10 1 2011 Bouwfysica Lichtgewicht (woon)gebouwen Deel 2: Voorspelling van de geluidreductie in bouwkundige knooppunten Momenteel zijn er geen rekenmethoden waarmee de geluid- en trillingsisolatie in lichtgewicht gebouwen goed kunnen worden voorspeld. Dergelijke methoden zouden echter ondersteuning kunnen bieden bij productontwikkeling en in het ontwerpproces van lichtgewicht woongebouwen. Een eerder artikel in Bouwfysica (deel 1, in 4-2010) beschreef hoe de rekenmethoden in (NEN-) EN 12354 aangepast dan wel toegepast kunnen worden ten behoeve van de voorspelling van de lucht- en contactgeluidisolatie tussen ruimten in gebouwen die bestaan uit lichtgewicht constructies. Specifieke onderdelen van dergelijke rekenmethoden zijn de beschrijving en voorspelling van het trillings- en geluidgedrag van bouwkundige knooppunten. Daar gaat dit artikel op in. In het onderzoek Bouwknopen in lichtgewicht gebouwen is bepaald op welke wijze Statistische Energie Analyse (SEA) ingezet kan worden om de geluidoverdracht in bouwkundige knooppunten te voorspellen, en hoe de Eindige Elementen Methode (EEM) ingezet kan worden om de (voelbare) trillingoverdracht en laagfrequente geluidoverdracht in bouwkundige knooppunten te voorspellen. De resultaten uit de SEA- en EEM-modellen zijn vergeleken met resultaten uit metingen, zowel in het laboratorium als in praktijksituaties. Voorspellingen en meetresultaten komen over het algemeen (redelijk) goed met elkaar overeen. dr. ir. G.S. (Susanne) Bron-van der Jagt, TNO, Delft prof. ir. E. (Eddy) Gerretsen, TNO, Delft dr. ir. S.S.K. (Sven) Lentzen, TNO, Delft Inleiding De geluidisolatie van afzonderlijke (dek)vloeren, (voorzet)wanden en plafonds is relatief eenvoudig te vinden in de literatuur, te berekenen of te bepalen uit metingen in het laboratorium. De bepaling van de geluidreductie in bouwkundige knooppunten is echter beduidend gecompliceerder. Gegevens betreffende deze geluidreductie zijn onmisbaar in voorspellingen van de totale geluidoverdracht tussen ruimten. Dat geldt voor de zware bouw (bestaande uit steenachtige en betonnen constructies), maar zeker ook voor de lichte bouw waar de bijdrage van flankerende geluidoverdracht vaak (via vloeren en gevels) relatief groter is dan in de zware bouw. De geluidisolatie van op bouwkundige knooppunten aangesloten bouwconstructies is in de lichte bouw beduidend minder dan in de zware bouw. Dit kan gecompenseerd worden door bouwkundige knooppunten met een grotere geluidreductie. Zeker in woongebouwen is een goede geluidreductie in de bouwkundige knooppunten vereist om aan de vigerende geluideisen te kunnen voldoen. Om constructieve redenen zijn volledige dilataties in de hoofddraagconstructie in woongebouwen niet mogelijk. Dit betekent dat de hoofddraagconstructie beperkt gedilateerd kan worden uitgevoerd, en/of dat vloeren, wanden en gevels vaak via verende tussenlagen zijn gekoppeld met andere bouwdelen. Al met al moeten de bouwkundige knooppunten in het ontwerpstadium van een gebouw met zorg worden ontwikkeld, waarbij berekeningen inzicht kunnen geven in de te verwachten geluidisolatie. Ook kunnen bouwkundige knooppunten in het laboratorium worden opgebouwd om de geluidreductie uit metingen te bepalen, maar dit is in de regel kostbaar. Om bovengenoemde redenen is onderzocht in hoeverre: de geluidreductie in bouwkundige knooppunten kan worden voorspeld; de geluidreductie zoals bepaald voor geïsoleerde bouwkundige knooppunten in rekenmodellen, en in laboratorium- of andere experimentele opstellingen representatief zijn voor de praktijk. Dit artikel beschrijft hoe Statistische Energie Analyse (SEA) en de Eindige Elementen Methode (EEM) toegepast zijn om de geluidreductie in bouwkundige knooppunten te