تاثيرات صوت و ارتعاش بر ساختمان

 

تاثيرات صوت و ارتعاش بر ساختمان

پيشگفتار

ساختمانها در طول عمر مفيد خود همواره در معرض عوامل فرساينده متعدد قرار دارند . بعضي از اين عوامل از فبيل اثرات آب و هوا ، گرما

و سرما ، حرارت و رطوبت ، ناشي از عوارض طبيعي اند و بعضي ديگر مانند طراحي ، مصالح و كيفيت اجرا ناشي از عوامل مصنوعند . بايد

ساختمانها را به عنوان بخش عظيمي از سرمايه ملي از خطرات اين عوامل مخرب محفوظ و مصنون داشت .

از جمله عواملي كه كمتر ملموس بوده و به همين سبب در مورد آن كمتر بحث و بررسي شده ، صوت وا رتعاش و اثرات آن بر ساختمان و

ساكنان آن بوده است . عامل مزبور اثرات مستمر و در عين حال نامحسوسي بر ساختمان و ساكنان آن مي گذارد ، لذا بررسي اثرات و ابعاد

آن مي تواند مفيد و موثر واقع گردد .

تعريف و محدوده بررسي

منظور از "صوت " در اين گزارش صداهايي است كه از حد عمومي تحمل انسانها خارج است و در مقياس بالا به صورت ارتعاشات حتي مي تواند به

ساختمانها نيز لطمه وارد آورد . اثر چنين اصواتي بر انسان اگر از حدود خاصي تجاوز كند ، به اختلالات رواني يا ايراد صدمه به سيستم شنوايي منجر

مي گردد . بنابر تعريف عمومي ، صوت عكس العمل فيزيكي ناشي از ارتعاش ( يا حركت متواتر ديناميك ) جسمي است كه از طريق انتقال موج در يك

ماده سيال صورت مي گيرد . بنابراين دو عامل اوليه در ايجاد صوت نقش اصلي دارند : اول ارتعاش ، دوم وجود ماده اي سيال كه از طريق أن طول موج

مذكور منتقل گردد . بنابراين اگر در جايي ، هوا نباشد و خلا وجود داشته باشد ، صدا نيز يافت نمي شود . امواج صدا ، مانند ساير امواج ، بر اساس مقدار

نوسانهاي حاصل از منابع خود ، در هر ثانيه پخش مي شوند . اين مقدار كه بسامد يا تواتر ( فركانس ) نام دارد با واحد هرتز سنجيده مي شود . بنابراين

موجي كه بسامد آن مثلا " ٥٠ هرتز است در هر ثانيه ٥٠ نوسان كامل دارد . براي درك بهتر مطالب بايد گفت اين ميزان بر ابر با بسامد موج

الكترومغناطيسي برق مصرفي شهرها در بيشتر كشورهاي جهان و در ايران است .

 

تفاوت " صوت " و " صدا "

اهميت درجه بندي مذكور در اين است كه انسان مي تواند گروه هاي خاصي از اين امواج را مستقيما " از طريق حس شنوايي خود دريافت كنند . با اين

تعاريف نك ته ديگري نيز روشن مي گردد و أن اين است كه بين اصطلاحات " صوت " و " صدا " تفاوت وجود دارد . صدا امواجي است با دامنه بين

٢٠ هرتز تا ٢٠ هزار هرتز و از طريق گوش انسان قابل دريافت است . در صورتي كه صوت كميتي است فيزيكي كه به طول موجهايي با شدت بيشتر و

كمتر از اين مقدار نيز اطلاق مي شود . مثلا گروهي از امواج كه از طريق حس لامسه دريافت مي شود و ناشي از نوسانات موجود در جامداتي است كه بر

روي آنها مستقر هستيم ، لرزه نام دارد . بسياري از امواج موجد لرزه علاوه بر تاثير مستقيمي كه بر حواس ما بجاي مي گذارند ، در درجات بالاتر خود

آثاري غير مستقيم نظير حالت تهوع و كوفتگي يا افت كارايي در انسان بوجود مي آورند ، بدون اينكه احساس واضحي از لرزش در بدن درك نماييم . با

