Geluidsproblematiek: Bouwkundig detailleren

Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:

Geluidsproblematiek.

Voor de volgende onderwerpen ga naar:

geluid algemeen;
lucht- en contactgeluid;
flankerend geluidsoverdracht;
geluidabsorptie en nagalmtijd;
acoustiek;

Geluid algemeen:

Geluid is een prikkel die wordt ervaren door ons gehoororgaan als gevolg van snelle fluctuaties van de luchtdruk. Hierbij spelen twee zaken een belangrijke rol: de sterkte van het geluid en de hoogte.

De sterkte van het geluid wordt bepaald door de grootte van de luchtdrukwisselingen en de hoogte van het geluid door de frequentie hiervan.
De sterkte van het geluid wordt uitgedrukt in decibellen (dB). In het dagelijks leven staan wij bloot aan geluiden, die een sterkte tussen de 0 en 140 dB hebben. Hoe hoger deze waarde, des te sterker het geluid.

zie extra Het weten waard (decibels en hoe tel je geluidsniveau's op)

Frequentie is het aantal luchtdrukwisselingen per seconde en is de tweede karakteristiek van geluid. Deze wordt uitgedrukt in Hertz (Hz).
Geluid wordt naar zijn frequentie ingedeeld in octaafbanden. Iedere band wordt gedefinieerd op basis van zijn middelste frequentie. Normaliter worden hierbij de volgende octaafbanden onderscheiden: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 en 4000 Hz.

Geluidssterkte van een aantal kenmerkende activiteiten:

Geluidsdruk (dB)	Activiteit	Belevingswijze
0	Gehoorgrens	Doodstil
20	Fluisteren op 1 m afstand	Heel stil
40	Rustige woonwijk	Stil
60	Gesprek op 1 m afstand	Rumoerig
80	Schreeuwen	Erg rumoerig
100	Zware industrie	Lawaai
120	Zwaar geweervuur	Ondraaglijk
140	Lancering van een raket op 100 m afstand	Ondraaglijk

geluidsniveau bron afbeelding: DGMR

Lucht- en contactgeluid:

Binnen het gebouw hebben we te maken met twee soorten geluid, te weten luchtgeluid en contactgeluid.

Bij luchtgeluid worden de geluidstrillingen via het medium lucht van de ene naar de andere ruimte overgedragen.
Bij contactgeluid worden trillingen overgedragen via een gemeenschappelijk constructiemateriaal [denk aan het gebruik van een klopboormachine bij een betonnen wand].

Wanneer trillingen een stof treffen, wordt een deel teruggekaatst. Van de niet teruggekaatste trillingen geeft een deel zijn energie af aan de moleculen van de stof zelf. Het niet geabsorbeerde gedeelte kan via de achterzijde weer uit het materiaal treden of het kan door het materiaal worden teruggekaatst en dan opnieuw aan het absorptieproces deelnemen.

De bestrijding van contactgeluiden moet vooral bij de bron worden gezocht, door te voorkomen dat het contactgeluid wordt opgewekt. Bijvoorbeeld door het verend ophangen van een speakerbox, het leggen van een zachte vloerbedekking en/of het dragen van zacht schoeisel.

Het tegenhouden van eenmaal opgewekt contactgeluid is veel ingewikkelder.

Ook tussen eengezinswoningen (voornamelijk in de vooroorlogse woningbouw en de bouw net daarna) blijkt de geluidwering maar al te vaak slecht en deze voldoet zeker niet aan de thans gestelde minimum eisen voor nieuwbouw.
De hoofdreden hiervan is, dat er in woningen tegenwoordig meer geluid wordt gemaakt dan vroeger en dat ook het aantal geluidbronnen is toegenomen.
bivoorbeeld:
Vroeger per woning een radio, 3 zenders, tussen 24.00 uur en 6.00 uur geen uitzendingen.
Thans in elke kamer een radio, tv en/of computer 24 uur per dag en onbeperkte keuze.
Het is dan ook niet zo verwonderlijk dat er nog al veel klachten over geluidhinder van de buren bij dergelijke woningen zijn.

