1. Дайте определение звука. Форма звуковых волн. Связь уменьшения интенсивности звука в зависимости от расстояния удаления от источника звука.

1. Дайте определение звука. Форма звуковых волн. Связь уменьшения интенсивности звука в зависимости от расстояния удаления от источника звука. Звук - распространяющиеся в упругих средах, газах, жидкостях и твердых телах механические колебания, воспринимаемые ухом. Колебания воздуха, источником которых является колеблющееся тело, называют звуковыми волнами, а пространство, в котором они распространяются, звуковым полем. Скорость распространения звуковых колебаний зависит от упругости среды, в которой они распространяются. В воздухе скорость распространения звуковых колебаний равна: c = 331,4 5, м/с при t=20˚С (𝑻𝒐 = 293˚K) скорость звука в воздухе c = 343 м/с (для расчетов принято c = 340 м/с) В безвоздушном пространстве звук не распространяется. Скорость звука в воде c = 1490 м/с, в стали c = 5039/5177 м/с. При распространении звука, вследствие колебаний частиц среды, в каждой точке звукового поля происходит периодическое изменение давления. Среднее квадратичное значение величины этого давления, обозначаемое буквой P, называют звуковым давлением. За единицу звукового давления принята величина Паскаль (Па), равная силе в один Ньютон (Н), действующей на площадь в один квадратный метр (Н/м2). 1 Па = 1 Н/м2. Чем больше звуковое давление, тем громче звук. Периодом называют время (с), в течение которого происходит одно полное колебание. Чем больше частота колебаний, тем меньше их период, т.е. f=1/T. Таким образом, частота колебаний тем больше, чем меньше их период, и наоборот. Частотой колебаний называют количество полных колебаний в секунду. За единицу измерения частоты (f) принят 1 герц (Гц). 1 герц соответствует одному полному (в одну и другую сторону) колебанию, происходящему за одну секунду. Голос человека создает звуковые колебания частотой от 80 до 12000 Гц, а слух воспринимает звуковые колебания в диапазоне 16-20000 Гц. Амплитудой колебаний называют наибольшее отклонение колеблющегося тела от его первоначального (спокойного) положения. Чем больше амплитуда колебания, тем громче звук. Если размеры звучащего тела малы по сравнению с удалениями от него слушателей, то такой источник звука приближенно может быть рассматриваем как точечный. При этом звуковые волны, не вполне оформленные в непосредственной близости от источника, получают на некотором удалении сферическую форму с центром в источнике звука. Если источником звука служит стержень значительной длины, волны будут иметь цилиндрическую форму. Колебания плоскости значительных линейных размеров возбуждают плоскую волну. Интенсивность звука в цилиндрических волнах уменьшается при удалении от источника звука обратно пропорционально расстоянию, то есть каждое удвоение расстояния уменьшает уровень звука на 3 дБ. Уменьшение интенсивности звука в сферических волнах обратно пропорционально квадрату расстояния, то есть при удвоении расстояния сферическая волна ослабевает на 6 дБ. Интенсивность звука в плоской волне не изменяется с удалением от источника звука. Потери звуковой энергии в плоской волне происходят только в результате преодоления вязкого сопротивления воздуха, поэтому плоская волна проходит значительные расстояния с постоянной интенсивностью звука. Когда необходимо повысить направленность излучения звука, стараются сформировать плоскую волну например с помощью рупоров. Все три типа волн могут превращаться друг в друга. Кроме того, на большом (по сравнению с длиной волны) расстоянии от источника звука маленькие участки сферической или цилиндрической волны неотличимы от плоской, тогда как вблизи от источника звука могут сосуществовать все три типа волн.	2. Основные параметры звуковой волны (звуковое давление, звуковая мощность, плотность звуковой энергии, интенсивность звука), дайте определение и приведите расчетные формулы. Звуковое давление P – переменная составляющая давления воздуха или газа, возникающая в результате звуковых колебаний, Па. Определяет силовое воздействие звуковой волны в заданной точке пространства на мембрану уха или микрофон. Звуковая мощность N – количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через заданную поверхность, Вт. Плотность звуковой энергии w – количество звуковой энергии в единице объема среды: w=J/c=p^2/ρc^2, где J – интенсивность звука Интенсивность звука J (удельная звуковая мощность) – количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади фронта волны, Вт/м^2. Характеризует перенос энергии при расширении звуковой волны, т.