توضيحات فوق مي توان اثرات صوت را بر ساختمان و ساكنان آن بهتر درك نمود در مورد آن به تحقيق پرداخت . در ا ينجا لازم است ذكر شود كه

علمي كه به بررسي مسائل ناشي از صوت در فضا و در ساختمان مي پردازد آگوستيك نام دارد . گر چه در اين مقاله ، به بررسي اثرات صوت بر روي

فيزك ساختمان مي پردازيم ، بديهي است هدف نهايي ساخت و ساز ايجاد آرامش و محيط مطلوب براي ساكنان و بطور كلي محيط زيست ايشان است__

صداهايي كه ممكن است در داخل يك فضا وجود داشته باشند دو نوعند : خواسته و ناخواسته . به اين ترتيب ، علاوه بر أنچه در مبحث حد تحمل

اصوات گفته شد در شرايط عادي نيز بعضي از صداها را با توجه به موقعيت زماني در شبانهروز و شرايط روحي و ج سمي افراد ، مي توان به خواسته و نا

خواستهخ تقسيم نمود . براي مثال صداهايي كه در طول روز ممكن است قابل تحمل باشد در مدت شب ، كه معمولا " موقع استراحت است ، نا مطلوب

محسوب گردد . بنابراين در طراحي فضاهاي ساختماني بايد نسبت به ايجاد تفاوت از نظر عايق بندي صدا بين فضاهاي مخصوص خواب ، مطالعه و كار

توجه نمود .

اصوات هوا برد و اصوات پيكره اي

براي اينكه يك صداي خارجي مثل اصوات ناشي از ترافيك يا صداي يك ژنراتور برق اضطراري ، بتواند وارد فضايي بسته شود ، شرط لازم اينست كه

حداقل يكي از جداره هاي فضاي مورد نظر به ارت عاش درآيد تا اين ارتعاش ، به نوبه خود هواي داخلي فضا را به نوسان درآورد . سوال اينست كه ارتعاش

جدار مورد بحث به چه صورتي ايجاد شده است ؟ چنانچه موجي در فضا منتشر شود ( مثل صداي ترافيك ) و مستقيما" جدار مورد بحث ( مثل پنجره

مشرف به يك خيابان يك اتاق خواب ) را به ارتعاش دردورد ، اصواتي را كه نفوذ كرده است (( هوابرد )) تلقي مي كنيم . اما سازه ساختمان مورد نظر ،

از طريق زمين ، با كف خيابان ارتباط دارد . لذا ، امواج توليد شده از وسايل نقليه مي تواند از طريق زمين و سازه ساختمان نيز از جداره هاي اتاق خواب

مثال بالا را به ارتعاش درآورد اصواتي را كه از اين طريق وارد فضا مي شود ، ((پيكره اي )) نام مي گيرد . اين اصوات معمولا " در مواردي مشكل آفرين

مي شود كه منبع صداي اوليه ، مثل ژنراتور برق اضطراري و دستگاه تهويه ، در يكي از فضاهاي داخلي ساختمان نصب شده باشد .

مقابله با اصوات )هوا برد و پيكره اي (

مقابله با اين نوع از اصوات ، روش هاي متفاوت و در برخي از موارد ، متضاد دارد . به عنوان مثال ، جداري كه از نفوذ يك صوت هوا برد به داخل فضاي

مورد نظر خوب جلوگيري مي كند ، ممكن است اصوات پيكره اي را به راحتي به فضا منتقل سازد . شاخص هاي كلي كه براي انتخاب مصالح مناسب در

اين موارد به كار مي روند ، سرعت حركت امواج صوتي در ماده مورد نظر و چگالي آنست . بالا بودن سرعت حركت صدا در يك ماده مخصوص ، به ويژه

در اسكات هاي فلزي ساختمان هاي عمومي ( مانند بيمارستانها و مدارس ) ، كه بايد از سكوت بيشتري برخوردار باشند ، به معناي دعوت از اصوات

به فضاهاي داخلي ساختمان است . كاهش امواج اصوات هوا برد ، بطور كلي به جدارهايي نياز دارد كه سنگين اند و چگالي زياد دارند ، پس مواد سخت

كه قدرت جلوگيري از نفوذ زياد دارند ، براي اصوات پيكره اي مناسب نيست ند ، معمولا" سنگين و پر چگالي اند و در مقابل اصوات هوا برد خوب عمل

