Akoestiek van een massieve dragende vloerplaat

Een vloer wordt opgebouwd uit een dragende structuur, waarop een verdere opbouw (vb. uitvullaag, zwevende chape ( gegoten zwevende dekvloer of Lichte/droge zwevende dekvloer ), verhoogde vloer ,...) en vloerafwerking wordt voorzien. De dragende structuur kan zowel een massieve , als een lichte constructie zijn. Daarnaast kan de dragende structuur ook opgebouwd zijn als een ontdubbeld systeem. Massieve vloerplaten zijn opgebouwd uit een zekere massa, meestal beton, maar ook keramische materialen of hout zijn mogelijk.

Massieve vloerplaten worden aangewend om enerzijds een zekere luchtgeluidsisolatie te realiseren tussen verschillende ruimten. Anderzijds realiseren zij dankzij hun grote massa ook reeds een zekere contactgeluidisolatie naar aanliggende ruimten. De geleverde akoestische prestaties voor luchtgeluiden zijn hoog, maar dat is minder het geval voor contactgeluiden. Deze prestaties kunnen worden verbeterd door de vloer van de afwerking te scheiden, bijvoorbeeld door middel van een zwevende dekvloer.

Massieve constructies brengen een grote belasting op de structuur met zich mee, wat bij verbouwingen/renovatie niet steeds mogelijk is. In nieuwbouw is dit meestal geen probleem. De massieve constructies lenen zich niet voor flexibele oplossingen.

Welke soorten massieve draagvloeren bestaan er?

Er kan een onderscheid gemaakt worden in materiaal :

• betonnen vloeren,
• samengestelde vloeren of composietvloeren,
• massieve houten vloeren.

Hieronder worden de verschillende types besproken, alsook de impact op de luchtgeluidisolatie, de contactgeluidisolatie of de geluidabsorptie.

Betonnen vloeren

• Vlakke vloerplaten

  Deze “klassieke” vloer wordt hetzij ter plaatse gestort op een bekisting, hetzij prefab vervaardigd. Ze wordt voorzien van wapening in één of twee richtingen.

  • De luchtgeluidisolatie van een massieve vlakke vloerplaat wordt bepaald volgens de massawet
  • De contactgeluidisolatie van een massieve vlakke vloerplaat wordt bepaald volgens de formule aangegeven bij de theoretische principes en praktische waarden.

• Predallen / Breedvloerplaten

  Een predal is een prefab element dat bestaat uit een dunne betonschil met daarin opgenomen de onderwapening van de vloerplaat. Ter plaatse wordt de bovenwapening aangebracht en wordt de plaat opgestort.

  © Isodal

  © Isodal
  • Wat betreft de lucht- en contactgeluidisolatie , kunnen predallen als vlakke vloerplaten beschouwd worden, waarbij rekening wordt gehouden met de totale massa van prefabelement en betonopstort.

• Welfsels /Kanaalplaatvloeren

  Voorgespannen welfsels of kanaalplaatvloeren zijn prefab elementen uit beton, waarbij doorlopende kanalen uitgespaard zijn in de betonmassa. In de lengterichting wordt een voorgespannen wapening aangebracht. Ter plaatse wordt eventueel bijkomend bovenwapening aangebracht en wordt een druklaag opgestort.

  (Source : Collinet )
  • Wat betreft de lucht- en contactgeluidisolatie , kunnen welfsels als vlakke vloerplaten beschouwd worden wanneer het volume aan holtes maximaal 15 % bedraagt van het totale volume (cf. norm ISO 12354-1). In dat geval mag rekening gehouden worden met de totale massa van het welfsel en de druklaag.
  • Voor een gegeven massa zijn welfsels stijver dan vlakke vloerplaten, waardoor de grensfrequentie iets lager ligt en de geluidisolatie iets kan verbeteren. De vorm en positie van de welfsels kan echter ook een negatief effect hebben, waardoor in praktijk wordt gesteld dat eenzelfde geluidisolatie wordt gerealiseerd als een vlakke vloerplaat met dezelfde oppervlaktemassa (kg/m²).

