2 TEORIA .....................................................................................................................11<br />

2.1 Yksinkertainen seinärakenne ............................................................................... 11<br />

2.2 Kaksinkertainen seinärakenne ............................................................................. 13<br />

3 MENETELMÄT ........................................................................................................17<br />

3.1 Ilmaääneneristävyyden mittaus............................................................................ 17<br />

3.2 Ilmaääneneristysluvun R W määritys .................................................................... 20<br />

3.3 <strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen asennus ............................................................. 20<br />

4 MATERIAALIT.........................................................................................................23<br />

5 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU................................................................25<br />

5.1 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytkemättömässä rakenteessa (tyhjä väli) .......... 26<br />

5.2 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytkemättömässä rakenteessa (absorboiva väli). 27<br />

5.3 Absorptiomateriaalin täyttösuhteen vaikutus kytkemättömässä rakenteessa ...... 28<br />

5.4 Rangan tyypin vaikutus (d = 125 mm) ................................................................ 30<br />

5.5 Rangan tyypin vaikutus (d = 42 mm) .................................................................. 31<br />

5.6 Puurankajaon vaikutus......................................................................................... 32<br />

5.7 Rankajaon vaikutus joustavilla teräsrangoilla ..................................................... 35<br />

5.8 Ruuvausjaon vaikutus puurangoilla kytketyssä rakenteessa ............................... 36<br />

5.9 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytketyssä rakenteessa ........................................ 38<br />

5.10 Mineraalivillan virtausresistiivisyyden ja tiheyden vaikutus ............................ 40<br />

5.11 Rankajaon vaikutus yksittäisellä teräslevyllä .................................................... 42<br />

5.12 Ruuvausjaon vaikutus yksittäisellä teräslevyllä ................................................ 43<br />

5.13 Mineraalivillan ääneneristävyys ........................................................................ 44<br />

6 JOHTOPÄÄTÖKSET................................................................................................45<br />

Liite 1 - Kaksinkertaisten seinien testisarjat .............................................................. 47<br />

Liite 2 – Yksinkertaisten seinien testisarjat ............................................................... 49<br />

Liite 3 – Kuvissa esiintyvät käyrät............................................................................. 51<br />

KIRJALLISUUS ...........................................................................................................53<br />

5


6<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

1 JOHDANTO<br />

1.1 Tausta<br />

Meluntorjunta on yksi kuudesta oleellisesta vaatimuksesta Euroopan rakennustuotedirektiivissä<br />

89/106/EEC. Rakennus tulee suunnitella ja rakentaa siten, että<br />

työntekijöiden ja asukkaiden kokema melu on tasolla, joka ei haittaa heidän<br />

terveyttään ja sallii heidän nukkua, levätä ja työskennellä tyydyttävissä<br />

olosuhteissa.<br />

Rakennuksissa rakenteiden ääniominaisuuksia kuvataan ilma- ja<br />

askelääneneristävyydellä, huonetilan ominaisuuksia jälkikaiunta-ajalla ja<br />

laitteiden ominaisuuksia melutasolla tai äänitehotasolla. Ilmaääneneristävyys on<br />

tärkein rakennuksen akustinen ominaisuus. Riippuen huoneissa tapahtuvista<br />

toiminnoista, voi olla välttämätöntä asettaa vaatimustaso ympäröiville rakenteille<br />

tai rakennusosille, joko eristämään huoneeseen tulevaa tai huoneessa syntyvää<br />

ääntä.<br />

Seinärakenteet mitoitetaan yleensä jonkin tavoitetason mukaan. Selkeimmät<br />

tavoitetasot on esitetty asuinhuoneistoille mutta yleisiä suosituksia voidaan esittää<br />

myös työpaikoille. Esimerkiksi olohuoneissa A-painotettu ekvivalentti äänitaso<br />

L Aeq ei saisi ylittää arvoa 30 dB päiväsaikaan. Tämä koskee sekä ulkoa että<br />

naapurista tulevaa ääntä, ei huoneiston omaa ääntä. Luokka- ja kokoushuoneissa<br />

arvo on 35 dB, jotta riittävä puheen erotettavuus ja keskittymiskyky voidaan<br />

saavuttaa. Toimistotyyppisissä tiloilla tavoitetasona on tyypillisesti 35...50 dB<br />

riippuen tehtävän vaativuudesta. Teollisuuden valvomoissa arvo on 55...70 dB<br />

riippuen tehtävistä. Teollisuushalleissa ja muissa meluisissa tiloissa, joissa ei<br />

vaadita keskittymisrauhaa, arvo on 85 dB.<br />

Melun vaikutukset terveyteen ja viihtyvyyteen ovat niin kiistattomat, että<br />

rakennusakustisia vaatimuksia noudatetaan melko tunnollisesti suomalaisessa rivija<br />

kerrosrakentamisessa. Asuinhuoneistoissa ilmaääneneristysluvun pitää olla<br />

huoneistojen välillä Suomen Rakentamismääräyskokoelman osan C1 (1998)<br />

mukaan yli R' w = 55 dB. Arvon täyttävät seinärakenteet on hyvin kuvattu<br />

erilaisissa käsikirjoissa laboratorioarvoina R w . Sivutiesiirtymät kylläkin<br />

huonontavat tätä arvoa käytännössä jopa 3...10 dB. Sivutiesiirtymien<br />

mitoittamiseksi ei ole vielä olemassa vakiintunutta käytäntöä Suomessa. Tämä<br />

onkin yksi tulevaisuuden <strong>tutkimus</strong>aihe.<br />

Hankalammat ääneneristysongelmat esiintyvät esimerkiksi työpaikoilla, julkisissa<br />

tiloissa ja laivoissa, joissa tavoitteelliset melutasot ja työtehtävät vaihtelevat<br />

paikasta riippuen ja ihmisten sietokyky erilaisissa tehtävissä vaihtelevat.<br />

Ääneneristävyyden vaatimustasot voivat vaihdella 20 ja 80 dB välillä.<br />

Vaatimukset riippuvat meluisan puolen melutason ja eristettävän puolen<br />

tavoitetason mukaan. Tällöin pitää rakenne mitoittaa eri tilanteen mukaan.<br />

Vastaavanlainen ongelma on rakennusten ulkoseinät. Ääneneristävyysmitoituksia<br />

voidaan joutua tekemään joko rakennuksen sisäpuolella tai ulkopuolella olevan<br />

7


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

melutason perusteella. Esimerkkinä voi olla liikennemelusta häiriintyvä<br />

toimistorakennus tai voimalan melusta häiriintyvä asuinalue.<br />

Kokemusten mukaan seuraaviin kohteisiin on jatkuva uusien<br />

ääneneristystuotteiden kehittämisen tarve:<br />

• väliseinät, erityisesti kevytrakenteiset ja monikerroksiset<br />

• ikkunat<br />

• ulkoseinät ja katot<br />

• toimistojen, potilashuoneiden, koulujen ja asuntojen äänieristysovet<br />

• laivan henkilöstön ja matkustajien hytit sisältäen seinät, alakatot ja ovet<br />

• kokoushuoneiden ja monitoimitilojen siirtoseinät<br />

• koneiden, konehuoneiden ja valvomoiden erikoisseinät ja -kotelot<br />

• teattereiden, studioiden ja vastaavien tilojen seinät<br />

• tie- ja raideliikennemeluesteet 2<br />

Ääneneristävyysvaatimukset vaihtelevat edellisissä usein kohteesta toiseen ja<br />

tuotteiden ääneneristävyys pyritään optimoimaan kilpailukyvyn parantamiseksi<br />

tapauskohtaisesti, yleensä myynti- ja markkinointiprojektien yhteydessä.<br />

Oman ongelmansa muodostavat lisäksi kentällä äänivuodot esim. ovilla,<br />

siirtoseinillä ja ikkunoilla sekä rakenteelliset sivutiesiirtymät. Äänivuotoja ovissa<br />

on käsitelty aikaisemmissa tutkimuksissa melko tyhjentävästi. 3,4,5,6<br />

Rakenteellisista sivutiesiirtymistä on tehty vasta esi<strong>tutkimus</strong>ta 7,8,9 ja niitä on<br />

tarkoitus tutkia lisää jatkohankkeessa.<br />

Optimaalisella ääneneristävyydellä tarkoitetaan sitä, että mm. seuraavat tekijät<br />

toteutuvat yhtä aikaa ääneneristävyystavoitteen ohella:<br />

• alhainen tuotantokustannus<br />

• alhainen massa<br />

• ohut rakenne<br />

• jäykkä rakenne<br />

• tavoitteellinen paloluokka<br />

• helppo ja nopea valmistaa<br />

• soveltuu tuotantolaitoksen olemassa oleviin tuotantoprosesseihin<br />

Yksinkertaisten seinärakenteiden ilmaääneneristävyyteen vaikuttavat tekijät<br />

tunnetaan melko hyvin. Merkittävimmät tekijät ovat:<br />

1A Pintamassa<br />

1B Youngin moduli<br />

1C Kokonaishäviökerroin<br />

1D Poissonin suhde<br />

1E Näytteen koko<br />

Monikerroksisten seinärakenteiden ilmaääneneristävyyteen vaikuttavien<br />

tekijöiden määritys on huomattavasti vaikeampaa. Kaksinkertainen seinärakenne<br />

koostuu tyypillisesti rakennuslevyistä, huokoisista kerroksista ja erilaisista<br />

kytkennöistä niiden välillä. Tällaisen rakenteen ääneneristävyyteen vaikuttavat:<br />

2A Levyjen välisten tukirankatyyppien jäykkyys<br />

2B Rankojen etäisyys<br />

8


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

2C Ilmavälin suuruus<br />

2D Absorptiomateriaalin määrä ja ominaisuudet<br />

2E Levyjen ruuvaustapa rankoihin/toisiinsa<br />

Kun monikerroksisia seinärakenteita kehitetään, törmätään aina kysymykseen,<br />

mitkä ovat tekijöiden 1A – 1E ja 2A – 2E vaikutukset ääneneristävyyteen.<br />

Kirjallisuudesta löytyy tutkimuksia, joissa on esitetty milloin minkäkin<br />

seinäparametrin vaikutuksia kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyyteen. 1<br />

Sen sijaan ei ole julkaistu tutkimuksia, joissa kaikkia keskeisimpiä parametreja<br />

olisi tutkittu yhtaikaa mukaanlukien tukirangan vaikutukset.<br />

1.2 Tutkimuksen tavoite<br />

Tämän <strong>tutkimus</strong>raportin tavoitteena on esittää yleistajuisesti tärkeimpien<br />

parametrien vaikutus kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyyteen. Työssä<br />

keskitytään pintalevyjen välisten kytkentöjen tutkimiseen. Tulokset on esitetty<br />

niin, että niitä voidaan hyödyntää helposti esimerkiksi tuotekehityksessä ja<br />

opettamistarkoituksissa.<br />

9


10<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

2 TEORIA<br />

Tämän luvun tarkoituksena on esittää lyhyt teoria, jonka avulla lukija voi<br />

halutessaan paremmin ymmärtää tuloksissa käsiteltävät resonanssi-ilmiöt. Tämä<br />

raportti ei käsittele ääneneristävyyden ennustemalleja kuitenkaan tätä laajemmin.<br />

Aiheesta saa tarvittaessa lisätietoja Hongiston tutkimuksesta. 10<br />

2.1 Yksinkertainen seinärakenne<br />

Yksinkertaisen ja kevyen (alle 50 kg/m 2 ) levyn ääneneristävyyskäyrä on yleensä<br />

kuvassa 2.1.1 esitettyä muotoa. Siinä esiintyy kaksi keskeistä resonanssia, joilla<br />

ääneneristävyys on huono. Resonanssitaajuus f 11 ja koinsidenssi-ilmiö on esitetty<br />

kuvassa 2.1.2 ja niiden laskentatapa esitetään seuraavassa.<br />

Alin ominaistaajuus tai normaaliresonanssi f 11 (Hz) yksinkertaiselle reunoiltaan<br />

vapaasti tuetulle levylle, jonka leveys on L x (m) ja korkeus L y (m), saadaan<br />

yhtälöstä<br />

f<br />

11<br />

π Eh 1 1<br />

=<br />

+<br />

2 12( 1−<br />

ν ) m'<br />

L L<br />

c <br />

1 1<br />

= 4 f L +<br />

L<br />

3<br />

0 2<br />

2 2<br />

x<br />

2<br />

y c<br />

2<br />

x<br />

2<br />

y<br />

<br />

<br />

(1)<br />

missä h on levyn paksuus (m), E levymateriaalin kimmomoduli (N/m 2 ), ν levymateriaalin<br />

