Digitaalinen akustiikkalaboratorio säästää aikaa ja rahaa rakentamisen akustiikkasuunnittelussa

Etenkin puurakenteiden ääneneristävyyttä ja ääneneristävyyteen liittyviä ratkaisuja on mitattu pitkään laboratorioissa tai koerakennuksissa. Tätä kallista ja tehotonta tapaa käytetään edelleen akustiikan suunnittelussa paljon, vaikka tarjolla olisi huomattavasti ketterämpiä ja kustannustehokkaampia keinoja.

A-Insinööreissä on kehitetty kustannusviisaampaan akustiikan suunnitteluun kaksi uutta menetelmää: 1) parametrinen mallintaminen sekä 2) digitaalisen akustiikkalaboratorio.

Molempia mallintamismenetelmiä käytetään mm. korjauskohteiden akustiikan laadun parantamisessa sekä puurakennus akustiikan suunnittelussa päivittäin. Niihin nojataan myös silloin, kun asiantuntijamme auttavat rakennustuoteteollisuutta uusien akustiikkaa tukevien rakenneratkaisujen ja -materiaalien kehittämisessä. Lue lisää: Akustiset laskenta- ja asiantuntijapalvelut

Helsingissä Kaarelassa sijaitsevan Suomalais-venäläisen koulun katon palkkiväleissä sekä seinien puurimoituksen takana on ääntä absorboivaa materiaalia.

1. Parametrinen mallinnusohjelma auttaa tunnistamaan parhaat rakenteet ja laatuvirheiden taustat

Puu- ja hybridirakentamisessa käytettävien lukuisten erilaisten rakennetyyppien ääneneristävyyttä, sekä ilma- että askelääneneristävyyttä, kannattaa arvioida laskennallisten hallintamenetelmien avulla.

Parametriset laskentamenetelmät säästävät sekä aikaa että rahaa silloin kun tutkitaan, miten erilaiset muuttujat vaikuttavat rakennetyypillä saavutettavaan ääneneristyslukuun. Lue lisää: Hyvä akustiikka säästää kustannuksia avotoimistoissa 

Puinen CLT-levy tuottaa noin 20 desibeliä pienemmän ilmaääneneristysluvun kuin yhtä paksu betonilevy. Tämä johtuu sekä pienemmästä tiheydestä että tiheyteen nähden suuresta jäykkyydestä. 

Rakenteiden ilmaääneneristävyyden parametrinen mallinnusohjelma,  tuttavallisemmin RAIMO, on A-Insinöörien kehittämä mallinnusohjelma, jolla voi esimerkiksi mallintaa, millaisia rakennekerroksia, ilmavälejä tai rankoja tavoitellun ääneneristävyysluvun saavuttamiseksi vaaditaan, miten erilaiset asiat rakenteessa vaikuttavat toisiinsa ja miten niitä voi optimoida.

Mallinnusohjelma on hyödyllinen myös selvitettäessä, mistä jo valmiin rakennuksen laadunvalvonnassa havaittu virhe voisi johtua.

2. Digitaalinen akustiikkalaboratorio taklaa laajan skaalan akustisia ongelmia 

Oli haasteena sitten puurakennuksen ilma- tai askelääneneristys tai arvokiinteistön huoneakustiset ratkaisut, ongelmat ratkeavat A-Insinöörien digitaalisessa akustiikkalaboratoriossa. Käytännössä digitaalinen laboratoriomme pohjautuu akustiikkaratkaisujen suunnitteluun elementtimenetelmän (FEM) ja Ansys-ohjelman avulla.

Numeerisen mallinnuksen ensimmäinen etu on sen tarkkuus. Tutkittava geometria, esimerkiksi oven ja ikkunan kaikki karmit ja tiivisteet, voi mallintaa hyvin tarkkaan. Mallinnuksella voi myös määrittää erilaisten pintojen kykyä vaimentaa ääntä eli absorptiosuhteita.

Toinen digitaalisen akustiikkalaboratorion etu on, ettei sillä ole rajoitteita. Siinä missä parametriset ja analyyttiset mallit yleensä soveltuvat mallintamaan tiettyä ongelmaa, numeerisen elementtimenetelmän sovelluksilla voi pureutua hyvin laajaan skaalaan erilaisia akustisia ongelmia.

Digitaalisen akustiikkalaboratorion avulla voidaan siis kustannustehokkaasti suunnitella vaikkapa ääntä vaimentavia huoneakustisia verhouksia,  ilmanvaihtokanavien äänenvaimennusta tai uusia, tehokkaita ilma- ja askelääntä eristäviä rakenteita.

Menetelmä mahdollistaa myös uusien kustannustehokkaiden meluntorjuntaratkaisujen suunnittelun sekä hyvin mittavankin tärinä- ja runkomelun arvioinnin. Lue lisää: Suomen laajin tärinäselvitys kattoi 35 000 radanvarren kotia

Digitaalisessa akustiikan laboratoriossa voidaan laskea ilma- ja askelääneneristävyyksiä rakenteille, joiden käyttäytymistä ei voida tutkia parametrisilla malleilla. Esimerkki sellaisesta on puurakenteinen ripalaatta. Kuvan ylempi osa esittää värähtelevän ripalaatan muodonmuutoksia ja alempi osa ripojen välissä olevan ilmatilan ja eristekerroksen äänikenttää.

Kirjoittaja, tekniikan tohtori Mikko Kylliäinen on A-Insinöörien akustiikkasuunnittelun yksikönjohtaja, joka toimii myös tutkijatohtorina ja opettajana Tampereen yliopistossa.

Katso ja lataa Rohkeasti parempaa -webinaariesitys aiheesta!