Πώς να αχορδώσετε ένα κτίριο με σιδηροκατασκευή;

Γιατί τα κτίρια με χαλύβδινη κατασκευή παρουσιάζουν ιδιαίτερες προκλήσεις στην απόσβεση του θορύβου

Ενίσχυση του αερογενούς και του κρουστικού θορύβου λόγω της υψηλής πυκνότητας και της συντονιστικής συμπεριφοράς του χάλυβα

Η μεγάλη πυκνότητα του χάλυβα, περίπου 7.800 kg ανά κυβικό μέτρο, συμβάλλει στην απόκλειση υψηλών συχνοτήτων θορύβου, όπως η ανθρώπινη ομιλία ή τα διερχόμενα αυτοκίνητα, σύμφωνα με την αρχή του «Νόμου της Μάζας». Ωστόσο, υπάρχει και μια άλλη πλευρά σε αυτήν την ιστορία. Ο χάλυβας είναι ένα σχετικά σκληρό υλικό, γεγονός που σημαίνει ότι πράγματι ταλαντώνεται σημαντικά όταν εκτίθεται σε θόρυβο χαμηλής συχνότητας, κάτω των περίπου 250 Hz. Σκεφτείτε, για παράδειγμα, τον βουητό από μηχανήματα ή τις ταλαντώσεις που μεταδίδονται μέσω των συστημάτων θέρμανσης. Σύμφωνα με έρευνα του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας του Καναδά (NRC Canada) του 2023, αυτές οι ταλαντώσεις μπορούν να αυξήσουν την ένταση των θορύβων χαμηλής συχνότητας κατά 6 έως 12 δεκαδικά βαθμίδια (dB). Όταν οι χαλύβδινες πλάκες δεν είναι επαρκώς επενδυμένες, συμπεριφέρονται κατά κάποιο τρόπο ως μεγάλα «τύμπανα»: ανακλούν πάνω από το 95% του ήχου που προσκρούει σε αυτές, δημιουργώντας ενοχλητικές ηχώσεις που παραμένουν στους χώρους για υπερβολικά μεγάλο χρονικό διάστημα.

Δομική Μετάδοση: Πώς Διαδίδονται οι Ταλαντώσεις μέσω Μεταλλικών Κατασκευών και Συνδέσεων

Οι δονήσεις που προκαλούνται από τα βήματα, τις λειτουργούσες μηχανές ή τα κινούμενα μέρη διαδίδονται εξαιρετικά γρήγορα μέσω χαλύβδινων κατασκευών, φτάνοντας σε ταχύτητες που υπερβαίνουν συχνά τα 5000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Οι δονήσεις αυτές διαδίδονται γύρω από τα συνηθισμένα υλικά μόνωσης μέσω βιδών, σημείων συγκόλλησης και άλλων δομικών συνδέσεων. Μεταφέρουν επίσης ήχους χαμηλής συχνότητας σε αρκετά μεγάλες αποστάσεις, φτάνοντας ενίοτε μέχρι περίπου 30 μέτρα από την πηγή. Το χάλυβας δεν αποσβένει φυσικά αυτές τις δονήσεις όπως κάνει το ξύλο. Δοκιμές έχουν δείξει ότι ο χάλυβας εκπέμπει πράγματι τρεις φορές περισσότερη ενέργεια δόνησης σε σύγκριση με το ξύλο, όταν εξετάζονται συχνότητες περίπου 100 Hz. Αυτό δημιουργεί σημαντική διαφορά σε πραγματικές εφαρμογές όπου η ελέγξιμη μετάδοση του θορύβου έχει κρίσιμη σημασία.

Αποτελεσματικές στρατηγικές ηχομόνωσης για εξωτερικά κελύφη κτιρίων με χαλύβδινη κατασκευή

Μονωτικές μεταλλικές πλάκες (IMPs) και σύνθετα τοιχώματα με ακουστική κατάταξη

Οι μονωμένες μεταλλικές πλάκες (IMPs) που σχεδιάστηκαν για ακουστική επίδοση ενσωματώνουν ουσιαστικά τον έλεγχο του θορύβου απευθείας στα ίδια τα τοιχώματα. Οι πλάκες λειτουργούν επειδή «σαντουιτσάρουν» υλικά όπως μεταλλικό μαλλί ή γυάλινο μαλλί ανάμεσα σε δύο στρώματα χάλυβα. Αυτή η διάταξη επιτρέπει να επιτυγχάνονται βαθμοί κατηγορίας μετάδοσης ήχου (STC) περίπου από 45 έως 55, χωρίς να επηρεάζεται η αποδοτικότητα της θερμικής μόνωσης του κτιρίου. Το συνηθισμένο μεταλλικό περίβλημα δεν προσφέρει αυτήν την ιδιότητα. Με τις IMPs, τα κύματα του ήχου απορροφώνται στο ενδιάμεσο στρώμα, όπου μετατρέπονται σε θερμότητα αντί να ανακλώνται προς τα έξω. Δοκιμές δείχνουν ότι οι πλάκες αυτές μειώνουν τον αερομεταφερόμενο θόρυβο κατά περίπου 60% αποτελεσματικότερα σε σύγκριση με απλά χαλύβδινα τοιχώματα χωρίς μόνωση. Αυτό είναι λογικό, εάν ληφθούν υπόψη εμπορικά κτίρια, όπου ο έλεγχος του θορύβου έχει ιδιαίτερη σημασία.