Poissonin suhde, m’ levymateriaalin pintamassa (kg/m 2 ), f c<br />

levymateriaalin kriittinen taajuus (Hz) ja c 0 on äänen nopeus ilmassa (343 m/s).<br />

Resonanssi voi esiintyä yli 100 Hz alueella, jos levy on esimerkiksi kiinnitetty<br />

tukirankoihin erittäin tiheästi, kuten 400 mm välein tai tiheämmin. Tukirankojen<br />

välille voidaan tällöin katsoa muodostuvan itsenäisesti värähtelevä ”osalevy”.<br />

Ominaistaajuuden laskennassa pitää siis valita mitat L x ja L y sen mukaan, mitkä<br />

ovat levyn reunaehdot.<br />

Ominaistaajuuden f 11 yläpuolella ääneneristävyys kasvaa noin 6 dB/oktaavi<br />

massalain mukaan koinsidenssitaajuuteen asti. Massalaki antaa ääneneristävyyden<br />

R (dB) äänen taajuuden f (Hz) funktiona yhtälöstä<br />

R = 20log m' f −48dB<br />

(2)<br />

Korkeammilla taajuuksilla koinsidenssi pienentää seinärakenteen<br />

ääneneristävyyttä. Koinsidenssi tapahtuu silloin, kun äänen etenemisnopeus<br />

ilmassa on yhtä suuri kuin taivutusaallon etenemisnopeus levyssä. Kriittinen<br />

taajuus f c (Hz) eli alin koinsidenssitaajuus voidaan laskea yhtälöstä<br />

f<br />

c =<br />

<br />

c 12ρ<br />

1<br />

<br />

2πh<br />

E<br />

<br />

( − ν )<br />

0 2 2<br />

<br />

<br />

<br />

12 /<br />

missä ρ on levymateriaalin tiheys (kg/m 3 ). Esim. 2 mm teräslevyllä f c = 6200 Hz,<br />

jossa esiintyy kuoppa ääneneristävyyskäyrässä.<br />

(3)<br />

11


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

50<br />

f c<br />

40<br />

f 11<br />

R [dB]<br />

30<br />

20<br />

10<br />

2 mm teräslevy<br />

massalaki<br />

0<br />

63<br />

125<br />

250<br />

500<br />

1000<br />

2000<br />

4000<br />

8000<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 2.1.1 – Yksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyyttä heikentävät resonanssit:<br />

ominaistaajuus f 11 ja kriittinen taajuus f c . Kyseessä on 2 mm teräslevy, jossa on puiset<br />

pystyrangat 1100 mm välein (b s = 170 mm). Yhtenäinen käyrä on mitattu.<br />

Kuva 2.1.2 – Yksinkertaisen levyn poikkeustaajuudet. Vasemmalla alin ominaistaajuus<br />

f 11 , jossa levy kokonaisuudessaan värähtelee reunan tukipisteiden välissä. Oikealla<br />

koinsidenssi, jossa levyn taivutusaalto λ a ja ilmassa etenevä ääniaalto λ B ovat yhtä pitkät.<br />

12


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

2.2 Kaksinkertainen seinärakenne<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> kevyen seinärakenteen (m’ < 200 kg/m 2 ) ääneneristävyyskäyrät<br />

ovat yleensä kuvan 2.2.1 muotoisia. Kaksinkertaisella rakenteella saavutetaan<br />

huomattavasti parempi ääneneristävyys kuin samanmassaisella yksinkertaisella<br />

levyllä, poislukien matalat taajuudet. Matalilla taajuuksilla kytkemättömän<br />

kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyyttä pienentää massa-ilma-massa –<br />

resonanssi. Ilmavälissä oleva ilma käyttäytyy jousen tavoin. Alhaisin<br />

resonanssitaajuus f 0 normaalille tulokulmalle saadaan yhtälöstä<br />

f<br />

0<br />

=<br />

1<br />

2π<br />

ρ<br />

2<br />

0c0<br />

d<br />

m ' + m '<br />

1<br />

m ' m<br />

1<br />

2<br />

2<br />

'<br />

(4)<br />

missä m 1 ’ ja m 2 ’ ovat levyjen pintamassat (kg/m 2 ), ρ 0 on ilman tiheys (1,19 kg/m 3 )<br />

ja d on ilmavälin paksuus (m).<br />

Tyhjällä ilmavälillä massa-ilma-massa –resonanssi tapahtuu välillä f 0 … 5f 0 ,<br />

jolloin ääneneristävyys on huono laajalla alueella. Taajuuden 5f 0 yläpuolella<br />

ääneneristävyys kasvaa jyrkästi. Absorboivalla ilmavälillä resonanssi näkyy vain<br />

f 0 :n kohdalla. Tämän yläpuolella ääneneristävyys kasvaa 18 dB/oktaavi.<br />

Useimmat oppikirjat esittävät, että kaksinkertaisilla rakenteilla esiintyy ilmavälin<br />

resonanssi taajuuksilla, kun ilmavälin paksuus d on puolet aallonpituudesta, toisin<br />

sanoen<br />

c0<br />

f r = n , n = 1, 2,...<br />

(5)<br />

2d<br />

Tyypillisesti resonanssitaajuus on keskikorkeilla taajuuksilla. Kerroin n kertoo,<br />

että resonanssi tapahtuu myös alimman taajuuden (n=1)<br />

kokonaislukumonikerroilla. Tämä raportti osoittaa kuitenkin, ettei tämä resonanssi<br />

ole kovin merkittävä. Samanlainen resonanssi voi samalla periaatteella tapahtua<br />

myös pysty- tai vaakasuunnassa ilmavälin sisällä. Tällöin mitan d tilalle asetetaan<br />

yhtälössä (5) kaviteetin korkeus tai leveys. Resonanssit ovat tällöin huomattavasti<br />

alemmilla taajuuksilla. Kuvassa 2.2.2c on esitetty resonanssin riippuvuutta<br />

ilmavälin mitasta.<br />

Kaksoisrakenteen ääneneristävyys heikkenee tukirankojen myötä, jos ne kytkevät<br />

levypuoliskot mekaanisesti toisiinsa. Pienillä taajuuksilla ääni etenee aina<br />

ilmaväliä pitkin, jolloin rangoilla ei ole ääneneristävyyteen huomattavaa<br />

vaikutusta. Ns. silta-taajuuden f b yläpuolella ääni kulkeutuu lähes pelkästään<br />

rankaa pitkin. Siltataajuus on yleensä alueella 50 … 500 Hz. Sille ei esitetä kaavaa<br />

tässä raportissa. Siltataajuuden yläpuolella ääneneristävyys kasvaa 6 dB/oktaavi.<br />

Kriittinen taajuus näkyy myös kaksoisrakenteilla, mutta jos käytetään erilaisia<br />

levyjä, (joilla on siis eri f c ), tai paksuja absorboivia ilmavälejä, on kuoppa<br />

vähemmän syvä.<br />

Kuvassa 2.2.2 on esitetty yhtälöiden (1) ja (3) mukaan lasketut tärkeimpien<br />

resonanssitaajuuksien kuvaajat tulosten tulkinnan helpottamiseksi.<br />

13


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

90<br />

80<br />

f B<br />

70<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

f 0<br />

30<br />

20<br />

f c<br />

10<br />

0<br />

50<br />

100<br />

200<br />

400<br />

800<br />

1600<br />

3150<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kytketty rakenne, AWS-rangat 1100 mm välein,<br />

absorboiva ilmaväli<br />

Kytkemätön rakenne, absorboiva ilmaväli<br />

Kytkemätön rakenne, tyhjä ilmaväli<br />

b = 1100 mm<br />

d = 125 mm<br />

d=125mm<br />

Kuva 2.2.1 – <strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyyttä heikentävät<br />

tekijät: massa-ilma-massa -resonanssitaajuus f 0 , siltataajuus f b ja kriittinen<br />

taajuus f c . Kyseessä on kaksi 2 mm teräslevyä, joita erottaa 125 mm paksu<br />

ilmaväli.<br />

14


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

200<br />

350<br />

180<br />

160<br />

300<br />

Resonanssitaajuus f 11 [Hz]<br />

140<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

275<br />

550<br />

1100<br />

Resonanssitaajuus f 0 [Hz]<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

45<br />

84<br />

125<br />

250<br />

0<br />

0<br />

100<br />

1000<br />

Rankajako b [mm]<br />

10000<br />

10<br />

100<br />

Ilmavälin paksuus d [mm]<br />

1000<br />

100000<br />

a) b)<br />

Resonanssitaajuus f r (Hz)<br />

10000<br />

1000<br />

100<br />

10<br />

0.01 0.1 1<br />

Ilmavälin paksuus d (m)<br />

c)<br />

Kuva 2.2.2 – a) Rankajaon b vaikutus 2 mm teräslevyn ominaistaajuuteen f 11 . b)<br />

Ilmavälin paksuuden d vaikutus massa-ilma-massa –resonanssiin f 0 , kun<br />

molempina pintalevyinä on 2 mm teräs. c) Ilmavälin paksuuden d vaikutus<br />

kaviteetin resonanssiin f r .<br />

15


16<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

3 MENETELMÄT<br />

3.1 Ilmaääneneristävyyden mittaus<br />

Kunkin seinärakenteen ilmaääneneristävyys mitattiin standardin ISO 140-3:1995<br />

mukaisesti. Ilmaääneneristysluku määritettiin standardin ISO 717-1:1996<br />

mukaisesti.<br />

Standardin 140-3:1995 mukaan rakennuselementin ilmaääneneristävyys R (dB)<br />

saadaan yhtälöstä<br />

S<br />

R = L1 − L2 + 10lg (6)<br />

A<br />

missä L 1 on keskimääräinen äänenpainetaso lähetyshuoneessa (dB), L 2 on<br />

keskimääräinen äänenpainetaso vastaanottohuoneessa (dB), S on näytteen pintaala<br />

(m 2 ) ja A on vastaanottohuoneen absorptiopinta-ala (m 2 ). Vastaanottohuoneen<br />

absorptiopinta-ala määritetään käyttäen Sabinen kaavaa<br />

A<br />

V<br />

= 016 , (7)<br />

T<br />

missä V on vastaanottohuoneen tilavuus (m 3 ) ja T on vastaanottohuoneen<br />

jälkikaiunta-aika (s). Vastaanottohuoneessa mitattavan keskimääräisen<br />

äänenpainetason L 2 tulisi olla ainakin 6 dB taustamelutasoa L 2b korkeampi. Mikäli<br />

tasoero L 2 - L 2b on suurempi kuin 6 dB, mutta pienempi kuin 15 dB, tehdään<br />

taustamelukorjaus käyttäen yhtälöä<br />

L'<br />

2<br />

L<br />

/10<br />

L<br />

/10<br />

2 2b<br />

= 10 lg(10 −10<br />

)<br />

(8)<br />

missä L' 2 on taustamelukorjattu äänenpainetaso (dB). Jos tasoero on pienempi tai<br />

yhtä suuri kuin 6 dB, tehdään korjaus L 2 – 1,3 dB.<br />

Sivutiesiirtymiä ei saa olla mittauksien aikana. Näytettä ympäröivän rakenteen<br />

läpi kulkeutuvan äänitehon (sivutiesiirtymien) pitää olla 6 dB alhaisempi kuin<br />

näytteen läpi menevän, jos halutaan antaa tarkka mittausarvo näytteestä. Toisin<br />

sanoen ympäröivän rakenteen ääneneristävyyden pitää olla 6 dB (mieluiten 15 dB)<br />

parempi kuin näytteen, jotta luotettavia laboratoriotuloksia voidaan antaa.<br />

Niiden osuus mitatusta äänestä pitää tarkastella kussakin tapauksessa erikseen.<br />

Ympäröivän rakenteen riittävyys selvitetään mittaamalla kulloisenkin<br />

näyteasennuksen R' T -arvo, jonka aikana näyte on peitetty lisärakenteella. Sillä<br />

pyritään vaimentamaan näytteen läpi kulkeutuvaa ääntä vähintään 6 dB.<br />

Pelkällä näytteellä saadaan mittaustulokseksi R' S . Kun lisärakenne on näytteen<br />

päällä, saadaan mittaustulokseksi R' T . Tästä seuraa kolme tapausta ja<br />

toimenpidettä:<br />

17


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

1) R' T > R' S + 15 dB → sivutiesiirtymä on vähäistä, tuloksena ilmoitetaan R' S .<br />

