Ljudegenskaper hos samverkansbjälklag

Ljudegenskaper hos samverkansbjälklag en undersökning av luft- och stegljudsisolering hos ett prefabricerat bjälklagselement sammansatt av betong och trä Acoustic properties in composite floor slabs a study of the airborne and impact sound insulation in a prefabricated floor slab of concrete and timber Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår som ett obligatoriskt moment i Magisterexamen i byggteknik - hållbart samhällsbyggande, 60 högskolepoäng Nr 2016.09.01/2016

Johan Pyykkö Ljudegenskaper hos samverkansbjälklag en undersökning av luft och stegljudsisolering hos ett prefabricerat bjälklagselement sammansatt av betong och trä Acoustic properties in composite floor slabs a study of the airborne and impact sound insulation in a prefabricated floor slab of concrete and timber Johan Pyykkö, johan.pyykko@hb.se Magisteruppsats examensarbete Ämneskategori: Teknik Högskolan i Borås Akademin för textil, teknik och ekonomi Sektionen för resursåtervinning och samhällsbyggnad 501 90 BORÅS Telefon 033-435 4640 Examinator: Staffan Svensson Handledande företag: Hedareds Sand & Betong AB Älvsgården 2 504 92 Hedared Datum: 2016-01-11 Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår som ett obligatoriskt moment i Magisterexamen i byggteknik - hållbart samhällsbyggande, 60 högskolepoäng Nr 2016.09.01/2016

Nyckelord: Akustik, akustiska egenskaper, luftljudsisolering, stegljudsisolering, prefabricerat samverkansbjälklag, samverkansbjälklag, samverkanselement, miljöpåverkan, hållbar utveckling Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår som ett obligatoriskt moment i Magisterexamen i byggteknik - hållbart samhällsbyggande, 60 högskolepoäng Nr 2016.09.01/2016

Abstract This report is a part of the one year master programme in Civil Engineering - Sustainable Built Environment. The report focuses on the acoustic properties of a prefabricated composite floor slab built with three main components; a thin concrete slab, timber beams and a cross laminated timber slab. Initially a study of the environmental impact of the building industry, and how more effective use of building materials can contribute to a more sustainable development, is made. A study of how different sounds affects people is made and also how this is considered by different requirements in the Swedish building regulations to reach a more sustainable built environment. The studied floor slab is part of a cooperation project between Hedareds Sand & Betong AB, AB Fristad Bygg, The University of Borås and SP Technical Research Institute of Sweden and the sound tests are made in an acoustic laboratory at SP in Borås. The results of the tests are evaluated and are compared with the building regulations as well as with other types of floors. A study of the types of complements that are needed to reach the requirements in the building regulations is made. Sammanfattning Denna rapport ingår som avslutande examensarbete i magisterutbildning i byggteknik med inriktning hållbart samhällsbyggande. Rapporten behandlar akustiska egenskaper hos ett prefabricerat samverkansbjälklag sammansatt av en tunn betongplatta, konstruktionsvirke och en massivträplatta. Dels görs en sammanfattning över byggbranschens miljöpåverkan och hur effektivare användning av byggnadsmaterial kan bidra till en mer hållbar utveckling. Det undersöks också hur ljudmiljöer påverkar människor och hur detta behandlas med akustiska krav inom byggandet i Sverige ur ett hållbarhetsperspektiv. Det aktuella samverkansbjälklaget har tagits fram i samarbete mellan Hedareds Sand & Betong AB, AB Fristad Bygg, Högskolan i Borås och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och steg- respektive luftljud har provats i SP:s akustiklaboratorium i Borås. Provdata har sedan utvärderats och jämförelser görs med byggreglerna liksom med andra bjälklagssystem. En studie över vilka typer av kompletteringar av bjälklagselementen som behöver göras för att uppfylla myndighetskraven på ljudmiljöer i bostäder görs också. Nyckelord: Akustik, akustiska egenskaper, luftljudsisolering, stegljudsisolering, prefabricerat samverkansbjälklag, samverkansbjälklag, samverkanselement, miljöpåverkan, hållbar utveckling Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår som ett obligatoriskt moment i Magisterexamen i byggteknik - hållbart samhällsbyggande, 60 högskolepoäng Nr 2016.09.01/2016

