Houten Viool
0StefforCVBW.jpg

Steffen van der Wallen - expert

AKOESTISCH BEGRIPPEN

ALS GELUID LAWAAI WORDT

Inleiding.


Geluidsoverlast wordt steeds groter. Het straatverkeer wordt intenser, de buren en de kinderen hebben kennelijk steeds krachtiger geluidsinstallaties en televisie kijken kan nu ook de klok rond.


In ons dichtbewoond land wordt stilte steeds meer een luxeproduct, waarmee in de toekomst in toenemende mate rekening zal moeten worden gehouden.
Jammer genoeg wordt in de meeste gevallen te laat aan de akoestische problematiek gedacht, wanneer het gebouw af is of wanneer geluidsproblemen optreden. Dit leidt dan meestal tot ingewikkelde en dure ingrepen, die niet altijd gegarandeerd resultaat opleveren.
 

Wil men tot een akoestisch comfortabel gebouw komen, dan is het noodzakelijk dit probleem reeds van in de ont- werpfase in overweging te nemen. Gevelsamenstelling, materiaalkeuze, technische bijzonderheden, oriëntatie van het gebouw... dit zijn stuk voor stuk punten die de bouwakoestische kwaliteit van een constructie bepalen. Akoestiek is een complex fenomeen met een specifieke terminologie. Daarom is het aangewezen hier enkele algemene begrippen uit de akoestiekleer in herinnering te brengen.

Begrip Geluidsdruk.jpg

Algemene Begrippen.

Geluid is niets anders dan trillingen of golven die zich voortplanten door een medium. Dat medium kan een gasmengsel (bijvoorbeeld lucht), een vloeistof of zelfs een vaste stof zijn. Geluid plant zich niet voort in het luchtledige.


Deze golven worden gekenmerkt door een golflengte en een amplitude (= geluidsdruk pa). Het medium (meestal lucht) bevindt zich in een even- wichtstoestand met een evenwichtsdruk, maar door een geluidsverstoring verandert de druk van dit medium.

Frequentie


De toonhoogte van een geluid wordt bepaald door zijn frequentie. 
De frequentie van het geluid is het aantal drukvariaties per seconde en wordt uitgedrukt in Hertz (Hz).
Lage tonen hebben een lage frequentie en hoge tonen een hoge frequentie. 
Een persoon met een normaal gehoor kan geluiden waarnemen binnen een bereik van 20 Hz tot 20.000 Hz, waarbij de periode (T) varieert van 0,05 tot 0,00005 seconden.


We onderscheiden:

• Lage tonen : 20 tot 200 Hz


• Middentonen:
 200 tot 2.000 Hz

• Scherpe tonen: 2.000 tot 20.000 Hz
 

Voortplantingssnelheid van geluid.


De voortplantingssnelheid van geluid varieert van medium tot medium. In lucht bij kamertemperatuur plant geluid zich voort met een snelheid van 344 m/s of 1.238 km/uur.
In een ander medium is de snelheid anders, bijvoorbeeld:

 

 

  • Glas, Staal : 5000 m/s

  • Beton : 4000 m/s

  • Mortel : 3000 m/s

  • Water : 1450 m/s

  • Lood : 1200 m/s

  • Rubber : 50 m/s


Geluid plant zich dus veel sneller voort in staal en beton dan in lucht.

iu-2.jpeg
dB Voorbeeld expertiso.jpg

Golflengte - periode.


De golflengte van het geluid is de afstand tussen twee golftoppen of twee drukpieken:


Golflengte = Voortplantingssnelheid van geluid (c) / frequentie (f)
 

  • De golflengte bij 20Hz = 17m.

  • De golflengte bij 20.000Hz = 1,7cm.
     

De golflengtes zijn bij hoge frequenties klein, en bij lage frequenties groot.

De tijd nodig voor het doorlopen van 1 cyclus (van golftop tot golftop) noemt men de periode T.

 

Bijgevolg geldt :

 

  • Hoe groter de amplitude, Hoe luider de toon

  • Hoe groter de golflengte, Hoe lager de toon

  • Hoe groter de frequentie, Hoe hoger de toon

Geluidsdrukniveau.


Het oor is gevoelig voor geluidsdrukken die variëren van 2•10-5 Pa tot100Pa (1Pa =1N/m2). In de praktijk ervaren we dat bij een verdubbeling van de geluidsdruk de waarneming van het oor helemaal niet verdubbelt. De gevoeligheid van het oor volgt een logaritmische functie. Daarom wordt een geluid bepaald door het geluids- drukniveau Lp, uitgedrukt in decibel (dB).

Zuivere toon - het geluidsspectrum.