• TT-plaatvloeren /ribbenvloeren

  Deze vloerplaten zijn opgebouwd uit voorgespannen elementen in TT vorm met een dunne bovenplaat. Eventueel kan een druklaag opgestort worden op deze elementen.

  (Bron : ArchiExpo )
  • Bij TT-plaatvloeren is het foutief om de lucht- en contactgeluidisolatie te bepalen aan de hand van de gemiddelde oppervlaktemassa (kg/m²). De ribben hebben wel een grote massa, maar dit is slechts plaatselijk, waardoor ze niet mogen ingerekend worden in de oppervlaktemassa voor de bepaling van de lucht- en contactgeluidisolatie.
  • De ribben realiseren wel een verstijving van de structuur, waardoor de geluidisolatie iets beter zal zijn dan deze van een vlakke vloerplaat met dezelfde massa als de tafel van de TT-plaatvloer. Deze verbetering is afhankelijk van de tussenafstand en de hoogte van de ribben, alsook van de dikte van de boventafel en zal maximaal ca. 3 à 5 dB bedragen.
  • De aanwezigheid van de ribben realiseert een zekere diffusie in het plafond, wat de ruimteakoestiek van het lokaal ten goede komt. In de meeste gevallen is het echter niet zo, dat dankzij de aanwezigheid van de ribben geen extra absorptie in het plafond nodig is.

• Cassettevloeren

  Een soort ter plaatse gestorte ribbenvloer, waarbij in beide richtingen ribben aanwezig zijn, waardoor cassetten gevormd worden.

  © Leefmilieu Brussel
  • Ook bij cassettevloeren is het foutief om de lucht- en contactgeluidisolatie te bepalen aan de hand van de gemiddelde oppervlaktemassa (kg/m²). De ribben hebben wel een grote massa, maar dit is slechts plaatselijk, waardoor ze niet mogen ingerekend worden in de oppervlaktemassa voor de bepaling van de lucht- en contactgeluidisolatie.
  • De ribben realiseren wel een verstijving van de structuur, waardoor de geluidisolatie iets beter zal zijn dan deze van een vlakke vloerplaat met dezelfde massa als de boventafel van de cassettes. Deze verbetering is afhankelijk van de tussenafstand en de hoogte van de ribben, alsook van de dikte van de boventafel en zal maximaal ca. 3 à 5 dB bedragen. Bij een cassettevloer zal de verbetering groter zijn dan bij een TT-plaatvloer omdat de ribben in beide richtingen een verstijving geven.
  • De aanwezigheid van de ribben realiseert een zekere diffusie in het plafond, wat de ruimteakoestiek van het lokaal ten goede komt. In de meeste gevallen is het echter niet zo, dat dankzij de aanwezigheid van de ribben geen extra absorptie in het plafond nodig is.

• Gewichtsbesparende vloerplaten

  In de meeste van bovenstaande types kunnen gewichtsbesparende elementen aangebracht worden, vb. polystyreenblokken, kunstofbollen... Deze kunnen reeds prefab aan een betonnen onderplaat voorzien worden of in situ aangebracht worden.

  Airdeck® vloer

  © Airdeck

  breedplaatvloer met gewichtbesparende elementen

  © Leefmilieu Brussel

  bollenvloer

  © Joostdevree
  • Wat betreft de lucht- en contactgeluidisolatie , kunnen gewichtsbesparende vloerplaten als vlakke vloerplaten beschouwd worden wanneer het volume aan holtes maximaal 15% bedraagt van het totale volume (cf. norm ISO 12354-1). In dat geval mag rekening gehouden worden met de totale massa van de vloerplaat.
  • Meestal wordt een grotere gewichtsbesparing gerealiseerd (grootteorde ca. 35 à 50%). In dat geval kan de lucht- en contactgeluidisolatie enerzijds mogelijks afnemen tgv plaatselijke verzwakkingen, maar anderzijds ook toenemen tgv de stijvere structuur. Het effect van de gewichtsbesparing is aldus sterk afhankelijk van de configuratie en welk van beide fenomenen meer doorweegt. In praktijk kan als richtwaarde gesteld worden dat eenzelfde geluidisolatie wordt gerealiseerd als een vlakke vloerplaat met dezelfde oppervlaktemassa (kg/m²).

