بهسازی صوتی ساختمان

slide-fb27484

مقدمه

انسان هميشه خواهان شنيدن صداهاي در محدوده آسايش شنوايي خود بوده و از صداهاي خارج از اين محدوده گريزان است. زندگي ماشيني در شهرهاي بزرگ موجب آلودگي صوتي شده و در فضاي خانه و محيط کار انواع صداهاي آزاردهنده وجود دارد؛ صدايي که از اتاق‌هاي مجاور به گوش مي‌رسد، صداي تردد اتومبيل در طبقه پارکينگ، صداي فعاليت همسايه‌ها، صداي تردد وسائل نقليه و فعاليت عمومي در کوچه و خيابان و … .

طبق آيين نامه‌ها و مقررات ساختماني، حدود قابل قبولي براي صداي محيط وجود دارد که در صورت تجاوز از آن، آسايش و سلامتي ساکنين به خطر مي‌افتد.

در حال حاضر به واسطه هدايت بخش قابل توجهي از بازار ساخت و ساز توسط افراد سودجوي فاقد تخصص کافي، وضعيت صدابندي در ساختمان‌ها، خصوصاً در واحدهاي مسکوني، آرامش ساکنين را مختل کرده است، که با توجه به جايگاه مسکن در خانواده ايراني و برخي ملاحظات فرهنگي و ديني، اهميت اين موضوع دو چندان مي‌گردد. از اين رو، بهسازي صوتي ساختمان‌ها امري ضروري به نظر مي‌رسد.

 

مفاهيم

بسامد (فرکانس)

بنا به تعريف، بسامد عبارت است از تعداد نوسان‌هاي امواج صوتي در مدت يک ثانيه که با واحد هرتز (HZ) بيان مي‌شود. به طور مثال موجي با بسامد 50 هرتز، در هر ثانيه 50 بار نوسان مي‌کند. فرکانس يک موج، نشان دهنده زير يا بم بودن آن صوت است.

شدت صوت، صداي مبنا و تراز شدت صوت

بنا به تعريف، شدت صوت عبارت است از مقدار انرژي که در واحد زمان از واحد سطح عمود بر راستاي انتشار امواج مي‌گذرد که با واحد وات بر مترمربع (W/m2) بيان مي‌شود. هرچه شدت صوت بيشتر باشد، مقدار انرژيي که گوش دريافت مي کند بيشتر است و انسان صدا را بلندتر احساس مي‌کند.

حداقل شدت صوتي که گوش انسان قادر به شنيدن آن است، صداي مبنا گفته مي‌شود.

در عمل براي سنجش شدت يک صوت، از نسبت آن با صداي مبنا استفاده مي‌کنند؛ کميت به دست آمده تراز شدت صوت ناميده مي‌شود و با واحد دسيبل (Db) بيان مي‌شود. تراز شدت صوت بيانگر ميزان بلندي صدا مي‌باشد.

تراز شدت صوت کميتي لگاريتمي است، نه خطي. بنابراين بلندي صوتي با تراز 120 دسيبل، دو برابر صوتي با تراز 60 دسيبل نبوده، بلکه به ميزان قابل توجهي بيشتر است.

انسان هميشه خواهان شنيدن صداهاي در محدوده آسايش شنوايي خود بوده و از صداهاي خارج از اين محدوده گريزان است. زندگي ماشيني در شهرهاي بزرگ موجب آلودگي صوتي شده و در فضاي خانه و محيط کار انواع صداهاي آزاردهنده وجود دارد؛ صدايي که از اتاق‌هاي مجاور به گوش مي‌رسد، صداي تردد اتومبيل در طبقه پارکينگ، صداي فعاليت همسايه‌ها، صداي تردد وسائل نقليه و فعاليت عمومي در کوچه و خيابان و … .

طبق آيين نامه‌ها و مقررات ساختماني، حدود قابل قبولي براي صداي محيط وجود دارد که در صورت تجاوز از آن، آسايش و سلامتي ساکنين به خطر مي‌افتد.

