Trillingmetingen in de praktijk

(1)

Datum:18 juni 2010

Trillingmetingen

In de praktijk

(2)

Uitgevoerd door: Guillaume Doudart de la Grée

Pagina | 2

Datum:18 juni 2010

Trillingmetingen

In de praktijk

In samenwerking met: Avans Hogeschool Tilburg

Opleiding: Bouwkunde

Afstudeerrichting: Bouwfysica

Begeleidende docent: ir. Guus van Schaik

Adviesbureau: Adviesburo Nieman

Afstudeerbegleider: ir. Gerard Dethmers

Classificatie: Vertrouwelijk

Auteur: Guillaume Doudart de la Grée

(3)

Samenvatting

Samenvatting

In het rapport wat voor u ligt, wordt het afstudeeronderzoek beschreven. In dit onderzoek wordt bekeken of trillingmetingen het akoestisch advieswerk kunnen bevorderen.

In dit afstudeer onderzoek krijgt de lezer een goed beeld wat de rol van geluid is binnen een woning en welke eisen worden gesteld. Vervolgens wordt besproken hoe geluidmetingen dienen te worden uitgevoerd in verschillende vormen en hoe deze dienen te worden verwerkt. Tenslotte wordt uitgelegd hoe geluid zich in constructies gedraagt, welke constructies een grote of juist minder grote bijdrage leveren aan het geluidniveau in een ruimte en wat de oorzaak hiervan is. Ook wordt er onderzocht of een meting uit de praktijk overeenkomt met een theoretisch model, dat doorgaans in een ontwerpfase wordt gebruikt. Aan het einde van de rapportage worden de conclusies gepresenteerd en een evaluatie over het onderzoek.

(4)

Inhoudsopgave

Pagina | 4

Inhoudsopgave

Samenvatting ... 3 Inhoudsopgave ... 4 Opzet rapportage ... 5 Voorwoord ... 6 Hoofdstuk 1: Inleiding ... 7

Hoofdstuk 2: Theoretische verdieping ... 9

Hoofdstuk 3: Uitvoeren geluidmeting ... 14

Hoofdstuk 4: Bouwkundige analyse ... 17

Hoofdstuk 5: Positie trillingopnemer op een vlak ... 20

Hoofdstuk 6: Meten van ruimten ... 23

Hoofdstuk 7: Afstraalgraad ... 26

Hoofdstuk 8: Analyse van de meetgegevens ... 29

Hoofdstuk 9: Vergelijking theoretisch model met praktijkmodel ... 32

Hoofdstuk 10: Conclusies... 35

Hoofdstuk 11: Evaluatie ... 37

Literatuur ... 38

Begrippenlijst ... 39

(5)

Opzet rapportage

Opzet rapportage

Om tot een antwoord op de onderzoeksvraag te komen is het onderzoek verdeeld in een aantal stappen. Deze stappen zijn terug te vinden in de hoofdstukken van deze rapportage en worden hier in het kort behandeld.

Hoofdstuk 1 geeft een inleiding over het betreffende onderwerp, waarbij de

onderzoeksvraag, probleem-stelling en doelstelling worden weergegeven.

Hoofdstuk 2 bevat een vooronderzoek over de verschillende overdrachtwegen, eisen uit het huidige Bouwbesluit 2003 en algemene geluidprincipes.

Hoofdstuk 3 gaat in op hoe het meten van luchtgeluid in zijn werk gaat en hoe vervolgens een trillingmeting kan worden uitgevoerd.

Hoofdstuk 4 behandelt de bouwkundige constructies, die in het onderzoek van toepassing zijn.

Hoofdstuk 5 bespreekt deelonderzoek 1, waarbij gekeken wordt of het plaatsen van de trillingmeter op verschillende plaatsen verschillende uitkomsten geeft.

Hoofdstuk 6 bevat een uitleg over de afstraalgraad, welke een belangrijke rol speelt bij het verwerken van trillingmetingen.

Hoofdstuk 7 bevat deelonderzoek 2, waarbij verschillende ruimten met wandconstructies worden gemeten en een aantal resultaten worden gepresenteerd.

Hoofdstuk 8 worden de resultaten geanalyseerd, waarbij nadere toelichting op de resultaten wordt gegeven.

Hoofdstuk 9 vergelijkt een praktijkmodel met een theoretisch model om te bekijken in hoeverre deze aan elkaar gelijk zijn en zo niet waar de verschillen uit voortkomen.

Hoofdstuk 10 geeft een overzicht van de conclusies en de discussie. Hoofdstuk 11 bevat de evaluatie van het onderzoek.

(6)

Voorwoord

Pagina | 6

Voorwoord

In het kader van mijn studie Bouwkunde aan Avans Hogeschool te Tilburg met specialisatie bouwfysica heb ik onderzoek verricht naar de uitvoering van trillingmetingen in de praktijk. Het onderwerp is aan het licht gekomen door een vraag uit de praktijk. Binnen adviesbureaus blijkt de kennis over het uitvoeren en verwerken van trillingmetingen gering te zijn. Om deze reden en om de uitdaging heb ik ervoor gekozen om in deze richting af te studeren.

Aanvankelijk had ik mij het doel gesteld om in mijn onderzoek zowel de flankerende wegen als knooppunten in de verschillende geluidoverdrachtwegen te onderzoeken. Al snel bleek echter dat dit voornemen te ambitieus was. De theorie is te ingewikkeld en de hoeveelheid tijd die mij ter beschikking staat te gering. Ik heb daarom noodgedwongen moeten beperken tot het onderzoeken van flankerende overdrachtwegen.

De doelgroep van dit verslag zijn bouwfysica studenten, die interesse hebben in geluid en hier meer over willen weten. In dit verslag wordt dan ook verondersteld dat de lezer kennis bezit van bouwkundige termen.

Tot slot wil ik mijn afstudeerbegeleiders Guus van Schaik van Avans Hogeschool Tilburg en Gerard Dethmers van Adviesburo Nieman bedanken voor het verlenen van alle kennis en steun. Mijn dank gaat daarnaast uit naar Mark Nieuwenhof van Adviesburo Nieman en Eddy Gerritsen van de Technische Universiteit Eindhoven voor het delen van hun praktijk ervaring. Utrecht, 18 juli 2010

(7)

Inleiding Voorbeeld verschillende meetposities

Hoofdstuk 1:

Inleiding

§1.1: Geluid

Geluid speelt in ons leven een belangrijke rol. Door middel van geluid nemen we signalen op uit onze omgeving en kunnen we met elkaar communiceren.

Geluid dat zich in een gebouw bevindt, kan zowel van buiten afkomstig zijn, als in een gebouw worden veroorzaakt. Dit onderzoek richt zich vooral op het geluid binnen een gebouw.

Vormen van geluid kunnen enerzijds gewenst, maar anderzijds ook ongewenst zijn. Vooral ongewenst geluid is vaak een bijproduct van activiteiten, zoals het doorspoelen van een toilet en het verschuiven van stoelen.

Om deze redenen zijn grenswaarden vastgelegd, die zijn omschreven in het Bouwbesluit 2003 hoofdstuk 3 ‘Voorschriften uit het oogpunt van gezondheid’. Hierin worden geluidisolerende minimumeisen voor tussen de woningen vermeld.

Om te controleren of er voldaan wordt aan deze minimumeisen, worden in de praktijk vaak geluidmetingen uitgevoerd. Het verrichten van dergelijke metingen gebeurt volgens de methode, die omschreven is in NEN 5077:2001 Geluidwering in gebouwen.

Wanneer een meting wordt verricht, om tussen twee aangrenzende woningen te bepalen of de geluidisolatie voldoende is, wordt in één van de woningen een geluidniveau geproduceerd en in de aangrenzende woning het overgebleven geluidniveau gemeten.

§1.2: Probleemstelling

Wanneer geluidenergie op een wand valt, wordt een deel van deze energie teruggekaatst en een deel van deze energie brengt de wand in trilling. De trillingen die in de wand zijn opgewekt, worden voor een deel in de wand geabsorbeerd en het andere deel wordt als geluid naar het aangrenzende vertrek afgestraald. Een visualisatie van de energiestromen door een wand is weergegeven in afbeelding 1. De hoeveelheid geluid die naar het aangrenzende vertrek wordt afgestraald, wordt bepaald door de geluidisolatie van de wand.

Wanneer er in een ruimte geluid wordt geproduceerd, zal

het alle omgrenzende vlakken, zoals wanden en vloeren in trilling brengen. Dus worden niet alleen alle woningscheidende wanden, maar ook vloeren en gevels worden in trilling gebracht, waarna deze geluid afstralen naar omliggende ruimten.

Het geproduceerde geluidniveau in een ruimte zal zich via de aangrenzende vlakken verspreiden naar een andere ruimte. Het geluidniveau in deze ruimte wordt dan ook bepaald door de bijdrage van alle geluidafstralende vlakken in deze ruimte.