voorspellen. Tevens geeft dit artikel de resultaten van de validatie van de rekenmethoden door vergelijking van rekenresultaten met metingen. De metingen zijn gedaan aan in het laboratorium opgebouwde bouwkundige knooppunten die overeenkwamen met de gemodelleerde knooppunten. Daarnaast beschrijft dit artikel hoe de ontwikkelde kennis de komende tijd zal worden gedeeld met ingenieursbureaus, brancheorganisaties, toeleveranciers en andere partijen in de bouw. De resultaten van het onderzoek, dat heeft geleid tot de in dit artikel beschreven rekenmethoden, zijn uitgebreider beschreven in drie rapporten [1, 2, 3]. In een eerder in Bouwfysica gepubliceerd artikel (deel 1, in 4-2010) zijn
geluid en trillingen Bouwfysica 1 2011 11 rekenmethoden beschreven die kunnen worden gebruikt voor de voorspelling van de lucht- en contactgeluidisolatie tussen ruimten in lichtgewicht gebouwen. In een ander artikel zullen de resultaten voor (voelbare) trillingen worden beschreven. Geluidreductie in bouwkundige knooppunten De geluidreductie in bouwkundige knooppunten wordt gekarakteriseerd door de trillingoverdrachtsverzwakking K ij. De trillingoverdrachtsverzwakking voor een gegeven pad van element i naar element j wordt bepaald als het gemiddelde snelheidsniveauverschil tussen beide elementen. Dit niveauverschil hangt ook af van andere factoren dan het bouwkundig knooppunt zelf, namelijk de demping van de elementen, die ook door de aansluitende constructies langs de randen (de randdemping) wordt bepaald. Daarom wordt een uitklinktijdcorrectie op het niveauverschil uitgevoerd waarmee K ij invariant wordt voor variaties in elementafmetingen en randvariaties. Als formule ziet de definitie van K ij er als volgt uit: K ij D = v, ij + D 2 v, ji + 10lg l ij a a i j (1) Hierin is D v,ij het gemiddelde snelheidsniveauverschil tussen de elementen i en j, wanneer element i geëxciteerd wordt. De knooplengte wordt met l ij aangeduid. De uitklinktijdcorrectie vindt als volgt in de equivalente absorptielengte a i plaats: 2 2, 2 π Si ai = c T 0 s, i f ref f met f ref = 1000 Hz (2) In ISO 10848 [6] wordt aangegeven hoe en onder welke voorwaarden deze grootheid a i uit metingen bepaald kan worden. In het onderhavige onderzoek is gebleken dat de trillingoverdrachtsverzwakking, zoals deze hierboven gedefinieerd is, ook bij lichte bouwkundige knooppunten de overdracht via het knooppunt correct weergeeft (dus naast zware bouwkundige knooppunten waarvoor dit al bewezen was voor het opstellen van (NEN-)EN 12354). Voor lichte, gedempte en gelaagde elementen wordt op pagina 16 van (NEN-)EN 12354-1 [4] en op pagina 11 van (NEN-)EN 12354-2 [5] een vereenvoudigde benadering beschreven waarbij de aanpassing aan de uitklinktijden achterwege gelaten wordt en voor K ij een aangepaste definitie wordt gehanteerd. Hierbij wordt genormeerd op de oppervlakte S van de elementen in plaats van op de equivalente absorptielengte a. Voor deze normering van K ij wordt de term K ij,s geïntroduceerd: K D + D v, ij v, ji ij, S = + 2 10lg l ij S S i j (3) Deze benadering van de trillingoverdrachtsverzwakking wordt theoretisch onderbouwd door het feit dat lichte en samengestelde elementen gekenmerkt worden door een hoge interne demping. Hierdoor wordt het gemiddelde snelheidsniveauverschil ongevoelig voor variaties in de randdemping. Het gemiddelde snelheidsniveauverschil is daarom alleen afhankelijk van de koppellengte l i en van de oppervlakte van het zendende vlak S i en het ontvangende vlak S j. Het grote voordeel van deze benadering van K ij ligt in het feit dat het niet meer noodzakelijk is om voor praktijksituaties een berekening of schatting van de uitklinktijd te maken. In het onderhavige onderzoek is bepaald in hoeverre de vereenvoudiging