در حال حاضر به واسطه هدايت بخش قابل توجهي از بازار ساخت و ساز توسط افراد سودجوي فاقد تخصص کافي، وضعيت صدابندي در ساختمان‌ها، خصوصاً در واحدهاي مسکوني، آرامش ساکنين را مختل کرده است، که با توجه به جايگاه مسکن در خانواده ايراني و برخي ملاحظات فرهنگي و ديني، اهميت اين موضوع دو چندان مي‌گردد. از اين رو، بهسازي صوتي ساختمان‌ها امري ضروري به نظر مي‌رسد.

 

صدا

امواج صوتي بر اساس بسامد و تراز شدت طبقه بندي مي‌شوند. 

صدا به امواج صوتي گفته مي‌شود که حس شنوايي انسان قادر به تشخيص آن مي‌باشد.

راه‌هاي انتشار صوت

  • امواج به دو دسته تقسيم مي‌شوند؛ يکي امواج الکترومغناطيسي (مانند نور که براي انتشار به محيط مادي نياز ندارند) و ديگري امواج مکانيکي (مانند صوت که براي انتشار نياز به محيط مادي دارد). امواج صوتی در موقع انتشار، هواي مجاور خود را متراکم کرده و چگالي و فشار آن را نسبت به قبل افزايش مي‌دهد و اين لايه متراکم نيز به نوبه خود لايه مجاور خود را متراکم مي‌کند. بنابراين هنگام انتشار امواج صوتي، ذره هاي محيط منتقل نمي‌شوند بلکه حول نقطه تعادل خود حرکات نوساني انجام مي‌دهند. امواج صوتي به دو طريق در فضا منتشر شده و به گوش انسان مي‌رسند:

     صدای هوابرد: در اين حالت صوت از طريق گاز (هوا) منتشر و به گوش مي‌رسد. صداي تردد وسائل نقليه و فعاليت عمومي در خيابان از اين نوع مي‌باشند.

    صدای کوبه ای (پیکره ای): در اين حالت صوت از طريق مايع يا جامد منتشر و پس از تبديل به صوت هوابرد، قابل شنيدن مي‌شود. ارتعاش ديوار، تحت تاثير ضربه چکش و صداي دويدن بر روي کف ها از اين نوع مي‌باشند.

    هرگاه به ارتعاش درآمدن جدارهاي ساختمان (ديوارها و سقف ها)، تحت تاثير صداي هوابرد باشد آن را تراگسيل صداي هوابرد و چنانچه به ارتعاش درآمدن جدارها تحت تاثير ضربه باشد آن را تراگسيل صداي کوبه‌اي مي‌گويند.

انعکاس صدا و زمان واخنش Reverberation

  • صداهايي که در يک فضاي بسته توليد مي شود، به صورت پي درپي از سطوح مختلف منعکس شده و به گوش مي‌رسد. پس از دريافت صداي مستقيم (که در کوتاه ترين زمان ممکن به گوش مي‌رسد)، گوش قطاري از انعکاس هاي آن را نيز دريافت مي‌کند.

    بنابراين چيزي که در عمل شنيده مي‌شود، متشکل از صداي اصلي به علاوه صداهاي دنباله داری است که در اثر اين انعکاس هاي پي درپي به وجود مي‌آيد.

    اگر يک جفت از صداهاي پي درپي را در نظر بگيريم، واضح است که اين دو صدا با تاخير زماني خاصي به گوش شنونده مي‌رسند. چنانچه اختلاف زماني مذکور از مقدار مشخصي کمتر باشد، اين دو صداي همگون به صورت متصل و اگر از مقدار مشخصي تجاوز کند به صورت منفصل شنيده خواهند شد. از سوي ديگر، شدت انعکاس‌ها به تدريج کاهش مي‌یابد؛ زيرا در هر انعکاس، مقداري از انرژي موج بر اثر جذب صوت توسط سطوح منعکس کننده، مستهلک و در نتيجه دنباله‌اي ضعيف‌تر به صداي اصلي اضافه مي‌شود. انعکاس صدا بنا به تعريف، زمان واخنش مدت زماني است که طول مي‌کشد تا شدت صدا به ميزان 60dB افت پیدا کند. مقدار واخنش در يک فضا (که توسط زمان واخنش سنجيده مي‌شود) بايد از مقدار بهينه‌اي برخوردار باشد؛ چراکه مدت زياد آن باعث تداخل امواج صوتي و در نتيجه عدم وضوح صدا و مدت بسيار کم آن باعث بي روح يا خشک شدن صدا مي‌شود. شرايط هندسي فضا و قابليت جذب صوت مصالح، در زمان واخنش تعيين کننده بوده و براي تنظيم اين پديده، بايد در هنگام طراحي آکوستيکي، اين دو عامل مورد توجه قرار گيرند. ليکن ملاحظات معماري غالباً محدودي نهايي را در تامين شرايط هندسي يک فضا ايجاد مي نمايند؛ بنابراين استفاده از مصالح جاذب صوت راهگشا خواهد بود.

