Cum se izolează fonic o clădire cu structură din oțel?

De ce clădirile cu structură din oțel ridică provocări unice în ceea ce privește fonoizarea

Amplificarea zgomotului aerian și a zgomotului de impact datorită densității ridicate și rezonanței oțelului

Natura densă a oțelului, de aproximativ 7.800 kg pe metru cub, contribuie la izolarea zgomotelor de înaltă frecvență, cum ar fi vorbirea oamenilor sau trecerea mașinilor, conform principiului cunoscut sub denumirea de Legea Masei. Totuși, această poveste are și o altă fațetă. Oțelul este un material destul de rigid, ceea ce înseamnă că, de fapt, vibrează destul de intens atunci când este expus sunetelor de joasă frecvență, sub aproximativ 250 Hz. Gândiți-vă la zgomotele de tip „zgomot de fundal” provenite de la mașini sau la vibrațiile transmise prin sistemele de încălzire. Conform unui studiu realizat de Consiliul Național de Cercetare din Canada (NRC) în 2023, aceste vibrații pot amplifica, de fapt, zgomotele de joasă frecvență cu între 6 și 12 decibeli. Atunci când panourile din oțel nu sunt izolate corespunzător, ele se comportă într-o oarecare măsură ca niște tobe mari: reflectă înapoi peste 95% din orice sunet care le lovește, generând ecouri deranjante care persistă în încăperi mult prea mult timp.

Transmisia structurală: Cum se propagă vibrațiile prin structurile metalice și prin conexiuni

Vibrațiile cauzate de pași, mașini în funcționare sau piese în mișcare se propagă extrem de rapid prin cadrele din oțel, ajungând uneori la peste 5000 de metri pe secundă. Aceste vibrații se răspândesc în jurul materialelor izolante standard prin intermediul șuruburilor, punctelor de sudură și altor îmbinări structurale. Ele transportă, de asemenea, sunete de joasă frecvență pe distanțe destul de mari, ajungând uneori la aproximativ 30 de metri distanță de sursă. Oțelul nu atenuează în mod natural aceste vibrații, așa cum face lemnul. Testele au arătat că oțelul emite de trei ori mai multă energie vibratorie decât lemnul, la frecvențe de aproximativ 100 Hz. Acest lucru face o diferență semnificativă în aplicațiile practice, unde controlul transmisiei zgomotului este esențial.

Strategii eficiente de fonoizolare pentru învelișurile clădirilor cu structură din oțel

Panouri metalice izolate cu clasificare acustică (IMP) și sisteme peretelui compozit

Panourile metalice izolate (IMPs) concepute pentru acustică integrează efectiv controlul sunetului direct în pereții clădirii. Aceste panouri funcționează prin intermediul unei structuri stratificate, care încorporează materiale precum vata minerală sau sticlă fibroasă între două straturi de oțel. Astfel de panouri pot atinge clase de izolare acoustică la transmisie (STC) de aproximativ 45–55, fără a compromite performanța termică a clădirii. Învelișul metalic obișnuit nu oferă această funcționalitate. În cazul IMP-urilor, undele sonore sunt absorbite în stratul central, unde se transformă în căldură, în loc să se reflecte înapoi. Testele arată că aceste panouri reduc zgomotul aerian cu aproximativ 60 % mai eficient decât pereții simpli din oțel, fără izolație. Acest lucru este perfect logic în contextul clădirilor comerciale, unde controlul zgomotului are o importanță deosebită.

Construcție stratificată: spații de aer, canale reziliente și etanșare continuă pentru căile de propagare secundară

Asamblările în mai multe etape contracară zgomotul structural prin decuplare strategică și creștere a masei. O abordare în trei faze asigură rezultate optime:

Această tehnică se bazează pe principiile fizicii sistemelor masă-resort. Materialele grele, cum ar fi folia de vinil încărcată cu masă sau rigipsul gros, formează bariere împotriva zgomotului exterior, în timp ce suprafețele interioare separate absorb ceea ce pătrunde. Realizarea corectă a acestei tehnici este foarte importantă. Orice goluri între panouri, în jurul conductelor sau la intersecția pereților cu podeaua permit scăparea sunetului. Studiile arată, de asemenea, un fapt surprinzător: doar 1% din suprafața totală a peretelui rămas deschis poate reduce performanța izolării fonice la jumătate. De aceea, atenția la detalii în timpul instalării face o diferență semnificativă în aplicațiile reale.

Tehnici de decuplare pentru izolarea zgomotului structural în structuri din oțel

Cleme de izolare fonică, podele flotante și suspensii amortizoare pentru grinzi din oțel

Când vorbim despre decuplare în construcții, ceea ce facem de fapt este să separăm diferite părți ale clădirii astfel încât vibrațiile să nu se poată transmite prin ele la fel de ușor. Acele mici cleme de izolare fonică care se montează între grinzile de oțel și canalele de rigips funcționează destul de bine, deoarece conțin un material cauciucos în interior, care absoarbe impacturile. Unele studii sugerează că reduc cu aproximativ trei sferturi nivelul zgomotului care se propagă prin structură, deși rezultatele variază în funcție de calitatea montării. Pentru podele, soluțiile flotante cu sub-straturi speciale acționează ca niște pături fonoizolante, creând bariere fizice împotriva vibrațiilor nedorite. Echipamentele mecanice sunt suspendate de suporturi special concepute, care reduc cantitatea de vibrații transmise în întreaga clădire. Dacă sunt realizate corect, toate aceste metode perturbă acele neplăcute „punte vibratoare”, unde zgomotul are tendința să pătrundă, reducând în mod tipic nivelul zgomotului cu 15–20 de decibeli. Acest lucru face o diferență semnificativă în apartamente sau birouri construite cu cadre din oțel, unde liniștea este esențială.

Actualizări direcționate pentru punctele slabe critice dintr-o clădire cu structură de oțel

Uși acustice cu clasificare STC, ferestre laminare/cu geamuri duble și etanșări perimetrale

Clădirile cu structură metalică prezintă adesea zone problematice în jurul zonelor de intrare. Ușile cu clasificare STC 45 sau mai mare împiedică mult mai eficient trecerea zgomotului provenit din spații învecinate sau din mediul exterior. Ferestrele realizate din sticlă laminată sau cu geamuri duble (cu acele mici spații de aer dintre foi) pot reduce trecerea sunetului cu aproximativ jumătate față de geamurile obișnuite cu o singură foaie. Pentru etanșarea conturului ușilor și ferestrelor, etanșările perimetrale fabricate din materiale similare cauțiucului formează un sigiliu aproape continuu de-a lungul marginilor. Aceste sigilii împiedică majoritatea zgomotelor deranjante care pătrund prin golurile existente între diferitele componente ale clădirii.

Absorbție interioară: deflectori de tavan, pereți despartitori acustici și aplicații din folie de vinil cu masă crescută

Oțelul tinde să reflecte sunetul în toate direcțiile, astfel încât suprafețele interioare trebuie să contracareze acest efect într-un anumit mod. Pentru acele spații mari deschise, cum ar fi depozitele sau fabricile cu tavan înalt, panourile suspendate de tavan umplute cu vată minerală, care are un indice NRC de cel puțin 0,8, funcționează foarte bine pentru reducerea zgomotelor de ecou. În ceea ce privește separarea diferitelor zone din interiorul acestor tipuri de clădiri, pereții modulari acustici devin din ce în ce mai populari. Aceștia au, în mod obișnuit, acoperiri textile care învelesc miezuri din fibră de sticlă și oferă atât flexibilitate, cât și performanță ridicată pentru crearea unor zone distincte între birouri și spațiile de producție. În zonele în care are loc o activitate intensă cu impact, aplicarea directă a unui film de vinil încărcat cu masă pe cadrele de oțel poate face o diferență semnificativă. Vorbim despre reduceri ale transmisiei vibrațiilor cuprinse între 20 și 30 de decibeli, păstrând în același timp spațiul util de podea necesar operațiunilor reale.

Întrebări frecvente

De ce amplifică clădirile cu structură de oțel zgomotul?

Densitatea ridicată a oțelului ajută la blocarea zgomotului de înaltă frecvență, dar rigiditatea sa determină vibrația acestuia sub acțiunea sunetelor de joasă frecvență, amplificând astfel aceste zgomote.

Cum se propagă vibrațiile în structurile din oțel?

Vibrațiile se propagă rapid prin oțel, uneori cu peste 5000 de metri pe secundă, ocolind materialele obișnuite de izolare prin intermediul îmbinărilor structurale și provocând transmisia zgomotului.

Ce măsuri de fonoizolare sunt cele mai eficiente în clădirile din oțel?

Panourile metalice cu clasificare acustică, canalele reziliente, precum și izolații și etanșări specializate pot reduce eficient transmisia zgomotului în clădirile cu structură din oțel.

Care sunt punctele slabe frecvente în ceea ce privește zgomotul în clădirile din oțel?

Punctele slabe frecvente includ ferestrele, ușile și îmbinările structurale, unde sunetul poate trece ușor prin interstiții sau zone necorespunzător etanșate.