conform formule 3 van toepassing is op de beschouwde typen lichte bouwkundige knooppunten. De resultaten hiervan zijn uitgebreid beschreven in het vorige artikel (deel 1) in Bouwfysica. Gebleken is dat de vereenvoudiging toegepast kan worden voor bouwkundige knooppunten met aangrenzende lichte bouwelementen met een beperkte randdemping, zoals (min of meer) starre opleggingen. Bij een beperkte randdemping kan dus gebruik gemaakt worden van zowel formule 1 als formule 3 voor de bepaling van K ij. Indien de bouwelementen met grote randdemping ingebouwd worden, zoals een vloer die op rubbers is opgelegd, moet de trillingoverdrachtsverzwakking op de equivalente absorptielengte a i genormeerd worden. Bij grote randdemping moet dus gebruik gemaakt worden van formule 1 voor de bepaling van K ij. Beschouwde situaties In het onderhavige onderzoek is bepaald in hoeverre de geluidreductie in bouwkundige knooppunten kan worden voorspeld. Hierbij zijn de bouwkundige knooppunten gekarakteriseerd door de trillingoverdrachtsverzwakking K ij. Hiertoe zijn tien bouwkundige knooppunten gemodelleerd. Een deel van de knooppunten zou in woongebouwen kunnen worden toegepast. Met andere woorden; met deze knooppunten kan aan de vigerende geluideisen worden voldaan. Dit is echter niet het primaire selectiecriterium geweest. De knooppunten bezitten een zodanige variatie dat bepaald kan worden in hoeverre de gehanteerde modelleringsmethoden breed toegepast kunnen worden. Voor de beschrijving van de geluidoverdracht is gebruik gemaakt van Statistische Energie Analyse (SEA). Voor de beschrijving van de overdracht van (voelbare) trillingen en laagfrequente geluidoverdracht is gebruik gemaakt van de Eindige Elementen Methode (EEM). In de modellen is feitelijk een meting gesimuleerd aan een geïsoleerd bouwkundig knooppunt, dat wil zeggen een knooppunt dat losstaat van de omgeving met uitzondering van de bevestiging op de zeer dikke betonvloer in het laboratorium. De knooppunten zijn ook gebouwd in het laboratorium. In de opstellingen zijn metingen verricht. Aan de hand van de vergelijking tussen berekeningen en metingen is de geldigheid van deze modellen getoetst. In appendix A zijn de beschouwde bouwkundige knooppunten schematisch weergegeven. Modellering met SEA De SEA modellen bestaan uit verstijfde platen (vloeren en wanden) en balkachtige elementen (stalen liggers en kolommen). Deze fysische substructuren bevatten subsystemen voor buiging en compressie in het geval van de platen en voor buiging, compressie en torsie in het geval van de balkachtige elementen.
12 1 2011 Bouwfysica 1a Trillingoverdrachtsverzwakking K S,ij tussen de vloeren van knooppunt 2.1, knooppunt 2.2 met starre vloeropleggingen en knooppunt 2.2a met verende vloeropleggingen; resultaten van metingen (lijnen met bolletjes) en SEA-modelleringen (doorgetrokken lijnen) 1b Trillingoverdrachtsverzwakking K S,ij tussen de vloeren van de knooppunten 2.3, 2.4, 2.5 en 2.6; resultaten van metingen (lijnen met bolletjes) en SEA-modelleringen (doorgetrokken lijnen) Het modelleren van verstijfde platen in SEA vereist wat extra aandacht. Vanaf een bepaalde frequentie passen er eigenmodes in de plaatvelden tussen de verstijvers (stijlen, regels en balken in vloeren en wanden), afwijkend van de eigenmodes in de verstijfde plaat (het samenstel van plaatdelen, en stijlen, regels en liggers). Als gevolg hiervan zullen de plaatvelden tussen de verstijvers zich onafhankelijk van de verstijfde plaat en elkaar gaan gedragen. Deze zullen dus als aparte subsystemen gemodelleerd moeten worden. Voor meer details hierover, zie [7]. De verstijfde platen (vloeren en wanden) in het bouwkundig knooppunt bestaan ieder dus uit een subsysteem voor de globale verstijfde