جذب صوت

  • علاوه بر استفاده از سطوح جذبي براي تنظيم زمان واخنش و بهبود کيفيت و وضوح صدا، از اين سطوح براي کاهش تراز صداهای مزاحم ناشي از انعکاس صدا نيز استفاده مي‌شود. استفاده از سطوح جذبي براي کاهش صداي همهمه افراد در فضاهايي مانند ادارات، بانک ها، فروشگاه ها، رستوران ها و اماکن پر ازدحام ديگر بسيار مؤثر می‌باشد.

    تقريباً تمامي مصالح دارای قدرت جذب صوت می‌باشند؛ ليکن قدرت جذب صوت در آن ها متفاوت است. ضريب جذب صوت را نسبت انرژي جذب شده به انرژي صوتي اوليه تعريف مي‌کنند. ضريب جذب صوت در مصالح، معکوس ضريب انعکاس آنهاست؛ بنابراين هرچه ضريب جذب بالاتر باشد، ضريب انعکاس کمتر خواهد بود. بازه اين کميت براي مواد مختلف، بين صفر تا يک می‌باشد. هر چه اين مقدار بيشتر باشد، قدرت جذب صوت آن ماده بيشتر خواهد بود. حداقل ضريب جذب صوت قابل قبول براي مصالح آکوستيک 0.6 است.

نوفه Noise

  • به هر گونه صداي ناخواسته و آزار دهنده، نوفه گفته مي‌شود. نوفه موجود در يک فضا مي‌تواند به دو صورت براي انسان مشکل به وجود آورد؛ عمومي ترين اثر آن ايجاد مزاحمت و يا ناراحتي رواني است و چنانچه از حد مشخصي فراتر رود، منجر به اختلالات رواني شده و يا به حس شنوايي انسان صدمه وارد نمايد.

    منشاء نوفه مي‌تواند خارجي يا داخلي باشد. چنانچه منبع نوفه خارج از فضاي مورد نظر باشد (مانند صداي تردد وسائل نقليه در خيابان)، در اين صورت سعي مي‌شود تا با استفاده از روش‌هاي عايق کاري صوتی، از نفوذ بيش از حد آن به داخل فضا جلوگيري شود؛ و اگر منبعي داخلي داشته باشد (مانند صداي همهمه افراد در يک رستوران يا سالن اداري)، در آن صورت با استفاده از مصالح جاذب صوت و تنظيم ساير شرايط آکوستيکي (مانند هندسه فضا) مي توان مقدار آن را کاهش داد.

بهسازي صوتي

  • وجود هر گونه صداي ناخواسته (نوفه هوابرد، نوفه کوبه اي و يا انعکاس صدا) در محيط، آزاردهنده بوده و بايد از نفوذ و يا به وجود آمدن چنين صداهايي تا حد امکان جلوگيري نمود.

    بهسازي صوتي بر دو اصل استوار است:

    1. کاهش انتقال صداهاي هوابرد و کوبه اي از خارج ساختمان به داخل و نيز در داخل ساختمان از يک فضا به فضاي ديگر، از طريق عايق کاري صوتي ديوارها، سقف ها، کف ها و ساير اجزاء ساختماني.
    2. کاهش انعکاس صدا در داخل فضاها، با استفاده از مصالح جاذب صوت (ايجاد سطوح جذبي).

    با استفاده از ساختارهاي کناف، مي‌توان هر دو مورد ذکر شده را، چه در مرحله ساخت و چه در مرحله بهره‌برداري، برآورده نمود.

