Hoe een gebouw met staalconstructie geluidsisoleren?

Waarom gebouwen met staalconstructies unieke uitdagingen vormen voor geluidsisolatie

Versterking van lucht- en contactgeluid door de hoge dichtheid en resonantie van staal

De hoge dichtheid van staal, ongeveer 7.800 kg per kubieke meter, draagt bij aan het afschermen van geluid met hoge frequenties, zoals mensen die praten of voorbijrijdende auto’s, volgens het zogenaamde Massawet-principe. Maar er is ook een andere kant aan dit verhaal. Staal is een vrij stijf materiaal, wat betekent dat het bij blootstelling aan geluid met lagere frequenties – onder ongeveer 250 Hz – behoorlijk trilt. Denk aan het brommen van machines of trillingen die via verwarmingssystemen worden overgebracht. Volgens onderzoek van het NRC Canada uit 2023 kunnen deze trillingen lage-frequentiegeluiden zelfs 6 tot 12 decibel luider maken. Wanneer stalen panelen niet adequaat gevoerd zijn, gedragen ze zich enigszins als grote trommelvellen: ze weerkaatsen meer dan 95 procent van elk geluid dat op hen valt, waardoor vervelende echo’s ontstaan die veel te lang in ruimtes blijven hangen.

Structurele geluidsoverdracht: hoe trillingen zich door metalen constructies en verbindingen verspreiden

Trillingen veroorzaakt door voetstappen, draaiende machines of bewegende onderdelen reizen extreem snel door staalkaders, soms met een snelheid van meer dan 5000 meter per seconde. Deze trillingen verspreiden zich via bouten, laspunten en andere structurele verbindingen rondom standaard isolatiematerialen. Ze dragen ook geluid met lage frequentie over vrij lange afstanden, soms tot ongeveer 30 meter van de bron verwijderd. Staal dempt deze trillingen van nature niet zo goed als hout. Tests hebben aangetoond dat staal bij frequenties rond de 100 Hz zelfs drie keer zoveel trillingsenergie afgeeft als hout. Dit maakt een groot verschil in praktijktoepassingen waarbij het beheersen van geluidstransmissie belangrijk is.

Effectieve geluidsisolatiestrategieën voor stalen constructies van gebouwomhullingen

Geluidstechnisch gewaardeerde geïsoleerde metalen panelen (IMP’s) en composietwandsystemen

Geïsoleerde metalen panelen (IMPs) die zijn ontworpen voor akoestiek, integreren geluidsbeheer direct in de wanden zelf. De panelen werken doordat ze materialen zoals steenwol of glasvezel tussen twee lagen staal 'sandwichen'. Deze opbouw kan geluidstransmissieklassen van ongeveer 45 tot 55 behalen, zonder dat de thermische isolatieprestaties van het gebouw worden aangetast. Gewone metalen gevelbekleding biedt dit niet. Bij IMPs worden geluidsgolven geabsorbeerd in de middenlaag, waar ze omgezet worden in warmte in plaats van terug te worden weerkaatst. Tests tonen aan dat deze panelen luchtgedragen geluid ongeveer 60 procent beter dempen dan gewone stalen wanden zonder isolatie. Dat is logisch bij commerciële gebouwen, waar geluidsbeheer een grote rol speelt.

Gelaagde constructie: luchtspleten, veerkrachtige profielen en continue afdichting van flankerende paden

Meertijdige assemblages neutraliseren structureel geluid via strategische ontkoppeling en massa-aanvulling. Een driedelige aanpak levert optimale resultaten op:

De techniek is gebaseerd op de natuurkundige principes van massa-veersystemen. Zware materialen zoals massaloaded vinyl of dikke gipsplaten vormen een barrière tegen externe geluiden, terwijl afzonderlijke binnenoppervlakken het geluid absorberen dat toch doordringt. Het juist toepassen hiervan is van groot belang. Elke opening tussen platen, rond leidingen of waar wanden de vloer ontmoeten, laat geluid ontsnappen. Onderzoeken tonen ook iets verrassends aan: slechts 1% open oppervlak over het gehele wandoppervlak kan de geluidsisolatieprestatie halveren. Daarom maakt aandacht voor detail tijdens de installatie in praktijktoepassingen zo’n groot verschil.