plaat en een subsysteem voor de plaatvelden. De buigingssubsystemen van de verstijfde platen worden in het gebruikte SEA pakket gemodelleerd als globale, equivalent homogene platen met een equivalente dikte en een extra buigfactor K b. Ze zijn over de vol ledige verstijverlengte en omtrek van de plaat verbonden met het onverstijfde subsysteem. In het model bestaan de subsystemen horende bij de globale verstijfde plaat en de plaatvelden niet in het gehele frequentiegebied naast elkaar. Vanaf een bepaalde frequentie houden de subsystemen horende bij het globale systeem op te bestaan en vanaf een andere frequentie (lager dan de eerstgenoemde, dus ze bestaan beide over een gedeelte van het frequentiegebied) bestaan de subsystemen horende bij de plaatvelden pas. Dit wordt gemodelleerd door in het deel van het frequentiegebied waarin de subsystemen eigenlijk niet zelfstandig bestaan, de modale dichtheid, golflengte in het materiaal en het reële deel van de admittantie met 6 db/octaaf te laten toenemen. Naast deze correctie voor afwijkend gedrag voor verschillende typen platen, moet er ook gecorrigeerd worden voor de verschillende materialen waaruit de vloeren en wanden bestaan. In het model worden daarom ook equivalente
geluid en trillingen Bouwfysica 1 2011 13 2 Trillingoverdrachtsverzwakking K S,ij tussen boven elkaar gelegen wanddelen van de knooppunten 2.3, 2.4, 2.5 en 2.6; resultaten van metingen (lijnen met bolletjes) en SEA-modelleringen (doorgetrokken lijnen) grootheden gebruikt voor de materiaalparameters dichtheid, elasticiteitsmodulus etc. In de gebruikte methodiek zijn verstijfde platen niet gekoppeld aan de ruimte en stralen dus geen geluid af. Dit gebeurt via de plaatvelden. Beneden de coïncidentiefrequentie wordt het geluid vooral langs de randen en verstijvers van de platen afgestraald. De ruimte en de fundatie waarop de constructie staat, fungeren als akoestische opslagtanks. De energie die hieraan wordt overgedragen wordt hierin volledig geabsorbeerd. De fysische afmetingen van deze subsystemen zijn daarom niet van belang, als ze de energie maar volledig absorberen (voldoende groot en genoeg interne demping/absorptie), zoals in de praktijk ook zal gebeuren. De gebruikte (interne) dempingcoëfficiënten η voor de verstijfde vloeren, vloervelden, verstijfde wanden, wandvelden, liggers en kolommen zijn respectievelijk 2%, 1%, 4%, 4%, 2% en 1%. De liggers zijn gemodelleerd als lijnverbindingen. De kolommen zijn via puntverbindingen gekoppeld aan de liggers. De fundatie heeft de materiaaleigenschappen van beton. Als aanstoting wordt een ingaand vermogen P in van 1 Watt gebruikt, variërend aangebracht op vloer, wand of plafond. Dit betekent dat voor iedere 1/3 octaafband dezelfde energie geleverd wordt aan de constructie en de uiteindelijke responsies ook genormeerd zijn op 1 Watt ingaand vermogen. Om te kunnen vergelijken met een normering op de kracht, moet het resultaat gedeeld worden door het reële deel van de ingangsadmittantie van het aangestoten element. Om een beeld te geven van de omvang van de modellen en de benodigde rekentijd: voor de varianten met wanden en plafonds zijn ongeveer 260 subsystemen (buiging, compressie, etc.), 800 koppelingen en één excitatie voor 24 1/3-octaafband middenfrequenties gebruikt. Dit geeft een totale rekentijd van ongeveer tien seconden op een 3 GHz Windows pc. Modellering met EEM De eindige elementen modellen (EEM modellen) zijn gebaseerd op 3D CAD-modellen, die gemaakt zijn met het softwarepakket UniGraphics. Deze modellen worden in het softwarepakket Ansys Workbench voorzien van materiaalparameters en omgezet naar eindige elementen modellen. Deze modellen bestaan uit een zogenaamd grid van vele duizenden lineaire elementen. Er