Techniek

Delta-L is expert op het gebied van geluidsisolatie en trillingsisolatie en levert akoestische ontkoppeling en isolatoren voor de bouw en industrie. Maar wat betekenen die termen precies? Hier volgt een korte uitleg van de techniek die wordt toegepast in de bouwakoestiek.


Geluid en trillingen

We spreken van een trilling als er sprake is van een periodieke beweging rond een evenwichtsstand. Trillingen bewegen zich door materialen en voorwerpen voort als een golf en kunnen van het ene naar het andere lichaam worden overgedragen als deze met elkaar in contact staan. Die eigenschap zorgt ervoor dat trillingen zich goed kunnen voortplanten en ver van de bron voor overlast, gezondheidsproblemen of schade kunnen zorgen.

Trillingen ontstaan bij een trillingsbron, bijvoorbeeld een vibrerende machine (een continue trillingsbron), een langsrijdende trein (een herhaalde kortdurende trillingsbron) of een aardbeving (een incidenteel voorkomende trillingsbron). Vanaf die bron kan overdracht plaatsvinden en plant de trilling zich voort door een medium zoals de grond, de funderering van een gebouw of een vloer. Als trillingen worden overgedragen aan de lucht ontstaan kleine variaties in de luchtdruk, die we ervaren als geluid.

Een belangrijk begrip bij trillingen en geluid is de frequentie, uitgedrukt in de eenheid Hertz (Hz). Hertz is gedefinieerd als 1 gedeeld door de trillingstijd van de trilling in seconden. Ter illustratie: de heen en weer slingerende pendel van een staartklok doet er één seconde over om vanaf het moment dat het door de evenwichtsstand gaat (de pendel wijst recht naar beneden) één periodieke beweging te maken (van rechts naar links en terug naar de evenwichtsstand). De frequentie van deze trilling is 1 / trillingstijd = 1 / 1 = 1 Hz.

Frequentiespectrum trillingen en geluid, de frequentiegebieden van infrageluid, laagfrequent geluid, hoorbaar geluid en voelbare trillingen

De mens kan trillingen in de lucht met een frequentie van grofweg tussen de 20 Hz en 20 kHz waarnemen als hoorbaar geluid (afhankelijk van de persoon). De laagste frequenties (tussen de 0 en 125 Hz) kunnen ook worden gevoeld als trilling en worden vaak aangeduid als laagfrequent geluid. Dit is en term die je regelmatig tegenkomt in de geluids- en trillingsisolatie omdat deze trillingen zich beter door de grond en bouwconstructies kunnen voortbewegen dan trillingen met een hogere frequentie. Een andere term die voorkomt is infrasoon geluid of infrageluid, die wordt gebruikt voor frequenties lager dan 20 Hz.


Overdrachtspaden

Gangbare termen voor geluidsisolatie en trillingsisolatie zijn het akoestisch ontkoppelen en het verminderen van de overdraagbaarheid van trillingen. Om een ruimte of constructie op een effectieve manier akoestisch te ontkoppelen moet rekening worden gehouden met de verschillende overdrachtspaden.

Overdrachtspaden geluidEr wordt onderscheid gemaakt tussen:

  1. Luchtgeluid, het geluid dat vanaf de bron direct door de lucht wordt overgedragen. Ook als luchtgeluid een muur, vloer of plafond in trilling brengt en zo wordt overgedragen aan een aangrenzende ruimte gebruiken we deze term.
  2. Contactgeluid, het geluid dat wordt veroorzaakt door contact van een voorwerp met de bouwconstructie, bijvoorbeeld, een stuiterende bal, voetstappen of een boormachine.
  3. Flankerend geluid, geluid dat indirect via muren, vloeren en plafonds wordt overgedragen, ánders dan via de scheidingswand tussen de twee ruimten.

Isoleren

De overdracht van trillingen kan effectief worden tegengegaan door isolerende systemen in de bouwconstructie te verwerken. Twee principes die bij akoestische ontkoppeling ofwel geluidsisolatie en trillingsisolatie  een rol spellen zijn het massa-veer systeem en demping.

Isolatiesystemen zijn zo ontworpen dat zij zich gedragen als een massa-veersysteem, soms massa-veer-massasysteem genoemd. Dit is een systeem waarin twee massa’s met elkaar verbonden zijn door een veer. Wanneer massa 1 in trilling wordt gebracht, zal deze heen en weer gaan bewegen rond de evenwichtsstand. De uitwijking van de massa (u) is steeds omgekeerd evenredig met de terugdrijvende kracht (F t) die de massa steeds terug zal bewegen in de richting van, en vervolgens dóór de evenwichtsstand.Uitleg van het massa-veersysteem en harmonische trillingEr is dan sprake van een harmonische trilling. In de praktijk gaat het niet om één puur harmonische trilling, maar om trillingen in een breed frequentiespectrum. Bij de juiste keuze van stijfheid van de veer ten opzichte van de frequenties van de op te vangen trillingen, zal deze geheel of gedeeltelijk worden opgevangen door de veer.

Een tweede principe dat van belang is bij geluidsisolatie en trillingsisolatie, hoewel in mindere mate, is demping. Daarbij absorbeert het isolerende materiaal de trilling. In feite wordt de trilling in het materiaal omgezet in warmte.

De keuze voor een isolatiesysteem is sterk afhankelijk van de frequenties waartegen men wil isoleren en de eigenschappen van de bouwconstructie waarin deze worden verwerkt. Bouwconstructies of onderdelen daarvan zoals muren, vloeren of funderingen hebben een natuurlijke frequentie waarmee zij gaan trillen als ze uit de evenwichtstoestand worden gebracht, dit heet de eigenfrequentie. De eigenfrequentie van de eerder genoemde staartklok is 1 Hz. Immers, de klok is zo ontworpen dat als we de pendel optillen deze met een trillingstijd van 1 seconde heen en weer zal gaan slingeren.

