Właściwości akustyczne stropów i układów podłogowych

Jednym z warunków uwzględnienia wymagań prawnych w procesie projektowania budynków jest znajomość właściwości akustycznych stosowanych rozwiązań. Pod pojęciem właściwości akustycznych rozwiązań w odniesieniu do wymagania podstawowego „Ochrona przed hałasem” rozumie się izolacyjność przegród od dźwięków powietrznych (dotyczy to ścian wewnętrznych, zewnętrznych oraz stropów) oraz izolacyjność od dźwięków uderzeniowych (dotyczy to stropów).

Należy przy tym rozróżnić izolacyjność akustyczną konkretnego rozwiązania przegród wyznaczoną w warunkach laboratoryjnych od izolacyjności akustycznej takich samych rozwiązań zastosowanych w budynku. Wymagania akustyczne ujęte w przepisach budowlanych odnoszą się zawsze do właściwości akustycznych przegród w budynku.

Od projektanta zależy dobór takich rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych, które spełnią te wymagania. Aby to było możliwe, projektant musi posiadać informacje na temat parametrów akustycznych konkretnych rozwiązań przegród budowlanych oraz znać zasady prognozowania izolacyjności akustycznej w budynku na podstawie parametrów akustycznych elementów budowlanych.

Właściwości akustyczne stropu zależą zarówno od jego konstrukcji, jak i od rodzaju tworzywa, z którego jest wykonany. Prognozowanie izolacyjności akustycznej w budynku na podstawie parametrów akustycznych elementów budowlanych oparte jest na uproszczonych modelach rozprzestrzeniania się dźwięku w budynku. Modele te i wynikające z nich algorytmy obliczeniowe ujęte są w normach PN-EN 12354-1:2002 i PN-EN 12354-2:2002.

Parametry charakteryzujące właściwości akustyczne stropów, podłóg i podkładów podłogowych

Parametry akustyczne stropów

Do oceny właściwości akustycznych stropów stosuje się następujące jednoliczbowe wskaźniki:

• wskaźniki do oceny izolacyjności od dźwięków powietrznych:
  • R_{w(C, Ctr)} – ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej Rw z dwoma widmowymi wskaźnikami adaptacyjnymi C i Ctr, wyznaczane według normy PN-EN ISO 717-1:1999 na podstawie wyników pomiarów charakterystyki izolacyjności akustycznej właściwej R, przeprowadzanych w warunkach laboratoryjnych zgodnie z normą PN-EN 20140-3:1999,
  • R_A1 = R_w + C – wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej, stosowany w odniesieniu do hałasów bytowych – wskaźnik podstawowy,
  • R_A2 = R_w + C_tr – wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej, stosowany w odniesieniu do hałasów o niskiej częstotliwości
• wskaźnik pomocniczy;
• wskaźniki do oceny izolacyjności od dźwięków uderzeniowych, wyznaczane według normy PN-EN ISO 717-2:1999 na podstawie wyników pomiarów charakterystyki poziomu uderzeniowego znormalizowanego Ln, przeprowadzanych w warunkach laboratoryjnych zgodnie z normą PN-EN 20140- -6:1999:
• L_n,w – ważony wskaźnik znormalizowanego poziomu uderzeniowego pod stropem,
• L_n,eq,0,w – równoważny wskaźnik ważony znormalizowanego poziomu uderzeniowego, wyznaczany dla stropu bez podłogi parametr stropu masywnego pozwalający określić wskaźnik Ln,w stropu z podłogą.

Do celów praktyki projektowe zaleca się stosowanie tzw. wartości projektowych powyższych wskaźników (R_A1R, R_A2R, L_n,w,R).

Są to, zgodnie z zasadą przyjętą w normie PN-B-02151-3:1999, wartości skorygowane o 2 dB w stosunku do otrzymanych z pomiarów (np. R_A1R = R_A1 – 2 dB, L_n,w,R = L_n,w + 2 dB). Ze względu na fakt, że w budynkach zawsze występuje przenoszenie boczne, stropy i ściany uzyskują tzw. przybliżoną izolacyjność akustyczną, mniejszą od określonej w warunkach laboratoryjnych. Dlatego też wymagania określone są dla wartości przybliżonych oznaczanych symbolami R’_A1 lub L’_n,w.