2) R' S + 6 dB < R' T < R' S + 15 dB → sivutiesiirtymä häiritsee näytteelle saatua<br />

mittaustulosta R' S , jolloin suoritetaan korjaus ISO 140-3 mukaan yhtälöllä<br />

−R' S/10 −R' T/10<br />

( )<br />

R =−10log<br />

10 −10<br />

Yhtälöstä seuraa 0.2 dB:n korjaus, kun R' T = R' S + 15 dB ja 1.3 dB:n korjaus, kun<br />

R' T = R' S + 6 dB.<br />

3) R' T < R' S + 6 dB → sivutiesiirtymän vaikutus on liian suuri eikä luotettavaa<br />

tulosta voida esittää. Ääneneristävyystulokseksi annetaan R=R' S +1.3 dB ja<br />

tuloksen perässä ilmoitetaan, että se on ala-arvio (underestimate).<br />

Korkeimman ääneneristävyyden omaavissa rakenteissa käytettiin<br />

intensiteettimenetelmää, joka on kuvattu eri viitteessä. 11<br />

Mittaukset suoritettiin Työterveyslaitoksen akustiikkalaboratoriossa Turussa.<br />

Kaiuntahuoneiden 1 ja 2 pohjakuva ja mitat on esitetty kuvassa 3.1.1. Erottavan<br />

seinän rakenteet on esitetty kuvassa 3.3.1. Lähetyshuoneen seinät ovat 160 mm<br />

betonia. Vastaanottohuoneen seinät ovat 150 mm lecaharkkoa. Vastaanottohuone<br />

on erotettu lähetyshuoneesta siten, että seinien välillä on 80 mm ilmaväli täynnä<br />

mineraalivillaa. Lisäksi vastaanottohuoneen seinät on rakennettu tärinäeristimien<br />

päälle, joiden myötä rakenteellinen eristys yhteisestä alapohjasta on noin 10...15<br />

dB.<br />

Ääni tuotettiin lähetyshuoneeseen neljää eri äänilähdettä käyttäen (B - E).<br />

Käytössä on kolme korreloimatonta kohinageneraattoria. Kaiutinpaikat on valittu<br />

standardin ISO 140-3:1995 liitteen C mukaisesti. Äänitaso lähetyshuoneessa sekä<br />

vastaanottohuoneessa mitattiin käyttäen kahta kiertyvää mikrofonipuomia<br />

(Bruel&Kjaer 3923) sekä kahta kondensaattorimikrofonia (Bruel&Kjaer 4165<br />

esivahvistimella Bruel&Kjaer 2669). Kiertyvän mikrofonipuomin pyörimissäde<br />

oli 100 cm. Mittaus tehtiin 64 sekunnin aikakeskiarvona yhdellä puomin paikalla.<br />

Vastaanottohuoneen äänenpainetaso mitattiin samanaikaisesti lähetyshuoneen<br />

äänenpainetason mittauksen kanssa. Lähetys- ja vastaanottohuoneiden kanavien<br />

tasot tarkistettiin ennen mittauksia äänitasokalibraattorin kanssa (Bruel&Kjaer<br />

4220). Vastaanottohuoneen jälkikaiunta-aikamittaus suoritettiin kahdella eri<br />

kaiuttimen paikalla ja kolmella eri mikrofonin paikalla. Kaiuttimia on kiinteästi<br />

asennettuna 2 kpl vastaanottohuoneessa (Focal 1 ja 2). Signaalina käytettiin<br />

vaaleanpunaista kohinaa, joka tuotettiin analysaattorilla (Bruel&Kjaer 2133).<br />

Signaali vahvistettiin päätevahvistimella (Eagle PA). Jälkikaiunta-aika<br />

määritettiin 12 mittauksen perusteella käyttäen 20 dB vaimenemiseen kuluvaa<br />

aikaa. Kaikki äänisignaalit analysoitiin kaksikanavaisella reaaliaikaanalysaattorilla<br />

(Bruel&Kjaer 2133).<br />

Akustiset mittalaitteet täyttävät seuraavat IEC-standardit ja niiden tarkkuusluokat:<br />

IEC 651, äänitasomittarit, tyyppi 1<br />

IEC 804, integroivat äänitasomittarit, luokka 1<br />

IEC 1260, oktaavi- ja kolmasosaoktaavikaistasuotimet, luokka 1<br />

IEC 942, äänitasokalibraattorit, luokka 1<br />

(9)<br />

18


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

Mittaushuoneiden lämpötila ja suhteellinen kosteus mitattiin psykrometrillä<br />

(Casella London 5200). Lämpötila oli alueella 22 – 25 °C ja suhteellinen kosteus<br />

alueella 25 – 50 %.<br />

lähetyshuone<br />

7650 x 2950 h = 3600<br />

vastaanottohuone<br />

6900 x 4500 h = 3650<br />

Neutrik MR1<br />

kohinageneraattori<br />

C<br />

QSC 1300 W USA<br />

päätevahvistin (2 ch)<br />

1<br />

2<br />

AUKKO 2<br />

2250 x 1250<br />

a<br />

a<br />

Behringer DSP 8000<br />

taajuussuodin ja<br />

kohinageneraattori<br />

mikrofoni 1<br />

E<br />

B<br />

mikrofoni 2<br />

Eagle PA 4060E<br />

vahvistin<br />

B&K 2133 reaaliaikaanalysaattori<br />

+<br />

kohinageneraattori<br />

D<br />

AUKKO 1<br />

2650 x 3840<br />

Focal 1<br />

Focal 2<br />

A<br />

Y1<br />

X1<br />

Y2<br />

X2<br />

Ch A<br />

Ch B<br />

lähetyshuone<br />

vastaanottohuone<br />

mikrofoni 1<br />

1<br />

2<br />

mikrofoni 2<br />

kiertyvä<br />

mikrofonipuomi<br />

3600<br />

r=1000<br />

h=1800<br />

AUKKO 2<br />

2<br />

2.8 m<br />

r=1000<br />

h=1550<br />

3650<br />

480<br />

tärinäneristin<br />

leikkaus a-a<br />

Kuva 3.1.1 - Akustiikkalaboratorion kaiuntahuoneet. Huoneiden tilavuudet ovat<br />

81 ja 113 m 3 .<br />

19


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

3.2 Ilmaääneneristysluvun R W määritys<br />

Ilmaääneneristysluku R w määritettiin vertailukäyrän avulla, jonka muoto on ISO<br />

717-1 mukainen. Käyrää siirretään 1 dB pykälin ylimpään mahdolliseen asentoon,<br />

jossa ei-toivottujen poikkeamien summa on enintään 32 dB. Ei-toivottu<br />

poikkeama tapahtuu, kun mittaustulos on vertailukäyrän alapuolella. R w on tällöin<br />

vertailukäyrän arvo 500 Hz:llä. Esimerkki määrityksestä on kuvassa 3.2.1.<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

R w<br />

↓<br />

R [dB]<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

Mittaustulos<br />

ISO 717-1 vertailukäyrä<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 3.2.1 – Ilmaääneneristysluvun R w määritys vertailukäyrän avulla.<br />

3.3 <strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen asennus<br />

Akustiikkalaboratoriossa on kaksi näyteaukkoa: pieni näyteaukko 2250 mm ×<br />

1250 mm ja suuri näyteaukko 2650 mm × 3840 mm. Näyteaukko koostuu<br />

kahdesta asennusseinästä (AS), jotka on rakenteellisesti eristetty toisistaan.<br />

Mittauksissa käytettiin pienempää mittausaukkoa eli aukkoa 2, jonka ala on 2,8<br />

m 2 . Näytteet rakennettiin aina sen kokoiseksi. Mittausaukkojen kehykset ovat 28<br />

mm vaneria (kuva 3.3.1). Kaksinkertaisten seinien levyt asennettiin aukkoon<br />

puulistojen ja ruuvien avulla. Laitojen tiiveys varmistettiin joko akryylimassalla<br />

tai ilmastointiteipillä molemmin puolin.<br />

Suurin osa mittauksista tehtiin, kun aukko oli 1105 mm leveä (ennen kesäkuuta<br />

2001). Viimeisissä mittauksissa leveys oli 1250 mm. Näin ollen näytekoko kasvoi<br />

aavistuksen tutkimuksen edetessä. Tällä ei kuitenkaan ole suurta merkitystä<br />

tulosten arvioinnin kannalta.<br />

20


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

160 mm teräsbetoniseinä<br />

50 mm mineraalivilla 80 mm ilmavälissä<br />

150 mm kevytsoraharkkoseinä + 5 mm tasoite<br />

28 mm vaneri<br />

3840 (mittausaukko 1)<br />

1250 (mittausaukko 2)<br />

200 280<br />

AS-1<br />

AS-2<br />

2650 (mittausaukko1)<br />

2250 (mittausaukko 2)<br />

280<br />

200<br />

AS-1<br />

AS-2<br />

RAKENNE LEVEYSSUUNNASSA<br />

RAKENNE PYSTYSUUNNASSA<br />

Kuva 3.3.1 - Mittausaukkojen 1 ja 2 poikkileikkauskuvat (AS = asennusseinä).<br />

Lähetyshuone on AS-1 puolella. Tämä <strong>tutkimus</strong> tehtiin mittausaukossa 2.<br />

21


22<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

4 MATERIAALIT<br />

Pintalevyinä käytettiin 2 mm paksuisia teräslevyjä. Teräksen ominaisuuksille<br />

löytyy kirjallisuudesta seuraavat arvot: tiheys ρ = 7800 kg/m 3 tai pintamassa m’ =<br />

15,6 kg/m 2 , Youngin moduli E = 2⋅10 11 N/m 2 ja Poissonin suhde ν = 0,28.<br />

Teräslevyn kriittinen taajuus on f c = 6200 Hz.<br />

Seinärakenne oli joko kytkemätön (ei levyt toisiinsta kytkeviä rankoja) tai<br />

kytketty. Kytketyissä rakenteissa käytettiin puu- tai teräsrankoja. Kaikki rangat<br />

asennettiin pystyyn, jolloin ne olivat 2250 mm pitkiä. Teräsrangat olivat tyyppiä<br />

AWS-, LR-, TC- ja LPR-ranka (kuva 4.1 ja taulukko 4.1). Puurangat olivat kaikki<br />

samaa materiaalia mutta eri paksuisia. Absorptiomateriaaleina käytettiin erilaisia<br />

mineraalivilloja, joiden ominaisuudet esitetään taulukossa 4.2.<br />

Materiaaliparametrien mittausmenetelmät on kuvattu eri artikkeleissa, 12,13,14,15<br />

joten niistä esitetään vain tulokset taulukoissa 4.1 ja 4.2 sekä kuvassa 4.2.<br />

Määritetyt parametrit ovat rakennuslevyn kokonaishäviökerroin η tot ,<br />

mineraalivillojen virtausresistiivisyys r ja dynaaminen jäykkyys s’ sekä<br />

tukirangan dynaaminen jäykkyys K’ ja taivutusjäykkyys yksikköleveyttä kohti B'.<br />

Tutkimus koostui kaikkiaan 68 ääneneristävyysmittauksesta, joista yhteensä 54<br />

mittausta tehtiin kaksinkertaisille seinärakenteille ja 14 mittausta yksinkertaisille<br />

seinärakenteille tai mineraalivilloille. Kunkin mittauksen yksityiskohtaiset tiedot<br />

esitetään liitteissä 1 ja 2.<br />

Kuva 4.1 - Levyjen kytkentään käytetyt Rannila Steel Oy:n teräsrangat: vasemmalta<br />

lukien rankatyypit AWS, TC, LR ja LPR. Paksuudet on esitetty taulukossa 4.1.<br />

23


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

0.100<br />

Kokonaishäviökerroin<br />

0.010<br />

0.001<br />

ilman rankoja<br />

rankojen kanssa<br />

50 100 200 400 800 1600 3150 6300<br />

f [Hz]<br />

Kuva 4.2 - Teräslevylle asennettuna mitattuja kokonaishäviökertoimia η tot .<br />