е. плотность полотна звуковой мощности: J = p^2/ρc^2= W/S, где p^2 – среднеквадратичное значение звукового давления; ρ – плотность воздуха (ρ = 1,2 кг/м^3при t=20˚С); с – скорость звука в воздухе (с = 343 м/с при t=20˚С); s – площадь фронта волны. Скорость распространения звука с с длиной волны λ и частотой колебаний f в среде с модулем упругости Е и плотностью ρ запишется: с =√E/ρ = λf, м/с – основная формула акустики. Термин «частота» предложен английским ученым Джоном Вильямом Стреттом – лордом Рэлеем, автором классической «Теории звука». Единица измерения частоты Гц (герц), равная числу полных колебаний в секунду, названа в честь немецкого физика Генриха Рудольфа Герца. Скорость звука в широких пределах не зависит от его интенсивности и частоты. Акустическое сопротивление среды (акустический импеданс) есть Z =p/v = ρc, где ρ – плотность среды c – скорость звука в среде v – колебательная скорость звуковой волны, определяется формулой v=p/ρc Звукоизолирующая способность r преграды равна отношению интенсивности звука в падающих на преграду волн к интенсивности звука в прошедших сквозь преграду волнах: r =J1/J3 На границе раздела двух сред она определяется формулой Огюста Жана Френеля: r =1/4(√Z1/Z2+√Z2/Z1)^2, где Z1 и Z2 – акустические импедансы первой и второй среды соответственно. Отсюда следует, что звукоизолирующая способность преграды в виде границы раздела двух сред, зависит только от соотношения акустических импедансов. Рассогласование импедансов (т.е. Z1 >> Z2 или Z2 >> Z1) по обе стороны границы раздела двух сред и обуславливает звукоизолирующий эффект. Звукоизоляция преграды R – десятикратный десятичный логарифм звукоизолирующей способности преграды r с учетом порогового уровня интенсивности звука J0 = 10^-12 Вт/м^2 и порогового уровня звукового давления p0=√J0ρc ~ 2,1·10^-5 Па. где L1 и L3 – уровни звука (звукового давления) в падающей и прошедшей волнах соответственно. Звукопоглощение преграды α есть отношение разности интенсивностей звука в падающих на преграду волнах J1 и отраженных от преграды волнах J2 к интенсивности звука в падающих волнах J1: α=(J1-J2)/J1 Соотношение между коэффициентом звукоизоляции слоя и коэффициентом звукопоглощения обратно пропорциональное: r=1/α Звукоизоляция – это отражение и поглощение звуковой энергии Звукопоглощение – это уменьшение отраженной от преграды величины звуковой энергии. В общем виде: 𝜶 = 𝝉 + δ, где 𝝉 – коэффициент проницаемости δ – коэффициент рассеяния. Главные принципы звукоизоляции: 1. Принцип взаимности состоит в том, что при изменении направления движения звуковых волн на противоположное, звукоизоляция преграды не изменится. Иными словами, с какой стороны преграды на нее не падал бы звук, звукоизоляция преграды остается неизменной. 2.Принцип прозрачности (принцип согласования импедансов) состоит в том, что звукоизоляция равна нулю, если импеданс материала преграды Z2 = ρ2c2 и импеданс среды по обе стороны преграды Z0 = ρ0c0 равны друг другу, т.е. Z2 = Z0 (импедансы согласованы) как величины произведения плотности среды или материала на скорость звука в них, а не по отдельности плотности и скорости звука. 3. Принцип рассогласования импедансов состоит в том, что для получения большой звукоизоляции необходимо рассогласовать импедансы материала преграды и среды по обе стороны преграды, т.