(8)

Inleiding Voorbeeld verschillende meetposities

Pagina | 8 Wanneer er wordt geconstateerd dat het geluidniveau in een woning te hoog is, wordt de oorzaak gezocht bij de woningscheidende wand. Oorzaken kunnen bijvoorbeeld een luchtlek in de wand of een gekoppelde spouwmuur in plaats van een ontkoppelde spouwmuur zijn. Het is echter niet altijd vanzelfsprekend dat de oorzaak bij de woningscheidende wand ligt, doordat andere vlakken ook in trilling worden gebracht en hierdoor geluid afstralen.

Vanuit de praktijk is het wenselijk om niet alleen erachter te komen dat het geluidniveau in een woning te hoog is, maar ook wat de oorzaak hiervan is. Een goed advies zou mogelijk zijn, wanneer bekend is wat de bijdrage aan het totale geluidniveau van alle aangrenzende vlakken is.

Om dit te weten te komen, kunnen trillingmetingen een bijdrage leveren. Hiermee kan namelijk afzonderlijk de bijdrage van alle vlakken worden bepaald, de som van deze bijdrage dient gelijk te zijn met het gemeten geluidniveau in de ruimte. Wanneer bekend is welke vlakken de meeste bijdrage leveren kunnen eventueel maatregelen genomen worden. In de praktijk blijkt echter te weinig ervaring en kennis aanwezig te zijn om een betrouwbare meting met deze methode uit te voeren.

Vraagstelling:

Hoe dienen metingen van trillingen in constructie te worden uitgevoerd, verwerkt en zijn uitkomsten hiervan betrouwbaar? Met andere woorden: Kunnen metingen van trillingen in

constructies het akoestisch advieswerk bevorderen?

Doelstelling:

- De mate van betrouwbaarheid van de resultaten en de daarop gebaseerde conclusies bepalen;

- Maken van werkomschrijving “uitvoeren trillingmetingen”; - Spreadsheet ontwikkelen voor het verwerken van meetgegevens; - Vergelijking maken van de praktijk met theoretisch model.

(9)

Theoretische verdieping

Hoofdstuk 2:

Theoretische verdieping

§2.1: Verplaatsing van geluid

Het geluidniveau in een ruimte is sterk afhankelijk van de aanwezige geluidabsorptie in een ruimte, de geluidproducerende bron en het medium waarin het geluid zich van de bron naar de ontvanger verplaatst. De bron brengt de lucht in zijn omgeving in trilling, waarna d trillingen zich als lopende drukgolven in alle richtingen verplaatsen.

Wanneer in ruimte A een geluidbron geluidenergie in de ruimte straalt en in ruimte B de geluidenergie wordt waargenomen, wordt

ruimte A de zendruimte en ruimte B de ontvangruimte genoemd. Een visualisatie van deze ruimten is weergegeven in afbeelding 2. De weg die het geluid van ruimte A naar ruimte B aflegt wordt de geluidoverdracht genoemd. In een woning zijn er dertien theoretische overdrachtwegen waardoor het geluid zich van de ene naar de andere ruimte verplaatst. Dit zijn de eerste orde overdrachtwegen en deze zijn het meest maatgevend. In de praktijk spelen echter meerdere overdrachtwegen een rol.

De overdrachtwegen zijn te onderscheiden in twee soorten:

- directe overdracht (Dd); - flankerende overdracht.

De flankerende overdracht is in drie wegen te onderscheiden:

1. van flankerend naar directe overdracht (Fd);

2. van directe naar flankerende overdracht (Df); 3. van flankerende naar flankerende overdracht (Ff).

Een visualisatie van deze verschillende overdrachtwegen is te zien in afbeelding 3.

Doordat de woningscheidende wand aan vier vlakken is gekoppeld (twee vloeren en twee wanden), waarbij de drie verschillende flankerende overdrachtwegen aanwezig zijn, zijn er totaal twaalf flankerende overdrachtwegen plus één directe overdrachtweg.

Er kan ook overdracht ontstaan door omloopgeluid, echter is binnen het onderzoek hier geen sprake van en wordt dan ook niet verder behandeld.

afbeelding 2: ontvang en zendruimte

(10)

Pagina | 10 Geluidoverdracht kan als volgt worden voorgesteld:

Toelichting: de wand wordt in beweging gebracht door de lucht en geeft vervolgens zijn energie aan de andere zijde af. De mate van afgifte is een materiaaleigenschap en wordt weergeven als de afstraalgraad.

§2.2: Bouwbesluiteisen

In het Bouwbesluit worden eisen gesteld aan de geluidisolatie tussen ruimten.

De geluidisolatie tussen ruimten is te onderscheiden in luchtgeluidisolatie en contactgeluidisolatie.

Luchtgeluidisolatie betreft de geluidisolatie van een constructie tegen geluidgolven, die zich in de lucht voortplanten en vervolgens de constructie in trilling brengen. Voorbeelden van luchtgeluid zijn praten en het geluid van een stereo-installatie.

Bij contactgeluidisolatie gaat het om geluidisolatie tegen trillingen die zich door constructie voortplanten en ergens anders als geluid kunnen optreden, bijvoorbeeld door traplopen en het dichtslaan van deuren. De aanstoting vindt dan direct op de constructie plaats zonder eerst via lucht te gaan, wat bij luchtgeluid juist het geval is.

Door deze twee verschillende soorten geluidisolatie, dienen er ook twee verschillende metingen te worden uitgevoerd, namelijk een luchtgeluidmeting en contactgeluidmeting. De resultaten van beide metingen moeten voldoen aan de minimumeisen, zoals deze vermeld staan in het Bouwbesluit 2003.

De praktijkmetingen in dit onderzoek zijn beperkt gebleven tot het vergelijken van luchtgeluidmetingen met trillingmetingen, waarbij contactgeluidmetingen buiten beschouwing zijn gelaten en niet verder in dit verslag worden besproken.

Geluidenergie in lucht Geluidenergie in wand Afgifte van de wand Geluidenergie in lucht

(11)

Vanaf 2003 zijn de eisen betreffende luchtgeluid omschreven in het Bouwbesluit 2003 afdeling 3.5. Hierin in sprake van de zogeheten “karakteristieke isolatie index voor luchtgeluid” Ilu;k. Dit is voortgekomen uit de eis voor vrije indeelbaarheid van een woning. Bij

Ilu is de achterliggende ruimte nog van belang. Door de karakteristieke waarde wordt de achterliggende ruimte weg gefilterd en blijft er een absolute isolatie index over. Dit houdt in dat de weergegeven Ilu;k waarden onafhankelijk is van de indeling van de woning. Bij een verbouwing zal de Ilu;k niet veranderen. In het Bouwbesluit 2003 wordt een Ilu;k. ≥ 0 dB als minimumeis aangehouden.

Het berekenen van de karakteristieke isolatie-index voor luchtgeluid wordt omschreven in bijlage 1: Uitvoeren Luchtgeluidmeting.

§2.3: Vrije en gedwongen buiggolven

De vrije buiggolf

Wanneer een vlak op een bepaald punt wordt aangestoten, wordt deze in trilling gebracht. Het vlak wordt uit evenwicht gebracht. Omdat het vlak buigstijfheid bezit en in het vlak deeltjes onderling verbonden zijn. Wordt deze verstoring doorgegeven, er ontstaat een lopende golf door het vlak: de vrije buiggolf.

De voortplantingssnelheid van deze golf Cb hangt af van de frequentie, dit in tegenstelling tot de voortplantingssnelheid in lucht C0. 343 m/s, dit is een constante waarde. Deze golf wordt veroorzaakt bij aansluitingen van wanden. Hierbij zal bijvoorbeeld de ene wand trillen en vervolgens de hieraan gekoppelde wand ook in trilling brengen. In deze laatst wand zal dan een vrije buiggolf ontstaan door de aanstoting van de al in trilling gebrachte wand.

Wanneer een wand in trilling is gebracht, kan de lucht langs de wand meetrillen. Beide golven lopen dan samen op, ze coïncideren (lopen gelijk), hierdoor trilt de wand harder. De frequenties waarin dit fenomeen optreedt, noemen we de grensfrequentie. Dit kan in de lage als hoge frequenties optreden, afhankelijk van de inval van het geluid en het materiaal van de wand. Ook dit fenomeen is een vrije buiggolf, doordat het patroon van de drukmaxima en –minima “meereizen”: ze verplaatsen zich even snel over het vlak als de vrije buiggolf.

De gedwongen buiggolf

Wanneer een geluidgolf evenwijdig aan de wand loopt, verplaatst zich een patroon van drukmaxima en -minima met de geluidsnelheid C0 (luchtgeluid). De drukverschillen dwingen de wand tot een vervorming. Deze buiggolf, die de snelheid van luchtgeluid heeft, is gedwongen. De buigstijfheid van de plaat verzet zich tegen de gedwongen deformatie. Een visualisatie van een trillende wand is weergegeven in afbeelding 4.