Het achteraf verbeteren van de geluidwering is veelal te kostbaar en blijft dan ook meestal achterwege.

Zwaar en slap

Bij de bestrijding van met name luchtgeluid is een meer fundamentele kennis van het gedrag van geluid in lucht en begrip van het gedrag van materialen van belang. Geluid is een beweging, een trilling, die via de lucht, ons oor bereikt. Iedereen weet dat iets wat zwaar is, moeilijker in beweging is te krijgen dan iets wat licht is.

Geluidsisolatie begint daarom met gewicht. Een dichte massieve, zware vloer houdt dus beter geluid tegen dan een dunne lichte.
Maar ook de aard van het geluid is van invloed op de geluidsisolatie van een wand of vloer. Lage tonen worden minder goed tegengehouden dan hoge tonen. Zo kan bijvoorbeeld een dunne lichte vloer sisgeluiden nog wel goed isoleren maar bromgeluiden niet.
Vooral houten-balken-vloeren laten het op het punt van de bastonen afweten. Ook door voetstappen bijvoorbeeld worden zij gemakkelijk in trilling gebracht. Een ander belangrijk aspect dat de geluidsisolatie van een materiaal bepaalt, is de zogenaamde buigstijfheid. Buigstijve constructies (gemetselde muren bijvoorbeeld) stralen makkelijker geluid af dan buigslappe (bijvoorbeeld een muur van rubber blokken).

Omdat in de bouwpraktijk gemetselde dragende muren altijd buigstijf (moeten) zijn, zal zo'n muur extra zwaar moeten zijn om toch nog een redelijke geluidsisolatie te bereiken. Dat geldt evenzo voor betonvloeren, hoe zwaarder hoe beter. Lichte constructies moeten noodgedwongen slap zijn. Voorbeelden zijn dunne plaatmaterialen als gipsplaat, spaanplaat en glas. Omdat deze plaatmaterialen erg licht zijn, kunnen ze toch niet concurreren met een zware gemetselde muur.

Het meest ideale materiaal voor geluidsisolatie is zwaar en slap: loodslabben bijvoorbeeld. Een slechte combinatie van materiaaleigenschappen is stijf en licht; zo hebben gipsblokken of een dunne (holle) betonvloer een relatief geringe geluidsisolatie.
Uiteraard moet een materiaal niet doorblaasbaar of poreus zijn.

De geluidsisolatie is echter niet alleen afhankelijk van de massa van de scheidingsconstructie, maar ook van de bouwkundige detaillering en de betrouwbaarheid van de uitvoering. Daarom is bij het ontwerpen van bouwkundige details kennis nodig van bouwmaterialen en bouwmethoden.

Het voertuig voor geluid is lucht, dus als ergens lucht doorheen kan, kan er in principe ook (lucht)geluid doorheen.

Dubbel met spouw

Moet een grotere geluidsisolatie bereikt worden dan op grond van gewicht en stijfheid van de toegepaste materialen verwacht kan worden, dan heeft het voordelen de muur of de vloer dubbel uit te voeren.

Een voorbeeld hiervan is een "zwevende" vloer of een vrijdragend plafond.
Met zo'n spouwconstructie is het wel oppassen geblazen, omdat ieder contact tussen beide schalen een negatieve invloed heeft op de geluidisolatie.
Dat geldt niet alleen voor starre contacten, maar ook voor de lucht tussen beide schaaldelen. De luchtlaag gedraagt zich als een veer tussen twee massa's. Bij bepaalde tonen gaat dit systeem resoneren. Alleen bij hogere tonen zullen de beide massa's onafhankelijk van elkaar kunnen trillen en wordt isolatiewinst geboekt.
Daarom heeft een plafond op een kleine luchtlaag eerder negatieve dan positieve geluideffecten en een zwevende vloer op een dunne verende laag heeft geluidtechnisch ook geen enkele zin.

