Як звукоізолювати будівлю зі сталевим каркасом?

Чому будівлі зі сталевого каркасу створюють унікальні виклики щодо звукоізоляції

Посилення повітряного та ударного шуму через високу щільність сталі та її резонансні властивості

Щільна природа сталі, що становить близько 7800 кг на кубічний метр, сприяє екрануванню високочастотних шумів, таких як розмови людей або проїжджаючі автомобілі, згідно з принципом «закону маси». Однак у цієї історії є й інший бік. Сталь — досить жорсткий матеріал, а це означає, що вона досить сильно вібрує під впливом низькочастотних звуків нижче приблизно 250 Гц. Мова йде, наприклад, про гул від машин або вібрації, що передаються через системи опалення. Згідно з дослідженням Національної раді Канади (NRC Canada), опублікованим у 2023 році, такі вібрації можуть навіть посилювати низькочастотні шуми на 6–12 децибелів. Коли стальні панелі не мають належного звукоізоляційного покриття, вони поводяться подібно великим барабанним плівкам: вони відбивають понад 95 % будь-якого звуку, що на них потрапляє, створюючи неприємні ехо, які надто довго тривають у приміщеннях.

Структурна передача: як вібрації поширюються через металевий каркас та з’єднання

Вібрації, спричинені кроками, роботою машин або рухомими частинами, поширюються надзвичайно швидко через стальні каркаси — іноді зі швидкістю понад 5000 метрів за секунду. Ці вібрації проникають крізь стандартні звукоізоляційні матеріали через болти, зварні з’єднання та інші конструктивні вузли. Вони також переносять низькочастотні звуки на значні відстані — іноді до 30 метрів від джерела. Сталь природним чином не гасить такі вібрації так, як це робить дерево. Випробування показали, що при частотах близько 100 Гц сталь передає втричі більше енергії вібрацій порівняно з деревом. Це має суттєве значення у практичних застосуваннях, де важливо контролювати поширення шуму.

Ефективні стратегії звукоізоляції для огороджувальних конструкцій будівель зі сталевим каркасом

Акустично сертифіковані ізольовані металеві панелі (IMP) та композитні стінові системи

Ізольовані металеві панелі (IMP), розроблені з урахуванням акустичних вимог, забезпечують контроль над поширенням звуку безпосередньо в стінах. Ці панелі працюють завдяки «сендвіч-конструкції», у якій мінеральна вата або скловата розташовані між двома шарами сталі. Така конструкція забезпечує клас звукоізоляції (STC) у діапазоні приблизно від 45 до 55, не погіршуючи при цьому теплозахисних характеристик будівлі. Звичайне металеве облицювання не має таких властивостей. У IMP звукові хвилі поглинаються середнім шаром і перетворюються на тепло замість того, щоб відбитися назад. Випробування показують, що ці панелі зменшують повітряний шум приблизно на 60 % ефективніше, ніж звичайні стальні стіни без теплоізоляції. Це логічно з урахуванням вимог до контролю шуму в комерційних будівлях.

Багатошарова конструкція: повітряні прошарки, еластичні кріплення та безперервне ущільнення для запобігання бічному поширенню шуму

Багатоетапні збірні конструкції зменшують структурний шум за рахунок стратегічного декоплювання та збільшення маси. Триетапний підхід забезпечує оптимальні результати:

Ця техніка ґрунтується на фізичних принципах маса–пружина. Тяжкі матеріали, такі як виніл із додатковою масою або товстий гіпсокартон, утворюють бар’єри проти зовнішнього шуму, тоді як окремі внутрішні поверхні поглинають те, що проникає крізь них. Правильне виконання цього має велике значення. Будь-які зазори між панелями, навколо труб або в місцях прилягання стін до підлоги дають змогу звуку проникати назовні. Дослідження також показали щось несподіване: лише 1 % відкритої площі на всій поверхні стіни може зменшити ефективність звукоізоляції вдвічі. Саме тому увага до деталей під час монтажу так сильно впливає на реальні результати.

Методи декоплювання для ізоляції структурного шуму в сталевих каркасах

Кліпси для звукоізоляції, плаваючі підлоги та гвинти для зменшення вібрації для стальних балок

Коли ми говоримо про декомпозицію в будівництві, то насправді маємо на увазі розділення різних частин будівлі таким чином, щоб вібрації не могли так легко поширюватися крізь них. Ті маленькі звукоізолюючі кліпси, які встановлюються між стальними балками та канавками для гіпсокартону, працюють досить ефективно, оскільки всередині них міститься гумоподібний матеріал, що поглинає ударні навантаження. Деякі дослідження свідчать, що вони зменшують поширення шуму через конструкції приблизно на три чверті, хоча результати можуть варіюватися залежно від якості монтажу. Для підлог застосовують «плаваючі» конструкції зі спеціальними підкладками, які діють подібно до звукоізолюючих ковдр, створюючи фізичні бар’єри проти небажаних вібрацій. Механічне обладнання підвішують на спеціально розроблених опорах, що зменшують передачу коливань у всій будівлі. Якщо це зроблено правильно, усі ці методи порушують ті неприємні «мости вібрацій», крізь які шум любить проникати, зазвичай знижуючи рівень шуму на 15–20 децибел. Це суттєво покращує акустичний комфорт у квартирах або офісах, побудованих із сталевого каркасу, де тиша має важливе значення.

Цільові модернізації критичних слабких місць у будівлі зі сталевим каркасом

Акустичні двері з рейтингом STC, ламіновані/з подвійним склінням вікна та периметральне ущільнення

У будівлях із сталевим каркасом часто виникають проблемні зони навколо вхідних приміщень. Двері з рейтингом STC 45 або вище набагато ефективніше блокують шум, що надходить із сусідніх приміщень або ззовні. Вікна з ламінованим склом або з подвійним склінням (з тими невеликими повітряними прошарками між склами) зменшують проходження звуку приблизно на половину порівняно зі звичайними одинарними склами. Для ущільнення дверей і вікон периметральні ущільнювальні прокладки з гумоподібних матеріалів утворюють майже нерозривне ущільнення по краях. Такі ущільнення запобігають проникненню більшості неприємного бічного шуму, що потрапляє через зазори між різними елементами будівлі.

Внутрішнє поглинання: підвісні акустичні екрани для стелі, акустичні перегородки та застосування важкого вінілового матеріалу

Сталь має тенденцію відбивати звук у різних напрямках, тому внутрішні поверхні повинні якось компенсувати цей ефект. У великих відкритих приміщеннях, таких як склади чи заводи з високими стелями, підвісні звукопоглинальні екрани, заповнені мінеральною ватою з коефіцієнтом звукопоглинання (NRC) щонайменше 0,8, дуже ефективно зменшують ехо. Щодо розділення різних зон у таких будівлях, усе більш популярними стають модульні акустичні перегородки. Зазвичай вони мають тканинне оздоблення, що обгортає ядро зі скловолокна, і забезпечують як гнучкість, так і високу ефективність при створенні окремих зон між офісами та виробничими цехами. У зонах, де відбувається значна ударна діяльність, нанесення важкого вінілової плівки (MLV) безпосередньо на сталеві каркаси може суттєво покращити ситуацію. Йдеться про зниження передачі вібрацій на 20–30 дБ, при цьому цінний робочий простір залишається незайнятим для фактичних операцій.

ЧаП

Чому будівлі зі сталевим каркасом посилюють шум?

Висока щільність сталі сприяє екрануванню шуму високої частоти, але її жорсткість призводить до вібрацій під впливом звуків низької частоти, посилюючи ці шуми.

Як поширюються вібрації у сталевих конструкціях?

Вібрації поширюються дуже швидко через сталь — іноді зі швидкістю понад 5000 метрів за секунду — обходячи стандартні звукоізоляційні матеріали через конструктивні з’єднання й спричиняючи передачу шуму.

Які заходи звукоізоляції найефективніші для сталевих будівель?

Акустично сертифіковані металеві панелі, пружні підвіски, спеціалізована ізоляція та герметики можуть ефективно зменшити передачу шуму в будівлях із сталевим каркасом.

Які типові слабкі місця щодо шуму в сталевих будівлях?

Типовими слабкими місцями є вікна, двері та конструктивні з’єднання, де звук легко проникає через щілини або недостатньо герметизовані ділянки.