Een geluid dat slechts één frequentie heeft, wordt een zuivere toon genoemd. Dat komt in de praktijk zelden voor. Alle geluiden bestaan uit een samenstelling van een groot aantal tonen (frequenties). We kunnen dit vergelijken met zonlicht dat in een prisma ontbonden wordt in een kleurenspectrum, waarbij elke kleur gekenmerkt wordt door een frequentie-interval. De analyse van het geluidsspectrum is van belang om een akoestische situatie te beoordelen. Hiermee bepaalt men de geluidsontwikkeling van een machine, de geluidsisolatie van muren, het akoestisch comfort in bepaalde ruimten, ...enz.


Het spectrum dat van belang is voor de isolatie van woningen, is gesitueerd tussen 100 en 4.000 Hz. Voor machines spelen vooral de frequenties tussen 31 en 8.000 Hz een rol.

Geluidsdruk.jpg

De bovenstaande figuur illustreert de orde van grootte van verschillende in de praktijk voorkomende geluids- drukniveaus.

Luidheidsniveau - isofonen.


Uit hetgeen voorafgaat blijkt duidelijk dat geluid een zeer complex fenomeen is. Daarbij komt nog dat voor het menselijk oor de luidheid van een toon afhangt van de frequentie (Hz) en van het geluidsdrukniveau (dB).


Ons oor ervaart als even luid de volgende tonen:

 

  • 50 dB bij 1.000 Hz

  • 56dB bij 125Hz

  • 82dB bij 31Hz


Zo werden lijnen van gelijke luidheid, isofonen, opgesteld als functie van de frequentie en het geluidsdruk- niveau. Elke isofoon wordt benoemd naar zijn geluids- drukniveau bij 1.000 Hz.


Het menselijk oor ervaart een stijging van 8 à 10 dB als een verdubbeling van het luidheidsniveau, en omge keerd een daling met 8 à 10 dB als een halvering van de luidheid.

Isofonen.jpg

Als de radio bijvoorbeeld zacht staat, stelt men vast dat de hoge tonen vaak perfect hoorbaar zijn, terwijl de bastonen er nauwelijks doorkomen. Door de toets “loudness” in te drukken kunt u de lage tonen luider laten klinken, waardoor de muziek geheel tot haar recht komt.

We kunnen dus stellen dat ons oor gevoeliger is voor hoge tonen dan voor lage tonen.

Geluid - een subjectieve waarneming.

Lawaai is zeer subjectief. Een jonge moeder wordt ’s nachts wakker bij het minste gekir van haar baby (= 30 dB), terwijl zij een voorbijrijdende auto ’s nachts zelfs niet hoort (= 80 dB).

Het menselijk oor interpreteert het geluid subjectief. De geluidswaarneming verschilt van persoon tot persoon. De ene persoon kan hetzelfde lawaai verdraagbaar vinden, terwijl het voor een andere persoon hinderlijk luid klinkt.

Achtergrondgeruis.

Vaak wordt verwacht dat achtergrondgeruis wordt terug- gebracht tot nul. Dat is een misvatting. Achtergrondgeruis kan enkel gereduceerd worden en vervult een belang- rijke rol in de subjectieve waarneming van lawaai. In een rustig woongebied kunnen spelende kinderen op straat storend zijn. In een omgeving met meer achter- grondgeruis, bijvoorbeeld in de stad, wordt ditzelfde lawaai niet meer als storend ervaren.

Bouwtekens

BOUW AKOESTISCHE BEGRIPPEN

ALS GELUID LAWAAI WORDT

Luchtgeluid en contactgeluid.

Fundamenteel dienen we voor de geluidsisolatie van constructie-elementen onderscheid te maken tussen luchtgeluid en contactgeluid.
Wil men de bewoners van een gebouw een goed akoes- tisch comfort geven, dan moeten de nodige maatrege- len worden getroffen, zowel tegen luchtgeluid als tegen contactgeluid.

Onder geluidsisolatie verstaat men het verminderen van de geluidsoverdracht van een ruimte naar een andere. De geluidsisolatie wordt uitgedrukt in decibel (dB).

We onderscheiden :

  • luchtgeluid: geluid afkomstig van een bron die

    rechtstreeks de lucht in trilling brengt, bijvoorbeeld

    radio, televisie, stemmen...

  • contactgeluid: geluid afkomstig van een bron die

    rechtstreeks een constructiedeel (wand of vloer) in trilling brengt, waarbij dit geluid zich verder voortplant in de constructie en in een andere ruimte lawaai afstraalt (bijvoorbeeld trillingen in leidingen van de centrale verwarming).

Nagalm.