Samenvatting

Wanneer een geluidbron de lucht in een ruimte in trilling brengt, treden er drukverschillen in de ruimte op. Deze drukverschillen dwingen omliggende wanden om te bewegen, hierdoor ontstaan gedwongen buiggolven, die een minimale snelheid hebben van het luchtgeluid. Bij de aansluitingen van wanden met omliggende scheidingsvlakken (in de randen, ribben) ontstaan door het doorgeven van trillingen vrije buiggolven. De trillingen worden als het ware overgebracht van de ene naar de andere constructie.

(12)

Pagina | 12

§2.4: Geluidgolven

Wanneer men zich in een ruimte bevindt, heerst in deze ruimte een bepaalde constante druk. Deze kan worden voorgesteld door een gevulde ruimte met bolletjes (moleculen) met gelijke afstanden (grid). Wanneer men in deze ruimte geluid produceert, zal dit drukverschillen in de ruimte teweeg brengen. De stilstaande bolletjes bewegen dan tegen elkaar en gaan van elkaar af. Deze drukverschillen nemen hierdoor toe en af. Hieruit volgt een golf beweging met maxima en minima (Sinusoïdegrafiek), zie hiervoor ook afbeelding 5.

afbeelding 5: golfbeweging

Bij een bevroren tijdstip is de afstand tussen twee maxima’s de golflengte λ (lambda). Wanneer men kijkt in de functie van de tijd dan verplaatst de golf zich met een bepaalde periode. Het aantal maxima wat per seconde passeert wordt de frequentie genoemd.

Hoogfrequent geluid heeft dus een groot aantal maxima’s per seconden in tegenstelling tot laagfrequent geluid, dat juist een gering aantal maxima’s heeft.

Bij de maxima ontstaat er een druk gebied + en bij de minima ontstaat een gebied met zuigende werking -.

De eigenschappen van deze golf hangen af van: - de luchtdruk die de geluidbron produceert;

- het medium waarin de geluiddrukdeeltjes zich verplaatsen; - de voortplantingsafstand.

Het verplaatsen van geluiddeeltjes in lucht zal 343 m/s bedragen1. Bij beton is deze geluidsnelheid (afgekort met CL) 3300 m/s, wat aanzienlijk meer is2. In vaste stoffen verplaatst het geluid zich dan ook sneller dan in gasvormige stoffen.

§2.5: Trillingen in constructies

Hoe een vlak gaat trillen, hangt af van:

- de aanstoting: loodrechte inval, scheve inval, alzijdige inval (vanuit alle hoeken); - de frequentie (samenstelling) van het geluid;

1

Vaak wordt er met een luchttemperatuur van 20ºC gerekend, waarbij een geluidssnelheid 343 m/s bedraagt. .

2_C

(13)

- de eigenschappen van het vlak: massa, buigstijfheid, afmetingen;

- de randcondities van het vlak: ingeklemd of opgelegd (scharnierend), randdetaillering.

De belangrijkste trillingen in constructies bestaan uit de volgende golftypen: - longitudinale golven;

- transversale golven; - buiggolven.

De buiggolf is van deze drie de meest bepalende voor de trillingen in constructies.

Bij enkelvoudige wanden is het gemakkelijker een lichte wand op en neer te duwen dan een zware wand. Lichte wanden trillen daarom ook meer dan zware wanden.

Uit eigen ervaring en navraag bij deskundige is naar voren gekomen dat wanneer je klopt op een wand en je hoort een dof geluid, de grensfrequentie van deze constructie zich in de lagere frequenties bevindt. Dit is hoorbaar door het dof klinken. Dit speelt bijvoorbeeld bij een betonnen wand. Wanneer je op een raam klopt, hoor je een scherper geluid en ligt de grensfrequentie relatief hoog in de frequentieband. Het kloppen op een wand zegt dan ook iets over de materiaaleigenschappen en afmetingen van een wand. Dit gegeven komt in hoofdstuk 7 terug.

Over het algemeen worden lage frequentietonen door de grote golflengte makkelijker doorgelaten (bijna geen weerstand) dan hoge frequenties (veel weerstand). Hierom hoor je ook altijd basgeluiden beter dan zanggeluiden.

(14)

Uitvoeren geluidmeting

Pagina | 14

Hoofdstuk 3: Uitvoeren geluidmeting

§3.1: Luchtgeluidmeting

Binnen dit onderzoek gaat het om de geluidoverdracht van ruimte naar ruimte horizontaal gezien. Dus geen boven elkaar gelegen ruimten. Een luchtgeluidmeting wordt dan volgens onderstaande beschrijving uitgevoerd.

In het zendvertrek wordt de ruisgenerator (geluidbron) aangesloten. Om een zo nauwkeurig mogelijke meting te verkrijgen wordt in het zendvertrek een hoog geluidniveau geproduceerd, van circa 100 dB. Hierdoor is het niveau in de ontvangruimte hoog (circa 50 t/m 70 dB). De bijdrage van achtergrondgeluid, zoals verkeer, bedraagt normaal gesproken tussen de (25 en 45 dB) binnen een ruimte en is dusdanig laag dat deze geen invloed heeft op de luchtgeluidmeting.

Wanneer het ontvangstniveau namelijk 10 dB of meer hoger is dan het achtergrond niveau, wordt de meting niet beïnvloed door het achtergrondniveau en hoeft er geen correctie uitgevoerd te worden.

Voor de luchtgeluidmetingen zijn een geluidmeter, geluidbron en gehoorbescherming nodig. Deze zijn herkenbaar gemaakt op de onderstaande afbeeldingen 6, 7 en 8.

De luchtgeluidmeting is uit te voeren volgens onderstaande stappen weergegeven in tabel 1. Tabel 1: Stappenplan luchtgeluidmeting

Stappen Omschrijving

Stap 1: Plaats de geluidbron in de woning waar het ontvangniveau gemeten dient te worden en

bepaal in deze ruimte de nagalmtijd;

Stap 2: Schakel de geluidbron uit en meet het achtergrondniveau;

Stap 3: Verplaats de geluidbron naar de zendruimte en meet in deze ruimte het zendniveau;

Stap 4: Meet vervolgens in de ontvangruimte het ontvangstniveau.

(15)

Het uitvoeren van een luchtgeluidmeting is uitvoerig omschreven bijlage 1: Uitvoeren luchtgeluidmeting. Deze bijlage bevat tevens een stappenplan voor het verwerken van een luchtgeluidmeting met daarbij een voorbeeld berekening.

§3.2: Uitvoeren trillingmeting

Voor het uitvoeren van de trillingmeting dient de geluidbron op dezelfde plaats te staan als bij de luchtgeluidmeting. Tevens moet de geluidbron een net zo hoog geluiddrukniveau produceren als bij de luchtgeluidmeting.

De luchtgeluidmeting en trilling meting worden namelijk bij de verwerking van de meetgegevens vergeleken, om de betrouwbaarheid van de trillingmeting vast te stellen. Het is noodzakelijk om een identieke situatie te handhaven.

De microfoon, die wordt gebruikt om het geluiddrukniveau in een ruimte te bepalen, wordt bij het uitvoeren van een trillingmeting vervangen door een trillingopnemer. De trillingopnemer is te zien in afbeelding 9 en wordt door middel van een aansluiting met een kabel aan de geluidmeter gekoppeld.

De trillingopnemer wordt in dit onderzoek aan een muur bevestigd met behulp van bijenwas. Andere mogelijkheden zijn:

- d.m.v. een schroefverbinding; - met lijm;

- met magneet; - met tape;

- met de hand d.m.v. een pen.

Wanneer de trillingopnemer op het vlak is bevestigd is het in staat om de versnellingen in de wand te meten. Een trillingopnemer is dan ook een ander woord voor versnellingopnemer. Met de Miniature DeltaTron® Acceleometer type 4507 worden de metingen uitgevoerd. Een volledige productomschrijving is te vinden in bijlage 2: gegevens betreffende trillingopnemer.

In een versnellingopnemer (accelerometer) wordt gebruik gemaakt van een piëzoëlektrisch kristal. Door de verplaatsing van de massa ten opzichte van het kristal wordt een elektrische lading opgewekt welke evenredig is met de kracht van de beweging van de massa. Vervolgens wordt deze lading versterkt en doorgegeven aan de geluidopnemer welke deze omzet een versnellingniveau (La).

afbeelding 9: trillingopnemer

(16)

Pagina | 16 In onderstaande formule is te zien hoe het versnellingniveau omgerekend wordt naar een geluidvermogenniveau in dB.