zijn minimaal zes elementen per golflengte gemodelleerd voor het frequentiegebied tot 250 Hz. De modellen zijn smalbandig geanalyseerd. De exacte hoeveelheid elementen is verschillend per variant en per materiaal. De geluidsnelheid en daarmee de golflengte zijn immers ook verschillend per materiaal. Naast de maximale frequentie is het aantal benodigde elementen ook bepaald door de complexiteit van het model en de grootte van de contactoppervlakken. Het grid moet namelijk fijn genoeg zijn om een correcte verbinding te vormen tussen de verschillende onderdelen. Het gevolg hiervan is dat bij sommige varianten, met veel details en grote verschillen tussen afmetingen van verschillende onderdelen, het aantal elementen en daarmee de benodigde rekentijd behoorlijk kan oplopen. De varianten 4 en 5 bestaan uit respectievelijk circa 200.000 en 250.000 elementen. Voor een berekening met vijf aanstootposities van 1 tot 300 Hz met een f van 4 Hz resulteerde dit op een HP 64 bit 3 GHz Unix machine in een rekentijd van ongeveer vier dagen. Voor alle varianten en modellen geldt dat alleen het constructiegeluidpad is geanalyseerd. De modellen bevatten dus geen akoestische elementen, zoals de lucht om de constructie heen. Dit is laagfrequent geoorloofd, omdat de afstraling laagfrequent erg laag is. De modellen bestaan uit zogenaamde lineaire shell en solid elementen. De
14 1 2011 Bouwfysica 50 40 EEM SEA meting in laboratorium meting in praktijk 30 K ij [db] 20 10 0 63 125 250 500 1000 2000 frequentie [Hz] 3 Trillingoverdrachtsverzwakking K ij tussen de vloeren van knooppunt 1.1; resultaten van metingen in het laboratorium, metingen in de praktijksituatie, SEA- en EEM-modelleringen demping is per variant verschillend, variërend van 1% tot 5% structurele demping voor varianten zonder en met wanden en plafonds. Voor de berekening van de responsie van de constructie, is een harmonische responsie berekening uitgevoerd. Eén onderdeel wordt op verschillende posities (zie de beschrijving van de metingen in de volgende paragraaf) met een eenheidskracht (= 1 N) aangestoten en de responsie wordt fasegetrouw berekend in het aanstootpunt en op verschillende plaatsen op de andere onderdelen. Hiermee kan dan het snelheidsniveauverschil L v van bijvoorbeeld vloer naar vloer bepaald worden. Metingen Om de betrouwbaarheid van de gemaakte rekenmodellen te toetsen, zijn de resultaten uit de berekeningen vergeleken met meetresultaten. Daarom zijn de bouwkundige knooppunten ook als meetopstellingen opgebouwd in het laboratorium. Een uitzondering hierop vormt het knooppunt 2.7. Hiervoor zijn metingen gedaan in proefwoningen op het terrein van De Vree en Sliepen in Tiel. Impressies van de meetsituaties zijn te zien in appendix A. Daarnaast zijn, om te beoordelen of een laboratoriumopstelling representatief is voor de praktijk, metingen in een praktijksituatie vergeleken met metingen in een laboratoriumopstelling waarin hetzelfde bouwkundige knooppunt 1.1 als toegepast in de praktijk was nagebouwd. Deze metingen zijn gedaan in de bedrijfshal en het kantoor van FeNB2 in Schagen. De resultaten zijn verderop in dit artikel beschreven. Tijdens de metingen is ieder wand- en plafondelement beurtelings aangestoten op minimaal drie posities met een hamer (met krachtopnemer) of een hamerapparaat; ieder vloerelement is op minimaal vijf posities aangestoten. Tegelijkertijd is van ieder wand- en plafondelement op minimaal zes posities de responsie gemeten met versnellingsopnemers; van ieder vloerelement is op minimaal tien posities de responsie gemeten. Uit de metingen zijn trillingoverdrachtsverzwakkingen K ij bepaald conform ISO 10848 [6] (zie ook de formules eerder in dit artikel). Resultaten en toetsing van de geldigheid van de SEA modellen In de figuren 1 en 2 worden meetresultaten en SEA-resultaten vergeleken voor een (representatieve) selectie van de beschouwde bouwkundige knooppunten en geluidoverdrachtspaden. Bij de overdracht tussen de wanden onder en boven het bouwkundig knooppunt bleek uit metingen een enigszins verschillend gedrag tussen de wanddelen links en rechts van het knooppunt, hetgeen vanwege de symmetrie in de berekeningen niet terug te vinden is. Vooral de vrij geringe en moeilijk voorspelbare koppeling tussen de bladen van de wand onder het knooppunt en de verdere constructie speelt hier een belangrijke rol. De resultaten in figuur 2 betreffen de wanden aan één zijde van het bouwkundig knooppunt. Vergelijken we met de meetresultaten voor de wanden aan de andere zijde van het bouwkundige knooppunt (niet in de figuur opgenomen) dan is de overeenstemming bij knooppunt 2.3 minder en bij knooppunt 2.4 beter. Bespreking resultaten figuren 1 en 2 De resultaten geven een (redelijk) duidelijk en consistent beeld van de trillingsoverdracht bij de onderzochte knooppunten. Over het algemeen is er een (redelijk) goede overeenkomst tussen de modellerings- en meetresultaten. De overeenkomsten blijven redelijk bij de lagere frequenties, hoewel daar niet meer volledig aan de SEA-randvoorwaarden wordt voldaan (zie [1] en [8]). Bij hogere frequenties worden de verschillen tussen metingen en modelleringen groter voor de overdracht tussen boven elkaar gelegen wanden, wat te verklaren is in de moeilijk voorspelbare koppeling tussen de bladen van de wand onder het knooppunt en de verdere constructie.
geluid en trillingen Bouwfysica 1 2011 15 Representativiteit van modellen en laboratoriumopstellingen voor de praktijk In het onderhavige onderzoek is bepaald of K ij -waarden, zoals afgeleid voor geïsoleerde bouwkundige knooppunten uit metingen in laboratorium- of andere experimentele opstellingen of uit berekeningen, representatief zijn voor de praktijk. In figuur 3 worden de meetresultaten, SEA- en EEM-resultaten vergeleken voor het geluidoverdrachtspad vloer-vloer in het bouwkundige knooppunt 1.1 (zie appendix A). Naast inbouw in een van de omgeving geïsoleerde laboratoriumopstelling, is het knooppunt ook ingebouwd in een praktijksituatie (een kantoorgebouw). In beide situaties zijn metingen verricht. De resultaten uit de metingen en modelleringen komen redelijk goed met elkaar overeen. De verschillen tussen iedere afzonderlijke bepalingsmethode en het gemiddelde van alle bepalingsmethoden is over het algemeen kleiner dan 5 db, vaak kleiner dan 2,5 db. Ook de verschillen tussen de metingen in het laboratorium en de praktijk zijn over het algemeen kleiner dan 5 db, wat bevestigt dat een laboratoriumopstelling representatief kan zijn voor de praktijk. Naar een database van bouwkundige knooppunten De modellen ter simulatie van de geluidisolatie (en de looptrillingen) in lichtgewicht gebouwen zijn in het onderhavige onderzoek toegepast op vier bouwsystemen. Op korte termijn zal een website ( www.lichterbouwen.nl) worden gerealiseerd waar de diverse bouwsystemen evenals de daarbij behorende geluid- en trillingseigenschappen zullen worden beschreven. Deze internetsite zal in de komende jaren worden uitgebreid met gegevens van meer bouwsystemen. De eigenschappen worden op verschillende niveaus gepresenteerd: A-gewogen genormeerde luchtgeluidniveauverschillen D nt;a en contactgeluidniveaus L nt;a (voor een representatieve configuratie van ruimten). Met behulp van deze gegevens kan bepaald worden hoe voor een specifiek gebouwontwerp aan de eisen in het Bouwbesluit kan worden voldaan. Voor directe geluidoverdrachtspaden luchtgeluidreductie-indices R s en genormeerde contactgeluidniveaus L n,s. Voor