مي كنند . عكس اين موضوع نيز صادق است يعني مواد نرم وانعطاف پذير و متخلل ، معمولا " عايق خوبي براي اصوات پيكره اي هستند ، چون سرعت

حركت امواج صوتي در دنها نسبتا " كمتر است . اما چون اين قبيل م واد چگالي چنداني ندارند بنابراين افت صوتي كه مي توانند به اصوات هوا برد بدهند

، در خور توجه نيست . نتيجه آنچه گفته شد اينست كه ، بايد در ابتداي امر بدانيم شدت كداميك از دو نوع اصوات خارجي ( هوا برد و پيكره اي ) از

ديگري بيشتر است و بايد در اولويت قرار گيرد . به عبارت ديگر ، آگاهي از كميت اصوات هوابرد و پيكره اي موجود در محل ساختمان ، امري است

ابتدايي و ارقام مربوط به آنها زير بناي طرح هاي صوت زدايي بعدي را تشكيل مي دهد .

در حال حاضر اصوات موجود در شهري مانند تهران ، در غالب مناطق ، عمدتا " از نوع هوا برد اس ت . البته احداث قطارهاي زير زميني ( مترو ) و سلير

تونل هاي حمل و نقل كه در دست طراحي يا اجرا هستند ، تغييري قابل ملاحظه در وضع موجود بوجود خواهد آورد كه بايد از قبل براي آن چاره

انديشي شود .

تفكيك مراحل ساخت و سازاز نظر مقابله با اصوات و ارتعاشات

به م نظور مقابله با اثرات اصوات و ارتعاشات ، بايد ابتدا مراحل ساخت و ساز را از يكديگر تفكيك نمود ، تا اقدامات مناسب در هر مرحله پيش بيني و به

كار گرفته شود . مراحل عمده ساخت و ساز از اين نظر عبارتند از : طراحي و اجرا .

١– مرحله طراحي ساختمان

طراحي با هدف كاهش اث رات صوت و ارتعاش ، نيز خود از سه ديدگاه شهرسازي ، معماري و سازه قابل بحث است كه به دو ديدگاه اول پرداخته مي

شود :

الف – طراحي از ديدگاه شهرسازي

پس از مكانيابي براي ايجاد مجموعه ساختماني بايد طراحي طوري انجام گيرد كه كمترين سطوح را در مقابل منبع ارتعاشي ايجاد نمايد . چنانچه

انتخاب محل احداث ساختمان در اختيار طراح باشد و سرچشمه توليد صدا نيز در نزديكي آن قرار داسته باشد ( مانند كارخانه يا مسير جاده اي پر رفت

و آمد ) نكات زير توصيه مي گردد :

– سطوح موازي ساختمان با منبع صوتي ، حتي المقدور كمتر باشد .

– ازطريق ايجاد انحراف در مسير عبور امواج اصلي يا تقسيم آن به مولفه هاي فرعي تاثير امواج بر ساختمان كاهش يابد .

– فضاي سبز و پوشش گياهي با انواع گونه هاي مناسب مي تواند در جهت حذف امواج يا كاهش اثرات آنها موثر واقع شود .

– اختلاف ارتفاع در تراز ساختمان مسكوني با سطح منبع توليد صوت ، نقشي موثر در كاهش اثر صوت خواهد داشت .

– احداث ديوارهاي عايق صوتي مي تواند اثرات امواج نا خواسته را به حداقل كاهش دهد .

ب – طراحي از ديدگاه معماري

نماي ساختمان : طراحي معماري نما ، بايد به گونه اي باشد كه با ايجاد تغيير در بدنه ساختمان ، مانند پيش آمدگي و فرو رفتگي ، مسير لرتعاشات

منحرف شود .

فضا هاي داخلي : با طراحي مناسب حايل هاي جداساز ، فضاهاي پر سر و صداي داخلي از فضاهاي مناسب براي استراحت و مطالعه جدا گردد .

ديوارهاي خارجي : از ديوار آجري با ضخامت حداقل ٣٢ سانتيمتر ، براي ديوار هاي خارجي استفاده گردد و در جايي كه استفاده از ديوارهاي سنگين

عملي نيست ، ديوارهاي دو لايه يا چند لايه مي تواند مفيد باشد .