In lege ruimten (bijvoorbeeld kerken, niet gemeubileerde kamers...) blijft geluid naklinken. Dit fenomeen wordt ‘nagalm’ genoemd. Nagalm is erg storend voor de verstaanbaarheid van het gesprek of voor de klankkleur van de muziek, en beïnvloedt ook het totale geluidsniveau van de kamer.

De geluidsgolven die vallen op een wand van een vertrek worden gedeeltelijk teruggekaatst (gereflecteerd), gedeeltelijk geabsorbeerd en gedeeltelijk doorgelaten. Dit wordt aangegeven door de absorptiecoëfficiënt (𝜶) van de muur.

In een kamer hoort men dus eerst het directe geluid van de bron, en dan net iets later (afhankelijk van de afgelegde weg) het gereflecteerde geluid.

De mogelijkheid bestaat het geluidsniveau in een ruimte te verminderen door extra absorberend materiaal aan te brengen.
In ruimten met niet absorberende muren (wanden bekleed met spiegels, tegels, marmer...) is de verstaanbaarheid zeer slecht en krijgt men het zogenaamde ‘cocktail-effect’: doordat men zich slecht verstaanbaar kan maken, gaat men nog luider praten waardoor het totale geluidsniveau nog slechter wordt.

In de dagelijkse praktijk worden de begrippen ‘luchtgeluidsisolatie’ en ‘geluidsabsorptie’ vaak met elkaar verward. Daarom ter verduidelijking: geluidsabsorberende producten dienen om de nagalm te beperken en de klankkleur binnen dezelfde ruimte bij te stellen, terwijl men onder geluidsisolatie verstaat het verminderen van de mate van geluidsoverdracht van een ruimte naar de andere.

Als extreem voorbeeld: een openstaand venster is 100% geluidsdoorlatend maar is als zodanig niet geluidsisolerend.

Lucht en Contactgeluid.jpg
Geluidhinder zaal.jpg

Absorptiecoëfficiënt (𝜶)


Geluidsgolven die op een wand invallen, worden gedeeltelijk gereflecteerd, gedeeltelijk geabsorbeerd en gedeeltelijk doorgelaten. Bij absorptie wordt de energie van de geluidsgolven in warmte omgezet.


De absorptiecoëfficiënt (𝜶) van een muur is :


Deze absorptiecoëfficiënt is een getal tussen 0 en 1 zonder eenheid.

  • 𝜶 =0  betekent dat alle geluiden worden gereflecteerd (hiertoe moeten de bouwelementen vlak, niet-poreus en stijf zijn)

  • 𝜶 =1  betekent dat alle geluiden worden geabsorbeerd of doorgelaten (bijvoorbeeld een open raam)
     

De grootte van de coëfficiënt a hangt af van :

  • De akoestische absorptiecoëfficient (αw) geeft het vermogen weer van een bekleding om de energie van een geluidsgolf te absorberen. Dit cijfer varieert tussen 0 en 1. Hoe groter het cijfer, hoe groter het absorptievermogen van het materiaal. Het absorptievermogen van een wand is het product van de vermenigvuldiging: αW x wandoppervlakte.

Reflectie 01.jpg
Reflectie.jpg

Door zijn open cellige oppervlaktestructuur is de geluidsabsorptie van cellenbeton 5 tot 10 keer groter dan die van gladde, ‘geluidsharde’ materialen.
Daardoor is de toepassing van cellenbetonplaten en -blokken vooral interessant voor geluidsintensieve constructies, zoals industriegebouwen, discotheken, bios- coopzalen, schouwburgen... om de overdracht van het intern geluid (diffuus geluid) in de hal te dempen.

Belgische Normen :

  • NBN S 01-400 : Geluidsleer - Maatstaven voor geluidswering.

  • NBN S 01-401 : Akoestiek - Grenswaarden voor de geluidsniveaus om het gebrek aan comfort in gebouwen te vermijden.

  • NBN S 01-402 : Geluidsleer - Kenmerkende peilen
    van omgevingslawaai.

  • NBN S 01-403 : Akoestiek - Geluid veroorzaakt door hydraulische uitrustingen.

Absorptie Audio.jpg

In de norm NBN S 01-400 worden de geluidscriteria uitgedrukt in de vorm van categorieën voor minimale comfortklassen (index b: klasse Ib, IIb , IIIb en IVb), en voor aanbevolen klassen (index a: klasse Ia, IIa, IIIa en IVa).

Het verschil tussen beide klassen bedraagt bij luchtgeluidsisolatie 5 dB, terwijl dit bij contactgeluid 3 dB is.

Voor buitengevels geldt de norm NBN S 01-402. Zoals in de voorgaande norm wordt de geluidsisolatie ook hier uitgedrukt in 4 categorieën.