Vibroacoustic and sound intensity study of flanking transmission in buildings - Andrade, Carlos A.R. (2009)
This thesis resumes the work done to study the acoustical performance of several building construction types proper from the south of Europe. It was made special attention to the flanking contribution. Initially, it was performed an exhaustive study of the existent bibliography with the aim of identifying and valuing the several acoustic experimental measurement methods related to the estimation of flanking contribution. Therefore, three possible applying methods were found: (i) Sound pressure method used in combination with elements shielding; (ii) Sound intensity method capable of obtaining the most reliable results without using the shielding process; (iii) Vibration velocity measurement procedure whose foundation lies on the relation between the vibration velocity of each element and the different flanking paths. This method is based on the velocity measures obtained from the transmitted vibrations by these elements, which are converted on acoustic estimation. From these three measurement methods the sound intensity is the only standardized and allows quantifying the contribution of each flanking path separately. For that reason, the intensity method was used as reference. It was also compared with the sound pressure method, respecting the estimation of airborne sound insulation without including the flanking contribution, and with the vibration velocity method when considering the flanking transmission. There were performed several experimental measurements to compare the results in laboratory and field conditions, for both structure and airborne sound transmission, through the three measurement methods. Taking the results obtained in consideration it is intended to establish a vibration velocity method as a measurement procedure on the estimation of airborne sound insulation with flanking contribution evaluation. At the same time it was calculated the sound insulation prediction by means of the methods referred on the EN 12354-1 (2000). Gathering all this information and comparing all the results, it is possible to conclude if the prediction methods are suitable for the south European countries, especially to the Spanish buildings. It must be referred that the vibration velocity method is only capable of producing results through the application of mathematical models which simulate the radiation efficiency estimation. The authors of these models were selected, as the most recent and known, among the bibliography and their models were applied to the specific conditions found for this thesis. These results were expressed by means of graphics representing vibrational velocity levels spatially distributed. The experimental work developed for this thesis implies a profound knowledge of all the measurement methods, and allowing obtaining data capable of concluding on the advantages and disadvantages of each method. Finally, conclusions and specific proposals are presented in order to stimulate the development of new studies. Esta tesis resume el esfuerzo que se ha realizado al estudiar las prestaciones acústicas de diversas topologías constructivas propias del sur de Europa, haciendo especial hincapié en el efecto de las transmisiones indirectas. Inicialmente, se ha estudiado de una forma exhaustiva la bibliografía existente con el objeto de identificar y valorar los diversos métodos de medida experimentales relacionados con la estimación de las transmisiones indirectas. Asimismo, se han encontrado tres posibles métodos para aplicación: (i) El método de presión, utilizado en combinación con el aislamiento de tabiques o apantallamiento; (ii) El método de intensidad acústica, capaz de obtener resultados muy fiables sin recurrir al apantallamiento; (iii) El procedimiento de medida de vibraciones, cuyo fundamento radica en la relación entre la velocidad de vibración de cada uno de los elementos implicados y de los distintos caminos de flanco. Este tiene como base medidas de velocidad, midiendo las vibraciones transmitidas por estos elementos que después se convierten en estimación acústica. De estos tres métodos de medida, el único estandardizado, que proporciona la contribución de cada camino de flanco por separado, es el método de intensidad. Por ello, este método ha sido utilizado como “método de referencia”. Se comparó con el método de presión, en lo que respecta a medida de aislamiento a ruido aéreo sin incluir transmisiones por flanco. Se comparó también con el método de vibraciones por velocidad, cuando se han tenido en cuenta las transmisiones por flanco. Se han realizado diversas tandas de medidas experimentales para comparar los resultados de acuerdo a los tres métodos de medida, tanto en condiciones de laboratorio como en condiciones reales (in situ), así como para medidas de impacto y aéreas. En base a los resultados obtenidos, se plantea establecer el método de vibración como posible procedimiento de medida en la estimación del aislamiento sonoro de edificaciones con la estimación de las transmisiones de flanco. vii En paralelo con estos experimentos, se calculó la predicción de la transmisión acústica incluida en la normativa EN 12354-1 (2000). Con esta información se añade otro conjunto de datos, comparables con los resultados experimentales, permitiendo concluir sobre la aplicabilidad, o no, de este método de predicción en los edificios del sur de Europa, más en concreto en los españoles. Con el método de vibraciones solamente es posible obtener resultados mediante la aplicación de modelos matemáticos de estimación de la eficiencia de radiación acústica. Los autores de estos modelos se han escogido entre la bibliografía como los más conocidos y más novedosos, aplicados a las específicas condiciones de entorno elegidas y posibles para esta tesis. Los resultados de estos datos se expresan mediante gráficas de distribución espacial de niveles de velocidad de vibración. El trabajo desarrollado experimentalmente implica un conocimiento profundo de todos los métodos de medición acústica referidos en esta tesis, permitiendo obtener datos que indiquen las ventajas y inconvenientes de cada uno de los métodos, así como los resultados comparados de las estimaciones obtenidas por cada uno de ellos. Al final, se presentan las conclusiones y propuestas específicas, para el desarrollo de nuevos estudios. Esta tese resume o esforço que foi feito ao estudar as prestações acústicas de diversas topologias construtivas próprias do sul da Europa, com especial atenção no efeito das transmissões marginais de flanco. Inicialmente, foi estudada de uma forma exaustiva a bibliografia existente com o objectivo de identificar e valorizar os diversos métodos de medida experimentais relacionados com a estimação das transmissões marginais, em concreto as de flanco. Com isto, foram encontrados três possíveis métodos para utilizar: (i) O método de pressão, utilizado em combinação com o isolamento independente de paredes; (ii) O método de intensidade acústica, capaz de obter resultados muito fiáveis e sem recorrer ao isolamento de paredes; (iii) O procedimento de medida de vibrações, cujo fundamento reside na relação entre a velocidade de vibração de cada uma das paredes implicadas e dos diferentes caminhos de flanco. Este procedimento tem como base medidas de velocidade, onde são medidas as vibrações transmitidas por estes elementos que posteriormente são convertidas em estimação acústica. De entre estes três métodos de medida, o único normalizado, que proporciona a contribuição de cada caminho de flanco de forma separada, é o método de intensidade. Por isto, este método foi utilizado como “método de referência”. Este método foi comparado com o método de pressão, no que diz respeito a medida de isolamento a ruído aéreo sem incluir as transmissões de flanco. Foram realizadas diversas séries de medidas experimentais para comparar os resultados para os três métodos de medida, quer em condições laboratoriais como em condições reais ou in situ, assim como para medições com excitação por percussão e aérea. Com base nos resultados obtidos pretende-se estabelecer um método de vibrações como possível procedimento de medida na estimação do isolamento sonoro dos elementos de compartimentação dos edifícios com a contabilização das transmissões de flanco. xi Em paralelo com estes ensaios calculou-se a previsão da transmissão acústica através da norma EN 12354-1 (2000). Com esta informação é acrescentado um outro conjunto de dados, comparáveis com os resultados experimentais, permitindo concluir sobre a aplicabilidade, ou não, de este método de previsão aos edifícios do sul da Europa, mais concretamente aos espanhóis. Com o método de vibrações isoladamente é possível obter resultados mediante a aplicação de modelos matemáticos que estimam a eficiência de radiação acústica. Os autores de estes modelos foram escolhidos de entre a bibliografia, como os mais conhecidos e também mais recentes, foram aplicados às condições do meio eleitas e possíveis para esta tese. Os resultados foram expressos mediante gráficos de distribuição espacial de níveis de velocidade de vibração. O trabalho desenvolvido experimentalmente implica um conhecimento profundo de todos os métodos de medição acústica referidos neste tese, permitindo obter dados que indiquem as vantagens e os inconvenientes de cada um dos métodos, assim como os resultados comparados das estimações obtidas por cada um deles. No fim, apresentam-se conclusões e propostas específicas para o desenvolvimento de novos estudos.