     

روش‌های بهسازی صوتی ساختمان‌ها با استفاده از ساختارهای ساخت و ساز خشک

1 - روش‌هاي بهسازي صداهاي هوابرد

  • وقتي امواج صوتي روي جداري فرود مي‌آيد، انرژي آن به سه قسمت تقسيم مي‌شود؛ بخشي از انرژي منعکس، بخش ديگري جذب و بقيه آن عبور مي‌کند. هر چه مقدار انرژي جذب شده بيشتر باشد، صداي کمتري عبور مي‌نمايد. براي اين منظور، بايد جداره های ساختمان عايق کاري شوند که راهکارهاي زير ارائه می‌گردد:

 ديوارهاي پوششي

  • با استفاده از ديوار پوششي، مي‌توان مشخصات صوتي ديوارهاي موجود را تا رسيدن به حد مطلوب بهبود بخشيد. همچنين، براي ديوارهاي جداکننده بنايي در حال اجرا، مي‌توان بدون افزايش زياد ضخامت (و کاهش سطح مفيد بنا)، به عايق صوتي مطلوب دست يافت.

    در اين ساختار، صفحات روکش‌دار گچي بر روي زيرسازي فلزي پيچ شده (اين زيرسازي مي تواند به صورت متصل يا مستقل از ديوار زمينه اجرا شود) و لايه عايق در فاصله آزاد ميان صفحه روکش‌دار گچي (پانل گچی) و ديوار زمينه قرار داده مي‌شود. وجود فاصله آزاد، علاوه بر ايجاد فضاي مناسب جهت نصب لايه عايق، راه حل مناسبي جهت غلبه بر مشکلات اجرايي ديوار زمينه، مانند ناشاقول بودن ديوار و حذف شيارزني جهت عبور تأسيسات الکتريکي و مکانيکي، محسوب مي‌شود.

    قرارگیری تاسیسات در فضای خالی دیوار و دفن نشدن آن در داخل دیوار، علاوه بر رفع مسئله خوردگی و کاهش هزینه تعمیرات، دسترسی به تاسیسات و تعمیرات و نگهداری را در مرحله بهره برداری آسان می‌کند.

    در نتيجه، بهسازي صوتي با استفاده از ديوارهاي پوششي عايق دار، در کاهش مصرف مصالح، کاهش وزن ديوارها و افزايش سطح مفيد بنا مؤثر مي‌باشد.

    مزيت‌هاي اصلي ديوار پوششي، شامل سهولت و سرعت در اجرا، قابليت رنگ آميزي بلافاصله پس از نصب و دور ريز کم مصالح مي‌باشد. از مزاياي ديگر اين ساختار، امکان اجرا بر ديوارهاي با شرايط زمينه متفاوت و اجراي پوشش هاي با ارتفاع تا 10 متر مي‌باشد.

    علاوه بر عايق کاری صوتی، ديوارهاي پوششي جهت بهسازي حرارتي ساختمان‌ها، بازسازي ديوارهاي بنايي قديمي، پوشش ديوارهاي بنايي جديد (نازک کاري)، ايجاد فضاي تأسيساتي در ساختمان‌ها، ايجاد پوشش‌هاي با کد حريق و عايق کاري ديوارها در برابر رطوبت و بخار نيز به کار مي‌روند.

ديوارهاي جدا کننده داخلي و خارجي

  • ديوارهاي جداکننده داخلي، ديوارهاي غير باربري هستند که براي تقسيم فضاهاي داخلي استفاده مي‌شوند. اين ساختار شامل قاب‌هاي فولادي سبک بوده که صفحات روکش‌دار گچي (در يک يا چند لايه) به وسيله پيچ مخصوص بر روي آنها نصب مي‌شوند. فضاي خالي داخل ديوار، امکان استفاده از انواع عايق حرارتي و صوتي را فراهم نموده و همچنين عبور و دسترسي آسان به تأسيسات الکتريکي و مکانيکي را ميسر مي‌سازد.

    ديوار جداکننده خارجي، ساختار بسيار مناسبي جهت ساخت جداره‌هاي ساختمان هاي در حال احداث مي‌باشد. اين ساختار متشکل از قاب هاي فولادي سبک (به عنوان زيرسازي)، صفحات روکش‌دار گچي (به عنوان پوشش داخلي)، صفحات مسلح سيماني (به عنوان پوشش خارجي) و لايه الیاف معدني (به عنوان عايق) مي‌باشد.