Samengestelde vloeren of compositievloeren

• Staalplaatbetonvloeren

  Geprofileerde stalen platen (vb. zwaluwstaartprofiel, damwandprofiel of ribprofiel) worden bevestigd op een balkenstructuur (vb. houten balken, stalen balken, betonnen balken,...). Hierop wordt een laag beton gestort, waarbij de staalplaat tevens als onderwapening dient. Indien nodig wordt een bijkomende bovenwapening aangebracht voor het storten.

  © Saragos

  © Joostdevree
  • Wat betreft de lucht- en contactgeluidisolatie , kunnen welfsels als vlakke vloerplaten beschouwd worden.
  • De aanwezigheid van de geprofileerde staalplaat realiseert een zekere diffusie in het plafond, wat de ruimteakoestiek van het lokaal ten goede komt. In de meeste gevallen is het echter niet zo, dat dankzij de aanwezigheid van deze diffusie geen extra absorptie in het plafond nodig is.
• Potten en balken vloer

  Een vloer uit potten en balken is een samengestelde vloer of composietvloer. Ze bestaan uit voorgespannen betonbalken (in T vorm) met vulelementen (uit beton, baksteen, polystyreen of hout), aangevuld met wapening. Ter plaatse wordt een druklaag in beton opgestort.

  © Bedrachape

  © FEBE

  De lucht- en contactgeluidisolatie van dit systeem is afhankelijk van de gekozen opbouw en materialisatie. Enerzijds kunnen plaatselijke dunnere structuren de geluidisolatie verzwakken en anderzijds kan de stijvere structuur de geluidisolatie verbeteren. Daarnaast speelt ook de keuze van het materiaal van de vulelementen een rol, gezien elk materiaal over een eigen grensfrequentie beschikt.

  In praktijk kan gesteld worden dat de lucht- en contactgeluidisolatie van dit systeem iets minder zal presteren dan vlakke vloerplaten met eenzelfde oppervlaktemassa. De grootte van deze afwijking is afhankelijk van de configuratie en materialisatie en kan tot ca. 4 dB oplopen.

Massieve houten vloeren

• CLT vloeren (Cross laminated timber)

  CLT is een houtbouwproduct dat opgebouwd wordt uit éénlaagse houten platen. De verschillende platen worden in meerdere lagen kruislings op elkaar verlijmd tot dikke panelen. Deze dikke houten panelen vormen zo één massieve vloerplaat.

  © architectenweb

  © Binderholz
  • De luchtgeluidisolatie van deze massieve houten vloeren volgt de massawet, waarbij rekening gehouden wordt met de specifieke grensfrequentie van hout. Echter gezien de beperkte massa van hout (ca. 600 à 800kg/m³), kan met deze opbouw slechts een beperkte geluidisolatie gerealiseerd worden, die in de meeste gevallen niet zal volstaan.
  • De formules ter bepaling van de contactgeluidisolatie van een massieve vloerplaat, kunnen gehanteerd worden als richtwaarde voor de contactgeluidisolatie van deze massieve houten vloeren. Deze formule is theoretisch echter enkel geldig voor betonnen vloerplaten en dient dus met enige voorzichtigheid toegepast te worden. Beter is een testrapport van de contactgeluidisolatie op te vragen bij de fabrikant.
  • De houten structuur kan een bijdrage levereen aan de ruimteakoestiek van het lokaal. Wanneer de dikte van de houten vloerplaat toeneemt, is dit effect echter relatief beperkt. In de meeste gevallen is het dan ook niet zo, dat dankzij de aanwezigheid van deze houten panelen geen extra absorptie in het plafond nodig is.

