Akoestische berekening met FEM: Geluidsreductie op gevels

Het reduceren van geluid bij hoogbouwprojecten op locaties met geluidsoverlast is een uitdaging in stedelijke gebieden. De wettelijke voorschriften zijn aangescherpt en gemeenten hebben hun eisen voor geluidsbeheersing voor nieuwe ontwikkelingen verzwaard. De kosten die worden gemaakt voor het nemen van maatregelen om de geluidsbelasting ter plaatse van gevels van woningen te verminderen kunnen een grote invloed op het budget hebben. Akoestische berekeningen met behulp van EEM (eindige elementen methode) kunnen helpen om dergelijke maatregelen te optimaliseren en tegelijk de kosten te reduceren. Een EEM-berekening is tevens een berekeningsmethode die steeds meer wordt vereist door het bevoegd gezag. Hieronder wordt een voorbeeld gegeven.

Het doel van deze studie was om de akoestiek te simuleren bij een nieuw te ontwikkelen wooncomplex in Amsterdam. Door de nabijheid van spoorrails is de geluidsbelasting op de gevels en balkons/loggias van de ontwikkeling relatief hoog. Derhalve dienen de balkons en loggia's te worden voorzien van voldoende glas en geluidsabsorberend materiaal om het geluidsniveau te verminderen.

Om het geluidsniveau te reduceren wordt gebruik gemaakt van standaard geluiddempende technieken, zoals glaspanelen om openingen af te dekken en steenwol om geluid te absorberen. Conventionele rekenmethoden voor het berekenen van geluid maken gebruik van ray-tracing-methoden. De ray-tracing-methode is echter niet nauwkeurig genoeg om de voortplanting en absorptie van geluid door verschillende materialen in detail te berekenen. Dit is wel mogelijk met EEM en daarom is deze methode toegepast om de geluidsdemping van het ontwerp te optimaliseren. Bovendien eist het bevoegd gezag een EEM-berekening in situaties waar een hoger dan normale geluidsbelasting is en er nauwkeurigere berekeningen nodig zijn om te controleren of de vereiste vermindering van geluid wordt bereikt.

Het gebruik van glaspanelen en steenwol is geoptimaliseerd met inachtneming van het maximaal toegestane geluidsniveau. Om dit te bereiken was een reductie van 12 dB nodig. Om deze verlaging te realiseren werden in eerste instantie glazen panelen van volledige hoogte gebruikt. EEM berekeningen toonden aan dat een verlaging van 12 dB op de hoger gelegen verdiepingen al bereikt kon worden met minder hoge panelen. De hoogte van de glazen panelen werd geoptimaliseerd per verdieping waarmee kosten werden bespaard terwijl nog altijd aan de vereiste maximale geluidswaarden werd voldaan. Er is uiteindelijk een gemiddelde besparing van 1,6 m² glaspaneel per balkon gerealiseerd, hetgeen neerkomt op een totale bespraing van 160 m² glaspaneel.

L-vormige geluidsdemper

Bovenaanzicht van een geluidsdemper gemaakt van glaspanelen en steenwol bevestigd aan de gevel (boven). Geluidsdrukcontouren van 500 Hz (onder) zoals berekend met EEM techniek.

Geluidsreductie op de gevel

Geluidsreductie op de gevel voor verschillende invalshoeken van de geluidsbronnen en frequenties, berekend voor de L-vormige geluidsdemper.

Berekening van het geluidsniveau op het balkon

3D weergave van het balkon aan de gevel (boven), EEM model (linksonder) en tabel met de berekende geluidsreductie in decibel (rechtsonder).

Optimalisatie van de hoogte van de glaspanelen op het balkon

Benodigde glashoogte per verdieping om een reductie van ~12 dB te bereiken.