Ontkoppelingstechnieken om structureel geluid in stalen frames te isoleren

Geluidsisolatieklemmen, zwevende vloeren en trillingsdempende ophangers voor stalen balken

Wanneer we het over ontkoppeling in de bouw hebben, bedoelen we eigenlijk het scheiden van verschillende delen van het gebouw, zodat trillingen minder gemakkelijk door hen heen kunnen reizen. Die kleine geluidsisolatieclips die tussen stalen balken en gipsplatenprofielen worden geplaatst, werken vrij goed, omdat ze een rubberachtig materiaal bevatten dat de impact absorbeert. Sommige studies suggereren dat ze het via constructies verspreidende geluid met ongeveer driekwart verminderen, hoewel de resultaten variëren afhankelijk van de kwaliteit van de installatie. Voor vloeren werken drijvende constructies met speciale onderleggingen als geluidsisolerende dekens en vormen fysieke barrières tegen ongewenste trillingen. Mechanische apparatuur wordt opgehangen aan speciaal ontworpen steunen die de hoeveelheid trillingen die zich door het gebouw verspreiden, verminderen. Als dit correct wordt uitgevoerd, verstoren al deze methoden die vervelende trillingsbruggen waar geluid graag doorheen sijpelt, waardoor geluidsniveaus doorgaans met 15 tot 20 decibel worden verlaagd. Dit maakt een groot verschil in appartementen of kantoren met een stalen draagconstructie, waar stilte belangrijk is.

Gerichte verbeteringen voor kritieke zwakke punten in een gebouw met staalconstructie

Akoestische deuren met STC-classificatie, gelamineerde/dubbelglasramen en omtrekafdichting

Gebouwen met een stalen draagconstructie hebben vaak problemen in de buurt van toegangsgebieden. Deuren met een STC-waarde van 45 of hoger blokkeren geluid dat vanuit aangrenzende ruimtes of van buitenaf komt aanzienlijk beter dan standaarddeuren. Ramen met gelamineerd glas of dubbelglas (met die kleine luchtzakken tussen de glasplaten) verminderen geluidsoverdracht met ongeveer de helft ten opzichte van gewoon enkelglas. Voor de afdichting rond deuren en ramen vormen omtrekafdichtingen van rubberachtige materialen bijna een ononderbroken afdichting langs de randen. Deze afdichtingen voorkomen het grootste deel van het vervelende ‘zijkanaalgeluid’ dat via spleten tussen verschillende bouwcomponenten binnendringt.

Interne geluidsabsorptie: plafondbaffles, akoestische scheidingswanden en toepassingen van massaloaded vinyl

Staal heeft de neiging om geluid in alle richtingen te weerkaatsen, dus binnenoppervlakken moeten dit effect op een of andere manier tegengaan. Voor grote open ruimtes zoals pakhuisruimten of fabrieken met hoge plafonds werken hangende plafondafschermers die zijn gevuld met minerale wol met een NRC-waarde van ten minste 0,8 zeer goed om echo’s te verminderen. Bij het scheiden van verschillende zones binnen dergelijke gebouwen worden modulaire akoestische scheidingswanden steeds populairder. Deze hebben meestal stoffen bekledingen die vezelglascores omhullen en bieden zowel flexibiliteit als goede akoestische prestaties voor het creëren van afzonderlijke zones tussen kantoren en productiehalen. In gebieden waar veel impactactiviteiten plaatsvinden, kan het aanbrengen van massaloaded vinyl (MLV) direct op stalen constructies een groot verschil maken. We spreken hier over verminderingen van trillingsoverdracht van 20 tot 30 decibel, terwijl waardevolle vloerruimte behouden blijft voor daadwerkelijke bedrijfsprocessen.

Veelgestelde vragen

Waarom versterken gebouwen met staalconstructie geluid?

De hoge dichtheid van staal helpt hoogfrequent geluid te blokkeren, maar de stijfheid ervan zorgt ervoor dat het trilt bij laagfrequent geluid, waardoor deze geluiden worden versterkt.

Hoe verspreiden trillingen zich in stalen constructies?

Trillingen verspreiden zich snel door staal, soms met meer dan 5000 meter per seconde, en gaan via constructiekoppelingen om standaard geluidsisolatiematerialen heen, wat geluidstransmissie veroorzaakt.

Welke geluidsisolerende maatregelen werken het beste in stalen gebouwen?

Geluidstechnisch gewaardeerde metalen panelen, veerkrachtige profielen, en gespecialiseerde isolatiematerialen en afdichtingsmiddelen kunnen geluidstransmissie in gebouwen met stalen constructie effectief verminderen.

Wat zijn veelvoorkomende zwakke punten voor geluid in stalen gebouwen?

Veelvoorkomende zwakke punten zijn ramen, deuren en constructiekoppelingen, waar geluid gemakkelijk kan doordringen via openingen of onvoldoende afgedichte gebieden.