Parametry akustyczne podłóg

Parametrem akustycznym określającym przydatność podłóg do stosowania w celu zwiększenia tłumienia dźwięków uderzeniowych jest ΔL_w – ważony wskaźnik zmniejszenia poziomu uderzeniowego przez podłogę. Wskaźnik ten wyznaczany jest według normy PN-EN ISO 717-2:1999 z wyników pomiarów charakterystyki zmniejszenia poziomu uderzeniowego L, przeprowadzanych według normy PN-EN ISO 140-8:1999 dla stropu wzorcowego po ułożeniu badanej podłogi.

Możliwe jest również określenie przyrostu izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych stropu po zastosowaniu danej podłogi i wyznaczanie wskaźnika przyrostu izolacyjności akustycznej właściwej ΔR_A1 lub ΔR_A2. Zarówno wskaźniki te, jak i charakterystyka przyrostu izolacyjności akustycznej wyznaczane są według normy PN-EN ISO 140-16:2006 (U). Ponieważ jednak wartości tych wskaźników w dużym stopniu zależą od rodzaju stropu, na jakim jest stosowana dana podłoga oraz jego właściwości akustycznych, parametry te nie są wyznaczane obligatoryjnie. Mogą być one określane indywidualnie dla konkretnego typu stropu z daną podłogą. W praktyce pomiarowej dla podłóg (z wyłączeniem podłóg podniesionych) wyznacza się w warunkach laboratoryjnych tylko wartości wskaźnika ΔL_w. W celach projektowych należy posługiwać się wartościami projektowymi, czyli wskaźnikami ΔL_w,R będącymi o 2 dB niższymi niż wartości uzyskane z pomiarów.

Dla podłóg podniesionych, których zadaniem oprócz zwiększenia izolacyjności akustycznej od dźwięków uderzeniowych i powietrznych pomiędzy pomieszczeniem z podłogą podniesioną a pomieszczeniami na niższej kondygnacji (w przypadku zastosowania podłogi na stropie międzypiętrowym) jest izolowanie od dźwięków powietrznych i uderzeniowych sąsiednich pomieszczeń na tej samej kondygnacji, oddzielonych ścianką działową ustawioną na wspólnej podłodze podniesionej, określa się także:

• ważony wskaźnik znormalizowanej różnicy poziomów ciśnienia akustycznego przy wzdłużnym przenoszeniu dźwięku przez podłogę podniesioną Dn,f,w(C, Ctr), obliczony według normy PN-EN ISO 717-1:1999, z charakterystyki zmierzonej zgodnie z normą PN-EN ISO 10848-1:2006,
• ważony wskaźnik znormalizowanego poziomu uderzeniowego przy wzdłużnym przenoszeniu dźwięku uderzeniowego przez podniesioną podłogę Ln,f,w(C1), obliczony według PN-EN ISO 717-2:1999 z charakterystyki zmierzonej zgodnie z normą PN-EN ISO 10848-1:2006.

Systematyka i ogólna ocena właściwości akustycznych stropów

Stropy międzypiętrowe stosowane w budynkach powinny zabezpieczać przed przenikaniem dźwięków powietrznych i uderzeniowych z przylegających pomieszczeń. Wymagane właściwości akustyczne przegród w budynkach określa norma PN-B-02151-3:1999, która zastąpiła starą normę PN-87/B-02151/03 – obowiązującą do 31.12.2000 r.

W odniesieniu do stropów w normie tej podane są minimalne wartości wskaźników oceny izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej R’_A1 (lub wskaźników oceny wzorcowej różnicy poziomów D_nT,A1) oraz maksymalne wskaźniki poziomu uderzeniowego znormalizowanego przybliżonego L’_n,w w budynkach mieszkalnych jedno- i wielorodzinnych oraz w budynkach zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej.

Wartości tych wskaźników zależą od funkcji budynku i przeznaczenia sąsiadujących pomieszczeń. I tak np. dla stropów pomiędzy pomieszczeniami przyległych mieszkań w budynkach wielorodzinnych wartości tych wskaźników wynoszą: R’_A1 ≥ 51 dB, L’_n,w ≤ 58 dB. Mniejsze są wymagania dla budynków jednorodzinnych. Dla standardu podstawowego wymagane wartości wskaźników dla stropów wynoszą: R’_A1 ≥ 45 dB, L’_n,w ≤ 63 dB.

