< Terug naar vorige pagina

Project

Ontwikkeling van een methodologie voor de analyse van de akoestische prestaties van samengestelde wand- en vloersystemen bij hoge frequenties

Lichte bouwsystemen zoals kruislaaghout elementen, sandwich panelen, gipsplaat wanden, ... zijn in opkomst in de bouwsector. Door hun lage massa en complexe dynamische gedrag is het echter een uitdaging om een voldoende geluidisolatie te behalen met zulke systemen. Het doel van dit onderzoek is om een voorspellingsmethode voor de geluidstransmissie te ontwikkelen die even accuraat is als een gelijkaardige numerieke methode om uitgebreid experimenteel prototype testen te vermijden in de transmissiekamer, maar tegelijkertijd ook sneller is om te worden gebruikt als een ontwerptool. De nieuwe methode beschouwt een transmissiekamer, die bestaat uit de zendruimte, de muur of vloer en de ontvangstruimte. Het resultaat van dit doctoraatsproject zijn twee nieuwe voorspellingsmethodes voor twee verschillende toepassingen: (1) dikke en gelaagde bouwsystemen en (2) periodische bouwsystemen.

De geluidisolatie doorheen dikke en gelaagde structuren kan bij hoge frequenties accuraat berekend worden in het frequentie-golfgetal domein met de transfer matrix methode, maar de methode heeft enkele belangrijke beperkingen. Ten eerste wordt aangenomen dat het element oneindige afmetingen heeft. Bij lagere frequenties kan het negeren van het modale gedrag van de wand echter leiden tot grote afwijkingen in de voorspellingen. Ten tweede kan enkel de gemiddelde geluidstransmissie worden berekend met de transfer matrix methode, terwijl de variantie, eigen aan de aanname van een diffuus veld in de kamers, niet kan worden bepaald. Daarom wordt de transfer matrix methode uitgebreid op twee manieren. Het modale gedrag van de rechthoekige wanden en vloeren met enkelvoudig opgelegde randvoorwaarden wordt benaderend in rekening gebracht door een modale transfer matrix methode. Daaropvolgend, wordt een hybride modale transfer matrix - statistische energie analyse methode ontwikkeld gebruikmakend van de diffuse wederkerigheidsrelatie, zodat er een diffuus veld is in de kamers (zoals in de statistische energie analyse), terwijl de eindige wand deterministisch gemodelleerd wordt met de modale transfer matrix methode. Het belangrijke voordeel van het statistische kamer model is dat de onzekerheid op de geluidstransmissie door de aanname van een diffuus veld in de kamers kan worden bepaald. De methode wordt geverifieerd door een vergelijking met alternatieve voorspellingsmethodes en experimentele waardes.

De toepassingen van de voorgestelde methode zijn echter beperkt tot dikke en gelaagde structuren zoals sandwich panelen of gelamineerde beglazing. De uitbreiding naar meer complexe, periodische bouwelementen met eindige afmetingen wordt daarom benut met behulp van de periodische structuur theorie. Een hybridizatie tussen periodische eindige elementen en de statistische energie analyse wordt bestudeerd. Modaal gedrag wordt in rekening gebracht door de lopende golven die resulteren van de vrije golfanalyse van de periodische eenheidscel, te combineren tot staande golven die aan de enkelvoudig opgelegde randvoorwaarden voldoen. Een ruimtelijke Fourier transformatie van de vergelijkingen laat een snelle omzetting toe van de modevormen in de eenheidscel tot de modevormen van de volledige, eindige structuur. De methode wordt ge\"{i}llustreerd door de voorspelde geluidisolatie van twee orthotrope wanden en twee geribde platen te vergelijken met een alternatieve voorspelling, waarvoor een eindige elementen model van de volledige structuur wordt gebruikt, en te valideren a.d.h.v. experimentele data.

Datum:5 sep 2016  →  15 mrt 2021
Trefwoorden:Building acoustics
Disciplines:Bouwkunde en gebouwentechnologie, Bouwkunde en constructietechnologie, Aardbevingsengineering, Geotechnische en omgevingsingenieurswetenschappen, Waterbouwkunde, Windtechnologie, Mechanica
Project type:PhD project