flankerende paden genormeerde luchtgeluidniveauverschillen D n,f en contactgeluidniveaus L n,f (zie het voorgaande artikel in Bouwfysica voor de definitie van deze grootheden). Op basis van deze gegevens kunnen dominante overdrachtspaden voor een specifieke situatie geïdentificeerd worden en kunnen doeltreffende verbeteringsmaatregelen worden geadviseerd. Een grafische interpretatie van de relatieve hoeveelheid geluid die per pad overgedragen wordt. Hiermee wordt snel inzicht verkregen in de dominante overdrachtspaden, en daarmee dus de eerstaangewezen paden die aangepast dienen te worden ter verhoging van de totale geluidisolatie. De op S genormeerde trillingoverdrachtsverzwakkingen K ij,s per flankerend pad, zoals bepaald met de SEA-modellen. Deze waarden kunnen als input voor de, voor lichte gebouwen aangepaste, geluidisolatiemodellen gebruikt worden (zie het voorgaande artikel (deel 1) in Bouwfysica 4-2010). Conclusies In dit artikel is beschreven hoe SEA gebruikt kan worden voor de beschrijving van de geluidoverdracht via bouwkundige knooppunten in lichtgewicht gebouwen, en hoe EEM gebruikt kan worden voor de beschrijving van (voelbare) trillingsoverdracht en laagfrequente geluidoverdracht. Diverse knooppunten zijn in SEA en EEM gemodelleerd. Daarnaast zijn deze knooppunten ingebouwd in laboratoriumopstellingen en in één geval in een praktijksituatie. In deze opstellingen en praktijksituatie zijn metingen verricht. Uit vergelijkingen tussen modellen en metingen blijkt dat de trillingoverdrachtsverzwakking K ij (redelijk) goed kan worden voorspeld met SEA en EEM. SEA is een zeer efficiënte methode om de knoopspecifieke parameters voldoende te voorspellen. Het frequentiebereik waarbinnen SEA in de onderhavige gevallen als voldoende nauwkeurig beschouwd wordt, begint vanaf de 125 Hz octaafband. Bij laagfrequent geluid blijken de knoopspecifieke eigenschappen nauwkeuriger te kunnen worden voorspeld met EEM. De knoopspecifieke eigenschappen kunnen ook worden bepaald uit metingen in laboratoriumopstellingen. Uit het onderhavige onderzoek is gebleken dat dergelijke opstellingen representatief zijn voor praktijksituaties. Op basis van grotere aantallen berekeningen en metingen en vergelijkingen daartussen, kunnen in de toekomst (duidelijker) uitspraken over de betrouwbaarheid van SEA en EEM voorspellingen van geluidreducties in lichtgewicht bouwkundige knooppunten worden gedaan. Evenals de impact hiervan op voorspellingen van de (totale) geluidisolatie tussen ruimten. Dit is onderwerp van vervolgonderzoek dat thans loopt. n Bronnen [1] Bouwknopen in lichtgewicht gebouwen rapportage fase 1 van het TNO Co onderzoek, TNO, 2006 [2] Bouwknopen in lichtgewicht gebouwen rapportage fase 2 van het TNO Co onderzoek, TNO, april 2008 [3] Voorspellingsmethoden van geluid en trillingen bij lichte bouwknopen, TNO, augustus 2010 [4] NEN/NBN-)EN 12354-1, Geluidwering in gebouwen Berekening van de akoestische eigenschappen van gebouwen met de eigenschappen van de bouwelementen Deel 1 Luchtgeluidisolatie tussen ruimten, 2000 [5] (NEN/NBN-)EN 12354-2, Geluidwering in gebouwen Berekening van de akoestische eigenschappen van gebouwen met de eigenschappen van de bouwelementen Deel 2 Contactgeluidisolatie tussen ruimten, 2000 [6] ISO 10848, Acoustics Laboratory measurement of the flanking transmission of airborne and impact sound between adjoining rooms, 2006 [7] Termeer, M.K., de Jong, C.A.F., Statistical Energy Analysis applied to ship-like structures, Part I: air-borne noise radiation, TNO-report HAG-RPT-980080, 1998 [8] Lyon, R.H. en R.G. DeJong, Theory and application of Statistical Energy Analysis, second edition, 1995