Ook isolatiesystemen hebben een eigenfrequentie en omdat deze systemen worden gebruikt voor het afveren van een onderdeel van een bouwconstructie of machine noemen we die de afveerfrequentie (Fafveer). Een isolatiesysteem geeft een goede geluidsisolatie en trillingsisolatie als er een juiste verhouding is tussen de afveerfrequentie en de frequentie van de trillingen waartegen wordt geïsoleerd, de stoorfrequentie (Fstoor).

Deze afbeelding heeft een leeg alt-attribuut; de bestandsnaam is Grafiek-overdraagbaarheid-2-01-01-1024x616.jpg

Dit principe wordt duidelijk aan de hand van bovenstaande grafiek. Als de verhouding tussen Fstoor/Fafveer gelijk is aan 1 dan zal de trilling het systeem in beweging brengen, en omdat dit gebeurt in de eigenfrequentie van het isolatiesysteem leidt dit tot een (ongewenste) versterking van de trilling. Er is dan sprake van opslingering of resonantie. Naarmate de afveerfrequentie lager is ten opzichte van de storingsfrequentie (Fstoor/Fafveer wordt groter, we schuiven naar rechts in de grafiek) zal het isolerend vermogen van het isolatiesysteem groter zijn.


Toepassingen

Isolatoren zijn onder te verdelen in drie categorieën:

Type isolator Rubber veer Stalen veer Luchtveer
Afveerfrequentie 6 – 20 Hz 2,5 – 4,5 Hz 1 – 3 Hz 
Afbeelding
Voorbeelden CDM-SEB, CDM-GYM CDM-CHR CDM-AIR

Rubber veer
Een effectieve isolator voor geluid en trillingen van een theater of bioscoopzaal is een systeem gebaseerd op rubber veren, zoals CDM-SEB. Dit systeem wordt o.a. toegepast onder de randen van kanaalplaatvloeren en zorgt er voor dat geluid niet weglekt naar aangelegen ruimtes, zodat meerdere zalen gelijktijdig kunnen worden gebruikt.

Stalen veer
In gebouwen dicht bij het spoorlijnen kunnen de trillingen van treinpassages via de bodem in de constructie terecht komen en trillingshinder veroorzaken. Tegen deze laagfrequente trillingen kan effectief worden geïsoleerd met stalen veren. De stalen veren kunnen voorgespannen geleverd worden in stalen veerdozen, type CDM-CHR-BOX.

Akoestische opleggingen en trillingsdempers
Veel gebouwen bevinden zich in de directe omgeving bronnen van geluid en trillingen zoals tunnels, spoorwegen of drukke verkeersaders of zijn onderhevig aan interne bronnen. Om hier tegen te isoleren moet een gebouw (of een deel ervan) akoestisch ontkoppeld te worden bij de fundering. Akoestische opleggingen, ook wel trillingsdempers genoemd, zijn toepassingen die speciaal zijn ontwikkeld om te integreren in funderingen. Het kan gaan om matten (CDM-RAFT), stroken (CDM-STRIP) of blokken (CDM-SEB) van rubber, maar ook stalen veren worden toegepast (CDM-CHR).

Zwevende vloer
Een zwevende vloerconstructie houdt lucht-, contact- en flankerend geluid tegen. Door akoestische ontkoppeling van de bouwconstructie waarop de vloer ligt biedt het bescherming in ruimtes voor geluid van buitenaf, of voorkomt overlast van luide geluidsbronnen naar buiten toe. Delta-L biedt oplossingen voor huishoudelijke, commerciële of industriële belastingen. Die worden onder meer toegepast in sport-/fitnessscholen (CDM-GYM), gymzalen (CDM-LAT), theaterzalen en poppodia (CDM-FLOAT) en parkeergarages (CDM-QUIETDECK).

Akoestische voorzetwanden en verend afgehangen plafond
Voor isolatie van wanden tegen lucht-, contact- en flankerend geluid biedt Delta-L een aantal oplossingen voor de bevestiging van akoestische voorzetwanden. Elastische bevestigingen en/of elastische stroken, zorgen voor een effectieve akoestische ontkoppeling van de bouwconstructie. Vergelijkbare oplossingen zijn er voor toepassing in verlaagde / verend afgehangen plafonds ter voorkoming van de overdracht van geluid en trillingen naar bovengelegen ruimtes.

Doos-in-doos constructie
Als het nodig is om een ruimte volledig akoestisch te isoleren dan kunnen alle wanden, de vloer en plafond akoestisch worden ontkoppeld. Er is sprake van een doos-in-doos constructie als akoestische voorzetwanden, een verend afgehangen plafond en zwevende vloer samen een doos binnen de bouwconstructie vormen. In de onderstaande afbeelding is een doos-in-doos constructie weergegeven met een aantal mogelijk systemen voor de geluidsisolatie en trillingsisolatie. Links is een ‘droge’ zwevende vloer met beplating afgebeeld en rechts een ‘natte’ zwevende vloer met beton.

CDM-BOX-IN-BOX

Een goed voorbeeld van een doos-in-doos constructie is de Groningen PCC Hanzehogeschool. Delta-L werkte daarvoor de doos-in-doos constructies uit voor de geluidsisolatie en trillingsisolatie van de jazzclub, de ensembleruimte, de concertzaal, de studio, de regieruimte en de lesruimte.