Πολυστρωματική κατασκευή: αεροθυρίδες, ελαστικά κανάλια και συνεχής σφράγιση των πλευρικών διαδρόμων

Οι πολυστάδιες συναρμολογήσεις αντιμετωπίζουν τον δομικό θόρυβο μέσω στρατηγικής αποσύζευξης και αύξησης της μάζας. Μια τρισταδιακή προσέγγιση εξασφαλίζει τα βέλτιστα αποτελέσματα:

Η τεχνική βασίζεται στις αρχές της φυσικής μάζας-ελατηρίου. Υλικά μεγάλης μάζας, όπως το βαρύ φορτισμένο με μάζα βινύλιο (mass loaded vinyl) ή παχιές γυψοσανίδες, δημιουργούν εμπόδια κατά του εξωτερικού θορύβου, ενώ ξεχωριστές εσωτερικές επιφάνειες απορροφούν τον ήχο που διαπερνά. Η σωστή εφαρμογή αυτής της τεχνικής έχει μεγάλη σημασία. Οποιεσδήποτε ρωγμές μεταξύ των πλακών, γύρω από σωλήνες ή στα σημεία όπου οι τοίχοι συναντώνται με το δάπεδο επιτρέπουν τη διαφυγή ήχου. Μελέτες δείχνουν επίσης κάτι εκπληκτικό: ακόμη και το 1% ανοικτού χώρου σε ολόκληρη την επιφάνεια του τοίχου μπορεί να μειώσει κατά το ήμισυ την απόδοση της ηχομόνωσης. Γι’ αυτόν τον λόγο, η προσοχή στις λεπτομέρειες κατά την εγκατάσταση καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την πραγματική απόδοση σε εφαρμογές της καθημερινής πράξης.

Τεχνικές αποσύζευξης για την απομόνωση του δομικού θορύβου σε στεελ φρέιμινγκ

Κλιπ μόνωσης ήχου, επιπλέοντες δάπεδα και αναρτήσεις αποσβένουσες την ταλάντωση για χαλύβδινες δοκούς

Όταν μιλάμε για αποσύζευξη στην κατασκευή, αυτό που πραγματικά κάνουμε είναι να διαχωρίζουμε διαφορετικά τμήματα του κτιρίου, ώστε οι δονήσεις να μην μπορούν να διαδίδονται μέσω αυτών τόσο εύκολα. Αυτά τα μικρά κλιπ απομόνωσης ήχου που τοποθετούνται μεταξύ των χαλύβδινων δοκών και των καναλιών γυψοσανίδας λειτουργούν αρκετά καλά, επειδή περιέχουν ελαστικό υλικό που απορροφά τις κρούσεις. Ορισμένες μελέτες υποδεικνύουν ότι μειώνουν τον θόρυβο που διαδίδεται μέσω των κατασκευών κατά περίπου τρεις τέταρτα, αν και τα αποτελέσματα διαφέρουν ανάλογα με την ποιότητα της εγκατάστασης. Για τα δάπεδα, οι επιπλέουσες κατασκευές με ειδικά υποστρώματα λειτουργούν ως «κουβέρτες» αχορδοποίησης, δημιουργώντας φυσικά εμπόδια εναντίον των ανεπιθύμητων δονήσεων. Τα μηχανικά εξαρτήματα κρέμονται από ειδικά σχεδιασμένες βάσεις που μειώνουν το ποσό της δόνησης που μεταδίδεται σε όλο το κτίριο. Εάν εφαρμοστούν σωστά, όλες αυτές οι μέθοδοι διακόπτουν εκείνα τα ενοχλητικά «γέφυρες δόνησης», από τις οποίες ο θόρυβος συνηθίζει να διαρρέει, μειώνοντας συνήθως τα επίπεδα θορύβου κατά 15 έως 20 δεκαδικά (dB). Αυτό κάνει μεγάλη διαφορά σε διαμερίσματα ή γραφεία που κατασκευάζονται με χαλύβδινο σκελετό, όπου η ησυχία έχει μεγάλη σημασία.