Żaden z badanych w ITB stropów nie zapewnia wystarczającej izolacyjności akustycznej, zwłaszcza w odniesieniu do dźwięków uderzeniowych. Niezbędne jest więc stosowanie podłóg zwiększających ich izolacyjność akustyczną. Podłogi spełniają w budynkach ważną funkcję akustyczną. Ich zadaniem jest zwiększenie izolacyjności akustycznej stropów, przede wszystkim w zakresie tłumienia dźwięków uderzeniowych.

Należy pamiętać o tym, że przekazany do użytkowania lokal powinien mieć stropy z odpowiednio dobraną podłogą, tak aby były spełnione wymagania normowe. Dokładanie przez użytkownika lokalu dodatkowych warstw (w sposób zgodny ze sztuką budowlaną) nie powinno spowodować pogorszenia właściwości akustycznych stropu z podłogą. Należy również pamiętać, że niewłaściwe wykonanie podłogi czy chociażby warstwy wierzchniej (przerwanie ciągłości izolacji przyściennej) powoduje znaczne obniżenie właściwości akustycznych podłogi pływającej, a co za tym idzie – obniżenie właściwości całego układu strop–podłoga.

Systematyka i klasyfikacja podłóg i podkładów podłogowych

Ze względu na konstrukcje i właściwości akustyczne rozróżnia się następujące rodzaje rozwiązań podłóg:

• PP – podłogi pływające,
• PL – lekkie konstrukcje podłogowe (tzw. posadzki pływające),
• PW – wykładziny podłogowe,
• PD – podłogi podniesione.

Schematy konstrukcyjne poszczególnych układów podłogowych przedstawiono na rys. 1–4.

Podłogi pływające (PP) są układami składającymi się z warstwy sprężystej (czyli warstwy izolacji akustycznej) i masywnej płyty dociążającej (jastrych). Warstwę sprężystą najczęściej wykonuje się z płyt ze styropianu elastycznego, wełny mineralnej lub też ostatnio wprowadzonych mat polietylenowych. Na warstwę izolacji akustycznej zabezpieczonej folią wodoszczelną wylewa się bezpośrednio na budowie jastrych cementowy, najczęściej o grubości 40 mm.

Podczas wykonywania podłogi pływającej należy zwrócić szczególną uwagę na zastosowanie izolacji przyściennej oddzielającej płytę dociskową od ścian pomieszczenia. Na ogół jest ona wykonywana z tego samego materiału co warstwa izolacyjna. Niewłaściwe wykonanie izolacji przyściennej (lub jej niewykonanie) jest przyczyną zmniejszenia skuteczności tłumienia dźwięków uderzeniowych nawet do 10 dB w porównaniu z właściwie wykonaną podłogą, gdyż płyta dociskowa zostaje konstrukcyjnie powiązana ze ścianami pomieszczenia i następuje przenoszenie dźwięku do pomieszczenia chronionego tzw. drogami bocznymi, po konstrukcji.

Prawidłowo wykonane podłogi pływające zwiększają izolacyjność stropów od dźwięków powietrznych i uderzeniowych. Przyrost izolacyjności od dźwięków powietrznych i uderzeniowych zależy od rodzaju materiału, jego sztywności dynamicznej i grubości.

Lekkie konstrukcje podłogowe (PL) (tzw. posadzki pływające) wykonuje się z warstwy sprężystej, która wpływa w sposób zasadniczy na właściwości akustyczne podłogi oraz wierzchniej warstwy podłogowej, która ma stosunkowo mały wpływ na właściwości akustyczne podłogi. Warstwę materiału sprężystego stanowią najczęściej maty o grubości 2–5 mm z pianki polietylenowej, z polistyrenu ekstrudowanego, płyty drewnopochodne, a czasem nawet tektura falista. Warstwą wierzchnią mogą być deski drewniane, parkiet, mozaika drewniana czy panele z drewna.

Podłogi te charakteryzują się stosunkowo dobrym tłumieniem dźwięków uderzeniowych, zwłaszcza w zakresie średnich i wysokich częstotliwości. Pomijany jest praktycznie wpływ tych podłóg na izolacyjność od dźwięków powietrznych. W związku z tym mogą one być stosowane na stropach, które wykazują zadowalającą izolacyjność od dźwięków powietrznych, w celu poprawy izolacji od dźwięków uderzeniowych.