Taulukko 4.1 – Rankojen ominaisuudet.<br />

Ranka<br />

Paksuus<br />

(mm)<br />

Leveys<br />

(mm)<br />

Materiaalin paksuus t<br />

(mm)<br />

Dynaaminen jäykkyys K'<br />

(MN/m)<br />

Taivutusjäykkyys B<br />

(Nm 2 )<br />

AWS 125 85 1,3 0,2 10400<br />

TC 120 52 1,6 2,8 29000<br />

LR 125 42 1,0 3,3 20600<br />

LPR 42 40 0,8 0,9 3100<br />

puu 120 42 - - 72000<br />

puu 84 42 - - 27600<br />

puu 42 42 - - 3500<br />

Taulukko 4.2 – Absorptiomateriaalien ominaisuudet.<br />

Villan nimi Tiheys=ρ=<br />

(kg/m 3 )<br />

Huokoisuus Virtausresistiivisyys r<br />

(Pas/m 2 )<br />

Dynaaminen jäykkyys s'<br />

(MN/m 3 )<br />

TAKU 30 63 0.98 30000 8.87<br />

TAKU 50 57 0.98 20000 6.27<br />

PAL 30 121 0.96 110000 14.4<br />

PAL 50 113 0.96 70000 11.7<br />

I - KH 30 21 0.99 8000 -<br />

I - KT 50 17 0.99 8000 -<br />

EL 100 68 0.98 40000 5.71<br />

Villamatto 25 0.99 8000 -<br />

Laivavilla 217 0.92 300000 42.7<br />

24


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

5 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> rakenteen akustisten parametrien vaikutukset ääneneristävyyteen<br />

esitetään luvuissa 5.1 – 5.10. Tutkitut parametrit olivat:<br />

• ilmavälin paksuus kytkemättömässä rakenteessa<br />

• absorptiomateriaalin täyttösuhde<br />

• rangan tyyppi ja dynaaminen jäykkyys<br />

• rankajako puurangoilla<br />

• rankajako joustavilla teräsrangoilla<br />

• ruuvausjako pintalevyn ja puurangan välillä<br />

• ilmavälin paksuus kytketyssä rakenteessa<br />

• mineraalivillan virtausresistiivisyys<br />

Lisäksi luvuissa 5.11-5.12 esitetään rankajaon ja ruuvaustiheyden vaikutukset<br />

yksittäisen teräslevyn ääneneristävyyteen. Lopuksi esitetään luvussa 5.13 vielä<br />

pelkän mineraalivillan ääneneristävyys eri tiheyksillä ja paksuuksilla.<br />

Kaksoisrakenteilla merkittävimmät resonanssit olivat teräslevyn ominaistaajuus f 11<br />

ja massa-ilma-massaresonanssi f 0 . Niiden laskentaesimerkkejä ei esitetä joka<br />

luvussa erikseen vaan lukijaa kehotetaan tarpeen mukaan tarkistamaan kuvasta<br />

2.2.2 kyseinen taajuus.<br />

25


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.1 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytkemättömässä rakenteessa<br />

(tyhjä väli)<br />

R [dB]<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

0 mm<br />

25 mm<br />

42 mm<br />

84 mm<br />

125 mm<br />

250 mm<br />

d=25mm<br />

d=42mm<br />

d=84mm<br />

d = 125 mm<br />

d = 250 mm<br />

Kuva 5.1.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli ilmavälin d (mm) paksuuden vaikutus kytkemättömän<br />

seinärakenteen ääneneristävyyteen, kun ilmaväli oli tyhjä. Kuvasta 5.1.1 voidaan<br />

tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Selvästi havaitaan kaksinkertaisten rakenteiden perusilmiö: ilmavälin<br />

puuttuessa (d=0 mm) ääneneristävyys on huonompi kuin ilmavälin kanssa.<br />

• Ääneneristävyys kasvaa voimakkaasti massa-ilma-massa –resonanssitaajuuden<br />

f 0 (tässä 50...160 Hz) ja kriittisen taajuuden (tässä f c =6200 Hz) välisellä<br />

alueella, kun ilmaväli kasvaa. Ääneneristävyyden kasvu riippuu hieman<br />

taajuudesta. Alueella f 0 … 800 Hz kasvu on suurempaa kuin alueella 1000 …<br />

4000 Hz.<br />

• Kriittisellä taajuudella ääneneristävyys ei riipu lainkaan ilmavälin<br />

paksuudesta. Tämä johtuu siitä, että resonoivien levyjen välillä on voimakas<br />

kytkentä, joka voi heiketä vain käyttämällä absorptiomateriaalia ilmavälissä.<br />

• Kun ilmaväliä ei ole lainkaan (d = 0 mm), ääneneristävyys on tapauksia d = 25<br />

ja 42 mm parempi matalilla taajuuksilla, koska f 0 -resonanssi heikentää<br />

jälkimmäisten ääneneristävyyttä.<br />

• Ns. seisovan aallon resonanssia f r ilmavälin paksuuden puolikkaalla ei havaita,<br />

toisin kuin useimmat oppikirjat antavat olettaa. Ainoa viite tällaisesta on<br />

tapauksen d = 250 mm kuoppa 800 Hz:llä, mutta sekin on vähäinen.<br />

Käytännön ennustemallien ei siten tarvitse ottaa resonanssia huomioon.<br />

26


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

5.2 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytkemättömässä rakenteessa<br />

(absorboiva väli)<br />

R [dB]<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

25 mm<br />

d=25mm<br />

d=42mm<br />

d=84mm<br />

d = 125 mm<br />

30<br />

42 mm<br />

84 mm<br />

20<br />

125 mm<br />

10<br />

250 mm<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

d = 250 mm<br />

Kuva 5.2.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli ilmavälin d (mm) paksuuden vaikutus kytkemättömän<br />

seinärakenteen ääneneristävyyteen, kun ilmaväli oli absorboiva. Kuvasta 5.2.1<br />

voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Ääneneristävyydet ovat parempia kuin tyhjän ilmavälin tapauksessa (kuva<br />

5.1.1). Lisäksi ääneneristävyydet kasvavat nopeammin taajuuden kasvaessa,<br />

toisin sanoen käyrät ovat jyrkempiä.<br />

• Ääneneristävyyden kasvu ilmavälin kasvaessa ei riipu juurikaan taajuudesta<br />

toisin kuin kuvassa 5.1.1.<br />

• Resonanssitaajuus f 0 on selvemmin havaittavissa kuin kuvassa 5.1.1. Se<br />

pienenee ilmavälin kasvaessa 125 Hz:stä alaspäin, kuten yhtälö (4) ja kuva<br />

2.2.2 ennustaa.<br />

• Kriittisellä taajuudella f c ääneneristävyys muista taajuuksista poikkeamatta<br />

kasvaa, kun ilmaväli kasvaa. Tämä on siis toisin kuin kuvassa 5.1.1. Ero<br />

johtuu siitä, että mineraalivillan määrä kasvaa ilmavälin kasvaessa ja kytkentä<br />

siten heikkenee levyjen välillä.<br />

HUOM: Absorbentin ei tarvitse olla täysin irti molemmista levyistä kuten kuvasta saattaa<br />

ymmärtää. Absorbentti voi nojata esim. toiseen levyyn. Sen sijaan absorbenttia ei missään<br />

tapauksessa saa liimata kumpaankaan levyyn, koska tämä vaikuttaa levyn jäykkyyteen ja siten<br />

laskee koinsidenssitaajuutta. Absorbenttia ei myöskään saa liimata molempiin levyihin saatikka<br />

ahtaa ilmaväliin, koska tästä seuraa mekaaninen kytkentä pintalevyjen väliin ja ääneneristävyys<br />

romahtaa, koska absorbentti toimii yleensä erittäin jäykkänä jousena (syntyy sandwich-rakenne).<br />

27


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.3 Absorptiomateriaalin täyttösuhteen vaikutus kytkemättömässä<br />

rakenteessa<br />

90<br />

80<br />

70<br />

a% = 0%<br />

R [dB]<br />

60<br />

50<br />

40<br />

0%<br />

30<br />

24%<br />

20<br />

48%<br />

10<br />

88%<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

a% = 24%<br />

a% = 48%<br />

a% = 88%<br />

Kuva 5.3.1 – Ilmaväli d = 125 mm.<br />

Tutkimuksen kohteena oli absorptiomateriaalin täyttösuhteen a (%) vaikutus<br />

kytkemättömän seinärakenteen ääneneristävyyteen. Täyttösuhde määritetään<br />

yhtälöstä<br />

d a<br />

a = 100 %<br />

(10)<br />

d<br />

missä d a (mm) on absorptiomateriaalin paksuus. Mittauksissa käytettiin viittä eri<br />

paksuista ilmaväliä: 25, 42, 84, 125 ja 250 mm. Kuvassa 5.3.1 esitetään<br />

ilmavälillä d = 125 mm saadut mittaustulokset. Kuvissa 5.3.2 – 5.3.5 esitetään<br />

tulokset muilla ilmavälin d arvoilla. Kuvista voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Ääneneristävyys kasvaa voimakkaasti jo pienellä absorptiomateriaalin<br />

lisäyksellä. Kasvu on huomattavasti suurempi täyttösuhteen muuttuessa 0 %<br />

→ 24 % verrattuna täyttösuhteen muutokseen 24 % → 88 %.<br />

• Eri ilmaväleillä tehtyjen mittausten perusteella havaittiin, että ääneneristävyyden<br />

suhteellinen kasvu ei riipu ilmavälin paksuudesta. Se on aina 15<br />

… 25 dB keskitaajuuksilla, 5 dB 2500 Hz lähistöllä ja 0 dB f 0 :n alapuolella.<br />

• Täyttösuhteen vaikutuksen vähäisyyteen 2500 Hz alueella, jossa esiintyy<br />

tasanne, ei löydetty pätevää selitystä. Ilmiö esiintyy myös jatkossa.<br />

• Matalilla taajuuksilla kaksoisrakenteiden ääneneristävyys on huonoimmillaan.<br />

Kaikki keinot ääneneristävyyden parantamiseksi ovat tällöin tarpeen. Tästä<br />

johtuen päädytään yleensä käyttämään korkeaa täyttösuhdetta ilmavälissä.<br />

28


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

HUOM. Kuvassa 5.3.5 puuttuu mittausdataa korkeilla taajuuksilla, koska sivutiesiirtymät olivat<br />

liian voimakkaita eikä luotettavia tuloksia näin ollen saatu.<br />

90<br />

90<br />

80<br />

80<br />

70<br />

70<br />

60<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0%<br />

60%<br />

20<br />

10<br />

0%<br />

36%<br />

71%<br />

0<br />

0<br />

63<br />

125<br />

250<br />

500<br />

1000<br />

2000<br />

Taajuus [Hz]<br />

4000<br />

8000<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.3.2 – Ilmaväli d = 25 mm.<br />

Kuva 5.3.3 – Ilmaväli d = 42 mm.<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0%<br />

10%<br />

71%<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0%<br />

20%<br />

80%<br />

84%<br />

0<br />

0<br />

63<br />

125<br />

250<br />

500<br />

1000<br />

2000<br />

4000<br />

8000<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.3.4 – Ilmaväli d = 84 mm.<br />

Kuva 5.3.5 – Ilmaväli d = 250 mm.<br />

29


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.4 Rangan tyypin vaikutus (d = 125 mm)<br />

90<br />

80<br />

70<br />

45 x 120 puu<br />

R [dB]<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

puu<br />

LR väliseinäranka<br />

20<br />

TC termoranka<br />

10<br />

AWS-ranka<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

LR 120 mm<br />

TC 125 mm<br />

AWS 125 mm<br />

Kuva 5.4.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli rangan tyypin vaikutus seinärakenteen<br />

ääneneristävyyteen. Absorboivan ilmavälin paksuus oli d = 120 mm tai 125 mm.<br />

Rankajako oli b = 550 mm ja ruuvausjako b s = 170 mm. Kuvasta 5.4.1 voidaan<br />

tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Verrattaessa kytkemättömään tilanteeseen, kaikkien rankojen vaikutus on<br />

ääneneristävyyttä huonontava.<br />

• Siltataajuuden 200 Hz alapuolella rangoilla ei ole vaikutusta<br />

ääneneristävyyteen. Ääni kulkeutuu tällöin pääasiassa ilmavälin kautta.<br />

• Teräsrangoilla saavutetaan parempi ääneneristävyys kuin puurangalla, koska<br />

teräsrangat ovat joustavia. AWS-rangan ja puurangan välinen ero on suurempi<br />

kuin 5 dB taajuusvälillä 125 – 2000 Hz, suurimmillaan 20 dB. Syynä AWS:n<br />

paremmuuteen on alhaisin dynaaminen jäykkyys. Puuranka on käytännössä<br />

puristumaton levyjä vastaan kohtisuorassa suunnassa, jolloin kaksoisrakenne<br />

on ”kuin yhtä puuta” rangan kohdalla.<br />

• 1000-4000 Hz alueella joustavan rangan ero puurankaan oli teoriaa pienempi.<br />