Waarin:

Lw,j = het geluidvermogenniveau van een vlak j dB];

La,gem = het gemiddelde versnellingniveau [dB];

ω = hoeksnelheid (=2πf) [rad/s];

ςj = afstraalfactor vlak j [-];

Sj = oppervlakte constructie j aan de ontvangzijde [m2];

S0 = referentie oppervlakte (1m2) [m2];

W0 = referentie vermogen (10-12 W) [ [W];

ρ0 = referentie geluiddrukniveau ( 1,2 kg/m3) [kg/m3];

C0 = voortplantingssnelheid van het geluid in lucht [m/s];

a0 = referentie versnelling (10-6 m/s2) [m/s2];

K = correctie gevoeligheid geluidmeter [dB].

Waarin:

K = correctie gevoeligheid geluidmeter [dB].

Smic = gevoeligheid microfoon [mV/Pa];

Sacc = gevoeligheid versnellingopnemer [mV/ms2];

P0 = referentie geluiddrukniveau (2.10-5) [Pa];

a0 = referentie versnellingniveau (10-6) [m/s2].

Vervolgens wordt het geluidvermogenniveau gecorrigeerd door de achterliggende ruimte en krijgen we het geluiddrukniveau in dB.

Waarin:

Lp = geluiddrukniveau [dB].

Lw = het geluidvermogenniveau [dB];

S = de oppervlakte van het bouwelement [m2];

A = de equivalente geluidabsorptie in de ontvangruimte (o.r.) [m2].

De correctie gevoeligheid van de geluidmeter wordt hieronder berekent. Deze factor zit al in de spreadsheet en is daarom niet verder te controleren. De volgende gegevens behoren bij de versnellingopnemer:

Smic = 46.6 [mV/Pa];

Sacc = 96,1 [mV/ms2];

P0 = 2.10-5 [Pa];

a0 = 10-6 [m/s2].

(17)

Bouwkundige analyse

Hoofdstuk 4:

Bouwkundige analyse

§4.1: Opbouw woningscheidende wand

De luchtgeluid en trillingmetingen zijn verricht in een appartementencomplex in Amsterdam, gebouwd en ontwikkeld door ERA contour. Dit gebouw is gelegen tussen de Boelelaan en de Gustav Mahlerlaan en ligt op enkele minuten lopen van station Amsterdam Zuid. In dit gebouw, ook Django building genoemd, bevinden zich 108 huurappartementen van verschillende grote. Onder het gebouw is een garage gesitueerd die in verbinding staat met een nog te bouwen gebouw, die voor dit gebouw komt te staan. Het gebouw krijgt een totale hoogte van 34 meter. Op afbeelding 10 en 11 zijn impressies van het gebouw weergegeven.

afbeelding 10: impressie Django Building afbeelding 11: impressie Django Building

Het gebouw is momenteel in opleveringsfase, na verwachting zijn alle appartementen eind mei opgeleverd en klaar om bewoond te worden.

Projectomschrijving: Django Building;

Functie: Woonfunctie, 108 huurappartementen;

Locatie: Gustav Mahlerlaan, te Amsterdam;

Ontwikkeling: Bouwfonds ontwikkeling, ERA contour en Prospect zuidas Architect: KCAP Architects & Planners te Rotterdam.

(18)

Pagina | 18

§4.2: Opbouw woningscheidende wand

Van de onderstaande drie constructies komen de eerste twee uit het bovengenoemd project. De hoogwaardige kalkzandsteen was in dit project niet aanwezig en is afkomstig uit een project in Utrecht. De keuze van deze type wanden komt voort uit de verwachting, dat deze mogelijkerwijs anders reageren en hierdoor ook anders gemeten dienen te worden. De drie wanden, bestaande uit metal stud, beton en kalkzandsteen hoogbouwelementen, zijn daarnaast veel voorkomende woningscheidende wanden al kan de opbouw en afmetingen van deze wanden verschillen. De verschillende woningscheidende wanden zijn weergegeven in tabel 2.

Tabel 2: Type woningscheidende wanden

Type woningscheidende wand Opbouw

Metal Stud 210 mm 12,5 mm gipsplaat 12,5 mm gipsplaat 75,0 mm raamwerk 10,0 mm spouw 75,0 mm raamwerk (metalen staander met minerale wol) 12,5 mm gipsplaat 12,5 mm gipsplaat Beton 280 mm 280mm beton Kalkzandsteen hoogbouwelementen 250 mm 250 mm kalkzandsteen (hoogbouwelement)

(19)

§4.3: Overige wanden en vloeren

De overige wanden, zoals gevels en binnenwanden, van de gemeten ruimte bestaan uit de in tabel 3 gepresenteerde materialen.

Tabel 3: Type overige wanden en vloeren

Overige wanden en vloeren Opbouw

Metal-Stud (binnenwand) 100 mm

12,5 mm gipsplaat

75,0 mm raamwerk (metalen staander met minerale wol) 12,5 mm gipsplaat HSB-element (gevel) 10,0 mm gekleurde paneel Dampdoorlatende folie 160 mm isolatie Dampdichte folie 12,5 mm gips 10,0 mm fermacell

Dubbel glas (gevel)

6,0 mm glas (binnenzijde) 16,0 mm spouw

8,0 mm glas (buitenzijde)

Kalkzandsteen binnenblad (gevel)

150 mm kalkzandsteen

Betonnen binnen blad (gevel)

220 mm beton Binnendeur (binnenwand) 40 mm binnendeur Verdiepingsvloer 60 mm anhydrit vloer 20 mm isolatie 20 mm egalisatie 240 mm betonvloer (breedplaat) Gipsblok 100 mm gipsblok

(20)

Positie trillingopnemer op een vlak

Pagina | 20

Hoofdstuk 5: Positie trillingopnemer op een vlak

§5.1: Deelonderzoek 1

Het onderzoek begint met het beoordelen of de versnellingniveaus in het midden van een wand anders zijn dan aan de randen van een wand. Dit is belangrijk om te weten, omdat dit het aantal en de te kiezen posities kan beïnvloeden. Op deze manier kan de duur van de meting wellicht worden verkort.

Dit onderzoek is verricht op een tweetal constructies, namelijk lichte constructies in de vorm van een metal stud wand en zware constructies in de vorm van een betonnen wand.

De metingen zijn verricht in de maatgevende octaafbanden 125, 250, 500, 1000 en 2000 Hz. De 63 en 4000 Hz zijn lastig te meten door de extreem lange en respectievelijk korte golflengte. Deze waarden worden buiten beschouwing gelaten, omdat deze waarden onbetrouwbaar zijn. Daarnaast speelt in de bouwakoestiek deze frequenties nauwelijks een rol en is enkel in sommige gevallen uit nieuwsgierigheid gemeten.

Het principe van de metingen wordt in tabel 4 volgens onderstaande stappen kort toegelicht met daarbij een visualisatie:

Tabel 4: Stappenplan principe deelonderzoek 1

Stappen Beschrijving Visualisatie

Stap 1: Geluid wordt geproduceerd in een ruimte;

in de aangrenzende ruimte worden hierna twee vlakken gemeten: de

woningscheidende en tussenwand.

Plattegrond

Stap 2: Allereerst worden de randen gemeten, de

posities zijn gelijk verdeeld over de 4 randen wat resulteert in 16 metingen.

(21)

Stap 3: Hierop volgend wordt het midden van het

vlak gemeten.

Op de metal stud wand worden metingen gedaan op de stijl en tussen de stijlen in. Dit resulteert in 12 meetpunten. Voor de betonwand zijn 4 willekeurige punten in het midden gekozen.

Vooraanzicht gemeten vlak

Stap 4: Om de meting overzichtelijk te houden is

per meetpositie gerekend naar een ééngetalaanduiding voor het alle gemeten octaafbanden.

Eéngetalaanduiding: 75 dB

§5.2:Resultaten

De resultaten van de uitgevoerde metingen zijn in tabel 5, tabel 6 en tabel 7 weergegeven. Tabel 5: Resultaten principe Metal Stud 1

Tabel 6: Eind resultaten deelonderzoek 1

Tabel 7: Resultaten op de stijlen en tussen de stijlen van deelonderzoek 1 Ééngetalaanduiding

[dB]

Gemiddelden per rand en middenpositie [dB] Rand [dB] Midden [dB] Metal Stud 1 74 73

Materiaal Rand [dB] Midden [dB] Aantal meetpunten

Metal Stud 1 74 ± 1,9 73 ± 1,0 34

Metal Stud 2 73 ± 1,5 74 ± 0,9 28

Metal Stud 3 74 ± 2,1 75 ± 0,4 28

Metal Stud 4 72 ± 3,0 72 ± 1,0 28

Beton 68 ± 1,9 69 ± 0,1 20

Materiaal Op de stijlen [dB] Tussen de stijlen [dB]

Metal Stud 1 73 ± 0,6 73 ± 1,4

Metal Stud 2 75 ± 0,8 73 ± 1,0

Metal Stud 3 75 ± 0,3 75 ± 0,4

(22)

Pagina | 22 Uit de meetresultaten is af te leiden, dat het verschil tussen de randen en het midden van een vlak klein is. Er hoeft dan ook geen onderscheid te worden gemaakt tussen het meten van de randen of het midden van een vlak. Het is dan ook het gemakkelijkste om te volstaan met het meten in het midden van een vlak. Of de randen nu in het algemeen een grotere bijdrage hebben dan het midden van het vlak, kan niet zomaar worden bepaald en hangt daarbij erg af van de situatie.