Στοχευμένες Βελτιώσεις για Κρίσιμα Σημεία Αδυναμίας σε Κτίριο με Φέρουσα Δομή Από Χάλυβα

Ακουστικές πόρτες με βαθμολόγηση STC, λαμιναρισμένα/διπλά υαλοπίνακες και περιμετρική σφράγιση

Τα κτίρια με φέρουσα δομή από χάλυβα παρουσιάζουν συχνά προβλήματα στις περιοχές εισόδου. Οι πόρτες με βαθμολόγηση STC 45 ή υψηλότερη αποκλείουν πολύ αποτελεσματικότερα τον θόρυβο που διέρχεται από γειτονικούς χώρους ή από το εξωτερικό περιβάλλον. Οι υαλοπίνακες που κατασκευάζονται από λαμιναρισμένο γυαλί ή διπλό υαλό (με τις μικρές αεροθύρες ανάμεσα στα φύλλα) μειώνουν τη διέλευση του ήχου κατά περίπου το ήμισυ σε σύγκριση με τους συνηθισμένους μονούς υαλοπίνακες. Για τη σφράγιση των περιμέτρων πόρτων και παραθύρων, οι περιμετρικοί σφραγιστικοί λάστιχοι από ελαστομερή υλικά δημιουργούν σχεδόν αδιάκοπη σφράγιση κατά μήκος των ακμών. Αυτές οι σφραγίσεις αποτρέπουν το μεγαλύτερο μέρος των ενοχλητικών παρενόχλησης μέσω πλευρικών διαδρόμων που εισχωρούν μέσω των ρωγμών μεταξύ διαφορετικών δομικών στοιχείων.

Εσωτερική απορρόφηση: ακουστικά πλέγματα στην οροφή, ακουστικές διαχωριστικές πλάκες και εφαρμογές βινυλίου με υψηλή μάζα

Ο χάλυβας τείνει να ανακλά τον ήχο προς όλες τις κατευθύνσεις, γεγονός που σημαίνει ότι οι εσωτερικές επιφάνειες πρέπει να αντισταθμίζουν κατά κάποιο τρόπο αυτό το φαινόμενο. Για μεγάλους ανοικτούς χώρους, όπως αποθήκες ή εργοστάσια με υψηλές οροφές, οι κρεμαστοί ηχοαπορροφητικοί διαχωριστικοί πίνακες (baffles), γεμάτοι με μεταλλικό μαλλί (mineral wool) με βαθμολογία NRC τουλάχιστον 0,8, λειτουργούν εξαιρετικά καλά για τη μείωση των ηχητικών αντικρούσεων. Όσον αφορά τον διαχωρισμό διαφορετικών ζωνών εντός αυτού του είδους κτιρίων, οι μοντάρισματικοί ηχομονωτικοί διαχωριστικοί τοίχοι (modular acoustic partitions) κερδίζουν ολοένα και μεγαλύτερη δημοτικότητα. Συνήθως αυτοί οι διαχωριστικοί τοίχοι διαθέτουν υφασμάτινα επενδύσματα που περιβάλλουν πυρήνες από γυάλινο μαλλί (fiberglass) και προσφέρουν τόσο ευελιξία όσο και άριστη ηχομονωτική απόδοση για τη δημιουργία ξεχωριστών ζωνών μεταξύ γραφείων και παραγωγικών εμβαδών. Σε περιοχές όπου πραγματοποιούνται συχνές κρούσεις, η εφαρμογή βαρύτητας φορτισμένου βινυλίου (mass loaded vinyl) απευθείας επάνω σε χαλύβδινα πλαίσια μπορεί να κάνει μεγάλη διαφορά. Μιλάμε για μείωση της μετάδοσης ταλαντώσεων στο εύρος των 20 έως 30 δεκαβέλ (dB), ενώ παράλληλα διατηρείται ανέπαφος ο πολύτιμος χώρος δαπέδου για τις πραγματικές λειτουργίες.

Συχνές ερωτήσεις

Γιατί τα κτίρια με χαλύβδινη κατασκευή ενισχύουν τον θόρυβο;

Η υψηλή πυκνότητα του χάλυβα βοηθά στην απόκρυψη θορύβων υψηλής συχνότητας, αλλά η σκληρότητά του τον καθιστά ευάλωτο σε ταλαντώσεις υπό θορύβους χαμηλής συχνότητας, ενισχύοντας έτσι αυτούς τους θορύβους.

Πώς διαδίδονται οι ταλαντώσεις στις χαλύβδινες κατασκευές;

Οι ταλαντώσεις διαδίδονται γρήγορα μέσω του χάλυβα, μερικές φορές με ταχύτητα υψηλότερη των 5000 μέτρων ανά δευτερόλεπτο, περνώντας γύρω από τα συνηθισμένα υλικά μόνωσης μέσω δομικών αρθρώσεων και προκαλώντας μετάδοση θορύβου.

Ποια μέτρα αχροΐας αποδεικνύονται τα πιο αποτελεσματικά σε χαλύβδινα κτίρια;

Τα μεταλλικά πάνελ με πιστοποίηση ακουστικής απόδοσης, οι ελαστικοί οδηγοί (resilient channels), καθώς και η ειδική μόνωση και τα σφραγιστικά υλικά μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά τη μετάδοση θορύβου σε κτίρια με χαλύβδινη δομή.

Ποια είναι τα συνηθέστερα σημεία αδυναμίας για τον θόρυβο στα χαλύβδινα κτίρια;

Τα συνηθέστερα σημεία αδυναμίας περιλαμβάνουν τα παράθυρα, τις πόρτες και τις δομικές αρθρώσεις, όπου ο θόρυβος μπορεί να μεταδοθεί εύκολα μέσω ρωγμών ή κακώς σφραγισμένων περιοχών.