Joustovaikutus ei ilmeisesti sittenkään yllä korkeille taajuuksille.<br />

• Puurangalla havaitaan voimakkaat resonanssit taajuuksilla 160 ja 315 Hz,<br />

joista lisää luvussa 5.6.<br />

30


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

5.5 Rangan tyypin vaikutus (d = 42 mm)<br />

R [dB]<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

LPR väliseinäranka<br />

20<br />

puu<br />

10<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

LPR 42 mm<br />

puu45mm<br />

Kuva 5.5.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli rangan tyypin vaikutus seinärakenteen<br />

ääneneristävyyteen. Absorboivan ilmavälin paksuus oli d = 42 mm tai 45 mm.<br />

Rankajako oli b = 550 mm ja ruuvausjako b s = 170 mm. Kuvasta 5.5.1 voidaan<br />

tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Joustavalla LPR-rangalla saadaan parempi ääneneristävyys kuin puurangalla.<br />

• LPR-rangalla saatu ääneneristävyys on yhtä suuri kytkemättömän rakenteen<br />

ääneneristävyyden kanssa 315 Hz saakka, koska ääni kulkeutuu ilmavälin<br />

kautta eikä rangan kautta. Rangan huonontava vaikutus alkaa kuitenkin paljon<br />

korkeammalla taajuudella kuin kuvassa 5.4.1.<br />

• LPR-rangalla saatu ääneneristävyys on pienempi kuin puurangalla massailma-massa<br />

-resonanssitaajuudella f 0 (100 Hz). Puuranka jäykistää ilmeisesti<br />

levyä enemmän kuin LPR-ranka, jolloin voimakasta resonanssia ei pääse siinä<br />

syntymään.<br />

• 1000 Hz yläpuolella puu ja teräs ovat yhtä hyviä. Syytä tähän ei tiedetä.<br />

Ilmeisesti teräksen joustavuusvaikutus ei yllä korkeille taajuuksille.<br />

31


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.6 Puurankajaon vaikutus<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

275 mm<br />

550 mm<br />

20<br />

1100 mm<br />

10<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

b = 1100 mm<br />

b=550mm<br />

b=275mm<br />

Kuva 5.6.1 – Ilmaväli d = 45 mm ja ruuvausjako b s = 170 mm.<br />

Tutkimuksen kohteena oli puurankajaon b (mm) vaikutus kytketyn seinärakenteen<br />

ääneneristävyyteen. Absorboivan ilmavälin paksuudet olivat d = 45 mm (kuva<br />

5.6.1), d = 84 mm (kuvat 5.6.2 ja 5.6.3) ja d = 120 mm (kuva 5.6.4). Kuvista<br />

voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Ääneneristävyys kasvaa vain jonkin verran yli 200 Hz:llä, kun rankajako<br />

suurenee.<br />

• Taajuuksilla 160 – 315 Hz tapahtuu voimakas resonanssi, joka heikkenee<br />

rankajaon kasvaessa. Resonanssit johtuvat teräslevyn jäykistymisestä.<br />

Teräslevyyn muodostuu kapeita ”osalevyjä” rankojen väliin, joissa tapahtuu<br />

normaaliresonanssi f 11 huomattavasti täyslevyistä (L x =1105 mm) näytettä<br />

korkeammalla taajuudella. Esimerkiksi tilanteessa b=275 mm on osalevyn<br />

leveys L x =225 mm, jolloin saadaan kuvasta 2.2.2 resonanssiksi f 11 =160 Hz.<br />

• Resonanssitaajuuden f 0 alapuolella kytkemättömän seinärakenteen<br />

ääneneristävyys on pienempi kuin kytketyn seinärakenteen äänenristävyys.<br />

Levyjen jäykistäminen siis heikentää massa-ilma-massa –resonanssia.<br />

• Kuvassa 5.6.3 ääneneristävyydet ovat selvästi paremmat kuin kuvassa 5.6.2,<br />

mikä johtuu siitä, että ruuvausjako b s kasvaa arvosta 170 mm arvoon 680 mm.<br />

Ruuvausjaon vaikutus esitetään paremmin kuvissa 5.8.<br />

• Normaaliresonanssi f 11 on huomattavasti heikompi kuvassa 5.6.3. Ruuvauksen<br />

löyhentäminen ilmeisesti vaikuttaa puurangan luoman jäykän reunaehdon<br />

voimakkuuteen.<br />

32


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

R [dB]<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

275 mm<br />

30<br />

550 mm<br />

20<br />

1100 mm<br />

10<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

b = 1100 mm<br />

b=550mm<br />

b=275mm<br />

Kuva 5.6.2 – Ilmaväli d = 84 mm ja ruuvausjako b s = 170 mm.<br />

90<br />

80<br />

70<br />

R [dB]<br />

60<br />

50<br />

40<br />

b = 1200 mm b = 600 mm b = 300 mm<br />

30<br />

20<br />

10<br />

300 mm<br />

600 mm<br />

1200 mm<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.6.3 – Ilmaväli d = 84 mm ja ruuvausjako b s = 680 mm (vertaa kuvaan<br />

5.6.2).<br />

33


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

550 mm<br />

20<br />

1100 mm<br />

10<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

b = 1100 mm<br />

b=550mm<br />

Kuva 5.6.4 – Ilmaväli d = 120 mm ja ruuvausjako b s = 170 mm.<br />

34


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

5.7 Rankajaon vaikutus joustavilla teräsrangoilla<br />

90<br />

80<br />

70<br />

R [dB]<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

275 mm<br />

550 mm<br />

20<br />

1100 mm<br />

10<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

b = 275 mm<br />

b = 550 mm<br />

b = 1100 mm<br />

Kuva 5.7.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli rankajaon b (mm) vaikutus joustavalla AWSteräsrangalla<br />

kytketyn seinärakenteen ääneneristävyyteen. Absorboivan ilmavälin<br />

paksuus oli d = 125 mm ja ruuvausjako b s = 170 mm. Kuvasta 5.7.1 voidaan tehdä<br />

seuraavat havainnot:<br />

• Normaaliresonanssi f 11 tapahtuu samalla taajuudella (200 Hz) kuin<br />

puurangoilla (kuva 5.6.4), mutta se on huomattavasti heikompi.<br />

• 200 Hz:n yläpuolella rankajaon vaikutus ääneneristävyyteen on hyvin<br />

vähäinen, kuten puurangoillakin.<br />

• Rankajaon vaikutus on vielä pienempi joustavilla rangoilla kuin puurangoilla.<br />

35


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.8 Ruuvausjaon vaikutus puurangoilla kytketyssä rakenteessa<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

bs = 170 mm<br />

bs = 340 mm<br />

bs = 680 mm<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

170 mm<br />

20<br />

10<br />

340 mm<br />

680 mm<br />

kytkemätön<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.8.1 – Rankajako b = 300 mm.<br />

Tutkimuksen kohteena oli ruuvausjaon b s (mm) vaikutus puurangoilla kytketyn<br />

seinärakenteen ääneneristävyyteen. Mittauksissa käytetyt rankajaot olivat b = 300<br />

mm (kuva 5.8.1) ja b = 1200 mm (kuva 5.8.2). Absorboivan ilmavälin paksuus oli<br />

d = 84 mm. Kuvista voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Kun rankajako on pieni (300 mm), ruuvausjaon lyhentyessä ääneneristävyys<br />

heikkenee melko lineaarisesti koko taajuusalueella. Eniten ruuvausjako<br />

vaikuttaa keskitaajuuksilla, jopa 12 dB, vähiten kriittisen taajuuden<br />

läheisyydessä ja matalilla taajuuksilla.<br />

• Kun rankajako on suuri (1200 mm), ruuvausjaon kasvattaminen parantaa<br />

ääneneristävyyttä vain 160 Hz yläpuolella, parhaimmillaan jopa 20 dB.<br />

• Ruuvausjaon b s vaikutus ääneneristävyyteen on huomattavasti suurempi kuin<br />

rankajaon b vaikutus (ks. kuvat 5.6.1 – 5.7.1).<br />

• On ilmeistä, että puurankoja käytettäessä ruuvausjaon tulisi olla<br />

mahdollisimman harva. Kukin ruuvi toimii runkoäänen siirtymäreittinä<br />

rangasta levyyn, jolloin mm. ruuvauskireys voi myös olla vaikuttava tekijä.<br />

Levyt rankaan kiinnittävien ruuvien kiristysmomentti on luultavasti tekijä, joka<br />

vaikuttaa myös ääneneristävyyteen ruuvaustiheyden lisäksi. Momenttia ei<br />

määritetty lainkaan tässä tutkimuksessa.<br />

36


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

90<br />

80<br />

70<br />

R [dB]<br />

60<br />

50<br />

40<br />

bs = 170 mm<br />

bs = 340 mm<br />

bs = 680 mm<br />

30<br />

20<br />

170 mm<br />

340 mm<br />

680 mm<br />

10<br />

0<br />

2250 mm<br />

kytkemätön<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.8.2 – Rankajako b = 1200 mm.<br />

37


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.9 Ilmavälin paksuuden vaikutus kytketyssä rakenteessa<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

45 mm<br />

84 mm<br />

120 mm<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

d = 45 mm<br />

d = 84 mm<br />

d = 120 mm<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.9.1 – Rankajako b = 550 mm.<br />

Tutkimuksen kohteena oli ilmavälin paksuuden d (mm) vaikutus puurangoilla<br />

kytketyn seinärakenteen ääneneristävyyteen. Ilmaväli oli absorboiva. Mittauksissa<br />

käytetyt rankajaot olivat b = 550 mm (kuva 5.9.1) ja b = 1100 mm (kuva 5.9.2).<br />

Ruuvausjako oli b s = 170 mm. Kuvista voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Kytketyllä rakenteella ilmavälin vaikutus on pieni verrattuna kytkemättömällä<br />

rakenteella saatuihin eroihin (ks. kuvat 5.1.1 ja 5.2.1).<br />

• Suurimmat erot tapahtuvat matalilla taajuuksilla. Siltataajuuden f b (tässä 200<br />

Hz) alapuoli on ainut taajuusalue, johon ilmavälin paksuus vaikuttaa, koska<br />

siellä äänen läpäisy tapahtuu yksinomaan ilmaväliä pitkin.<br />

• Taajuuden 400 Hz yläpuolella ilmavälin paksuudella on pieni vaikutus, mikä<br />

johtuu siitä, että ilmavälin kautta ei käytännössä kulkeudu ääntä paljoakaan.<br />

Näin ollen ääneneristävyyden kasvu johtuu luultavasti osin rangan massan<br />

kasvusta (liikkuvuuden laskusta).<br />

• Kun rankajako kasvaa, kasvaa myös rangan paksuuden vaikutus (vrt. kuvia<br />

5.9.1 ja 5.9.2). Tämä on seurausta siitä, että ilmareitin suhteellinen merkitys<br />

kasvaa rankojen vähentyessä.<br />

38


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

90<br />

80<br />

70<br />

45 mm<br />

84 mm<br />

120 mm<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

30<br />

d = 45 mm<br />

d = 84 mm<br />

20<br />

10<br />

d = 120 mm<br />

0<br />

63<br />

125<br />

250<br />

500<br />

1000<br />

2000<br />

4000<br />

8000<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.9.2 – Rankajako b = 1100 mm.<br />

39


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.10 Mineraalivillan virtausresistiivisyyden ja tiheyden vaikutus<br />

100<br />

r = 0 Pas/m2 0 kg/m3<br />

90<br />

R [dB]<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

0 Pas/m2<br />

8000 Pas/m2<br />

30<br />

30000 Pas/m2<br />

20<br />

100000 Pas/m2<br />

10<br />

300000 Pas/m2<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

r = 8000 Pas/m2 17 kg/m3<br />

r = 30000 Pas/m2 61 kg/m3<br />

r = 100000 Pas/m2 118 kg/m3<br />

r = 300000 Pas/m2 217 kg/m3<br />

Kuva 5.10.1 – Kytkemätön rakenne, ilmaväli d = 125 mm.<br />

Tutkimuksen kohteena oli absorptiomateriaalin virtausresistiivisyyden r (Pas/m 2 )<br />

ja tiheyden ρ a (kg/m 3 ) vaikutus kytkemättömän (kuvat 5.10.1 ja 5.10.2) ja<br />

kytketyn (kuva 5.10.3) seinärakenteen ääneneristävyyteen. Mittauksissa käytetyt<br />

ilmavälin paksuudet olivat d = 125 mm ja 84 mm. Absorbentin täyttösuhde oli<br />

kaikissa tapauksissa yli 70 %. Kuvista voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Absorptiomateriaalin virtausresistiivisyyden vaikutus kytkemättömän seinärakenteen<br />