Wanneer gekeken wordt naar eengetalaanduidingen van de meetresultaten van de stijlen en tussen de stijlen, valt op dat er over het algemeen minimale verschillen van 1 a 2 dB aanwezig zijn. Alleen de laatste meting (metal stud 4) heeft een verschil van 4dB wat mogelijk een uitschieter kan zijn door werkzaamheden die er tijdens de meting plaatsvonden.

De verschillen zijn over het algemeen niet altijd terug te vinden in de ééngetalaanduiding, maar in de verschillende octaafbanden zelf. De stijlen trillen laagfrequent meer in vergelijking met de tussenvlakken, maar hoogfrequent juist minder in vergelijking met de tussenvlakken. Een compleet overzicht met resultaten is weergegeven in bijlage 6: meetgegevens deelonderzoek1.

§5.3: Tussenconclusie

Als het gaat om de nauwkeurigheid van metingen is de beste manier om zoveel mogelijk punten te meten. Echter, om een goede benadering te krijgen, is het meten van punten rond het midden van het vlak voldoende. Dit doordat de standaarddeviatie bij deze metingen circa 1 bedraagt. Bij de ribben is de standaarddeviatie groter dan 1 en daarmee onnauwkeuriger. Bij homogene constructies kunnen vier metingen aan worden gehouden, afhankelijk van de grootte van de wand. Tijdens de metingen kan al bekeken worden in hoeverre metingen afwijken van de eerder gemeten waarde. Wanneer deze afwijkingen groot zijn, kan er gekozen worden om een aantal extra punten te meten.

Wat betreft een lichte wand met stijlen is het beste om zowel de stijl als tussen de stijlen te meten, om zodoende een goed gemiddelde te krijgen. Ook hierbij kunnen vier metingen op de stijlen en vier metingen ertussen als goede benadering worden aangehouden.

(23)

Meten van ruimten

Hoofdstuk 6: Meten van ruimten

§6.1: Woningtypes

In dit hoofdstuk worden er een aantal ruimten gemeten. Allereerst wordt er een luchtgeluidmeting uitgevoerd en vervolgens een trillingmeting. Er kan gekeken worden of de uitgevoerde metingen overeenkomen of deze juist verschillen. Vervolgens wordt bekeken wat nu de bijdrage van alle vlakken is aan het totale geluidniveau. Hieruit kan voortkomen dat bepaalde vlakken nauwelijks een bijdrage hebben en dus in principe niet of maar eenmaal gemeten dienen te worden. Vervolgens wordt bekeken of de geleverde bijdragen onderbouwd kunnen worden.

In tabel 8 zijn de gemeten woningen weergegeven, waarbij telkens van woonkamer naar woonkamer is gemeten in horizontale zin.

Tabel 8: Weergave gemeten woningen met ruimte opbouw Woning

nummer

Type

Scheidingswand

Opmerking Ruimte opbouw

Zij-gevel

Binnen-wand

Achter gevel Plafond Vloer

W.01 Metal Stud Identiek aan

woning 2

HSB Metal-

Stud

Beton Beton Beton

W.02 Metal Stud HSB Metal-

Stud

Beton Beton Beton

W.03 Beton Identiek aan

woning 4 en 5

Kalkzand -steen

Metal- Stud

Beton Beton Beton

W.04 Beton - Kalkzand

-steen

Metal- Stud

Beton Beton Beton

W.05 Beton - Kalkzand

-steen

Metal- Stud

Beton Beton Beton

W. 06 Beton Identiek aan

woning 7

HSB Metal-

Stud

Metal Stud Beton Beton

W.07 Beton - HSB Metal-

Stud

Metal Stud Beton Beton

W.08 Kalkzandsteen hoogbouw-elementen Identiek aan woning 9 HSB Gips-blokken Hoogwaardige kalkzandsteen Beton Beton W.09 Kalkzandsteen hoogbouw-elementen - HSB Gips-blokken Hoogwaardige kalkzandsteen Beton Beton

(24)

Meten van ruimten

Pagina | 24

§6.2: Weergave resultaten

De resultaten van de verschillende woningen worden in bijlage 7 meetgegevens deelonderzoek 2. De metingen worden in de volgende manier gepresenteerd:

1. afbeelding 12 toont de totale geluidbijdrage per gemeten vlak:

2. afbeelding 13 toont de totale geluidbijdrage per wand en vloer: afbeelding 12: totale geluidbijdrge per gemeten vlak

(25)

Meten van ruimten

3. afbeelding 14 toont de Geluiddrukniveaus per vlak, per frequentie, voor zowel de afzonderlijke vlakken als de totale trillingmeting en de luchtgeluidmeting:

4. Het genormeerde geluidniveauverschil (DnT) en Ilu;k .

meetresultaten Ilu Ilu;k

W.08 meting

9 dB 4 dB

Het genormeerde luchtgeluiddrukniveauverschil tussen twee ruimten (DnT) geeft het gemeten geluiddrukniveau weer in vergelijking met de norm. Een positieve Ilu;k geeft dan ook een waarde aan welke beter presteert dan de norm. Ilu;k van 0 dB betekent dat de waarde net voldoet aan de norm wat de minimum eis is. Zie ook afbeelding 15 ter verduidelijking.

afbeelding 14: geluiddrukniveaus per vlak, per frequentie

(26)

Afstraalgraad

Pagina | 26

Hoofdstuk 7:

Afstraalgraad

§7.1: principe werking

Wanneer een trillingmeting is uitgevoerd en voor alle vlakken de resultaten bekend zijn. Worden de gemeten versnellingniveaus gecorrigeerd met de afstraalgraad en gevoeligheid van de trillingopnemer. De afstraalgraad bepaalt de mate waarin een materiaal geluidenergie afdraagt aan haar omgeving. Er worden twee soorten afstraalgraden bepaald, één voor de gedwongen golven en één voor de vrije golven. De methode voor het berekenen van de afstraalgraden is weergegeven in bijlage 3. Hoe men met de afstraalgraad omgaat wordt in het stappenplan uitgelegd welke is weergegeven in bijlage 4.

Een betonnen wand geeft geluidenergie heel goed af. De afstraalfactor bevindt zich dan ook rond de 1. De afstraalgraad, 10log 1 is dan nul, waardoor er bijna geen correctie plaatsvindt op het gemeten versnellingniveau. Om de werking van de afstraalgraad te verduidelijken zijn in tabel 9 voor enkele materialen en afmetingen de versnellingniveaus en afstraalgraad gegeven waaruit de correctie op de versnellingniveaus goed te zien is.

Daar waar de vrije buiggolf het hoogst is, ligt de grensfrequentie. In dit gebied is de geluidisolatie van een wand enorm slecht waardoor deze ook enorm afstraalt. Zoals hieronder te zien is ligt de grensfrequentie van hout en glas enorm hoog in de frequentieband dit in tegenstelling tot beton.

Bij woningscheidende wanden wordt de afstraalgraad als volgt bepaald:

Boven de grensfrequentie spelen alleen de vrije buiggolven een rol, onder de grensfrequentie de gedwongen of vrije buiggolven, afhankelijk van het versnellingniveau. Bij de overige wanden spelen alleen de vrije buiggolven een rol. Zie ook paragraaf 2.3 voor nadere toelichting.

Tabel 9: Afstraalgraad van verschillende materialen en verschillende afmetingen

Materiaal *afmetingen Afstraalgraad weergegeven in grafiek

(27)

Afstraalgraad

Glas 6,64 2,95 0,008

*afmetingen: Lengte, Hoogte, Dikte

In bovenstaande tabel is te zien dat de correctie op de versnellingniveaus bij steenachtige materialen minder groot is dan bij glas. Vooral in laagfrequent kunnen correcties van 20 dB voorkomen bij glas, wat veel meer is dan de 4 dB bij een betonnen wand.

Ook valt op te merken dat de correctie door gedwongen buiggolven het zelfde blijft bij dezelfde afmetingen en bij andere afmetingen verschilt.

Zo is de correctie bij een gedwongen buiggolf van een betonnen wand met afmetingen van 6,64 x 2,95 meter, 1 dB bij 63 Hz. Terwijl een betonnen wand met afmetingen van 4 x 2 meter een correctie heeft van 2 dB bij 63 Hz. Bij analyse van de formules voor de gedwongen buiggolven blijkt dan ook dat deze alleen afhankelijk is van afmetingen, terwijl bij vrije buiggolven juist de materiaaleigenschappen een rol spelen. Er geldt dan ook:

Wanneer een wand aangestraald wordt door luchtgeluid ontstaan er in de wand gedwongen trillingen. Hoe groter de wand, des te beter de wand in trillingen wordt gebracht en dus beter afstraalt tot een bepaalde grenswaarde, hierdoor is de gedwongen trilling afhankelijk van de afmetingen van de wand.