روش‌هاي بهسازي صداهاي کوبه اي

  • يکي از مهم ترين عوامل بروز مزاحمت‌هاي صوتي کوبه‌اي در ساختمان ها، صداي ناشي از تردد افراد مي‌باشد.  

    حداکثر تراز صداي کوبه‌اي تراگسيل شدة مجاز، مطابق با مقررات ملي ايران، 50 دسيبل تعيين شده است؛ براي افزايش صدابندي سقف ها در مقابل صداهاي کوبه اي، راهکارهاي زير ارائه می‌گردد:

کف سازی با لايه اليافي

  • در اين روش، صدابندي توسط مفروش کردن کف با يک لايه اليافي (مانند موکت و فرش) حاصل مي‌شود. آزمايشات نشان می‌دهد که ميزان کاهش مزاحمت‌های صوتی با استفاده از اين نوع پوشش ها (بسته به چگالي و ضخامت لايه) بين 13 تا 29 دسيبل مي‌باشد.

کف هاي شناور

  • در اين روش صدابندي، کف سازی هر طبقه، از سقف سازه ای زيرين خود، با قرار دادن يک لايه اليافي (يا کشسان) و يا به وسيله پوکه ريزي (با استفاده از مواد معدني)، جدا مي‌شود. شکل زیر کف شناور را نشان می‌دهد. با استفاده از اين ساختار، مزاحمت های صوتی به ميزان 29 دسيبل کاهش مييابد. در صورت حذف لايه پرليت(نوعی پوکه معدني)، بهبود عملکرد صوتي به ميزان 21 دسيبل خواهد بود.

سقف‌هاي کاذب

  • اجراي سقف کاذب در زير سقف اصلي باعث کاهش تراگسيل صداهاي کوبه‌اي مي شود، که در صورت استفاده از لایه عایق در فضای خالی ميان سقف کاذب و سقف اصلي، ميزان اين کاهش بيشتر خواهد شد. سقف‌هاي کاذب خشک شامل سقف‌هاي يکپارچه (ثابت) و سقف‌هاي مشبک می‌باشد.

    سقف کاذب يکپارچه، شامل يک زيرسازي فلزي است (متصل به سقف سازه ای) که صفحات روکش دار گچي به وسيله پيچ مخصوص به آن متصل مي شوند.

    سقف‌کاذب مشبک، از شبکه سازه‌هاي سپري شکل و تايل‌هاي گچي تشکيل مي‌شود. شبکه مذکور به وسيله آويزهاي قابل تنظيم، به سقف اصلي متصل گرديده و سپس تايل‌هاي گچي درون اين شبکه قرار مي‌گيرند.

    علاوه بر خواص عايق کاری صوتی؛ اجراي سريع و آسان، عبور و دسترسی آسان تاسيسات مکانيکي و الکتريکي، انعطاف معماري بالا، خواص عايق کاری حرارتی و مقاومت در برابر حريق، از ويژگي هاي سقف کاذب مي‌باشند.

روش‌هاي بهسازي انعکاس صدا

  • همان طور که قبلاً گفته شد، سطوح انعکاسي در اطراف يک منبع صوت، با انعکاس مکرر صداها، از يک سو باعث از بين رفتن کيفيت و وضوح صدا و از سوی ديگر موجب افزايش تراز نوفه و ايجاد همهمه می‌شود. ميزان اين آثار به گستردگی و مشخصات سطوح انعکاسي بستگي دارد. در اين حالت، استفاده از سطوح جاذب صوت مي تواند در تنظيم و بهبود شرايط آکوستيکی محيط موثر باشد.

سقف‌هاي کاذب جاذب صوت

  • استفاده از سقف‌هاي کاذب مشبک با تايل‌هاي جاذب صوت (آکوستيک) را ه حل مناسبي براي تنظيم و بهبود شرايط آکوستيکی فضاها به شمار می‌رود. به کارگيری اين ساختارها در فضاهايي مانند سينماها و سالن‌های اجتماعات (که تنظيم زمان واخنش و ارتقاء کيفيت و وضوح صدا اهميت دارد) و يا در اماکن پر ازدحام مانند دفاتر کار، ادارات، بانک ها، فروشگاه‌های بزرگ و رستوران‌ها (که کاهش تراز نوفه و همهمه مطرح است)، بسيار مؤثر خواهد بود.