е. выполнить одно из условий: Z2 >> Z0 или Z0 >> Z2. Главные законы звукоизоляции Закон массы (защита от воздушного шума) Вводим понятие поверхностной массы преграды m = ρs (масса преграды площадью в 1м^2 толщиной s). Звукоизоляция по закону массы увеличивается при увеличении массы преграды m и частоты звуковых колебаний ω = 2πf. При одной и той же толщине поверхностная масса преграды будет тем больше, чем больше плотность материала преграды. Наиболее распространенным материалом для звукоизолирующих преград от воздушного шума являются металлы, стекло, дерево, кирпич, бетон. Закон упругости (изоляция от ударного шума) «Закон массы» является основным законом для звукоизоляции от воздушного шума. Он действует, когда преграда очень тонкая и ее импеданс во много раз больше импеданса окружающей среды. Если же импеданс очень тонкой преграды во много раз меньше импеданса окружающей среды, то звукоизоляция преграды определяется по закону упругости. Для звукоизоляции от ударного и структурного шума он является основным. В отличие от воздушного шума, распространяющегося по воздуху, структурный и ударный шум распространяется по конструкциям	3. Основная формула акустики. Акустическое сопротивление среды. Приведите расчетные формулы. Физиологическая акустика Для всех органов чувств человека ощущение пропорционально логарифму раздражителя, выраженному в единицах порога ощущения. Это закон Вебера-Фехнера. Две величины излучаются и воспринимаются человеком: · интенсивность звука J = p^2/ρc^2 (Вт/м^2); · частота колебаний f = 1/T= (1/с), где Т – период колебаний, с. Уровень интенсивности звука и уровень звукового давления: L = 10 lg J/J0 = 10 lg p^2/p0^2 = 20 lg p/p0 (дБ), где p –среднеквадратическое значение звукового давления за период Т, Па; J0 = 10^-12 Вт/м^2; р0 = 2,1·10^-5 Па; Единица измерения «децибел» названа в честь американского ученого Александра Грейама Белла. Все звуки, с точки зрения восприятия человеком, можно разделить на музыкальные (ноты) и немузыкальные (шумы). Ноты располагаются в музыкальный строй, называемой гаммой. Хроматическая гамма с 12-тиступенчатой интервальной системой нот, которая укладывается в интервал, равный октаве. При переходе от какой-либо ноты к ее октаве частота колебаний удваивается. Третьоктава в строительной акустике равна хроматической терции. Международный стандарт ноты «ля» первой октавы имеет частоту 440 Гц. Хаотичное, нестройное смешение звуков, отрицательно действующее на нервную систему человека, называется шумом. Основные типы шумов в здании Шумы, распространяющиеся в здании, условно можно разделить на три типа: ударный, воздушный и структурный. Воздушный шум попадает на препятствие после того, как он был излучен в воздух. Источником может быть крик, лай собаки или работающая акустическая система или телевизор. Ударный шу м возникает непосредственно при механическом воздействии какого-либо предмета на перекрытие (стук обуви, передвижение мебели, падение на пол предметов). Структурный шум классифицируется не по способу возбуждения, а принципу распространения: он передается по элементам конструкции здания (по структуре). И его причиной может быть шум как ударного, так и воздушного типов возбуждения. Современное строительное производство предусматривает на всех его стадиях от проектирования до сдачи в эксплуатацию обязательный учет требований санитарных норм защиты от шума как в жилье, так и на рабочих местах. Федеральный закон №384-ФЗ от 23.12.2009г. «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» На основании указанного закона разработаны и 15.08.2010г. введены в действие новые санитарные нормы СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях». В настоящее время в строительстве основными документами по звукоизоляции ограждающих конструкций являются СП 51.13330-2011 «Защита от шума» (актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 «Защита от шума») и расчетное пособие к нему СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».	4. Звукоизолирующая способность преграды. Как она определяется на границах 2х сред? Звукоизолирующая способность r преграды равна отношению интенсивности звука в падающих на преграду волн к интенсивности звука в прошедших сквозь преграду волнах: . На границе раздела двух сред она определяется формулой Огюста Жана Френеля: , где Z1 и Z2 – акустические импедансы первой и второй среды соответственно. Отсюда следует, что звукоизолирующая способность преграды в виде границы раздела двух сред, зависит только от соотношения акустических импедансов. Рассогласование импедансов (т.