Hoe gedraagt een massieve draagvloer zich op het vlak van akoestiek?

Luchtgeluid

Volgens de massawet geldt, hoe zwaarder een vloerplaat, hoe beter de isolatie (tegen luchtgeluid). Bij een verdubbeling van massa verhoogt de geluidisolatie theoretisch met 6 dB, praktisch eerder 4 à 5 dB.

De massawet bestaat in verschillende versies (afhankelijk van verschillende landen, structuren,...). Voor massieve homogene constructies wordt meestal de massawet conform de norm NBN EN ISO 12354-1 gehanteerd, nl.

De akoestische gewogen verzwakkingsindex voor luchtgeluid R _w van de vloerplaat moet bepaald worden a.d.h.v. volgende formule in functie van de oppervlaktemassa:

R _w = 37,5.log(m") - 42 [dB]

Deze theoretische massawet is echter enkel geldig voor frequenties lager dan de kritieke frequentie. Bij deze kritieke frequentie (of grensfrequentie, f _gr ) stemt de golflengte (frequentie) van de invallende geluidsgolf onder een hoek van 90° juist overeen met de golflengte (frequentie) van de vrije buiggolven van de wand, waardoor de geluidisolatie bij deze frequentie sterk afneemt.

Geluidisolatieverloop enkele wand

(Bron: Tractebel)

• Voor eenzelfde dikte geldt : hoe lichter het materiaal hoe hoger deze grensfrequentie.
• Voor eenzelfde massa geldt : hoe buigslapper het materiaal, hoe hoger deze grensfrequentie.

• Elk materiaal heeft een grensfrequentie die wordt bepaald door zijn materiaalkarakteristieken (moleculaire opbouw en buigstijfheid) in de wetenschap dat het product “grensfrequentie f _gr x dikte van de wand d” constant is per materiaal.

  Vb. f _gr .d voor beton : 17,3 Hz.m è 115 Hz bij 15 cm en 86 Hz bij 20 cm

Dit terwijl idealiter een materiaal wordt gekozen waarbij deze grensfrequentie in een voor bouwakoestiek minder belangrijk frequentiegebied valt (bij voorkeur f _gr > 2000 Hz of f _gr < 100 Hz voor gewone toepassingen, f _gr > 3500 Hz of f _gr < 60 Hz voor muziekstudio's. Voorbij deze grensfrequentie neemt de geluidisolatie terug toe.

• Bij massieve vloerplaten valt de grensfrequentie bij voldoende massa, ca. 80 à 120 Hz, net niet in het voor bouwakoestiek belangrijk frequentiegebied. Bij lichtere vloerplaten (minder dan ca. 300 kg/m²) dient men rekening te houden met de verzwakiing van geluidisolatie bij deze grensfrequentie.
• Bij een gegeven gewicht zijn welfsels stijver dan een volle plaat, waardoor de grensfrequentie iets lager ligt.

Contactgeluid

Voor homogene massieve vloerconstructies kan het equivalente gewogen gestandaardiseerde contactgeluiddrukniveau (L _n,w,eq ) van de vloerplaat bepaald worden a.h.v. volgende formule in functie van de oppervlaktemassa:

L _n,w,eq = 164 - 35.log(m") [dB]f

Dit is de contactgeluidisolatie die door de dragende vloer op zich wordt gerealiseerd. (zonder verdere vloeropbouw of correcties voor flankerende transmissie. Ook bij contactgeluidisolatie spelen flankerende wegen een rol en dienen aldus bij de geluidisolatie tussen twee lokalen ingerekend te worden (zie dossier | Het akoestische comfort verzekeren).  

Hoe lager het contactgeluidniveau, hoe beter de isolatie.

Welke waarden beoogt men in de praktijk voor een massieve draagvloer?