(28)

Afstraalgraad

Pagina | 28

§7.2: materiaalgegevens

Voor het berekenen van de afstraalgraad zijn de in tabel 10 weergegeven materiaaleigenschappen nodig. Tabel 10: Materiaaleigenschappen Nr Naam Dichtheid [kg/m3] Cl [m/s] *η [-] 1 Beton 2300 3500 0,006 2 Baksteen 1900 2200 0,015 3 Kz-steen 1750 2600 0,015 4 Lichtbeton 1300 1700 0,015 5 Gasbeton 800 1400 0,010 6 Gipsblok 960 2400 0,006 7 Gipskarton 850 2000 0,015 8 Asbestcement 2000 3700 0,020 9 Spaancement 1250 1500 0,020 10 Cement 1900 2200 0,015 11 Hout 700 2700 0,020 12 Spaanplaat 580 2900 0,020 13 Anhydriet 2000 4800 0,015 14 Kunststof 1400 3200 0,020 15 Plexiglas 1150 2000 0,030 16 Lood 11000 1200 0,002 17 Aluminium 2700 5150 0,001 18 Staal/yzer 7700 5100 0,001 19 Glas 2500 5000 0,0012

*η = verlies van energie door interne wrijving

Wanneer er materialen in de praktijk worden toegepast en de hierboven genoemde materiaaleigenschappen niet bekend zijn, is het erg lastig om de afstraalgraad te bepalen. In situaties waar andere materialen worden toegepast, zal het lastig zijn om de uiteindelijke bijdrage van de trillingmeter overeenkomend te krijgen met die van de luchtgeluidmeting. Dit terwijl de meting correct is uitgevoerd en alles correct is berekend op de afstraalgraad na. De correctie met de afstraalgraad is dan ook erg belangrijk.

(29)

Analyse van de meetgegevens

Hoofdstuk 8:

Analyse van de meetgegevens

§8.1: Tussenconclusie

Resultaten van de metingen zijn weergegeven in tabel 11. De uitgebreide meetresultaten zijn weergegeven in bijlage 7 meetgegevens deelonderzoek 2.

Tabel 11: Resultaten trillingmetingen en luchtgeluidmeting

Woningtype Ilu;k 125 250 500 1000 2000 Lp Hz

*W.01 4 dB

Totaal uit trillingmetingen 67,00 59,00 54,20 45,70 40,30 68 dB

Totaal uit geluidmetingen 61,83 57,01 56,88 51,39 43,71 64 dB

Verschil 5,20 2,00 -2,70 -5,70 -3,40 4 dB

*W.02 2 dB

Verschil 5,60 2,30 -1,00 -2,90 -6,00 4 dB

*W.03 9 dB

Verschil 3,69 1,40 2,50 1,20 -1,40 2 dB

*W.04 8 dB

Verschil 1,30 2,90 0,20 -3,50 0,70 2 dB

*W.05 8 dB

Verschil 0,40 2,60 1,00 -1,10 1,10 1 dB

*W.06 -4 dB

Verschil -9,50 -11,40 -9,40 -11,40 -9,70 -10 dB

*W.07 -5 dB

Verschil

-10,70

-12,00 -11,50 -14,20 -6,80 -12 dB

*W.08 4 dB

Verschil 0,10 0,50 -0,10 -2,00 -0,90 0 dB

*W.09 4 dB

Verschil -0,40 2,20 0,60 -1,60 -0,30 1 dB

* W.01 & W.02 scheidingwand van Metal Stud * W.03 t/m W.07 scheidingwand van beton

(30)

Pagina | 30

§8.2: Toelichting op de resultaten

Uit de eerste vergelijking tussen de uitkomsten van de luchtgeluidmeting en trillingmeting valt op dat de uitkomsten verschillen. In de laagst gemeten frequentieband (63 Hz) en in de hoogst gemeten frequentieband (4000 Hz) zijn de metingen erg verschillend en minder betrouwbaar. Deze zijn dan ook alleen weergegeven in de bijlage en niet in tabel 7 getoonde overzicht. Als de verschillen ≤ 3 dB zijn, zijn de trillingmetingen nauwkeurig en betrouwbaar. De verschillen kunnen bijna niet op exact nul uitkomen, omdat voor het berekenen van de verschillen gemiddelde waarden zijn genomen.

W.01 en W.02

De verschillen van W.01 en W.02 zijn > 3 dB en niet erg betrouwbaar. De reden is dat de woningscheidende wand bestaat uit een Metal-Stud wand waarbij de afstraalgraad lastig te bepalen is. Om deze reden zitten er al snel afwijkingen in, die groter zijn dan 3 dB. Ook de ééngetalwaarde bij W.01 voor de trillingmeting 68 dB en luchtgeluidmeting 64 dB verschillen meer dan 3 dB wat wijst op een onbetrouwbare meting. Voor W.02 is een zelfde onbetrouwbaarheid van totaal 4 dB te zien.

W.03, W.04 en W.05

De verschillen van deze woningtypen zijn gemiddeld genomen < 3 dB en daarmee betrouwbaar. Deze woningtypen hebben een woningscheidende wand van beton, waar de afstraalgraad goed van te bepalen is. Op de binnenwand na zijn de overige wanden en vloeren van harde materialen, waar de afstraalgraad goed van te bepalen is. De ééngetalwaarden verschillen bij deze woningtype ook 1 á 2 dB wat een goede overeenkomst is.

W.06 en W.07

De verschillen bij W.06 en W.07 zijn dusdanig negatief, dat deze erg onbetrouwbaar zijn. Omdat de verschillen alleen maar negatief zijn en ongeveer dezelfde hoeveelheid afwijken, lijkt dat er sprake is van een verbinding tussen de twee woningen. Dit kan door een constructieve uitvoeringsfout of luchtlek zijn. De verschillen uiten zich ook in de negatieve

Ilu;k van -4 dB. Hierbij is te zien dat de constructie niet voldoet aan de gestelde eis in het Bouwbesluit.

De ééngetalwaarde bij W.06 met een verschil van 10 dB en bij W.07 een verschil van 12 dB, zijn dusdanig groot dat hier sprake is van een situatie die niet voldoet aan de eisen.

Een luchtlek is te herkennen aan het feit dat het luchtgeluidniveau hoger ligt dan het trillingmetingniveau. Dit doordat bij de trillingmetingen alleen de versnellingen in een constructie meet en niet in de lucht. Uit de meetresultaten is naar voren gekomen dat de lucht bij het luchtlek de omgeving in trilling brengt, wat hogere versnellingniveaus rond het luchtlek met zich meebrengt. Dit is tevens terug te zien in de tabel met bijdragen per vlak, hier heeft het plafond een grote bijdrage aan het totale geluidniveau in de ruimte. Zie afbeelding 16 en 17.

Een trillingmeting kan dus wel degelijk gebruikt worden om een luchtlek op te sporen, voorheen werd gedacht dat dit niet mogelijk was. Door de hoge bijdrage van het plafond welke ongebruikelijk is moet het probleem zich wel in het plafond bevinden.

(31)

Uit onderzoek blijkt dat de naastgelegen woningen aan elkaar zijn gekoppeld via de mechanische ventilatie kanalen waardoor het geluid zich makkelijk van de ene naar de andere woning kon verplaatsen.

W.08 en W.09

De verschillen van deze woningtypen zijn gemiddeld genomen < 3dB en daarmee betrouwbaar. Deze woningtypen hebben een woningscheidende wand van hoogwaardige kalkzandsteen, waarvan de afstraalgraad goed te bepalen is. Op de buitenwand na zijn de overige wanden en vloeren van harde materialen, waarvan ook hier de afstraalgraad goed te bepalen is. De ééngetalwaardes verschillen bij deze woningtype dan ook maarliefst 1 dB wat een goede overeenkomst is.

Algemeen:

Uit het onderzoek blijkt dat de woningtype met overeenkomende eigenschappen ook met kleine afwijkingen op gelijke uitkomsten komen. Hieruit blijkt dat de metingen representatief zijn voor soort gelijke woningen met dezelfde opbouw.

Dit is bijvoorbeeld goed te zien bij W.01, W.02 en W.03 welke bestaat uit dezelfde soort ruimte. Er treden bij de ééngestalaanduiding verschillen op van ± 1 dB, dit kleine verschil is ook terug te zien in de Ilu;k van de verschillende woningen.

afbeelding 16: bijdrage vlakken _{afbeelding 17: bijna evenwijdig lopend verschil tussen} trillingopnemer en geluidopnemer

(32)

Vergelijking theoretisch model met praktijkmodel

Pagina | 32

Hoofdstuk 9:

Vergelijking theoretisch model met praktijkmodel

In het voorgaande hoofdstuk is geconstateerd dat een trillingmeting met een afwijking van 1 á 2 dB goed overeenkomt met een luchtgeluidmeting. Alleen voor de lichte wanden, waarbij de afstraalgraad lastig te bepalen is en een luchtlek aanwezig was, werden grote afwijkingen gevonden. Om deze reden is in dit hoofdstuk gekozen voor een vergelijking tussen twee metingen waarvan de ruimte voornamelijk uit steenachtige materialen bestaat. Woningtype W.08 wordt vergeleken met een theoretisch model.