Een ander voorbeeld hiervan is de ankerloze spouwmuur welke vanaf de jaren 70 in de serie-woningbouw is toegepast. Door de volledige ontkoppeling, althans via de constructie, kan via deze route geen geluidsoverdracht meer plaatvinden

Voor een goede geluidwering dient de ankerloze spouwmuur, van metselwerk, een totale massa te bezitten van tenminste 36- tot 400 kg/m2, inclusief pleisterwerk.

kengetallen geluidsisolatie

zie extra Isolatie van een beglaasde gevel (fragment uit documentatie HVI (1980))

Flankerend geluidsoverdracht:

De kwaliteit van een scheidingsconstructie is niet alléén bepalend voor de isolatie tussen twee vertrekken. Een geluidbron in een vertrek brengt namelijk alle zes de begrenzingsvlakken (vloer, plafond, muren, gevel) van de betreffende ruimte in trilling.

Ligt een ander vertrek onder of boven deze (zend)ruimte, dan zal geluid niet alleen binnendringen door afstraling van de trillende scheidingsvloer (directe geluidsoverdracht), maar ook door de afstraling van de langs de vloer doorlopende, "flankerende" wanden en gevels.

Het geluid bereikt de luisteraar dus langs verschillende wegen.
De isolatie tussen twee aangrenzende ruimten kan door "omweggeluid" nadelig worden beïnvloed.
Soms is het omweggeluid nog sterker dan het directe geluid; dan is het zinloos de directe scheidingsconstructie beter isolerend te maken.

Flankerende geluidoverdracht kan plaats vinden via:

de vloeren;
Lichte steenachtige vloeren kunnen door geluid gemakkelijk in trilling worden gebracht. Dit geldt vooral voor de begane grondvloer die meestal lichter van uitvoering is dan een verdiepingsvloer.
Ook via houten vloeren kan geluid woren overgedragen, mede afhankelijk van de constructie, wijze van oplegging en koppeling van de (draag)-balken.
De flankerende geluidoverdracht via steenachtige vloeren kan worden verminderd door de vloeren voldoende massa tegeven. Die van houten vloeren kan worden beperkt door verzwaring van de gehele houten vloerconstructie of door toepassing van een zwevende houten dekvloer met geluidisolerende mineraalwol-vulling.
voor de algemene informatie over vloeren en geluid het betreffend onderdeel.

de binnenwanden;
Vooral de lichte steenachtige (enkelvoudige) niet dragende binnenwanden, kunnen veel geluid overdragen en afstralen.
De geluidoverdracht via dergelijke wanden kan worden beperkt, door:
     -  akoestische ontkoppeling;
     -  toepassen van buigslappe sandwich wanden;
     -  toepassen van relatief zware wanden.

bron afbeelding SBR 1974 (van steensmuur tot ankerloze spouwmuur
  voor de algemene informatie over binnenwanden betreffend onderdeel.

de gevel;
Vooral via gekoppelde gevelkozijnen en via lichte gevelpanelen vindt veel geluidoverdracht plaats.

het dakbeschot.
Doorlopend dakbeschot is hier meestal de boosdoener.
voor voorbeeld detail betreffend onderdeel.

Geluidabsorptie en nagalmtijd:

Het vermogen van bepaalde materialen of constructies om geluiden op te nemen (weg te nemen uit de ruimte of althans niet terug te kaatsen) noemen we absorbtie.
Het materiaal of de constructie is in het algemeen poreus. Dergelijke geluidabsorberende materialen of constructies hebben, althans op zichzelf, geen geluidwerende eigenschappen. (b.v. een open raam is 100% geluidabsorberend)

Goed absorberende materialen in een ruimte verminderen aanzienlijk de nagalmtijd.

Het product van het aantal m² wandoppervlakte met de absorptiecoëfficiënt a voor elk gebruikt wandmateriaal geeft de totale absorptie A.

Met de richtformule van Sabine : T=V/6A kan dan de nagalmtijd worden ingeschat.

1/6 is een evenredigheidsfactor;
T is de nagalmtijd in seconden;
V is het ruimtevolume in m³;
A is de totale geluidabsorptie van de ruimte, uitgedrukt in m² "open raam".

kengetallen geluidabsorbtiecoëfficienten

Acoustiek:

acoustiek is de toegepaste wetenschap die zich bezighoudt met het beheersen van geluidsverschijnselen en met het regelen van geluidsoverdracht.

fragment uit akoestiek in scholen - bouwwereld 68 (1972)

Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 22-02-2015

extra informatie behorende bij:

Geluid algemeen:

Het weten waard:

zie onderstaande onderdeel uit uit www.tonelly.nl/geluid/faq_geluid.htm

Decibels:

De sterkte van een geluid, gemeten zoals het door de mens wordt waargenomen, wordt uitgedrukt in decibel A: geschreven als dB(A). Door toepassing van een zogenaamde A-weging (bij geluidsmetingen door middel van een A-filter), wordt namelijk rekening gehouden met het feit dat de mens lage tonen minder luid ervaart dan midden- en hoge tonen met eenzelfde geluid(druk)niveau.
Twee even zware voorwerpen wegen samen twee maal zoveel als één voorwerp (dus twee maal zoveel kg). Dat gaat echter niet op voor de geluidsterkte.
Twee even sterke geluidbronnen veroorzaken tesamen slechts 3 dB(A) meer dan één afzonderlijke bron. Een verschil van 3 dB(A) is overigens net waarneembaar. Pas een verschil van 5 dB(A) is goed waarneembaar. Twee geluiden waarvan de geluidniveaus 10 dB(A) verschillen, wordt door de mens als dubbel of half zo luid ervaren.

Hoe tel je geluidsniveaus op?

Als er twee niet met elkaar verband hebbende ("ongecorreleerde") geluidsbronnen in een kamer zijn, bijvoorbeeld een radio met een gemiddeld geluidsniveau van 62.0 dB, en een televisie die geluid produceert met 73.0 dB, dan is het totale geluidsniveau in decibel een logaritmische optelling van 62 en 73 dB:

Gecombineerde geluidsniveau = 10 x log ( 10 (62/10) + 10(73/10) ) = 73.3 dB

N.B. Bij optelling van twee verschillende geluiden, kan het totale niveau nooit meer zijn dan 3 dB boven de hoogste van de twee geluidsniveaus. Als er echter een fase relatie (correlatie) is tussen de twee geluidsbronnen, dan kan het totale niveau maximaal 6 dB hoger zijn dan de hoogste van de twee waarden.

extra informatie behorende bij:

Lucht- en contactgeluid:

bron: DGMR

extra informatie behorende bij:

Lucht- en contactgeluid:

Isolatie van een beglaasde gevel

fragment uit documentatie "geluidsisolatie van houten wanden" HVI (1980)

Qua geluidsisolatie is het moeilijk gevels te vergelijken met woning-en kamerscheidingen.
Dit heeft de volgende oorzaak: in een gevel zijn gewoonlijk opgenomen vensters, glaspuien, toegangsdeuren,ventilatie-openingen enz. Allemaal constructies die geen hoge geluidsisolatie bezitten.
De uiteindelijke luchtgeluidsisolatie van een gevel wordt in sterke mate juist door de geringe isolatie van de samenstellende delen bepaald.

Om de invloed van de acoustisch zwakke componenten van een gevel aan te tonen, is de geluidsisolatie berekend van een gevel waarin een variërend glaspercentage.
Hierbij is voor de isolatie van de onbeglaasde gevel 50 dB aangehouden, voor het glas 20 dB Ter bepaling van de gedachte: 50 dB correspondeert met tweemaal halfsteens melselwerk met luchtspouw en 20 dB met 4 mm dik glas.
Achtereenvolgens is berekend wat de uiteindelijke gevelisolatie zal zijn bij een beglaasd oppervlak van 1, 5, 10, 50 en 100 %

geluidsisolatie