Smart Housing Småland

Smart Housing Småland bygger en internationellt ledande innovationsmiljö som, med användaren i centrum, skapar smart boende och hållbar byggd miljö med bas i glas och trä.

Ny ProWOOD-doktor – Jörgen Olsson

Den 19 november doktorerade ProWOOD-doktoranden Jörgen Olsson från RISE, på ämnet lågfrekvent stegljudstransmission i träbaserade flervåningshus – mätningar och simuleringar. Professor Carl Hopkins, University of Liverpool var opponent och arbetet har utförts på Linnéuniversitetet och RISE.

En ökad andel av flervåningshus med trästomme, av det totala beståndet av flervåningshus, medför potentiellt ökad hållbarhet i byggnaders livscykel samt ett användarvänligt byggande och boende. I Europa var träbyggnader högre än två våningar förbjudna fram till 1990-talet på grund av brandbestämmelser. I Sverige avlägsnades detta förbud 1994. Eftersom byggandet av flervåningshus med trästomme är en ganska ny sektor, ligger den efter i mognadsgrad jämfört med den del av byggbranschen som arbetar med flervåningshus i betong.

Lågfrekventa ljud kan upplevas störande
Lågfrekvensområdet ner till 20 Hz har visat sig vara viktigt för uppfattningen av och störning från ljud i lägenheter i flervåningshus med lätta, huvudsakligen träbaserade, bjälklag. Detta frekvensområde är lägre än det som traditionellt mäts i enlighet med standarder och förordningar. I små rum tenderar mätförhållandena att gå från diffusa ljudfält, över 100 Hz, till modala ljudfält som domineras av få resonanser, under 100 Hz. Dessa förutsättningar leder till såväl nya utmaningar som möjligheter inom mätning och modellering av stegljudstransmission.

I det här avhandlingsarbetet användes frekvensresponsfunktioner (FRFer) med syftet att förenkla simuleringar samt korrelationer mellan simuleringar och testresultat. Mätningar som gjorts indikerar att i de låga frekvenserna uppstår det högsta ljudtrycket vid golvnivån i rummet under, mittemot golvet ovanför, där islagen görs.

Genom att ha en iterativ mätstrategi med flera mikrofoner och genom att göra mätningar tills en förutbestämd standardmätosäkerhet erhålls, är det möjligt att få ut önskad precision och information om den statistiska fördelningen av både ljudfält och golvisoleringsprestanda.

Viktigt att göra test som överensstämmer med verkligheten
Det konstaterades också att beroende på excitationskällan kan FRF från en exciteringspunkt på golvet ovan till ljudtrycket vid en mikrofon i rummet nedan skilja sig åt. Detta indikerar att det finns icke-linjäriteter i ljudöverföringar. Således bör excitationskällan som används i ett test ge liknande i kraftnivåer och karaktär som den verkliga excitationen, till exempel som ett steg från en människa, för att ge pålitliga mätresultat.

ISO-bollen är en exciteringskälla som är nära att tillgodose detta. För att kunna ta fram en FRF måste islagskraften vara känd. En rigg som gör det möjligt att mäta islagskraften från ISO-bollen utvecklades och tillverkades under avhandlingsarbetet. Resultaten visade att trots olikheter i punkt-impedanser för golven var kraftspektra ungefär lika upp till cirka 55 Hz. Liknande resultat har redovisats av andra forskare; då med exciteringar i form av steg från människor. Detta innebär att upp till cirka 55Hz, kan FRFer erhållas utan att mäta excitationskraften.

På beräkningssidan kan finta elementbaserade FRFer medföra fördelar. I kombination med exciteringarnas kraftspektra ger de ljudöverföringen. Vid högre frekvenser är det viktigt att mäta golvens punktmobiliteter och kombinera dem med excitationskrafterna. Genom att beräkningsmässigt använda ett oändligt långt schakt kan ljudöverföring studeras utan att efterklangstiden behöver involveras. Beräkningsmetodiken användes i avhandlingsarbetet för att utvärdera olika bjälklag och deras konstruktionsparametrar.

Doktorsavhandlingen ”Low frequency impact sound in timber buildings – transmission measurements and simulations” kan laddas ned i pdf-format från DIVA.