ääneneristävyyteen on melko pieni, 0 … 8 dB. Vaikutus on<br />

suurimmillaan korkeilla taajuuksilla. Mineraalivillan tiheys ei siten myöskään<br />

vaikuta seinärakenteen ääneneristävyyteen merkittävästi.<br />

• Kytketyllä rakenteella virtausresistiivisyyden vaikutus on vielä pienempi kuin<br />

kytkemättömällä rakenteella, koska ääntä etenee melko vähän korkeilla<br />

taajuuksilla ilmaa pitkin. Suurin osa äänestä etenee rankaa pitkin.<br />

• Absorptiomateriaalin täyttösuhteen vaikutusta ei nähty tarpeen tutkia lainkaan<br />

kytketyillä rakenteilla, koska on oletettavissa, ettei löydetä uusia ilmiöitä.<br />

Koska kuvassa 5.10.3 ei ääneneristävyys kasva kuin korkeintaan 8 dB<br />

absorbentin vaikutuksesta, on helppoa päätellä täyttösuhteen vaikutus luvun<br />

5.3 perusteella.<br />

Kansainvälisten <strong>tutkimus</strong>ten mukaan virtausresistiivisyys vaikuttaisi<br />

ääneneristävyyteen vain pienillä virtausresistiivisyysarvoilla alueella 0 < r < 5000<br />

Pas/m 2 .<br />

40


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

r = 0 Pas/m2<br />

0 kg/m3<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0 Pas/m2<br />

8000 Pas/m2<br />

30000 Pas/m2<br />

r = 8000 Pas/m2<br />

r = 30000 Pas/m2<br />

21 kg/m3<br />

63 kg/m3<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.10.2 - Kytkemätön rakenne, ilmaväli 84 mm.<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

r=0Pas/m2<br />

0 kg/m3<br />

R [dB]<br />

50<br />

40<br />

r = 8000 Pas/m2<br />

21 kg/m3<br />

30<br />

0 Pas/m2<br />

20<br />

8000 Pas/m2<br />

r = 30000 Pas/m2 63 kg/m3<br />

30000 Pas/m2<br />

10<br />

110000 Pas/m2 r = 110000 Pas/m2 121 kg/m3<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.10.3 - Kytketty rakenne, ilmaväli d = 84 mm.<br />

41


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.11 Rankajaon vaikutus yksittäisellä teräslevyllä<br />

50<br />

40<br />

R [dB]<br />

30<br />

20<br />

10<br />

2 mm, b = 275 mm<br />

2 mm, b = 550 mm<br />

b = 275 mm<br />

b = 550 mm<br />

2 mm, b = 1100 mm b = 1100 mm<br />

0<br />

50<br />

100<br />

200<br />

400<br />

800<br />

1600<br />

Taajuus [Hz]<br />

3150<br />

6300<br />

b = 1100 mm<br />

Kuva 5.11.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli puurankojen rankajaon b (mm) vaikutus yksittäisen<br />

teräslevyn ääneneristävyyteen. Ruuvausjako oli b s = 170 mm. Kuvasta 5.11.1<br />

voidaan tehdä seuraavat havainnot:<br />

• Matalilla taajuuksilla havaitaan samanlaisia kuoppia kuin puurangoilla kuvissa<br />

5.4-5.6 ja 5.8. Kuopat johtuvat normaaliresonanssista f 11 kaavan (1) mukaan.<br />

• Resonanssi heikkenee rankajaon kasvaessa siten, että rankajaolla b = 1100 mm<br />

resonanssia ei enää havaita.<br />

• Kriittisen taajuuden kuoppa f c =6200 Hz näkyy selvästi yksinkertaisessa<br />

rakenteessa. Kriittinen taajuus näkyi selvästi myös kaksoisrakenteissa. Ainoa<br />

tekijä, joka hillitsi kuoppaa eli paransi vaimennusta tällä taajuudella, oli paksut<br />

absorboivat kerrokset ilmavälissä.<br />

42


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

5.12 Ruuvausjaon vaikutus yksittäisellä teräslevyllä<br />

50<br />

40<br />

170 mm<br />

340 mm<br />

680 mm<br />

30<br />

bs = 170 mm<br />

bs = 340 mm<br />

bs = 680 mm<br />

20<br />

10<br />

0<br />

50<br />

100<br />

200<br />

400<br />

800<br />

R [dB]<br />

1600<br />

3150<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

Kuva 5.12.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli ruuvausjaon b s (mm) vaikutus yksittäisen teräslevyn<br />

ääneneristävyyteen. Puurankojen rankajako oli b = 550 mm. Kuvasta 5.12.1<br />

voidaan tehdä seuraava havainto:<br />

• Ruuvausjako ei vaikuta yksittäisen levyn ääneneristävyyteen. Tästä seuraa se,<br />

että kuvissa 5.6.3, 5.8.1 ja 5.8.2 havaittu ruuvausjaon kasvun voimakas<br />

vaikutus kaksoisseinärakenteisiin johtuu puhtaasti rakenteellisen kytkennän<br />

parantumisesta levyjen välillä eikä levyjen värähtelymuotojen muuttumisesta.<br />

43


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

5.13 Mineraalivillan ääneneristävyys<br />

R [dB]<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

KT, 50 mm<br />

KT, 50+30 mm<br />

KT, 50+30+30 mm<br />

PAL, 50 mm<br />

PAL, 50+30 mm<br />

PAL, 50+30+30 mm<br />

KT 50<br />

KT 50 + 30<br />

KT 50 + 30 + 30<br />

PAL 50<br />

PAL 50+ 30<br />

10<br />

0<br />

63<br />

100<br />

160<br />

250<br />

400<br />

630<br />

1000<br />

1600<br />

2500<br />

4000<br />

6300<br />

Taajuus [Hz]<br />

PAL 50+30 + 30<br />

Kuva 5.13.1<br />

Tutkimuksen kohteena oli mineraalivillan ääneneristävyys. Tutkimus suoritettiin<br />

kahta eri villatyyppiä käyttäen. Ensimmäinen villatyyppi oli lämmöneristematto<br />

KT, jonka tiheys oli ρ a = 19 kg/m 3 ja virtausresistiivisyys r = 8 000 Pas/m 2 .<br />

Toinen villatyyppi oli palosuojalevy PAL, jonka tiheys oli ρ a = 117 kg/m 3 ja<br />

virtausresistiivisyys r = 90 000 Pas/m 2 . Mittauksissa käytettiin kolmea eri villan<br />

paksuutta d a : 50, 80 ja 110 mm. Kuvasta 5.13.1 voidaan tehdä seuraavat<br />

havainnot:<br />

• Ääneneristävyys kasvaa virtausresistiivisyyden r kasvaessa.<br />

• Ääneneristävyys riippuu melko lineaarisesti villan paksuudesta.<br />

• Ääneneristävyys kasvaa voimakkaasti taajuuden kasvaessa. Kasvu on<br />

tiheämmällä villalla suurempi kuin massalaki yhtälön (2) mukaan olettaa, jopa<br />

12 dB/oktaavi.<br />

• Korkeilla taajuuksilla saadaan massalakia suurempia ääneneristävyyden<br />

arvoja, ts. tiheä villa on parempi äänieriste kuin samanmassainen levy.<br />

• Yhtä voimakasta ääneneristävyyden kasvua ei kuitenkaan havaittu, kun<br />

mineraalivillan tiheyttä kasvatettiin ilmavälin sisällä (luku 5.10). Tähän on<br />

syynä se, että ilmavälissä mineraalivilla toimii ilmavälissä tapahtuvan<br />

kaiunnan poistajana, ei niinkään ääneneristävyyttä parantavana elementtinä.<br />

Tyhjässä ilmavälissä kaiunta kasvattaa äänitasoa noin 20 dB, johon absorbentti<br />

hyvin puree. Kuitenkaan virtausvastusta kasvattamalla ilmavälissä ei päästy<br />

oleellisesti parempiin tuloksiin kuten kuvassa 5.13.1.<br />

44


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

6 JOHTOPÄÄTÖKSET<br />

Tästä tutkimuksesta voidaan vetää seuraavat tärkeät havainnot koskien<br />

kaksinkertaisen seinärakenteen ääneneristävyyttä:<br />

• Ilmavälin paksuuden d kasvattaminen parantaa kytkemättömän seinärakenteen<br />

ääneneristävyyttä huomattavasti riippumatta siitä, onko ilmaväli tyhjä tai<br />

absorboiva.<br />

• Kun käytetään rankoja, ilmavälin paksuuden (rankapaksuuden) kasvattaminen<br />

ei juurikaan vaikuta.<br />

• Absorptiomateriaalin täyttösuhteen a vaikutus kytkemättömän seinärakenteen<br />

ääneneristävyyteen on suhteellisesti tehokkainta silloin, kun täyttösuhde on<br />

alkujaan pieni. Jos täyttösuhde kasvaa nollasta arvoon 20 %, on vaikutus<br />

suurimmillaan. Jos taas täyttösuhdetta kasvatetaan 50 %:sta 90 %:iin, on<br />

ääneneristävyyden kasvu suhteellisen pieni.<br />

• Kun käytetään rankoja, ei mineraalivillalla tai sen täyttöasteella ole paljoakaan<br />

merkitystä paitsi matalimmilla taajuuksilla.<br />

• Joustavilla rangoilla (AWS-teräsranka) ääneneristävyys on huomattavasti<br />

parempi kuin jäykillä rangoilla (puuranka).<br />

• Ruuvausjaon b s kasvattaminen rangan ja levyn välillä parantaa merkittävästi<br />

ääneneristävyyttä. Mitä vähemmän ruuveja käytetään sitä parempi on<br />

rakenteen ääneneristävyys.<br />

• Puurankajaon b vaikutus ääneneristävyyteen on vähäinen. Rankajaon<br />

kasvattaminen parantaa rakenteen ääneneristävyyttä vain matalilla<br />

taajuuksilla, kun ruuvausjakokin on suuri.<br />

• Rankajaon vaikutus joustavalla rangalla on vielä vähäisempi kuin<br />

puurangoilla.<br />

• On ilmeistä, että kaksoisseinärakenteissa tulee pyrkiä erillisrankarakenteisiin<br />

aina kuin mahdollista. Muussa tapauksessa tulisi valita mahdollisimman harva<br />

ja joustava ranka. Puurangoilla ei päästä kovin hyvään ääneneristävyyteen<br />

paitsi jos ilmaväli on suuri (mielellään yli 125 mm), ilmaväli on kokonaan<br />

absorboiva, rankajako on suuri ja ruuvausjako mahdollisimman harva<br />

(mielellään yli 30 cm).<br />

• Ilmavälissä olevan mineraalivillan tiheyden tai virtausvastuksen vaikutus<br />

kaksoisseinärakenteen ääneneristävyyteen näyttäisi olevan mitätön sekä<br />

kytkemättömässä että kytketyssä rakenteessa. Käytössä oli mineraalivilloja<br />

tiheysvälillä 30 ja 220 kg/m 3 .<br />

45


46<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

Liite 1 - Kaksinkertaisten seinien testisarjat<br />

Taulukko L1.1 - Kaksinkertaisten seinärakenteiden (54 kpl) parametriluettelo.<br />

nro a [%] r [Pas/m 2 ] d [mm] b [mm] Rangan tyyppi b s [mm] Villat ja tuplalevyt R w<br />

