Prediction of Noise Transmission in Lightweight Building Structures

Kristoffer Ahrens Dickow

    Publikation: Ph.d.-afhandling

    Abstract

    Letvægtsbyggeri i træ vinder i øjeblikket indpas på grund af lave produktionsomkostninger og et miljøvenligt omdømme. Moderne produktionsteknikker muliggør præfabrikation af væg- og gulvelementer og sågar hele rum-elementer kan præfabrikeres. Anvendelsen af præfabrikation medvirker til at sikre en høj produktionskvalitet samt til at minimere både produktionsomkostningerne og risikoen for uforudsete hændelser og dyre forsinkelser af byggeriet.

    Den europæiske beregningsstandard EN 12354, der er baseret på en simplificeret statistisk energyanalyse (SEA) af delsystemer, er et værdifuldt værktøj tilberegning af flanketransmission af både luft- og strukturbåren lyd. Desværre opfylder lette bygningskonstruktioner typisk ikke forudsætningerne for ideelle delsystemer i SEA, hvorfor anvendelsen af EN 12354 kan resultere i upræcise resultater for letvægtskonstruktioner. Letvægtsbyggeri har ofte problemer med transmission af lavfrekvent lyd, da den lavere vægt af konstruktionerne påvirker lydisolationen negativt, særligt i det lavfrekvente område. Desuden ses det ofte, at lydisolationen varierer markant mellem tilsyneladende ens konstruktioner i lette boliger. Bedre beregningsmetoder er nødvendige for udviklingen af bedre konstruktioner, og dermed også for den fremtidige udbredelse af letvægtsbyggeri. For at kunne forbedre såvel beregningsmetoderne som selve konstruktionerne er det nødvendigt at kende kilderne til—samt størrelsen af—den observerede variation mellem tilsyneladende ens konstruktioner. For at kunne opnå en forståelse af årsagerne til disse variationer er det nødvendigt at undersøge delkonstruktioner og samlinger, eftersom kompleksiteten af hele bygninger nemt kan føre til at forkerte konklusioner drages, da letvægtsbygninger typisk ikke opfører sig som deterministiske systemer.

    Denne Ph.D.-afhandling omhandler forskellige emner relateret til de ovenstående problemstillinger. Først præsenteres en artikel der beskæftiger sig med modaltætheden i periodisk afstivede plader i det mellem- og højfrekvente område. Modaltætheden i sådanne plader er ikke uniformt fordelt, men i stedet har den en fluktuerende tæthed med tilhørende udbredelsesbånd og stopbånd. I artiklen vises det hvordan de strukturelle egensvingninger kan inddeles i to grupper således at den ene gruppe har stopbånd og udbredelsesbånd, men den anden gruppe har en næsten uniform modaltæthed. Den foreslåede tilgang til SEA for periodiske strukturer er da at betragte en periodisk afstivet plade som to SEA delsystemer: Ét delsystem indeholdende egensvingninger relateret til bølgeudbredelse parallelt med afstivningerne og et andet delsystem indeholdende egensvingninger relateret til bølgeudbredelse vinkelret på afstivningen. I artiklen benyttes Monte Carlosimuleringer til at undersøge modaltætheden for nominelt ens, periodisk afstivede plader.

    Efterfølgende præsenteres to artikler, hvori Finite-Element modeller udnyttes til parametriske undersøgelser af koblingsfænomener i letvægts-vægpaneler i det lavfrekvente område. Den ene artikel undersøger effekten af at inkludere luften inden i de enkelte celler i en pladebeklædt træskeletvæg, mens den anden artikel betragter en lignende vægkonstruktion, men fokuserer på forskellige strategier for modeleringen af koblingen mellem pladerne og træskelettet. Når FE modeller baseres på plade- og bjælketeori, kan koblingen mellem en plade og en bjælke modeleres enten som en linjekobling eller som diskrete punktkoblinger. Benyttes der derimod tredimensionelle kontinuumelementer i modellen, er situationen mere kompliceret. Undersøgelserne i de to artikler er foretaget som parametriske studier af FE modeller i den kommercielle softwarepakke ABAQUS.

    Slutteligt præsenteres en eksperimentel del af afhandlingen, hvori der fokuseres på usikkerheder og variation i træsamlinger. Ti ens plade/bjælke T-samlinger undersøges med eksperimentel modalanalyse og resultaterne diskuteres. Yderligere gennemføres en numerisk undersøgelse af robustheden af to højere-ordens metoder til bestemmelse af modalparametre og anvendeligheden for træsamlinger diskuteres. Resultaterne viser at der er signifikant forskel på de estimerede dæmpningsværdier for egensvingninger med stærk kobling mellem de strukturelle delelementer.
    OriginalsprogEngelsk
    UdgivelsesstedAalborg
    Udgiver
    StatusUdgivet - 2014

    Emneord

    • Lightweight Structures
    • Wooden Buildings
    • Acoustics
    • Sound Transmission
    • Finite Element Method
    • Structure-Borne Sound
    • Wooden Junctions

    Fingeraftryk

    Dyk ned i forskningsemnerne om 'Prediction of Noise Transmission in Lightweight Building Structures'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.
    • Ph.d.-grad

      Kristoffer Ahrens Dickow

      11/04/2014

      4 elementer af Mediedækning

      Presse/medie

    Citationsformater