§9.1: Theoretisch model

Het theoretisch model is gemaakt met het programma DnT versie 3.1, dat gemaakt is door DirAcivity & Jan Niggebrugge. Het programma werkt ondermeer volgens de rekenmethode uit NEN EN 12354-1. Het programma is al geruime tijd in ontwikkeling echter kunnen nog steeds niet alle praktijkmodellen worden gesimuleerd. Om deze reden is gekozen om een kopie te maken van de in de praktijk gemeten woning W.08 met dezelfde wanden vloeropbouw van harde steenachtige materialen. Lichte wanden zijn namelijk lastig te simuleren en dienen daarom handmatig te worden ingevoerd. Hier ontbreken echter de meetgegevens voor.

Het model is ontwikkeld volgens de stappen weergegeven in tabel 12. Tabel 12: Stappenplan uitvoering theoretisch model

Stappen Omschrijving

Stap 1: Geef de afmetingen op van de zend- en ontvangruimte in de vorm van een tekening;

Stap 2: Geef materiaaleigenschappen van de wanden en vloeren

Stap 3: Geef aan of de verbindingen van wanden en vloeren star of flexibel zijn gekoppeld;

Stap 4: Benoem de ruimten en geef verblijfsruimte en verblijfsgebied aan;

Stap 5: Toon resultaten.

Voor een uitgebreide toelichting op de stappen zie bijlage 5: Stappenplan uitvoeren theoretisch model.

§9.2: Resultaten vergelijken

Voor de vergelijken tussen het theoretisch model en het praktijkmodel is gekeken naar de bijdrage van elke wand aan het totale geluidniveau, dat in afbeelding 18 en 19 is weergegeven. Ook is gekeken naar de Ilu;k -waarden in hoeverre deze overeenkomen zie tabel 13.

afbeelding 19: Bijdrage uit theoretisch model afbeelding 18: Bijdrage uit praktijk model

(33)

Tabel 13: Berekende Ilu;k voor theoretisch en praktijkmodel

Woningscheidende wand

Uit de bijdrage per vlak is af te leiden, dat bij beide modellen de woningscheidende wand een grote bijdrage geeft aan het totale geluidniveau. De woningscheidende wand heeft echter in het theoretisch model een kleinere bijdrage dan de gevel, wat niet van zelfsprekend is. Dit is alleen mogelijk, wanneer de wand dusdanig goed is uitgevoerd en de flankerende weg via de gevel erg slecht is uitgevoerd. In het praktijkmodel is te zien dat de woningscheidende wand de grootste bijdrage heeft in vergelijking met de overige wanden en vloeren, wat overeenkomt met de verwachtingen.

Gevel

De gevel heeft in het theoretisch model een aanzienlijke bijdrage, wat in het praktijkmodel juist niet het geval is. De gevel bestaat echter uit een lichte constructie van HSB-elementen en veel glas en zou om deze reden dusdanig slecht geluid afstralen, dat deze nauwelijks bijdrage geeft aan het totale geluidniveau.

Dit is terug te zien in het praktijkmodel, maar niet in het theoretisch model. Dit komt waarschijnlijk door beperkingen van het model omdat het programma in een ontwikkelingsfase zit waarbij nog niet alle mogelijkheden en voorkomende situaties zijn verwerkt.

Na analyse van het model blijkt dat het niet mogelijk is om in een theoretisch model ramen in te voeren, wat een beperking vormt. Theoretisch gezien zou de bijdrage van een wand juist toenemen, doordat een raam enorm slecht afstraalt en dus geen bijdrage heeft aan het totale geluidniveau. Het oppervlak wat normaal gesproken een raam bevat, vormt nu in zijn geheel de gevel.

Verder is gebleken dat het niet mogelijk is, om de gevel in te voeren als flexibele verbinding, maar dat de gevel juist als starre verbinding is ingevoerd. Hierdoor kunnen de trillingniveaus, die optreden, worden overgebracht naar de omliggende wanden en vloeren, wat de geluidbijdrage beïnvloedt. Het is mogelijk dat dit de reden is van de grote bijdrage van de gevel.

Door de kennis uit de praktijkmodellen is bekend, dat de gevel die bestaat uit een lichte wand, nooit een dusdanig grote bijdrage heeft, alleen wanneer een luchtlek zich in de gevel bevindt. Dit is bij een theoretisch model natuurlijk niet aan de orde, waardoor dit model dus niet betrouwbaar is.

Verder onderzoek en overleg met de maker van het programma kan dan ook leiden tot aanpassing van het programma.

Theoretisch model Ilu Ilu;k Praktijkmodel Ilu Ilu;k

W.08 meting

7 dB 2 dB W.08 meting

(34)

Pagina | 34 Achterwand

In de gepresenteerde resultaten is verder op te merken dat er in het theoretisch model geen sprake is van een bijdrage door de achtergevel, wat in de praktijk wel degelijk het geval is. De reden hiervan is het feit dat het theoretisch model is ontworpen volgens de ‘eerste orde benadering’, zodat er maar dertien overgangswegen zijn. In werkelijkheid treden er meerdere overgangswegen op. Ook de achterwand heeft een bijdrage aan het totale geluidniveau . In de ‘eerste orde benadering’ is hier echter geen sprake van is, waardoor de resultaten ook verschillen.

Overige wanden en vloeren

De overige resultaten lijken enigszins te kloppen, al blijft het vreemd dat in het theoretisch model de bijdrage van de vloer en de bijdrage van het plafond gelijk zijn. Normaal gesproken is de bijdrage van de vloer een stuk kleiner dan de bijdrage van het plafond. Dit komt doordat de vloer meestal uit een opgelegde verende dekvloer bestaat. Deze geeft niet alleen het geluid in de zendruimte minder door, maar straalt het geluid ook anders af in de ontvangruimte. Bij een plafond is hiervan geen sprake, doordat in de zendruimte het plafond, dat bestaat uit een breedplaatvloer, in trilling wordt gebracht. Vervolgens trilt deze plaat door, waarna het in de ontvangruimte geluid afstraalt. Het principe is te zien in afbeelding 20 en 21.

Karakteristieke isolatie index voor luchtgeluid

De Ilu;k waarden van het theoretisch model en praktijkmodel komen enigszins overeen met elkaar. Bovenstaande beperkingen zouden er voor kunnen zorgen dat de waarden nog beter overeen komen.

(35)

Conclusies

Hoofdstuk 10: Conclusies

Het onderzoek is begonnen met de vraag of trillingmetingen het akoestisch advieswerk kunnen bevorderen. Om deze vraag te kunnen beantwoorden is onderzocht in hoeverre een trillingmeting betrouwbaar is, hoe deze dient te worden uitgevoerd en hoe de meting dient te worden uitgewerkt.

§10.1: Betrouwbaarheid

Uit de eindresultaten blijkt dat de trillingmetingen en luchtgeluidmetingen goed overeenkomen bij woningen waarvan de woningscheidende wand uit harde materialen bestaat en de afstraalgraad goed te bepalen is. Deze meetresultaten zijn betrouwbaar en kunnen hiermee aangeven waar problemen zich voordoen, indien niet aan de gestelde eis van het Bouwbesluit wordt voldaan.

Voor de lichte constructies als woningscheidende wand blijkt het lastig om te bepalen hoeveel de wand afstraalt. Dit komt voornamelijk doordat deze wanden uit meerdere lagen bestaan, die verschillend reageren. Ook spelen hier de afgifte van stijlen en de afgifte tussen de stijlen een rol. Deze reageren verschillend en zijn lastig te voorspellen met een theoretische bepaalde afstraalgraad.

Nader onderzoek naar deze type wanden en het verzamelen van gegevens kan leiden tot een misschien wat meer betrouwbare afstraalgraad. De trillingmetingen verschillen vergeleken met de luchtgeluidmeting minder en kunnen daardoor betrouwbaarder zijn. Uit de resultaten blijkt verder dat de woningen welke identiek aan elkaar zijn, bijv. in een appartementencomplex, op kleine verschillen na met elkaar overeenkomen. Hieruit blijkt dat metingen welke betrouwbaar of onbetrouwbaar zijn in veel gevallen dezelfde uitkomsten geven en hiermee representatief zijn voor elkaar.

§10.2: Uitvoeren trillingmetingen

Het uitvoeren van de trillingmetingen volstaat met ongeveer vier keer alle aanwezige vlakken te meten, verspreid over het vlak. Voor lichte wanden zoals metal stud dient dit acht maal te zijn, verspreid over het vlak. Niet alleen tussen maar ook op de stijlen dient gemeten te worden.