е. Z1>>Z2 или Z2>>Z1) по обе стороны границы раздела двух сред и обуславливает звуоизолирующий эффект. Звукоизоляция преграды R – десятикратный десятичный логарифм звукоизолирующей способности преграды r с учетом порового уровня интенсивности звука J0=10^-12Bm/м^2и порового уровня звукового давления Па. , Где - уровни звука (звукового давления в падающей и прошедшей волнах соответственно. Звукоизоляция – способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук. Звукопоглощение преграды α есть отношение разности интенсивностей звука в падающих на преграду волнах J1 и отраженных от преграды волнах J2 к интенсивности звука в падающих волнах J1: Соотношение между коэффициентом звукоизоляции слоя и коэффициентом звукопоглощения обратно пропорциональное:
5. Звукоизоляция преграды. Звукопоглощение преграды. Приведите расчетные формулы.	6. Главные принципы звукоизоляции. В чем их суть? Приведите примеры.	7. Главные законы звукоизоляции. В чем их суть? Приведите примеры.	8. дайте определение шума. Какие виды шумов и как распространяются в здании? СП 51.13330-2011 «Защита от шума» Основные термины и определения Проникающий шум – шум, возникающий вне данного помещения и проникающий в него через ограждающие конструкции, системы вентиляции, водоснабжения и отопления. Постоянный шум – шум, уровень звука которого изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187. Непостоянный шум – шум, уровень звука которого изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187. Тональный шум – шум, в спектре которого имеются слышимые дискретные тона. Тональный характер шума устанавливают измерением в третьеоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем 10 дБ. Импульсный шум – непостоянный шум, состоящий из одного или ряда звуковых сигналов (импульсов), уровни звука которого (которых), измеренные в дБА1 и дБА соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера по ГОСТ17187, различаются между собой на 7 дБА и более. Октавный уровень звукового давления – уровень звукового давления в октавной полосе частот в дБ. Уровень звука – уровень звукового давления шума в нормируемом диапазоне частот, корректированный по частотной характеристике А шумомера по ГОСТ 17187, дБА. Эквивалентный (по энергии) уровень звука – уровень звука постоянного шума, который имеет то же самое среднеквадратическое значение звукового давления, что и исследуемый непостоянный шум в течение определенного интервала времени, дБА. Максимальный уровень звука – уровень звука непостоянного шума, соответствующий максимальному показанию измерительного, прямопоказывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или уровень звука, превышаемый в течение 1% длительности измерительного интервала при регистрации шума автоматическим оценивающим устройством. Изоляция ударного шума перекрытием – величина, характеризующая снижение ударного шума перекрытием. Изоляция воздушного шума R – способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук. В общем виде представляет собой десятикратный десятичный логарифм отношения падающей на ограждение звуковой энергии к энергии, проходящей через ограждение: R = L1 – L2 + 10 lg, где L1 – уровень звукового давления в помещении с источником звука, дБ; L2 – уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ; S – площадь ограждающей конструкции; А – эквивалентная площадь звукопоглощения в защищаемом помещении: А = ∑Si αi Приведенный уровень ударного шума под перекрытием L n – величина, характеризующая изоляцию ударного шума перекрытием (представляет собой уровень звукового давления в помещении под перекрытием при работе на перекрытии стандартной машины), условно приведенная к величине эквивалентной площади звукопоглощения в помещении А0 = 10 м^2. Стандартная ударная машина имеет пять молотков весом по 0,5 кг, падающих с высоты 4 см с частотой 10 ударов в секунду. Частотная характеристика изоляции воздушного шума – величина изоляции воздушного шума R, дБ в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц. Частотная характеристика приведенного уровня ударного шума под перекрытием – величина приведенных уровней ударного шума под перекрытием Ln, дБ в третьоктавных полосах частот в диапазоне 100-3150 Гц (в графической или табличной форме). Индекс изоляции воздушного шума Rw – величина, служащая для оценки звукоизолирующей способности ограждения одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики изоляции воздушного шума со специальной оценочной кривой. Индекс приведенного уровня ударного шума Lnw – величина, служащая для оценки изолирующей способности перекрытия относительно ударного шума одним числом. Определяется путем сопоставления частотной характеристики приведенного уровня ударного шума под перекрытием с нормативным частотным спектром, дБ. Звукоизоляция окна RАтран – величина, служащая для оценки изоляции воздушного шума окном. Представляет собой изоляцию внешнего шума, создаваемого потоком городского транспорта, дБА. Звуковая мощность – количество энергии, излучаемой источником шума в единицу времени, Вт. Уровень звуковой мощности – десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности к пороговой звуковой мощности (W0 = 10^-12 Вт). Коэффициент звукопоглощения α – отношение величины неотраженной от поверхности звуковой энергии к величине падающей энергии. Эквивалентная площадь поглощения (поверхности или предмета) – площадь поверхности с коэффициентом звукопоглощения α = 1 (полностью поглощающей звук), которая поглощает такое же количество звуковой энергии, как и данная поверхность или предмет. Средний коэффициент звукопоглощения αср – отношение суммарной эквивалентной площади поглощения помещения Асумм (включая поглощение всех поверхностей, оборудования и людей) к суммарной площади всех поверхностей помещения Sсумм: αср = Асумм / Sсумм Карты шума улично-дорожной сети, железных дорог, воздушного транспорта, промышленных зон и отдельных промышленных и энергетических объектов – карты территории с источниками шума с нанесенными линиями разных уровней звука на местности с интервалом 5 дБА. Шумозащитные экраны – сооружения в виде стенки, земляной насыпи, галереи, установленные вдоль автомобильных и железных дорог с целью снижения шума. Шумозащитные здания – жилые здания со специальным архитектурно-планировочным решением, при котором жилые комнаты одно- и двухкомнатных квартир и две комнаты трехкомнатных квартир обращены в сторону, противоположную городской магистрали. Шумозащитные окна – окна со специальными вентиляционными устройствами, обеспечивающие повышенную звукоизоляцию при одновременном обеспечении нормативного воздухообмена в помещении. Реверберация – явление постепенного спада звуковой энергии в помещении после прекращения работы источника звука. Время реверберации I – время, за которое уровень звукового давления после выключения источника звука спадет на 60 дБ. В общем случае мероприятия по защите от шума должны предусматривать: а) на рабочих местах предприятий: применение при строительстве и реконструкции производственных зданий: - ограждающих конструкций зданий с требуемой звукоизоляцией; - звукопоглощающих конструкций (звукопоглощающих облицовок, кулис, штучных поглотителей); - звукоизолирующих кабин наблюдения и дистанционного управления, операторских; - звукоизолирующих кожухов на шумных агрегатах; - акустических экранов (выгородок); - глушителей шума в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и в аэрогазодинамических установках; виброизоляции технологического оборудования; б) в помещениях жилых и общественных зданий: - рациональное объемно-планировочное решение жилого или общественного здания; - применение при строительстве и реконструкции зданий: - ограждающих конструкций, обеспечивающих нормативную звукоизоляцию; - звукоизолирующих материалов и конструкций, обеспечивающих необходимую дополнительную звукоизоляцию ограждающих конструкций; - звукопоглощающих облицовок, акустических материалов (в помещениях общественных зданий); - глушителей шума в системах принудительной вентиляции и кондиционирования воздуха; - виброизоляции инженерного и санитарно-технического оборудования зданий; в) на территории жилой застройки: - применение рациональных приемов планировки и застройки городских и сельских поселений, городских округов, жилых районов, микрорайонов и кварталов; - соблюдение санитарно-защитных зон (по фактору шума) промышленных и энергетических предприятий, автомобильных и железных дорог, аэропортов, предприятий транспорта (железнодорожных сортировочных станций, депо, автобусных и троллейбусных парков и т.