درها : براي بالا بردن كيفيت صدابندي درها :

– بايد از درهاي سنگين و ضخيم استفاده نمود .

– لازم است چارچوب آنها توپر باشد .

– بايد نصب در از نظر درزبندي و پر كردن فاصله بين چارچوب و در صحيح باشد .

سقف ها : با استفاده از انواع كف پوش هاي اليافي ( موكت ، فرش و غيره ) صدا بندي مطلوب حاصل گردد .

پنجره ها : پنجره يكي از نقاط ضعف در جدار خارجي ساختمان به شمار مي رود ، براي اصلاح اين نقاط ضعف پيشن هاد مي گردد پنجره حتي المقدور

در حد ضوابط و مقررات كوچك باشد .

– داخل قاب قرار گيرد .

– در فرو رفتگي وافع شود .

– نسبت سطح پنجره به مساحت اطاق نشيمن از ٤٠ % و در اتاق خواب از ١٥ % بيشتر نباشد .

– حتي المقدور دو لايه باشد . براي عايق بندي بيشتر ، كركره يا پرده هاي پارچه اي قابل استفاده است .

٢– مرحله اجرا

اجراي ساختمان را مي توان به صورتي انجام داد كه انتقال ارتعاشات صوتي و لرزشي به حداقل ممكن برسد . در اين مورد ، نوع روش اجرايي ساختمان

با توجه به مصالح و ملاحظات عايق بندي مي تواند بسيار موثر واقع شود . همچنين نوع مصالحي كه در قسمت هاي مختلف ساختمان به كار مي رود ،

نقشي تعيين كننده در جذب اصوات و ارتعاشات ايفا مي كند . به اين لحاظ بررسي نقش مصالح در كيفيت ساخت و ساز از اين ديدگاه در پي مي آيد .

نقش مصالح در مقابله با اصوات و ارتعاشات ناخواسته

١– استفاده از مصالح من اسب براي جذب ارتعاشات و استهلاك انرژي مانند آجر و آهن و به كار نبردن مصالح سخت از قبيل بتن و سنگ در سازه

ساختمان ، بطور كلي مي تواند مفيد واقع شود .

٢– در اجراي ديواره هاي خارجي حتي المقدور از مصالح سبك از قبيل سپوركس و هپلكس با منافذ متخلخل استفاده شود يا ا ز بتن هاي سبك

ساخته شده از دانه هاي پوكه صنعتي . چون باعث استهلاك انرژي و جذب ارتعاشات ميگردند .

٣– در موارد نبود دسترسي و براي كاهش هزينه مي توان به جاي روش فوق از اجراي لايه عايق صوتي هوا در داخل ديواره هاي خارجي استفاده نمود

.

٤– اجراي پلاستو فوم ، با جدا سازي ديوار از اسكلت سازه .

٥– اجراي بتن شناور در سقف و كلا در سطوح افقي

٦– اجراي عايق هاي صنعتي از قبيل پشم شيشه . پشم سنگ در سطوح افقي و عمودي

٧– اجراي داكت هاي تاسيسات با عايق سپوركس يا عايق كاري لوله هاي تاسيساتي .

٨– نصب واشرهاي ضد ارتعاش در تاسيسات آبرساني و ش يرها . زيرا ارتعاش و ايجاد صداي داخل لوله اغلب بدليل استفاده از واشرهاي غير استاندارد و

فرسوده مي باشد .

پيشنهاد

نتيجه آنچه در بالا آمد تاكيدي است بر لزوم سپردن طراحي ، اجرا و نظارت كارهاي ساخت و ساز به نيروهاي متخصص و تحصيلكرده و در آن صورت

مي توان اميد داشت كه اينان ، ضمن داشتن شناخت علمي از عوامل موثر در استحكام بنا ، به عامل هاي پيشگيري از خطرات و عواقب زيان آور اثرات

صوت و ارتعاش نيز توجه داشته باشند ، تا در نهايت ، هدف غايي ساخت و ساز ، كه ايجاد آرامش و محيط مطلوب براي ساكنان است ، از نظر دور نماند.