Hieronder wordt de lucht- en contactgeluidisolatie van de verschillende types kort samengevat:

Luchtgeluidisolatie

De norm ISO 12354-1 geeft een theoretische inschatting van de geluidisolatie (akoestische verzwakkingsindex voor luchtgeluid R _w ) van homogene structuren voor enkele typische materialen (metselwerk, beton, kalkzandsteen, gipsblokken,...) in functie van de oppervlakte massa van de wand. Mortel en bepleisteringen mogen in rekening gebracht worden bij de bepaling van de oppervlaktemassa (kg/m²). Niet homogene structuren, vb. welfsels, mogen als homogeen beschouwd worden als de openingen klein zijn en het volume van de openingen minder dan 15% van het totale volume bedraagt.

Praktische inschatting : deze ISO norm geeft enkel de geluidisolatie R _w van de wand zelf, zonder rekening te houden met nevenwegen. De Duitse norm DIN 4109 heeft getracht het effect van nevenwegen in te rekenen door een geluidisolatie R' _w (gewogen, schijnbare geluidsverzwakkingsindex) te bepalen in functie van de massa. Deze geluidisolatie R' _w houdt rekening met nevenwegen via flankerende bouwdelen met een gemiddelde oppervlakte massa van 300 kg/m². Deze laatste waarde R' _w kan in vele situaties gehanteerd worden als richtwaarde voor de praktische geluidisolatie van een enkele wand.

Contactgeluidisolatie

Voor homogene massieve vloerconstructies kan het equivalente gewogen gestandaardiseerde contactgeluiddrukniveau (L _n,w,eq ) van de vloerplaat bepaald worden volgens de theoretische formule.

Praktische waarden

Volgende tabel geeft het equivalente gewogen gestandaardiseerde contactgeluiddrukniveau L _n,w,eq en de akoestische gewogen verzwakkingsindex voor luchtgeluid R _w , waarbij C en C _tr aanpassingen termen zijn voor respectievelijk roze ruis (snel verkeerslawaai) en langzaam verkeerslawaai. De massa's worden vertaald naar gangbare materialen. Opgelet : dit zijn slechts richtwaarden.

Indien uitvullagen of dekvloeren op de draagvloer aanwezig zijn, zonder tussenliggende laag (zoals contactgeluidisolatie of thermische isolatie), kan de massa van deze lagen mee ingerekend worden bij de bepaling van lucht- en contactgeluidisolatie (zie voorziening Niet zwevende chape ).

Theoretische waarden luchtgeluidsiolatie massawet R _w , praktijkwaarden luchtgeluidisolatie R' _w en contactgeluidisolatie L' _n,w,eq

Waarop moet worden gelet bij de uitvoering van een massieve draagvloer?

Gezien de eenvoud van massieve dragende vloerplaten, zijn er geen specifieke aandachtspunten buiten de luchtdichtheid. Deze wordt echter steeds gegarandeerd vanuit andere oogpunten.

Bij eventuele doorboringen dient een gepaste diameter gekozen te worden zodat de opening rondom minimaal is. De opening rondom het kanaal of de leiding wordt gedicht met rotswol of minerale wol en luchtdicht afgewerkt.

Hoe kan men een massieve draagvloer opwaarderen?

Indien men beperkt is in toegelaten massa op de draagconstructie, is de te realiseren geluidisolatie met massieve draagvloeren soms beperkt.

In dat geval kan de luchtgeluidisolatie van een massieve vloer verbeterd worden :

• door dezelfde massieve massa te ontdubbelen tot een ontdubbeld systeem (zie voorziening Dragende ontdubbelde vloersystemen )
• door een geluidisolerend verlaagd plafond aan te brengen (zie voorzieningen Plafond suspendu, Plafond suspendu antivibratile et Plafond autoportant)

• door een aangepaste keuze van verdere vloeropbouw

  • vb. zwevende chape met specifiek trillingsdempend materiaal systeem (zie voorzieningen Gegoten zwevende dekvloer en Contactgeluidisolerende materialen )
  • vb. verhoogde vloer/holtevloer systeem (zie voorziening Verhoogde vloer )