п).; - строительство шумозащитных зданий; - сооружение придорожных шумозащитных экранов и устройство шумозащитных полос зеленых насаждений; - виброизоляция фундаментов жилых и общественных зданий расположенных вблизи железнодорожных и трамвайных путей, а также вблизи других источников повышенной вибрации; г) в помещениях, требующих специального акустического благоустройства и создания оптимальных условий для восприятия аудиоинформации (аудитории, зрительные залы театров, кинотеатров, дворцов культуры, спортивные залы, залы ожидания и операционные залы железнодорожных, автомобильных и аэровокзалов) - рациональное объемно-планировочное решение зала (аудитории); применение: - ограждающих конструкций, обеспечивающих требуемую звукоизоляцию от внутренних и внешних источников шума; - звукопоглощающих, акустических материалов и конструкций; - звукоотражающих и звукорассеивающих конструкций; - глушителей шума в системах принудительной вентиляции и кондиционирования воздуха. Акустический расчет должен производиться в следующей последовательности: - выявление источников шума и определение их шумовых характеристик; - выбор точек в помещениях и на территориях, для которых необходимо провести расчет (расчетных точек); - определение путей распространения шума от его источника (источников) до расчетных точек и потерь звуковой энергии по каждому из путей (снижение за счет расстояния, экранирования, звукоизоляции ограждающих конструкций, звукопоглощения и др).; - определение ожидаемых уровней шума в расчетных точках; - определение требуемого снижения уровней шума на основе сопоставления ожидаемых уровней шума с допустимыми уровнями шума; - разработка мероприятий по обеспечению требуемого снижения уровней шума; - проверочный расчет достаточности выбранных шумозащитных мероприятий для обеспечения защиты объекта или территории от шума. Акустический расчет следует проводить по уровням звуковой мощности Lw, дБ, или уровням звукового давления Lp, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Допускается также проведение расчетов по корректированному уровню звуковой мощности LAw, дБА, или по уровню звука по частотной коррекции "A", LA, дБА. Расчет проводят с точностью до десятых долей децибела, окончательный результат округляют до целых значений. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука (эквивалентные и максимальные уровни звука) проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки принимаются согласно табл.1 СП 51.13330.2011. Рекомендации по проектированию ограждающих конструкций, обеспечивающих нормативную звукоизоляцию Элементы ограждений рекомендуется проектировать из материалов с плотной структурой, не имеющей сквозных пор. Ограждения, выполненные из материалов со сквозной пористостью, должны иметь наружные слои из плотного материала, бетона или раствора. Внутренние стены и перегородки из кирпича, керамических и шлакобетонных блоков рекомендуется проектировать с заполнением швов на всю толщину (без пустошовки) и оштукатуренными с двух сторон безусадочным раствором. Ограждающие конструкции необходимо проектировать так, чтобы в процессе строительства и эксплуатации в их стыках не было и не возникло даже минимальных сквозных щелей и трещин. Возникающие в процессе строительства щели и трещины после их расчистки должны устраняться конструктивными мерами и заделкой невысыхающими герметиками и другими материалами на всю глубину.

9. Основной нормативный документ, регламентирующий шум. Индекс изоляции воздушного шума. Индекс приведенного уровня ударного шума. Алгоритм их расчёта.

10. Последовательность акустического расчета помещения.

Дата добавления: 2015-08-29