Kolejnymi podłogami poprawiającymi izolacyjność akustyczną stropów są wykładziny z warstwą izolacyjną lub wykładziny dywanowe (PW). Wykładziny stosuje się w celu poprawy izolacyjności od dźwięków uderzeniowych. Nie poprawiają one natomiast izolacyjności od dźwięków powietrznych, a wręcz w niektórych przypadkach mogą spowodować nieznaczny spadek izolacyjności. Dlatego z akustycznego punktu widzenia zaleca się ich stosowanie na stropach, które mają min. 2 dB zapasu izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych w stosunku do wymagań normowych.

Podłogi podniesione (podesty PD) mogą spełniać następujące funkcje akustyczne w budynku:

• zwiększać izolacyjność akustyczną od dźwięków uderzeniowych i powietrznych pomiędzy pomieszczeniem z podłogą podniesioną a pomieszczeniami na niższej kondygnacji – w przypadku zastosowania podłogi na stropie międzypiętrowym,
• izolować od dźwięków powietrznych i uderzeniowych sąsiednie pomieszczenia na tej samej kondygnacji, oddzielone ścianką działową, ustawioną na wspólnej podłodze podniesionej.

Parametry akustyczne podłogi podniesionej zależą od następujących czynników:

• budowy płyty podłogowej,
• konstrukcji podparcia płyt podłogowych, a zwłaszcza konstrukcji słupków (stopek),
• obecności podkładek tłumiących i dodatkowej konstrukcji wsporczej,
• rodzaju nawierzchni podłogowej zastosowanej na płytach,
• wysokości podłogi,
• sposobu zagospodarowania przestrzeni podpodłogowej, a zwłaszcza wprowadzonych dodatkowych przegród dźwiękoizolacyjnych bądź dźwiękochłonnych.

Wskaźniki akustyczne powinny być wyznaczone dla wszystkich lub reprezentatywnych zmiennych parametrów podłogi podniesionej, tj. dla wszystkich rodzajów płyt podłogowych, wszystkich konstrukcji słupków, a zwłaszcza słupków z podkładkami tłumiącymi i bez podkładek, oraz z dodatkową konstrukcją wsporczą.

Wartość ΔLw dla podłogi o wysokości 100–200 mm można uznać za reprezentatywną dla podłóg o wysokości do 600 mm. Na podstawie wyznaczonego dla danej podłogi (z wyłączeniem podłóg podniesionych) wskaźnika zmniejszenia poziomu uderzeniowego ΔLw zostaje ona zakwalifikowana do odpowiedniej klasy akustycznej.

W Instytucie Techniki Budowlanej stosuje się klasyfikację akustyczną podłóg dostosowaną do wymagań normy PN-B-02151-3:1999 obowiązującej od stycznia 2001 r. Klasyfikacja uwzględnia zalecane w normie PN-B-02151-3:1999 obniżenie do celów projektowych wskaźników otrzymanych w laboratorium. Podstawę nowej klasyfikacji stanowią wartości projektowe, czyli obniżone o 2 dB wartości laboratoryjne wskaźnika Lw. Zasady klasyfikacji podano w tabeli 1. W procesie aprobacyjnym dla podłóg określa się, na podstawie pomiarów przeprowadzonych w laboratorium akustycznym według normy PN-EN ISO 140-8:1999, wartości wskaźnika Lw charakteryzującego badaną podłogę i przypisuje się jej klasę akustyczną.

Prognozowanie właściwości akustycznych stropów i podłóg

W normie PN-B-02151-3:1999 podano wartości minimalnych wymaganych wskaźników izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej R’w i maksymalnych wskaźników ważonego poziomu uderzeniowego znormalizowanego przybliżonego stropu L’_n,w. Wymagania te stanowią podstawę doboru podłogi, którą należy ułożyć na stropie, o określonych parametrach akustycznych. Zdecydowana większość obecnie stosowanych stropów spełnia wymagania izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych nawet ze znacznym naddatkiem. Nie zapewnia natomiast wystarczającej izolacyjności akustycznej, zwłaszcza w odniesieniu do dźwięków uderzeniowych.

Izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych stropów wraz z podłogą pływającą

Wartość wskaźnika izolacyjności akustycznej R’_w stropu z podłogą jest w głównej mierze zależna od izolacyjności akustycznej stropu bez dodatkowych warstw. Im wyższa jest jego izolacyjność akustyczna, tym mniejszy jest przyrost izolacyjności po zastosowaniu podłogi. Można przyjąć, że zastosowanie podłogi pływającej z jastrychem cementowym o grubości 40 mm zwiększa izolacyjność akustyczną stropów pustakowych o 5–7 dB, a stropów monolitycznych o 2–4 dB.

W normie PN-EN 12354-1:2002 podano metodę szacowania wartości przyrostu izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych. Izolacyjność akustyczna od dźwięków uderzeniowych stropów wraz z podłogą pływającą W normie PN-EN 12354-2:2002 podano uproszczoną metodę obliczania wartości ważonego wskaźnika poziomu uderzeniowego znormalizowanego L’n,w na podstawie ważonych wskaźników stropu Ln,eq,0,w i ważonych wskaźników zmniejszenia poziomu uderzeniowego ΔLw przez podłogę pływającą lub lekki układ podłogowy wyznaczonych zgodnie z procedurą ważenia zawartą w normie PN-EN ISO 717-2:1999. W metodzie uwzględniono również przenoszenie boczne w budynku.

Obliczone wartości porównuje się bezpośrednio z wartościami wymaganymi podanymi w normie PN-B-02151-3:1999. Zastosowanie tej metody jest ograniczone do pomieszczeń sąsiadujących w pionie oraz do stropów masywnych. Wpływ tłumienia materiałowego jest brany pod uwagę w sposób uśredniony, bez uwzględnienia specyfiki sytuacji, a przenoszenie boczne jest obliczane w sposób globalny na podstawie obliczeń przeprowadzonych według modelu szczegółowego.  

L_n,eq,0,w – jest równoważnym wskaźnikiem ważonym poziomu uderzeniowego znormalizowanego dla stropu bez dodatkowych warstw,

ΔL_w,R – jest projektowym ważonym wskaźnikiem zmniejszenia poziomu uderzeniowego podłogi pływającej lub lekkiej podłogi ułożonej bezpośrednio na stropie albo wykładziny również położonej bezpośrednio na stropie; w przypadku zastosowania lekkiego układu podłogowego na podłodze pływającej wartość ΔLW dotyczy tylko podłogi pływającej;

uwaga: do obliczeń według wzoru (1) należy przyjmować wartości projektowe, tzn. zmniejszone o 2 dB w stosunku do wartości otrzymanych w warunkach laboratoryjnych,

K – jest poprawką uwzględniającą przenoszenie dźwięków uderzeniowych przez jednorodne elementy boczne [dB], podaną w tabeli 2.

Jeśli jedna lub więcej bocznych przegród masywnych jest pokrytych dodatkowymi warstwami (okładzina na ścianie) o częstotliwości rezonansowej f_o < 125 Hz, masy powierzchniowe pokrytych elementów nie są uwzględniane w obliczeniach średniej masy (powierzchniowej).

Uwaga: w zasadzie poprawka K wyrażająca udział przenoszenia bocznego może być także wyprowadzona dla innych konfiguracji niż pomieszczenia sąsiadujące w pionie.

Wyznaczanie wymaganej izolacyjności podłogi (zasady doboru podłóg)

Dane akustyczne dotyczące występujących elementów powinny być przyjmowane przede wszystkim na podstawie standardowych pomiarów laboratoryjnych. Norma PN-EN 12354-2:2002 dopuszcza np. obliczenia teoretyczne lub wyniki pomiarów terenowych, lecz źródła zastosowanych danych powinny być jasno określone. Danymi wejściowymi są: równoważny ważony wskaźnik poziomu uderzeniowego znormalizowanego dla stropu bez dodatkowych warstw L_n,eq,0,w, ważony wskaźnik zmniejszenia poziomu uderzeniowego w wyniku zastosowania na stropie podłogi ΔL_w.

Tą metodą możliwy jest dobór odpowiedniej podłogi w zależności od parametrów akustycznych stropu bez warstw, w warunkach konkretnego bocznego przenoszenia dźwięku. Znając wymaganą minimalną wartość ΔL_w,R lub minimalną klasę akustyczną podłogi, można na podstawie danych zawartych w aprobatach technicznych dobrać odpowiednie rozwiązanie.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!