In dat geval kan de contactgeluidisolatie van een massieve vloer verbeterd worden

• door dezelfde massieve massa te ontdubbelen tot een ontdubbeld systeem (zie voorziening Dragende ontdubbelde vloersystemen )

• door een aangepaste keuze van verdere vloeropbouw

  • vb. zwevende chape met specifiek trillingsdempend materiaal systeem (zie voorzieningen Gegoten zwevende dekvloer en Contactgeluidisolerende materialen )
  • vb. zwevende lichte/droge vloer (zie voorziening Zwevende lichte/droge dekvloer )
  • vb. verhoogde vloer/holtevloer systeem (zie voorziening Verhoogde vloer )
• door de keuze voor een soepele vloerafwerking of een vloerafwerking op een soepele laag (zie voorziening Vloerafwerking op soepele laag).
• door een geluidisolerend verlaagd plafond aan te brengen (zie voorzieningen Plafond suspendu, Plafond suspendu antivibratile et Plafond autoportant)

Bestek

In het bestek dienen volgende zaken opgelegd te worden naar de aannemer toe (afhankelijk van type bestek):

• Criteria luchtgeluidisolatie in situ (gewogen gestandaardiseerde geluidsisolatie D _nT,w ) te realiseren tussen verschillende ruimten eventueel met gepaste aanpassingstermen C of C _tr
• Criteria contactgeluidisolatie in situ (gewogen gestandaardiseerde contactgeluidsdrukniveau L' _nT,w ) te realiseren tussen de verschillende ruimten
• Minimale luchtgeluidisolatie van de vloerplaat in labo (gewogen akoestische verzwakkingsindex voor luchtgeluid R _w ) (cf. NBN EN ISO 10140-2) eventueel met gepaste aanpassingstermen C of C _tr
• Ofwel minimale massa van de vloerplaat ofwel opbouw beschrijving

Meer weten

In de Gids

Voor meer informatie met betrekking tot het onderwerp:

• Dossier | Het akoestisch comfort van gebouwen verzekeren
• Voorziening | Dragende ontdubbelde vloer
• Voorziening | Gegoten zwevende dekvloer
• Voorziening | Lichte/droge zwevende dekvloer
• Voorziening | Verhoogde vloer
• Voorziening | Contactgeluidisolerende materialen en systemen
• Voorziening | Vloerafwerking

Andere publicaties van Brussel Leefmilieu

• Code van goede praktijk, Technisch referentiekader inzake geluidsisolatie voor de premie voor de renovatie van het woonmilieu, Leefmilieu Brussel (2015)

Websites

• WTCB

  • Contactgeluidsisolatie van massieve vloeren

  • Webinars voor bouwbedrijven

Bibliografie

• Blasco, M. (2012), Bouwakoestiek: Een handleiding voor de architect , NAV vzw, Brussel

• Fasold, Sonntag (1978), Bauphysikalische Entwurfslehre Band 4 : Bauakustik , Verlag für Bauwesen, Berlijn (in het Duits)

• Hamayon, L. (2013), Réussir l'acoustique d'un bâtiment , Le Moniteur, Antony (in het Frans)

• Rossing, T.D. (2007), Springer handbook of Acoustics , Springer, New York (in het Engels)

• Vermeir, G. (2009), Lawaaibeheersing: cursustekst , Faculteit Toegepaste Wetenschappen KULeuven, Acoo, Leuven

Normen

• Norm prEN ISO 12354-1: Bouwakoestiek - Schatting van de geluidgedraging van gebouwen van uit de bouwdeelgedraging - Deel 1: Luchtgeluidwering tussen vertrekken
• Norm NBN EN ISO 10140-2 : Geluidsleer - Laboratoriummeting van geluidisolatie van bouwelementen - Deel 2: Meting van luchtgeluidsisolatie