Innehåll 1. Inledning... 1 2. Metod och material... 3 3. Bakgrund... 4 3.1 Samverkanskonstruktioner... 4 3.2 Ljud och buller... 7 3.3 Byggnadsakustik... 8 3.3.1 Luftljud och luftljudsisolering... 8 3.3.2 Stegljud... 8 3.4 Regler om ljud i byggnader... 8 3.4.1 Boverkets byggregler... 8 3.4.2 Standarder... 10 3.4.3 Klassificerings-/certifieringssystem... 10 3.4.4 Projektet AkuLite... 12 4. Provbjälklaget... 13 4.1 Utformning... 13 4.2 Efterklangstid och absorptionsarea... 16 4.3 Luftljudsisolering, reduktionstal... 17 4.4 Stegljud... 19 4.5 Jämförelse med andra bjälklag... 22 4.5.1 Luftljud... 22 4.5.2 Stegljud... 25 4.6 Inverkan av kompletteringar på bjälklag... 28 4.6.1 Mätningar på parkett... 28 4.6.2 Övergolv... 29 4.6.3 Undertak... 32 5. Diskussion... 33 5.1 Mätmetoder... 33 5.2 Kompletteringar på bjälklag... 33 5.3 Bjälklag i den färdiga byggnaden... 33 6. Slutsats... 34 Referenser... 35 Bilaga 1 Bilaga 2 Bilaga 3 Bilaga 4 Bilaga 5 Bilaga 6 Bilaga 7 Bilaga 8 Bilaga 9 Bilaga 10 Bilaga 11 Tillverkningsritning, element för stegljudsprovning Referenskurvor, reduktionstal Referenser, tabeller för inomhusspektrum, luft- och stegljud Referenskurvor, stegljud Reduktionstal, 160 betong (4b) Reduktionstal, 250 betong (10d) Reduktionstal, 27 HD/f (11f) Reduktionstal, provelement Reduktionstal, 190 träplatta Reduktionstal, 115 träplatta Stegljudsnivå, 160 betong (4b) Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår som ett obligatoriskt moment i Magisterexamen i byggteknik - hållbart samhällsbyggande, 60 högskolepoäng Nr 2016.09.01/2016

Bilaga 12 Bilaga 13 Bilaga 14 Bilaga 15 Bilaga 16 Bilaga 17 Bilaga 18 Bilaga 19 Bilaga 20 Stegljudsnivå, 250 betong (10d) Stegljudsnivå, 27 HD/f (11f) Stegljudsnivå, provelement Stegljudsnivå, 190 träplatta Stegljudsnivå, 115 träplatta Tabell, stegljudsmätning med parkett Diagram, stegljud - provelement med parkett Tabeller, stegljudsförbättring Diagram, provelement med övergolv Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår som ett obligatoriskt moment i Magisterexamen i byggteknik - hållbart samhällsbyggande, 60 högskolepoäng Nr 2016.09.01/2016

1. Inledning Byggbranschen står för en stor del av Sveriges, och världens, energianvändning och även för en betydande del av samhällets utsläpp, av bl.a. växthusgaser, till atmosfären. Enligt Boverket (2009) stod bygg- och fastighetsbranschen år 2005 för 28 % av landets energianvändning och gav upphov till utsläpp av växthusgaser motsvarande 20 % av Sveriges totala utsläpp. Dessa värden gäller för vårt befintliga fastighetsbestånd såväl som för nybyggnation. Även om man ej räknar med energianvändning och påverkan från de befintliga byggnaderna så utgör byggandet en stor miljöbelastning. Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien, IVA (2014) har tillsammans med Sveriges Byggindustrier, BI, konstaterat att utsläppen från byggprojekt i Sverige har samma storleksordning som utsläppen från landets alla personbilar. Man har även låtit göra en särskild studie för ett flerfamiljshus med betongstomme och resultatet indikerar att byggprocessens klimatbelastning är av samma storleksordning som 30-50 års drift av byggnaden. Att minska miljöbelastningen genom att minska byggandet är dock ingen lösning. Enligt uppgifter från Boverket och SCB (2012) redovisar närmare hälften av landets kommuner att det råder brist på bostäder inom kommunen, så man kan rimligen anta att det finns ett behov av utökat bostadsbyggande. Enligt SCB (2012) är ungdomar den kategori som drabbas hårdast av bristen på bostäder, så det är också rimligt att anta att en stor del av de byggda bostäderna ska bestå av hyresrätter med relativt låga hyror. En byggnad står alltså inte bara för en stor energianvändning när den används och uppvärms, utan en mycket stor del av den totala energianvändningen kan härledas till aktiviteter i uppförandet och materialframställningen. Något som också har diskuterats i branschmedia under senare år är just hur val av byggnadsmaterial ger upphov till olika klimatpåverkan och energiförbrukning i olika skeden av byggnadens livslängd. Branschorganisationer som företräder till exempel trä- respektive cementindustrin har emellanåt visat på hur miljövänligt det ena eller andra materialet är. Särskilt har man intresserat sig för cementframställning, som är en mycket energikrävande process, och CBI Betonginstitutet har i sin kundtidning CBInytt skrivit att en minskning av klimatpåverkan från den betong som årligen används i världen med 2 % skulle innebära en minskning motsvarande det totala utsläppet av växthusgaser i Sverige (During, 2013). Att öka användandet av trä, vilket är ett förnybart material, som stombyggnadsmaterial skulle kunna minska påverkan. Trä som konstruktionsmaterial för bärande stommar i byggnader har en månghundraårig historia, det är dock först på senare tid som modern bygglagstiftning med tillhörande regelverk har tillåtit uppförandet av högre flerbostadshus i trä. Då Boverkets byggregler (BBR) började gälla 1994 tilläts man att använda trä som stombyggnadsmaterial i bostadshus högre än 2 våningar och efter detta har forskning och utveckling bedrivits på bred front i landet, framförallt vad gäller träets tekniska egenskaper såsom hållfasthet, beteende vid brand och inverkan av fuktvariationer. För att kunna uppnå ökad produktion av bostäder med låg hyresnivå bör man bl.a. söka minska byggkostnaderna. Flervånings bostadshus med trästomme är ett byggsätt som kan utnyttja en nationell råvara och en nationell industri med bra förutsättningar att hålla nere klimatpåverkan. 1