Voor de ramen en deuren geldt dat volstaan kan worden met één meting. De bijdrage van deze vlakken is dusdanig klein, dat deze geen rol spelen. Eenmaal meten is echter nodig om te zien of het raam niet uitzonderlijk hoog trilt, wat kan duiden op problemen. Dus hoewel de ramen en deuren normaal gesproken geen bijdrage leveren, is het meten hiervan niet onverstandig.

§10.3: Gedrag van constructies

Uit het onderzoek blijkt dat lichte wanden, bestaande uit meerdere constructies in tegenstelling tot steenachtige wanden (homogene constructies) een minder grote bijdrage leveren aan het totale geluidniveau in een ruimte. De afstraling van deze wanden is een stuk minder waardoor ze ideaal zijn om toe te passen als binnengevel en buitengevel. Dit geldt ook voor ramen, ze trillen wel maar geven geen energie af. Het toepassen van lichte wanden

(36)

Conclusies

Pagina | 36 als scheidende constructie is goed mogelijk. Echter spelen hier de afstraling van gedwongen golven een grote rol door de hoge grensfrequentie van deze wanden. Hierdoor stralen ze meer af dan betonnen wanden.

Verder onderzoek zal uit moeten wijzen of het toepassen van houten en glazen constructies in een woning een gunstige bijdrage heeft voor het totale geluidniveau in een woning. Door de slechte afstraling is het beeld gewekt dat het totale geluidniveau in een ruimte bij bijv. houten wanden een stuk lager zal zijn in tegenstelling tot een zelfde woning met betonnen wanden.

§10.4: Vergelijking theoretisch model met praktijkmodel

De vergelijking van het theoretisch model met het praktijkmodel is niet geheel verlopen volgens verwachting. De mogelijkheden om het theoretisch model af te stemmen op het praktijkmodel zijn beperkt. In het theoretisch model worden keuzes gemaakt die in de praktijk niet altijd van toepassing zijn. Zo is een wand theoretisch gekoppeld of ontkoppeld, in de praktijk kan het voortkomen dat deze een beetje gekoppeld is. Hierdoor kunnen grote verschillen ontstaan in de resultaten per vlak. In de uiteindelijke Ilu;k -waarden corrigeren ze elkaar, waardoor het theoretisch model maar 2dB afwijkt van het praktijkmodel en hiermee dan ook bruikbaar is.

Verder onderzoek zal moeten uitwijzen of een theoretisch model wel in staat is om de bijdrage van elk vlak te bepalen. Het kan zijn dat door de complexe reacties van verschillende verbindingen en de combinatie van materialen dusdanig ingewikkeld is, dat deze lastig te voorspellen zijn en daarmee lastig in een programma te verwerken zijn.

(37)

Evaluatie

Hoofdstuk 11: Evaluatie

§11.1: Product evaluatie

De resultaten van dit onderzoek zijn in relatie met de probleemstelling en doelstelling als positief te ervaren. Niet alleen geven de resultaten aan, dat uit een combinatie van trillingmetingen en luchtgeluidmeting overeenkomende uitkomsten komen. Ook is de ervaring over de werking van geluid binnen woningen, het uitvoeren van trillingmetingen en het verwerken van gegevens vergroot.

Uit het onderzoek komen conclusies naar voren waarbij bepaalde overdrachten sterk en minder sterk een rol spelen welke ook nog eens representatief zijn voor meerdere metingen van hetzelfde soort. Met deze opgedane kennis kunnen meerdere metingen worden uitgevoerd en verwerkt en kan de juistheid hiervan snel worden beoordeeld. Uiteindelijk kan dit er voor zorgen dat ook een theoretisch model, betere uitkomsten presenteert welke in een ontwerpfase kan worden gebruikt.

§11.2: Proces evaluatie

In het begin stadium van het afstudeer onderzoek werd een grote literatuurstudie gedaan over het onderwerp en algemene geluid principes. Al gauw bleek dat er veel kennis aanwezig was over lucht en contactgeluidmetingen en geluidprincipes. Echter over trillingmetingen was nauwelijks iets (begrijpbaar) te vinden. Alleen in erg vakinhoudelijke boeken waarbij wanden geheel met formules werden berekent, was iets te vinden. Tijdens deze zoektocht kwam ik uiteindelijk een masterclass dictaat van de TU/e tegen over geluidoverdracht in woningen van Eddy Gerritsen. Dit was echter ook geen gemakkelijk dictaat en is besloten om contact op te nemen met Eddy Gerritsen om duidelijkheid te krijgen.

De daarop volgende maanden is de theoretische kennis vergroot om uiteindelijk de praktijkmetingen goed te kunnen verwerken. In deze maanden zijn twee spreadsheets gerealiseerd waarmee het mogelijk is resultaten van trillingmetingen te verwerken. De eerste is ‘Afstraalgraad constructies’ en de tweede ‘Geluidafstraling van constructies’. Deze zijn terug te vinden in de bijlage 7.

Na enkele weken werd er een project gevonden welke voldeed aan onze eisen en konden de praktijkmetingen worden uitgevoerd. In eerste instantie liepen de praktijkmetingen rommelig door de in minder mate aanwezige ervaring en bijbehorende problemen. Uiteindelijk werd met behulp van de metingen deelonderzoek 1 afgerond en konden de echte metingen beginnen.

Na alle metingen te hebben uitgevoerd kon begonnen worden aan het uitwerken van de meetgegevens. Het uitwerken van de meetgegevens bleek echter niet zo eenvoudig te zijn als in eerste instantie werd gedacht. Uitkomsten waren erg onbetrouwbaar door het onjuist omgaan met de afstraalgraad. Uiteindelijk werd dan toch duidelijk hoe de gegevens verwerkt diende te worden en konden hier uiteindelijk conclusies uit worden getrokken.

Hoewel het hele traject erg leerzaam was met meevallers en tegenvallers was de onwetendheid over het onderwerp soms knap lastig. Er zijn zoveel oorzaken en gevolgen binnen de bouwakoestiek welke niet zomaar zijn uit te leggen dat het soms moeilijk is om de draad in het hele gebeuren te volgen. Hiervoor hebben ze dan ook een bedrijfsbegeleider uitgevonden, die je op het rechte pad houdt en steun geeft.

(38)

Literatuur

Pagina | 38

Literatuur

H.J. Martin, Geluidisolatie. Technische Universiteit Eindhoven

E. Gerritsen, Geluidoverdracht in gebouwen. Technische Universiteit Eindhoven

D.B. Baarda en M.P.M. de Goede, Basisboek methoden en technieken, Handleiding voor het

opzetten en uitvoeren van kwantitatief onderzoek. Groningen: Noordhoff Uitgevers, 2006

NEN 5077:2001, Geluidwering in gebouwen, bepalingmethoden voor de grootheden voor

luchtgeluidsisolatie, contactgeluidisolatie, geluidwering van scheidingconstructies en geluidniveaus veroorzaakt door installaties.

NEN-EN 12354-1, Geluidwering in gebouwen, Berekening van de akoestisch eigenschappen

van gebouwen met de eigenschappen van de bouwelementen.

(39)

Begrippenlijst

Begrippenlijst

Aanstoting

Is de manier waarop geluid op een constructie valt. De aanstoting kan doormiddel van hameren plaatsvinden of doormiddel van luchtaanstoting. Door de aanstoting zullen er trillingen in de constructie ontstaan welke te verdelen is onder vrije en gedwonge trillingen. Buiggolven

Een buiggolf is een golf waarbij de deeltjessnelheid van de golf overwegend loodrecht staat op de voortplantingsrichting van de golf.

Buigstijfheid

Is de mate waarin een constructie mee beweegt met een geluidstrilling. Hierin is onderscheid te maken in flexibele en stijve vlakken.

Coïncidentie

Dit begrip komt van coïncideren. Co betekent samenlopen. Met coïncideren wordt dan ook bedoeld het samenlopen van geluidgolven welke met elkaar als het ware meereizen.

Contactgeluidisolatie

Is de mate van geluidisolatie tegen contactgeluid. Contactgeluid is herkenbaar doordat deze rechtstreeks op een constructie plaats vindt en niet door beweging van lucht op een constructie wordt overgedragen. Voorbeelden zijn het dichtklappen van deuren, het schuiven van stoelen of stampen op een vloer.

Directe overdracht

Directe overdracht vindt plaats door luchtgeluid. Het luchtgeluid brengt dan een constructie in beweging welke vervolgens aan de andere zijde de lucht in beweging brengt. Directe overdracht kan dan ook alleen plaatsvinden in een woningscheidende wand onder de grensfrequentie.

Eéngetalaanduiding

Dit getal is een logaritmische optelsom van de verschillende frequenties. Bijvoorbeeld:

Hz 125 250 500 1000 2000

dB 60 58 59 61 65

Formule: