Bouwfysica
Inleiding
Wat is bouwfysica?
Fysica = materie, straling, energie onderzoeken en beschrijven
(kracht, evenwicht, beweging, fasen, faseoverdracht (verdampen/bevriezen), straling, warmte, licht,
geluid, magnetisme, elektriciteit)
→ er treden gn scheikundige veranderingen op (moleculaire samenstelling blijft identiek)
Bouwfysica = fysica vd gebouwde omgeving
(in gebouw: geluid, warmteoverdracht, vocht, luchtverplaatsing)
Waarom belangrijk?
COMFORT vr mens: zintuigen → geluid, warmte, koude, licht, tocht, vocht
- geluid: goed horen, buitengeluid afschermen
- warmte: opwekken, id ruimte houden,
- licht: voldoende zien
ENERGIE – oververhitting (veel glas/gratis energie = serre)
REGELGEVING – verplicht – terugverdientijd (dak isoleren – 20% warmte winnen (gasprijzen↑)
→ kostprijs – onbelangrijker
Klachten vermijden
Akoestiek / Geluid
1. Algemene begrippen
1.1 Wat is geluid?
Stelling: ‘ In een bos valt een boom om en er is niemand om het te horen, is er dan geluid?‘
Geluid = trilling v medium (lucht/hout/metaal/steen)
Bron (productie) in Watt (W) → medium (transmissie) → waarnemer (receptie)
Deeltjes beginnen te trillen → deeltjes geven trilling door → geluidsgolf
Hoe meer vermogen (hoe hoger W), hoe meer trilling (hoe luider)
Geluidsgolf = longitudinaal = bewegingsrichting deeltjes zelfde als voortplantingsrichting
(geluid in elke richting even sterk) (Newtonpendel)
(transversale golf: steentje in water)
Medium standaard lucht (gn lucht gn geluidsoverdracht – vacuüm)
Waarnemingspunt = oor / sensor
Trillingen zorgen vr druk – oor neemt snelle drukveranderingen waar
Druk → Pascal (Pa) of Newton per vierkante meter (N/m²)
Atmosferische druk is er altijd (= constant)
→ extra druk (akoestische overdruk p) op luchtdruk creëren om geluid te verplaatsen
Totale druk (pt) = atmosferische druk (pa) + akoestische overdruk (p)
,Bouwfysica
a) Voortplanting geluid (snelheid c)
- Lucht: 340 m/s of 1200 km/h - Beton: 3500-4000 m/s
- Staal: 5000 m/s - Water: 1435 m/s
- Hout: 3000-4000 m/s
→ afhankelijk v: toonhoogte, temp lucht, …
→ >1200km/h = door geluidsbarrière lucht
b) Frequenties
= aantal trillingen v deeltjes per sec
1 trilling per sec = 1 Hertz (Hz)
Hoorbare frequenties 16 – 16000Hz → 500-1000Hz oor meest gevoelig aan, best waarnemen
Frequentie = logaritmische schaal
Lage tonen < 1000 Hz < hoge tonen
Hoge tonen = korte – lange tonen = lange golflengte
X = afstand Y = hvlh geluidsdruk
c) Soort geluiden
1) Lage – Hoge tonen 2) Stil – Luid
Hoe meer geluid → hoe meer trillingen → hoe groter druk op oor → hoe luider geluid
Akoestiek in bouw → 125-8000 focussen
3) Enkelvoudige tonen – Samengestelde tonen
Continue toon, 1 frequentie
Geluidsgolven = sinusoïdale functies vd tijd = bep tijd + bep golf
Gewoon geluid (dagelijks leven) = samengestelde tonen met vers frequenties
→ frequenties vormen gn meetkundige reeks
4) Muzikale tonen
= samengestelde tonen → wel meetkundige reeks
5) Ruis
= klank met continu spectrum (frequenties binnen bep spectrum)
Witte ruis = alle frequenties even sterk (tv) (nog veel gebruikt) – verzachtend/martelend
d) Golflengte
Lambda λ = golflengte = afstand ts 2 opeenvolgende punten in trillingspatroon
Periode T = tijdsduur v trilling of 1/f → tijdens T legt golf 1λ af met snelheid c
(geluidssnelheid - vers termen anders gebruikt)
Conclusie: geluidsgolven id lucht: λ = 2cm-20m
→ geluidssnelheid 340m/s : Frequentie Hz (16-16000)
Muren 17cm uit elkaar – opbouw v geluid – geluidsgolf versterkt zichtzelf – exacte weerkaatsing
,Bouwfysica
Staande golf
Kan echo veroorzaken → botst op GLADDE wand → komt 2x zo sterk terug
Kan antigeluid veroorzaken → botst
→ omgekeerde golfbeweging als oorspronkelijke → zichzelf opheffen
e) Geluidsdruk
= intensiteit trillingen, afwijking tov gem luchtdruk (13000hPa)
Zintuigen meten op rekenkundige wijze
Geluidsintensiteit (/licht) gemeten + gehoord op LOGARITMISCHE wijze (moeilijk te onderzoeken)
Gehoordrempel = kleinst mogelijke druk die gehoord kan w → 0 dB
Pijndrempel = grootste geluidsdrukniveau wrbij gn pijn waargenomen → 120-130 dB
Geluidssterkte (grootte geluidsniveau) = deciBel dB
→ elke Bel = 10 deciBel (dimensieloos getal)
Geluidsdrukniveau = intensiteitsniveau = geluidssterkte = decibels
Stelling: ‘ in een bos valt een boom om en er is niemand om het te horen, is er dan geluid?‘
→ JA – geluid is er wel (trilling doorgegeven in medium)
1.2 Waarnemen van geluid
Subjectief! → Gevoeligheid oor veranderd heel leven, man-vrouw
Golven die oor treffen = luidheidsniveau = niet meetbaar! → decibel = gemeten met toestel
100dB + 100dB = 103dB → optellen +3 (50dB + 51dB = 54dB) (nooit komma)
Verschil in dB Bij hoogste getal optellen
0 dB +3 dB
1 dB +2.5 dB
2 dB +2 dB
6 dB +1 dB
Vanaf 10 dB Onveranderd
a) Meten
Dode kamer – geluid sterft onmiddellijk uit – gn weerkaatsing (ruwe texturen)
Curve der gelijke luidheid = isofonen
→ proefondervindelijk oz
→ Conclusie: bij 1000Hz alle dB even luid als oor waarneemt – oor zelfde als toestel
b) Equivalent geluidsniveau Leq
Gebruikt om storende geluiden te meten in bep observatieperiode
Niveau L10: geluidsdrukniveau overschreden gedurende 10% vd observatieperiode
Comfort binnen afhankelijk v buitenlawaai → grenswaarden vr geluidsniveau in lokalen:
Overschrijding tot 6dB(A) vr woonvertrekken, 3dB(A) vr slaapvertrekken
, Bouwfysica
2. Zaakakoestiek
Akoestische isolatie → Geluidsisolatie + Thermische isolatie
2 soorten problemen
Zaalakoestiek: bron en waarnemer in zelfde ruimte
Geluidsisolatie: bron en waarnemer in vers ruimtes
2.1 Geluidabsorptie
Eigenschap v materiaal
Geluid dempen / versterken
Gladde wanden weerkaatsen → textuur/poreus (ruw/zacht) absorbeert (alles wat je ziet telt mee)
Absorbtie → nooit kleiner dan 0 / groter dan 1
100−70
Bv: 70% gereflecteerd, 30% geabsorbeerd: α = = 0.3
100
Afhankelijk v: materiaal x dikte + frequentie + hoek wronder geluid op app valt
Geluidsabsorpriefactor = geluidsabsorptiecoëficiënt
Geluidsabsorptie bepalen
a) Interferomethode = oude methode = buismeting = methode der staande golven
Gladde buis wr bron w opgezet → geluid tot einde buis → botst tegen te testen materiaal →
terugkaatsing/absorptie meten
→ absorptiefactoren wijken hard af van realiteit, kan >50%
b) Nagalmmethode
In nagalmkamer → 2 metingen, 1 met 1 zonder materiaal → absorbtiecoëfficiënt uit afgeleid
→ meting altijd uitgevoerd bij meerdere frequenties → proefomstandigh vastgelegd in norm
Glas → veel reflecteren, weinig absorberen
Beton → absorbeert bijna niets
Wol → heel absorberend 0.85
(aw 0.85 → als er 100% trilling op valt, w 85% geabsorbeerd – afgerond 0.00)
Plaatmaterialen → absorberen beter in lage frequenties
Akoestische pleisters → beter in hoge
Soorten absorberend materiaal
1) Poreus absorberende materialen (>1400 Hz)
→ hoge frequenties
2) Helmholtz resonatoren (300-1500 Hz)
→ geperforeerde platen , wrachter absorptie kan plaatsvinden
→ absorberen goed in middenfrequenties
3) Panelen of membraan-absorbeerders (<300 Hz)
→ lage frequenties, heel poreurs
→ gipskarton, spaanplaten op houten structuur, dicht, vr muur gezet
→ best combinatie 3 materialen
Muziek → alle frequenties dempen
Gesprekken → lage frequenties dempen
Kerk → wel alle echo’s – galmend