    تايل‌هاي آکوستيک این شرکت، در سه نوع گچي و معدني و پشم چوب توليد می‌شوند. اشکال زير، منحني های جذب صوت دو نوع از تايل های معدنی و پشم چوب را نشان می‌دهد.

مقررات آکوستیک ساختمان‌ها

  • در این بخش سعی شده است اشاره‌ای هرچند مختصر به مقررات ملی ساختمان در خصوص بحث عایق بندی صدا شود. ساختمان هایی با کاربری‌های متفاوت از آنچه در این کاتالوگ گفته شد وجود دارند (مانند فضاهای آموزشی، هتلها، ترابری و …) که برای آگاهی کامل از الزامات آ نها می توان به مبحث 18 مقررات ملی مراجعه نمود. جداکننده های تعریف شده در سیستم‌های ساخت و ساز خشک متنوع می‌باشند. با تغییر نوع ساختارها، و حتی در یک ساختار با تغییر نوع صفحات روکش‌دار گچی، ضخامت آن و نوع عایق استفاده شده در فضای خالی دیوار، می‌توان با حداقل ضخامت، به حداکثر عایق بندی صدا در فضاهای مختلف دست یافت.

مقررات عمومی

  • برای ارائه مقررات آکوستیکی در انواع ساختمان‌ها با کاربری مسکونی، هتل ها، ساختمان‌های آموزشی، بیمارستان‌ها و مراکز بهداشتی درمانی، ساختمان‌های اداری و تجاری، مراکز فرهنگی، مراکز تفریحی و ورزشی و مراکز ترابری، تراز نوفه محیطی در مناطق مختلف در جدول زیر تقسیم بندی می‌شود:

W111

  • این دیوار شامل یک ردیف زیرسازی فلزی و یک لایه پانل گچی معمولی در هر سمت آن می‌باشد. با اجرای این دیوار بدون استفاده از عایق الیاف معدنی، می‌توان به افت تراز شدت صوت 39 دسیبل دست یافت.

    ضخامت دیوار: 9.5cm نوع سازه: C70 نوع پانل: RG 12.5 mm

W112

  • این دیوار شامل یک ردیف زیرسازی فلزی و دو لایه پانل گچی معمولی در هر سمت آن می‌باشد. با اجرای این دیوار بدون استفاده از عایق الیاف معدنی، می‌توان به افت تراز شدت صوت 47 دسیبل دست یافت.

    ضخامت دیوار: 12 cm نوع سازه: C70 نوع پانل: RG 12.5mm

     

W115

  • این دیوار شامل دو ردیف زیرسازی فلزی، دو لایه پانل گچی معمولی در هر سمت آن و دو ردیف عایق الیاف معدنی به ضخامت 4 سانتیمتر می باشد. با اجرای این دیوار می‌توان به افت تراز شدت صوت 59 دسیبل دست یافت.

    ضخامت دیوار:  15cm  نوع سازه: C50 نوع پانل: RG 12.5 mm

W384-1

  • این دیوار شامل یک ردیف زیرسازی فلزی، یک لایه پانل گچی و یک لایه پانل سیمانی در هر سمت آن و یک لایه عایق الیاف معدنی به ضخامت 8 سانتیمتر می باشد. با اجرای این دیوار می‌توان به افت تراز شدت صوت 51 دسیبل دست یافت.

    ضخامت دیوار: 15cm  نوع سازه: CW100 نوع پانل: پانل مسلح سیمانی داخلی MR12.5 mm + 12.5 mm

دیوار خارجی

  • این دیوار شامل یک ردیف زیرسازی فلزی، دو لایه پانل گچی معمولی در سمت داخل، یک لایه پانل سیمانی در سمت خارج (نما) و یک لایه عایق الیاف معدنی به ضخامت 6 سانتیمتر می باشد. با اجرای این دیوار می‌توان به افت تراز شدت صوت 50 دسیبل دست یافت.

    ضخامت دیوار: 11.25 cm نوع سازه: CW75 نوع پانل: پانل مسلح سیمانی خارجی RG 12.5 mm +12.5 mm