16 1 2011 Bouwfysica AppENDIX A Beschouwde bouwkundige knooppunten in SEA en EEM modellen, en waaraan metingen zijn gedaan in laboratoriumopstellingen. A1 schematische weergave van de bouwknopen die in detail beschouwd zijn. aan de uiteinden van de balken bevonden zich kolommen. Deze zijn niet aangegeven in deze fi guur. Voor een 3D overzicht, zie fi guur a2. De knooppunten 2.1 en 2.2 zijn zowel met een starre oplegging van de vloeren op de balken gemodelleerd en doorgemeten, als met een verende oplegging In figuur A1 worden de onderzochte bouwknopen schematisch weergegeven. Elke bouwknoop is van een nummer voorzien, waarvan het eerste cijfer de onderzoeksfase aangeeft waarin deze onderzocht is. Bouwknoop 1.1 Deze knoop bestaat uit dubbele UNP liggers die zowel de staalframevloeren als de metalstudwanden dragen. Beide UNP liggers zijn alleen via de hoofdkolommen aan elkaar gekoppeld. De vloeren bestaan uit Σ liggers met daarbovenop een geprofileerde staalplaat met anhydriet. De vloeren rusten via hoekprofielen (en vilten tussenlagen) op de UNP liggers. Bouwknoop 2.1 Deze knoop bestaat uit dubbele UNP liggers die de staalframevloeren dragen. Beide UNP liggers zijn alleen via de hoofdkolommen aan elkaar gekoppeld. De vloeren bestaan uit 185 mm hoge (koudgevormde) metalen C profielen met daarbovenop een 20 mm dikke laag spaanplaat. De vloeren zijn koud dan wel verend (via Sylomer tussenlagen) opgelegd op de UNP liggers. Bouwknoop 2.2 Deze knoop bestaat uit een enkele HEA240 ligger die de staalframevloeren draagt. De HEA ligger is tussen twee hoofdkolommen ingeklemd (gelaste verbinding). De vloeren bestaan uit 185 mm hoge (koudgevormde) metalen C profielen met daarbovenop een 20 mm dikke laag spaanplaat. De vloeren zijn koud dan wel verend (via Sylomer tussenlagen) opgelegd op de HEA ligger. Bouwknopen 2.3, 2.4 en 2.5 Deze knopen zijn uitbreidingen op bouwknoop 2.2. Aan deze bouwknoop zijn metalstudwanden en een verend afgehangen plafond toegevoegd in bouwknoop 2.3. Verder is een lichte verend opgelegde dekvloer toegevoegd in bouwknoop 2.4, en een zware verend opgelegde dekvloer in bouwknoop 2.5. De lichte dekvloer bestond uit 20 mm gipsvezelplaat op 10 mm mineraalwol (product Rigidur E30MF van Saint Gobain). De zware dekvloer bestond uit anhydriet op een zwaluwstaartplaat die was opgelegd op rubbergranulaat stroken (product van Reppel). Bouwknoop 2.6 Deze bouwknoop is een karakteristieke knoop die in de staalframebouw toegepast wordt. Hier worden de staalframevloeren door de metalstudwanden gedragen volgens het principe van de balloonmethode. De vloeren hangen met behulp van hoekprofielen tussen de dragende wanden. Bouwknoop 2.7 Deze bouwknoop is karakteristiek voor het Maskerade systeem (houtskeletbouw) en is afwijkend van de andere bouwknopen geen woningscheidende knoop, maar een knoop die de aansluiting tussen de woningscheidende vloer en de gevel representeert. Om verticale geluidoverdracht tussen gevelelementen en tussen de vloer en het onderliggende gevelelement zoveel mogelijk te voorkomen, zijn verende opleggingen (rubbergranulaat) toegepast. De bouwknopen 1.1 tot en met 2.5 representeren de staalskeletbouw, waarin gevarieerd wordt tussen enkele en dubbele liggers en tussen verschillende varianten van dekvloeren. Bouwknoop 2.6 representeert de staalframebouw volgens de balloonmethode. Bouwknoop 2.7 is een variant in de houtskeletbouw.
geluid en trillingen Bouwfysica 1 2011 17 A2 Foto s van de meetopstelling in het laboratorium waarin de bouwkundige knooppunten 2.1 tot en met 2.6 zijn opgebouwd. Knooppunt 1.1 is in een vergelijkbare opstelling opgebouwd, maar op een andere locatie A3 Foto van proefwoningen in Tiel waarin metingen zijn gedaan aan bouwkundig knooppunt 2.7 conform het Maskerade concept 10_17_Bron.indd 17 15-03-2011 13:42:12