1 71 30000 84 - - 170 TAKU 30+30 58<br />

2 10 20000 84 - - 170 Reunoilla 80x50 mm TAKU 51<br />

3 0 - 84 - - 170 44<br />

4 0 - 250 - - 170 56<br />

5 0 - 125 - - 170 50<br />

6 88 30000 125 - - 170 TAKU 30+30+50 63<br />

7 24 30000 125 - - 170 TAKU 30 57<br />

8 48 30000 125 - - 170 TAKU 30+30 57<br />

9 71 8000 84 - - 170 KH 30+30 59<br />

10 95 8000 84 1100 puu 170 KH 30+KT 50 47<br />

11 95 8000 84 550 puu 170 KH 30+KT 50 45<br />

12 95 8000 84 275 puu 170 KH 30+KT 50 41<br />

13 83 8000 120 550 puu 170 KT 50+50 47<br />

14 83 8000 120 1100 puu 170 KT 50+50 50<br />

15 80 8000 125 1100 AWS 170 KT 50+50 56<br />

16 80 8000 125 550 AWS 170 KT 50+50 56<br />

17 80 8000 125 275 AWS 170 KT 50+50 55<br />

18 119 8000 42 550 LPR 170 KT 50 47<br />

19 80 8000 125 550 TC 170 KT 50+50 51<br />

20 83 8000 120 550 LR 170 KT 50+50 54<br />

21 0 - 84 1100 puu 170 42<br />

22 71 8000 84 1100 puu 170 KH 30+30 48<br />

23 71 30000 84 1100 puu 170 TAKU 30+30 47<br />

24 71 110000 84 1100 puu 170 PAL 30+30 48<br />

25 67 8000 45 1100 puu 170 KH 30 44<br />

26 67 8000 45 550 puu 170 KH 30 43<br />

27 67 8000 45 275 puu 170 KH 30 40<br />

28 71 8000 84 550 puu 170 KH 30+30 46<br />

29 71 8000 84 550 puu 340 KH 30+30 51<br />

30 71 8000 84 550 puu 680 KH 30+30 53<br />

31 0 - 0 1100 puu 170 36<br />

32 0 - 25 - - 170 34<br />

33 60 8000 25 - - 170 Villamatto 41<br />

34 0 - 42 - - 170 39<br />

35 36 8000 42 - - 170 Villamatto 47<br />

36 71 8000 42 - - 170 Villamatto 49<br />

37 84 90000 250 - - 170 PAL 50+50+50+30+30 70<br />

38 80 40000 250 - - 170 EL 100+100 68<br />

39 20 20000 250 - - 170 TAKU 50 63<br />

40 80 8000 125 - - 170 KT 50+50 62<br />

41 80 8000 125 - - 170 KT 50+50, tuplalevyt 69<br />

42 88 30000 125 - - 170 TAKU 30+30+50 63<br />

43 88 100000 125 - - 170 PAL 30+30+50 61<br />

44 84 300000 125 - - 170 Laivavilla 7x15 mm 60<br />

45 71 30000 84 300 puu 170 TAKU 30+30 41<br />

46 71 30000 84 300 puu 340 TAKU 30+30 46<br />

47 71 30000 84 1200 puu 340 TAKU 30+30, tuplalevyt 58<br />

48 71 30000 84 600 puu 340 TAKU 30+30 51<br />

49 71 30000 84 1200 puu 170 TAKU 30+30 47<br />

50 71 30000 84 1200 puu 340 TAKU 30+30 53<br />

51 71 30000 84 300 puu 680 TAKU 30+30 51<br />

52 71 30000 84 600 puu 680 TAKU 30+30 56<br />

53 71 30000 84 1200 puu 680 TAKU 30+30 56<br />

54 71 30000 84 1200 puu 2250 TAKU 30+30 57<br />

47


Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002<br />

Taulukko L1.2 - Ääneneristävyysarvot (dB) kaksinkertaisten seinärakenteiden<br />

mittauksille 1-54. Niillä rakenteilla ja taajuuksilla, joilla sivutiesiirtymää oli liikaa, ei<br />

tulosta esitetä lainkaan (tyhjät ruudut).<br />

Ääneneristävyys 1/3-oktaavikaistoittain<br />

nro 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000<br />

1 19.2 21.8 29.2 31.0 41.5 45.7 49.6 54.8 59.6 65.0 69.1 71.1 71.2 72.1 71.6 71.7 73.6 77.1 81.6 81.6 75.3 63.9<br />

2 19.7 20.8 23.5 28.5 33.3 37.0 41.2 45.7 49.1 53.8 58.3 63.4 68.1 71.2 71.9 71.5 73.4 76.8 80.6 78.5 52.8 48.0<br />

3 20.0 18.8 21.7 26.8 29.3 30.2 33.7 36.0 39.6 40.7 42.3 44.4 50.0 55.7 62.6 67.8 70.1 73.2 74.4 71.3 47.2 43.8<br />

4 23.9 22.4 33.9 39.0 35.1 44.9 44.5 46.8 51.9 56.6 59.0 55.6 61.1 65.9 68.8 70.6 73.2 74.6 76.1 72.0 45.8 46.4<br />

5 19.2 22.1 23.7 33.5 32.5 35.4 38.4 42.2 44.2 48.3 52.4 54.2 56.8 61.7 63.8 67.9 71.7 74.7 75.4 71.8 47.8 44.6<br />

6 21.2 29.2 33.7 37.2 46.2 52.2 55.0 57.7 63.8 68.7 73.5 75.4 76.5 76.0 75.4 75.7 77.6 81.1 88.7 87.0 77.3 72.1<br />

7 20.8 22.4 30.5 31.9 37.0 44.5 49.0 52.1 57.1 61.8 66.7 71.2 73.4 74.9 74.6 75.0 76.9 80.8 87.2 85.1 72.2 66.5<br />

8 16.8 26.8 31.3 35.2 42.6 48.7 52.1 55.1 61.0 65.4 70.4 74.2 76.0 76.1 76.2 79.9 87.5 87.2 76.1 71.8<br />

9 18.7 21.3 29.8 35.4 42.5 46.8 50.1 54.0 59.3 63.6 67.7 71.0 72.0 74.2 72.9 72.6 74.6 77.9 82.2 81.7 72.3 63.1<br />

10 20.0 22.3 32.3 33.7 39.0 40.6 35.9 36.2 40.3 43.6 45.9 47.5 48.7 48.9 48.0 49.9 52.5 55.3 57.8 58.9 44.2 42.5<br />

11 18.6 22.1 32.0 30.9 31.2 28.0 38.6 35.7 40.0 40.9 43.9 44.5 46.7 47.9 47.0 49.4 51.6 53.4 55.9 57.7 44.4 42.9<br />

12 23.3 24.6 18.6 19.1 15.5 25.2 40.6 40.3 37.2 43.9 43.0 41.8 45.7 47.1 47.5 50.2 52.4 53.3 54.7 55.7 43.8 43.0<br />

13 17.8 22.7 34.6 33.0 31.2 26.9 40.9 36.0 43.1 44.0 45.7 47.2 49.4 51.9 52.3 54.0 56.3 58.2 60.2 60.6 46.2 46.0<br />

14 20.6 22.0 34.6 39.3 39.5 42.8 38.3 38.4 40.7 48.7 48.9 50.3 53.0 54.3 54.1 55.5 57.9 60.0 61.8 62.7 46.6 45.9<br />

15 20.4 21.4 32.5 37.7 45.7 50.4 49.4 51.8 54.8 54.9 55.6 55.7 56.3 57.4 56.9 58.7 61.1 62.8 64.6 66.1 49.1 48.6<br />

16 20.7 21.7 32.4 38.9 45.6 47.0 47.3 51.8 53.5 54.6 54.9 55.1 56.3 57.3 57.3 59.3 61.7 62.9 64.0 65.0 48.8 48.6<br />

17 19.2 22.4 31.4 37.2 44.5 40.7 49.1 51.3 55.4 53.5 53.0 53.1 53.6 55.8 57.1 58.7 60.4 60.8 61.6 62.0 48.3 48.3<br />

18 21.8 22.8 13.2 20.3 32.4 39.3 43.8 48.3 51.6 50.0 48.7 49.5 49.6 49.9 50.0 52.2 54.4 56.3 58.3 60.2 44.7 43.0<br />

19 24.5 23.8 25.9 30.6 40.3 40.0 43.9 48.1 48.4 49.3 48.5 47.8 51.3 52.9 53.7 56.1 58.6 60.0 61.8 62.8 48.8 49.3<br />

20 21.6 22.8 30.3 37.5 41.9 43.7 48.1 51.5 52.5 52.8 53.4 53.3 53.9 53.3 52.8 54.8 57.6 59.4 61.1 62.5 45.7 45.1<br />

21 19.6 17.6 19.1 27.6 30.7 29.7 31.6 30.3 33.5 39.8 42.4 43.7 47.2 49.0 49.2 52.6 55.3 56.8 57.9 57.9 39.9 38.6<br />

22 19.2 21.5 30.8 31.8 36.5 39.8 37.6 35.4 36.8 45.7 47.9 49.3 50.3 50.6 50.4 53.1 56.0 57.6 59.1 59.8 45.2 43.6<br />

23 18.8 22.3 31.3 32.5 36.3 37.5 37.7 34.7 38.9 44.6 46.8 48.2 49.7 49.9 49.1 52.8 55.5 57.4 58.6 58.8 44.1 42.6<br />

24 19.0 22.2 29.3 30.5 36.1 38.1 38.4 36.8 40.2 45.4 47.5 48.6 50.4 51.4 50.8 54.4 56.7 57.7 58.6 59.1 44.2 42.6<br />

25 20.7 18.0 19.3 23.0 30.0 34.4 33.2 35.1 37.0 42.4 45.3 47.2 49.1 49.8 50.5 52.9 55.3 56.2 57.1 57.8 42.4 40.8<br />

26 21.2 18.4 20.5 26.3 27.5 26.1 35.3 34.8 39.8 40.9 43.3 45.0 47.1 48.8 50.0 52.0 54.1 54.9 55.6 56.0 42.0 40.8<br />

27 22.4 23.7 20.9 19.4 15.6 19.3 35.9 38.5 37.7 42.5 41.1 41.0 44.7 44.9 46.9 50.0 52.5 53.1 53.7 54.3 41.9 41.3<br />

28 18.2 22.5 32.2 32.5 33.7 27.5 39.4 35.4 40.8 42.6 45.3 45.5 47.5 48.9 49.1 51.9 54.6 56.0 57.3 58.0 44.7 43.6<br />

29 17.3 22.8 31.5 33.9 33.3 36.5 45.6 45.5 48.9 50.3 49.7 49.5 51.1 51.7 50.9 53.7 57.1 58.9 60.7 62.3 48.4 46.7<br />

30 19.7 22.9 28.1 33.8 42.3 43.7 47.5 48.9 50.6 53.3 53.5 52.8 52.4 52.1 51.4 54.3 57.9 60.1 62.0 63.7 51.0 49.2<br />

31 24.9 23.6 21.1 24.7 28.3 28.5 27.7 29.8 28.3 29.9 30.8 33.5 36.5 38.9 41.6 44.2 47.0 49.2 50.4 49.1 34.8 34.6<br />

32 27.3 23.7 17.8 17.5 15.8 21.2 23.0 27.1 26.5 30.6 33.8 38.2 43.6 48.9 55.0 59.4 62.6 65.2 66.5 61.4 43.3 49.4<br />

33 26.7 23.1 15.1 14.0 19.7 28.0 34.5 42.1 46.3 52.1 56.9 60.5 63.5 64.4 64.5 64.0 65.3 69.0 71.4 67.9 57.5 56.5<br />

34 26.8 19.3 17.1 17.1 24.5 24.2 29.9 33.8 34.5 35.6 39.1 42.1 47.8 53.3 60.2 65.4 68.2 71.0 71.4 66.1 44.4 46.9<br />

35 27.0 18.4 18.6 19.9 28.0 33.9 39.0 45.4 49.3 55.2 60.0 64.9 68.6 71.8 73.1 71.9 72.6 75.6 76.1 72.0 57.2 55.4<br />

36 24.9 19.6 16.2 22.1 32.4 39.1 43.2 49.8 54.2 59.7 63.9 67.9 70.0 72.0 71.9 70.3 71.2 75.4 76.5 73.4 63.6 60.4<br />

37 31.1 30.8 35.9 42.6 51.7 60.5 66.4 73.5 75.6 75.6 73.5 77.0 81.5 80.4 82.1 83.8 84.5 86.2 87.7<br />

38 32.7 33.2 39.5 41.8 48.8 57.1 59.8 62.9 70.0 72.9 75.0 78.5 81.2 86.3 80.5 84.6 84.6 86.6 85.8<br />

39 25.7 27.2 38.2 40.2 40.5 49.6 54.9 58.2 64.5 68.1 72.0 73.5 77.4 82.3 84.6 85.2 83.5 86.1 84.9<br />

40 26.1 26.4 30.5 37.9 45.4 49.6 53.1 58.5 62.3 66.5 71.2 75.5 79.6 82.2 84.1 87.2 89.3 87.8 86.8 84.0 75.9 70.2<br />

41 26.1 24.0 39.1 44.8 51.2 55.3 60.2 64.6 68.1 71.8 76.2 78.1 79.6 82.1 83.7 87.4 90.6 88.4 86.7 84.3 79.8 73.4<br />

42 25.6 25.4 31.6 38.1 46.0 50.1 53.6 59.8 64.1 68.2 73.5 77.7 81.1 83.0 83.3 85.0 86.3 86.2 85.3 82.0 79.6 71.4<br />

43 24.4 31.3 30.1 35.4 42.3 48.0 54.0 60.2 65.8 72.2 75.4 77.7 84.1 89.2 90.2 90.3 92.6 89.3 85.7 77.9 76.0<br />

