تاثیرات صوت و ارتعاش بر ساختمان

تاثیرات صوت و ارتعاش بر ساختمان

پیشگفتار

ساختمانها در طول عمر مفید خود همواره در معرض عوامل فرساینده متعدد قرار دارند . بعضی از این عوامل از فبیل اثرات آب و هوا ، گرما

و سرما ، حرارت و رطوبت ، ناشی از عوارض طبیعی اند و بعضی دیگر مانند طراحی ، مصالح و کیفیت اجرا ناشی از عوامل مصنوعند . باید

ساختمانها را به عنوان بخش عظیمی از سرمایه ملی از خطرات این عوامل مخرب محفوظ و مصنون داشت .

از جمله عواملی که کمتر ملموس بوده و به همین سبب در مورد آن کمتر بحث و بررسی شده ، صوت وا رتعاش و اثرات آن بر ساختمان و

ساکنان آن بوده است . عامل مزبور اثرات مستمر و در عین حال نامحسوسی بر ساختمان و ساکنان آن می گذارد ، لذا بررسی اثرات و ابعاد

آن می تواند مفید و موثر واقع گردد .

تعریف و محدوده بررسی

منظور از "صوت " در این گزارش صداهایی است که از حد عمومی تحمل انسانها خارج است و در مقیاس بالا به صورت ارتعاشات حتی می تواند به

ساختمانها نیز لطمه وارد آورد . اثر چنین اصواتی بر انسان اگر از حدود خاصی تجاوز کند ، به اختلالات روانی یا ایراد صدمه به سیستم شنوایی منجر

می گردد . بنابر تعریف عمومی ، صوت عکس العمل فیزیکی ناشی از ارتعاش ( یا حرکت متواتر دینامیک ) جسمی است که از طریق انتقال موج در یک

ماده سیال صورت می گیرد . بنابراین دو عامل اولیه در ایجاد صوت نقش اصلی دارند : اول ارتعاش ، دوم وجود ماده ای سیال که از طریق أن طول موج

مذکور منتقل گردد . بنابراین اگر در جایی ، هوا نباشد و خلا وجود داشته باشد ، صدا نیز یافت نمی شود . امواج صدا ، مانند سایر امواج ، بر اساس مقدار

نوسانهای حاصل از منابع خود ، در هر ثانیه پخش می شوند . این مقدار که بسامد یا تواتر ( فرکانس ) نام دارد با واحد هرتز سنجیده می شود . بنابراین

موجی که بسامد آن مثلا " ٥٠ هرتز است در هر ثانیه ٥٠ نوسان کامل دارد . برای درک بهتر مطالب باید گفت این میزان بر ابر با بسامد موج

الکترومغناطیسی برق مصرفی شهرها در بیشتر کشورهای جهان و در ایران است .

تفاوت " صوت " و " صدا "

اهمیت درجه بندی مذکور در این است که انسان می تواند گروه های خاصی از این امواج را مستقیما " از طریق حس شنوایی خود دریافت کنند . با این

تعاریف نک ته دیگری نیز روشن می گردد و أن این است که بین اصطلاحات " صوت " و " صدا " تفاوت وجود دارد . صدا امواجی است با دامنه بین

٢٠ هرتز تا ٢٠ هزار هرتز و از طریق گوش انسان قابل دریافت است . در صورتی که صوت کمیتی است فیزیکی که به طول موجهایی با شدت بیشتر و

کمتر از این مقدار نیز اطلاق می شود . مثلا گروهی از امواج که از طریق حس لامسه دریافت می شود و ناشی از نوسانات موجود در جامداتی است که بر

روی آنها مستقر هستیم ، لرزه نام دارد . بسیاری از امواج موجد لرزه علاوه بر تاثیر مستقیمی که بر حواس ما بجای می گذارند ، در درجات بالاتر خود

آثاری غیر مستقیم نظیر حالت تهوع و کوفتگی یا افت کارایی در انسان بوجود می آورند ، بدون اینکه احساس واضحی از لرزش در بدن درک نماییم . با

توضیحات فوق می توان اثرات صوت را بر ساختمان و ساکنان آن بهتر درک نمود در مورد آن به تحقیق پرداخت . در ا ینجا لازم است ذکر شود که

علمی که به بررسی مسائل ناشی از صوت در فضا و در ساختمان می پردازد آگوستیک نام دارد . گر چه در این مقاله ، به بررسی اثرات صوت بر روی

فیزک ساختمان می پردازیم ، بدیهی است هدف نهایی ساخت و ساز ایجاد آرامش و محیط مطلوب برای ساکنان و بطور کلی محیط زیست ایشان است__

صداهایی که ممکن است در داخل یک فضا وجود داشته باشند دو نوعند : خواسته و ناخواسته . به این ترتیب ، علاوه بر أنچه در مبحث حد تحمل

اصوات گفته شد در شرایط عادی نیز بعضی از صداها را با توجه به موقعیت زمانی در شبانهروز و شرایط روحی و ج سمی افراد ، می توان به خواسته و نا

خواستهخ تقسیم نمود . برای مثال صداهایی که در طول روز ممکن است قابل تحمل باشد در مدت شب ، که معمولا " موقع استراحت است ، نا مطلوب

محسوب گردد . بنابراین در طراحی فضاهای ساختمانی باید نسبت به ایجاد تفاوت از نظر عایق بندی صدا بین فضاهای مخصوص خواب ، مطالعه و کار

توجه نمود .

اصوات هوا برد و اصوات پیکره ای

برای اینکه یک صدای خارجی مثل اصوات ناشی از ترافیک یا صدای یک ژنراتور برق اضطراری ، بتواند وارد فضایی بسته شود ، شرط لازم اینست که

حداقل یکی از جداره های فضای مورد نظر به ارت عاش درآید تا این ارتعاش ، به نوبه خود هوای داخلی فضا را به نوسان درآورد . سوال اینست که ارتعاش

جدار مورد بحث به چه صورتی ایجاد شده است ؟ چنانچه موجی در فضا منتشر شود ( مثل صدای ترافیک ) و مستقیما" جدار مورد بحث ( مثل پنجره

مشرف به یک خیابان یک اتاق خواب ) را به ارتعاش دردورد ، اصواتی را که نفوذ کرده است (( هوابرد )) تلقی می کنیم . اما سازه ساختمان مورد نظر ،

از طریق زمین ، با کف خیابان ارتباط دارد . لذا ، امواج تولید شده از وسایل نقلیه می تواند از طریق زمین و سازه ساختمان نیز از جداره های اتاق خواب

مثال بالا را به ارتعاش درآورد اصواتی را که از این طریق وارد فضا می شود ، ((پیکره ای )) نام می گیرد . این اصوات معمولا " در مواردی مشکل آفرین

می شود که منبع صدای اولیه ، مثل ژنراتور برق اضطراری و دستگاه تهویه ، در یکی از فضاهای داخلی ساختمان نصب شده باشد .

مقابله با اصوات )هوا برد و پیکره ای (

مقابله با این نوع از اصوات ، روش های متفاوت و در برخی از موارد ، متضاد دارد . به عنوان مثال ، جداری که از نفوذ یک صوت هوا برد به داخل فضای

مورد نظر خوب جلوگیری می کند ، ممکن است اصوات پیکره ای را به راحتی به فضا منتقل سازد . شاخص های کلی که برای انتخاب مصالح مناسب در

این موارد به کار می روند ، سرعت حرکت امواج صوتی در ماده مورد نظر و چگالی آنست . بالا بودن سرعت حرکت صدا در یک ماده مخصوص ، به ویژه

در اسکات های فلزی ساختمان های عمومی ( مانند بیمارستانها و مدارس ) ، که باید از سکوت بیشتری برخوردار باشند ، به معنای دعوت از اصوات

به فضاهای داخلی ساختمان است . کاهش امواج اصوات هوا برد ، بطور کلی به جدارهایی نیاز دارد که سنگین اند و چگالی زیاد دارند ، پس مواد سخت

که قدرت جلوگیری از نفوذ زیاد دارند ، برای اصوات پیکره ای مناسب نیست ند ، معمولا" سنگین و پر چگالی اند و در مقابل اصوات هوا برد خوب عمل