44 27.6 25.6 27.9 33.7 41.3 47.5 54.8 63.1 68.2 72.8 77.4 81.0 84.4 85.7 86.0 89.1 92.9 89.4 89.0 87.9 85.3 79.2<br />

45 30.0 25.1 18.6 15.7 19.5 35.9 45.8 41.2 42.7 39.7 38.5 42.5 45.2 47.5 51.3 53.3 55.0 57.2 59.6 60.8 47.3 48.1<br />

46 30.0 25.1 15.3 15.6 28.7 41.7 43.3 47.9 46.0 45.8 46.1 48.4 52.6 54.6 57.3 58.1 60.0 61.7 64.4 66.2 50.8 50.5<br />

47 30.0 25.1 38.8 45.6 50.7 48.5 52.9 50.5 50.6 51.9 54.6 55.9 58.2 60.9 62.7 62.9 64.4 67.5 72.0 75.1 57.0 56.6<br />

48 17.8 25.1 32.3 28.2 28.9 43.9 45.0 46.6 46.4 46.8 48.4 51.3 54.7 57.8 60.6 61.4 62.6 63.7 66.4 68.7 52.0 51.0<br />

49 15.7 25.1 23.3 33.7 41.6 40.7 35.4 40.4 38.0 39.0 44.2 48.7 50.2 52.0 54.4 55.7 57.1 58.7 60.2 62.9 49.0 48.1<br />

50 16.1 25.1 23.5 34.3 42.7 45.0 48.3 50.9 49.3 48.4 50.7 53.4 55.0 57.0 58.9 59.3 61.4 63.4 65.8 69.1 53.5 52.3<br />

51 30.0 25.1 23.4 20.5 30.8 41.0 48.8 49.3 49.6 51.8 51.7 54.1 56.0 57.5 59.8 60.3 62.6 64.7 67.3 70.0 53.8 53.1<br />

52 21.3 25.1 32.2 35.5 38.6 44.5 48.5 50.0 50.4 52.3 53.4 56.8 58.1 60.3 62.6 63.9 65.6 66.9 69.3 71.4 55.1 53.8<br />

53 16.9 25.1 26.4 35.8 42.2 45.9 49.8 53.0 51.5 51.7 53.5 55.5 57.5 59.2 60.8 60.5 63.2 65.9 68.7 71.6 56.1 55.7<br />

54 16.0 25.1 26.3 33.4 40.1 44.7 49.2 55.1 57.2 56.2 57.4 59.3 60.0 59.9 62.0 61.1 63.9 67.9 72.9 74.3 63.5 61.2<br />

48


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

Liite 2 – Yksinkertaisten seinien testisarjat<br />

Taulukko L2.1 - Yksinkertaisten seinärakenteiden ääneneristävyysmittausten (14 kpl)<br />

parametriluettelo.<br />

nro a [%] r [Pas/m 2 ] d [mm] b [mm] Rangan tyyppi b s [mm] Villat ja levyt R w<br />

A - - - 1100 puu 170 2 mm teräslevy 33<br />

B - - - 1100 puu 170 2 mm teräslevy 34<br />

C - - - 1100 puu 150 4 mm teräslevy 37<br />

D - - - 550 puu 170 2 mm teräslevy 33<br />

E - - - 275 puu 170 2 mm teräslevy 33<br />

F - 8000 - - - - KT 50 6<br />

G - 8000 - - - - KT 50+KH 30 10<br />

H - 8000 - - - - KT 50+KH 30+30 13<br />

I - 70000 - - - - PAL 50 18<br />

J - 90000 - - - - PAL 50+30 26<br />

K - 100000 - - - - PAL 50+30+30 30<br />

L - - - 600 puu 170 2 mm teräslevy 33<br />

M - - - 600 puu 340 2 mm teräslevy 34<br />

N - - - 600 puu 680 2 mm teräslevy 33<br />

Taulukko L2.2 - Ääneneristävyysarvot (dB) yksinkertaisten seinärakenteiden mittauksille<br />

A-N.<br />

Ääneneristävyys 1/3-oktaavikaistoittain<br />

nro 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000<br />

A 22.9 21.7 19.6 19.1 22.8 22.6 23.1 25.9 26.7 28.1 29.8 32.0 34.1 36.2 38.3 40.5 42.4 43.5 44.2 43.8 34.3<br />

B 21.8 24.9 18.9 19.0 24.4 24.4 24.8 26.0 27.6 29.6 30.9 32.6 34.9 36.8 38.0 39.8 41.3 42.5 43.0 42.6 32.0 30.2<br />

C 24.3 23.4 16.5 25.0 28.8 29.7 29.1 30.8 31.3 33.2 35.7 37.2 39.6 41.4 42.4 43.0 40.8 30.3 31.8 35.8 39.0 43.4<br />

D 23.7 23.2 16.0 22.4 23.7 19.5 21.2 25.3 26.8 29.0 32.1 32.5 34.9 36.7 38.7 40.1 41.8 42.8 43.2 41.9 30.4 29.6<br />

E 24.4 21.4 18.1 22.2 18.3 18.4 21.2 24.7 27.9 32.1 33.8 32.7 33.8 35.7 37.3 39.4 40.6 41.6 42.2 41.3 31.3 31.0<br />

F 10.4 7.0 1.4 2.4 3.6 3.0 3.3 3.8 4.4 5.3 5.2 5.1 5.4 6.0 6.8 7.0 7.5 7.5 7.6 8.0 9.2<br />

G 11.2 7.6 1.4 2.5 4.0 4.0 4.5 5.9 6.5 7.7 8.0 8.4 9.0 9.8 11.0 11.7 12.2 12.8 13.4 14.1 15.6<br />

H 12.7 8.7 1.8 2.5 4.6 4.9 6.4 8.0 9.0 9.9 10.9 11.7 12.7 13.6 15.3 16.1 17.0 18.0 18.9 20.1 22.2<br />

I 17.7 14.9 8.1 8.5 10.4 9.5 9.6 9.8 11.2 12.4 13.7 16.2 18.1 20.1 23.1 24.7 26.7 28.6 31.1 33.7 36.7<br />

J 20.9 17.2 10.1 11.2 13.3 12.7 14.4 15.6 18.1 21.3 24.1 27.8 31.7 35.6 40.1 44.7 48.7 52.1 56.7 59.7 55.4<br />

K 21.2 19.4 11.0 12.5 15.0 16.0 18.5 21.0 23.0 27.8 32.9 38.7 44.6 49.4 52.6 57.0 59.3 60.2 63.0 63.5 57.9<br />

L 30.0 25.1 17.0 20.8 21.6 21.9 23.8 26.2 27.0 28.6 29.9 32.1 34.3 36.3 38.4 40.1 41.7 42.9 44.3 44.8 34.9 34.2<br />

M 30.0 25.1 17.7 21.7 22.9 22.7 24.4 26.0 27.1 28.2 30.5 32.7 34.3 36.4 38.6 40.2 41.9 43.1 44.7 45.3 34.7 33.3<br />

N 30.0 25.1 17.0 21.8 23.1 22.9 24.4 25.8 26.4 27.9 30.4 32.6 34.1 36.0 38.3 40.1 41.8 42.7 44.1 45.0 34.3 32.4<br />

49


50<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

Liite 3 – Kuvissa esiintyvät käyrät<br />

Taulukko L3.1 - Tuloksissa esitettyjen kuvien sisältämien rakenteiden tunnukset<br />

kaksinkertaisten rakenteiden osalta.<br />

Kuva Käytettyjen rakenteiden tunnukset<br />

5.1.1 3, 4, 5, 31, 32, 34<br />

5.2.1 6, 9, 33, 36, 38<br />

5.3.1 5, 6, 7, 8<br />

5.3.2 32, 33<br />

5.3.3 34, 35, 36<br />

5.3.4 1, 2, 3<br />

5.3.5 4, 37, 38, 39<br />

5.4.1 6, 13, 16, 19, 20<br />

5.5.1 18, 26, 36<br />

5.6.1 25, 26, 27, 36<br />

5.6.2 9, 10, 11, 12<br />

5.6.3 6, 13, 14<br />

5.6.4 1, 51, 52, 53<br />

5.7.1 6, 15, 16, 17<br />

5.8.1 1, 45, 46, 51<br />

5.8.2 1, 49, 50, 53, 54<br />

5.9.1 13, 26, 28<br />

5.9.2 14, 22, 25<br />

5.10.1 1, 3, 9<br />

5.10.2 5, 40, 42, 43, 44<br />

5.10.3 21, 22, 23, 24<br />

Taulukko L3.2 - Tuloksissa esitettyjen kuvien sisältämien rakenteiden tunnukset<br />

yksinkertaisten rakenteiden osalta.<br />

Kuva Käytettyjen rakenteiden tunnukset<br />

5.11.1 B, D, E, 31<br />

5.12.1 L, M, N<br />

5.13.1 F, G, H, I, J, K<br />

51


52<br />

Työympäristötutkimuksen raporttisarja 1<br />

Työterveyslaitos, 2002


Valtteri Hongisto, Riikka Helenius ja Mika Lindgren<br />

<strong>Kaksinkertaisen</strong> seinärakenteen ääneneristävyys – laboratorio<strong>tutkimus</strong><br />

KIRJALLISUUS<br />

1 Hongisto Valtteri, Lindgren Mika, Helenius Riikka, Sound insulation of double walls - an<br />

experimental parametric study, acta acustica ⋅ acustica (accepted for publication, 5th July 2002).<br />

2 Hongisto Valtteri, Meluesteen akustisten ominaisuuksien määritys ja luokittelu, Ympäristö ja<br />

Terveys 2-3:2001 69-74<br />

3 Hongisto V, Sound insulation of doors - Part 1: Prediction models for structural and leak<br />

transmission, Journal of Sound and Vibration 230(1) 2000 133-148.<br />

4 Hongisto V, Keränen Jukka, Lindgren M, Sound insulation of doors - Part 2: Comparison between<br />

measurement results and predictions, Journal of Sound and Vibration 230(1) 2000 149-170.<br />

5 Hongisto V, Improvement of the sound reduction index of doors, Proceedings of Internoise 97,<br />

Budapest Aug 25-27, 1997, 747-750, OPAKFI, Hungary.<br />

6 Hongisto V, Ovien ääneneristävyyden parantaminen, Akustiikkapäivät 1997, Espoo 9-10.10.1997,<br />

85-88, Akustinen Seura ry.<br />

7 Hongisto V, A case study of flanking transmission through double structures, Applied Acoustics,<br />

62(5) 2001 589-599.<br />

8 Virjonen Terhi, Huoneiden välisen ilmaääneneristävyyden laskennallinen määrittäminen – Sovellus<br />

betonikerrostalossa (LuK-tutkielma), Turun yliopisto, Fysiikan laitos, 1997.<br />

9 Hongisto V, Flanking transmission through a floating floor covering, Proceedings of Internoise 2001,<br />

August 27-30, 2001, The Hague, Holland, Vol 3, pp. 1119-1122.<br />

10 Hongisto V (doctoral dissertation), Airborne sound insulation of wall structures - measurement and<br />

prediction methods, Helsinki University of Technology, Laboratory of Acoustics and Audio Signal<br />

Processing, Report 56, Espoo, Finland, 2000, ISBN 951-22-5215-5, ISSN 1456-6303.<br />

11 Hongisto V, Lindgren M and Keränen J, Enhancing the maximum measurable sound reduction<br />

index of a laboratory using sound intensity technique and high amount of absorbents, Journal of the<br />

Acoustical Society of America, 109(1) 2001 254-265.<br />

12<br />

Helenius R, Lindgren M, Laitinen P, Nousiainen E ja Hongisto V, Seinärakenteiden<br />

ääneneristävyyden mallinnuksessa tarvittavien parametrien mittausmenetelmät, Akustiikkapäivät<br />

2001, Espoo 8-9.10.2001, 81-86, Akustinen Seura ry.<br />

13 Nousiainen E, Hongisto V and Lindgren M, Acoustical charaterization of fibrous materials by using<br />

measured flow resistivity data, Proceedings of Internoise 2000, August 27-30, 2000, Nice, France, Vol<br />

6, pp. 3875-3878.<br />

14 Nousiainen E ja Hongisto V, Huokoisten materiaalien absorptiosuhteen laskeminen virtausvastuksen<br />

perusteella, Akustiikkapäivät 2001, Espoo 8-9.10.2001, 87-92, Akustinen Seura ry.<br />

15<br />

Nousiainen E, Virtausvastus kuitumaisten materiaalien akustisia ominaisuuksia määräävänä<br />

tekijänä, Turun yliopisto, Fysiikan laitos, 2000.<br />

53

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!