می کنند . عکس این موضوع نیز صادق است یعنی مواد نرم وانعطاف پذیر و متخلل ، معمولا " عایق خوبی برای اصوات پیکره ای هستند ، چون سرعت

حرکت امواج صوتی در دنها نسبتا " کمتر است . اما چون این قبیل م واد چگالی چندانی ندارند بنابراین افت صوتی که می توانند به اصوات هوا برد بدهند

، در خور توجه نیست . نتیجه آنچه گفته شد اینست که ، باید در ابتدای امر بدانیم شدت کدامیک از دو نوع اصوات خارجی ( هوا برد و پیکره ای ) از

دیگری بیشتر است و باید در اولویت قرار گیرد . به عبارت دیگر ، آگاهی از کمیت اصوات هوابرد و پیکره ای موجود در محل ساختمان ، امری است

ابتدایی و ارقام مربوط به آنها زیر بنای طرح های صوت زدایی بعدی را تشکیل می دهد .

در حال حاضر اصوات موجود در شهری مانند تهران ، در غالب مناطق ، عمدتا " از نوع هوا برد اس ت . البته احداث قطارهای زیر زمینی ( مترو ) و سلیر

تونل های حمل و نقل که در دست طراحی یا اجرا هستند ، تغییری قابل ملاحظه در وضع موجود بوجود خواهد آورد که باید از قبل برای آن چاره

اندیشی شود .

تفکیک مراحل ساخت و سازاز نظر مقابله با اصوات و ارتعاشات

به م نظور مقابله با اثرات اصوات و ارتعاشات ، باید ابتدا مراحل ساخت و ساز را از یکدیگر تفکیک نمود ، تا اقدامات مناسب در هر مرحله پیش بینی و به

کار گرفته شود . مراحل عمده ساخت و ساز از این نظر عبارتند از : طراحی و اجرا .

١- مرحله طراحی ساختمان

طراحی با هدف کاهش اث رات صوت و ارتعاش ، نیز خود از سه دیدگاه شهرسازی ، معماری و سازه قابل بحث است که به دو دیدگاه اول پرداخته می

شود :

الف – طراحی از دیدگاه شهرسازی

پس از مکانیابی برای ایجاد مجموعه ساختمانی باید طراحی طوری انجام گیرد که کمترین سطوح را در مقابل منبع ارتعاشی ایجاد نماید . چنانچه

انتخاب محل احداث ساختمان در اختیار طراح باشد و سرچشمه تولید صدا نیز در نزدیکی آن قرار داسته باشد ( مانند کارخانه یا مسیر جاده ای پر رفت

و آمد ) نکات زیر توصیه می گردد :

- سطوح موازی ساختمان با منبع صوتی ، حتی المقدور کمتر باشد .

- ازطریق ایجاد انحراف در مسیر عبور امواج اصلی یا تقسیم آن به مولفه های فرعی تاثیر امواج بر ساختمان کاهش یابد .

- فضای سبز و پوشش گیاهی با انواع گونه های مناسب می تواند در جهت حذف امواج یا کاهش اثرات آنها موثر واقع شود .

- اختلاف ارتفاع در تراز ساختمان مسکونی با سطح منبع تولید صوت ، نقشی موثر در کاهش اثر صوت خواهد داشت .

- احداث دیوارهای عایق صوتی می تواند اثرات امواج نا خواسته را به حداقل کاهش دهد .

ب – طراحی از دیدگاه معماری

نمای ساختمان : طراحی معماری نما ، باید به گونه ای باشد که با ایجاد تغییر در بدنه ساختمان ، مانند پیش آمدگی و فرو رفتگی ، مسیر لرتعاشات

منحرف شود .

فضا های داخلی : با طراحی مناسب حایل های جداساز ، فضاهای پر سر و صدای داخلی از فضاهای مناسب برای استراحت و مطالعه جدا گردد .

دیوارهای خارجی : از دیوار آجری با ضخامت حداقل ٣٢ سانتیمتر ، برای دیوار های خارجی استفاده گردد و در جایی که استفاده از دیوارهای سنگین

عملی نیست ، دیوارهای دو لایه یا چند لایه می تواند مفید باشد .

درها : برای بالا بردن کیفیت صدابندی درها :

- باید از درهای سنگین و ضخیم استفاده نمود .

- لازم است چارچوب آنها توپر باشد .

- باید نصب در از نظر درزبندی و پر کردن فاصله بین چارچوب و در صحیح باشد .

سقف ها : با استفاده از انواع کف پوش های الیافی ( موکت ، فرش و غیره ) صدا بندی مطلوب حاصل گردد .

پنجره ها : پنجره یکی از نقاط ضعف در جدار خارجی ساختمان به شمار می رود ، برای اصلاح این نقاط ضعف پیشن هاد می گردد پنجره حتی المقدور

در حد ضوابط و مقررات کوچک باشد .

- داخل قاب قرار گیرد .

- در فرو رفتگی وافع شود .

- نسبت سطح پنجره به مساحت اطاق نشیمن از ٤٠ % و در اتاق خواب از ١٥ % بیشتر نباشد .

- حتی المقدور دو لایه باشد . برای عایق بندی بیشتر ، کرکره یا پرده های پارچه ای قابل استفاده است .

٢- مرحله اجرا

اجرای ساختمان را می توان به صورتی انجام داد که انتقال ارتعاشات صوتی و لرزشی به حداقل ممکن برسد . در این مورد ، نوع روش اجرایی ساختمان

با توجه به مصالح و ملاحظات عایق بندی می تواند بسیار موثر واقع شود . همچنین نوع مصالحی که در قسمت های مختلف ساختمان به کار می رود ،

نقشی تعیین کننده در جذب اصوات و ارتعاشات ایفا می کند . به این لحاظ بررسی نقش مصالح در کیفیت ساخت و ساز از این دیدگاه در پی می آید .

نقش مصالح در مقابله با اصوات و ارتعاشات ناخواسته

١- استفاده از مصالح من اسب برای جذب ارتعاشات و استهلاک انرژی مانند آجر و آهن و به کار نبردن مصالح سخت از قبیل بتن و سنگ در سازه

ساختمان ، بطور کلی می تواند مفید واقع شود .

٢- در اجرای دیواره های خارجی حتی المقدور از مصالح سبک از قبیل سپورکس و هپلکس با منافذ متخلخل استفاده شود یا ا ز بتن های سبک

ساخته شده از دانه های پوکه صنعتی . چون باعث استهلاک انرژی و جذب ارتعاشات میگردند .

٣- در موارد نبود دسترسی و برای کاهش هزینه می توان به جای روش فوق از اجرای لایه عایق صوتی هوا در داخل دیواره های خارجی استفاده نمود

.

٤- اجرای پلاستو فوم ، با جدا سازی دیوار از اسکلت سازه .

٥- اجرای بتن شناور در سقف و کلا در سطوح افقی

٦- اجرای عایق های صنعتی از قبیل پشم شیشه . پشم سنگ در سطوح افقی و عمودی

٧- اجرای داکت های تاسیسات با عایق سپورکس یا عایق کاری لوله های تاسیساتی .

٨- نصب واشرهای ضد ارتعاش در تاسیسات آبرسانی و ش یرها . زیرا ارتعاش و ایجاد صدای داخل لوله اغلب بدلیل استفاده از واشرهای غیر استاندارد و

فرسوده می باشد .

پیشنهاد

نتیجه آنچه در بالا آمد تاکیدی است بر لزوم سپردن طراحی ، اجرا و نظارت کارهای ساخت و ساز به نیروهای متخصص و تحصیلکرده و در آن صورت

می توان امید داشت که اینان ، ضمن داشتن شناخت علمی از عوامل موثر در استحکام بنا ، به عامل های پیشگیری از خطرات و عواقب زیان آور اثرات

صوت و ارتعاش نیز توجه داشته باشند ، تا در نهایت ، هدف غایی ساخت و ساز ، که ایجاد آرامش و محیط مطلوب برای ساکنان است ، از نظر دور نماند.