Att kunna tillgodogöra sig trämaterialets egenskaper på ett bra sätt, samtidigt som man försöker hålla nere byggkostnaderna, ställer stora krav på att man använder produktionsmetoder som är genomtänkta ur många perspektiv. I Sverige har byggandet av flerbostadshus under många år varit fokuserat kring betong som stombyggnadsmaterial och de system och erfarenheter som finns, bl.a. byggnation med prefabricerade element, kan inte helt enkelt överföras till träbyggandet utan ställer krav på att man tänker igenom och anpassar hela processen, såväl som de tekniska lösningarna, för att kunna leverera en tekniskt riktig produkt till de boende till ett rimligt pris. Det finns dock en del svårigheter att lösa alla tekniska krav som ställs på en byggnad med renodlad träbyggnadsteknik, t.ex. kan trästommens låga egenvikt leda till problem med svikt och vibrationer och medföra svårigheter att lösa ljudavskiljningen i flerbostadshus på ett bra sätt. Hagberg (2009) skriver: Ett lätt stomsystem är mycket känsligare för lågfrekvent stomljud än ett tungt system och det är också detta som skapar särskilda problem vid en jämförelse med tunga system. Därmed är stegljud och stomljud tillsammans med vibrationer och svikt de områden där mer kunskap krävs ganska omgående, mycket mer kunskap. (Hagberg 2009, s. 94) Ett sätt att begränsa användningen av cement men ändå behålla de goda tekniska egenskaperna, t.ex. möjligheterna för brandskydd och ljuddämpning, är att kombinera relativt små mängder betong med andra material, såsom stål eller trä. Det är också viktigt att låta dem samverka med varandra för att nyttja varje material på ett mer optimerat sätt, alltså att utnyttja även den tillförda betongens hållfasthet i konstruktionen och inte bara låta den utgöra en ökning av egentyngden. I denna rapport studeras en typ av sådant samverkanselement, bestående av betong och trä, för bjälklag i husbyggnadssammanhang. Bjälklaget har tagits fram som ett samarbete mellan företagen Hedareds Sand & Betong AB (fortsättningsvis Heda) och AB Fristad Bygg tillsammans med SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och Högskolan i Borås. Samarbetsprojektet har haft namnet Samverkansbjälklag betong-träbjälkar-massivträplatta och har delfinansierats av Vinnova genom utlysningen Bygginnovationen, projektkoordinator har varit Heda. Rapportens syfte är att kontrollera vilka egenskaper det framtagna bjälklagselementet har med avseende på ljudavskiljning, framförallt stegljud, mellan bostäder, vilka akustiska krav som ställs på bjälklag i flerbostadshus och hur provbjälklaget som råbjälklag fungerar i förhållande till dessa krav. Om råbjälklaget ej fungerar tillfredsställande ska förslag ges på åtgärder eller kompletteringar som kan bidra till att förbättra ljudegenskaperna. 2

2. Metod och material I arbetet har gjorts en litteraturstudie för att utröna hur ljud i byggnader påverkar människor och vilka krav som ställs på ljud i byggnader för att byggbranschen ska kunna leverera en hållbar boendemiljö till samhällets invånare, samt vilka av dessa krav som berör bjälklag i bostäder. Ett provelement för de akustiska undersökningarna har tillverkats i Hedas elementfabrik, transporterats till Fristad Bygg för hopmontering med massivträskiva varefter det har transporterats till SP:s akustiklaboratorium i Borås där det har provats i enlighet med standarderna SS-EN ISO 14140-2 för luftljudsisolering och SS-EN ISO 14140-3 för stegljudsisolering, varefter provresultaten har vägts och utvärderats enligt SS-ISO 717-1 respektive SS-ISO 717-2. För att kunna utvärdera inverkan på de akustiska egenskaperna av kompletteringar i form av övergolv och undertak har rapporter av Larsson (2013) och Ljunggren (2011) använts och jämförelser har gjorts med andra bjälklagssystem som används, eller har använts, vid byggnation av flerbostadshus i Sverige. För att utvärdera elementens lämplighet som lägenhetsskiljande bjälklag i bostäder har jämförelser gjorts med kraven i Boverkets byggregler, BBR, och SS 25267. 3

3. Bakgrund 3.1 Samverkanskonstruktioner Att kombinera trä och betong och nyttja deras respektive egenskaper har gjorts på flera olika sätt historiskt. Enligt Lukaszewska (2009) var några av de tidigaste konstruktionerna att provas och utvärderas brokonstruktioner i Oregon, USA, under 1940-talet i vilka man framförallt studerade den mekaniska förbindningen mellan trä- och betongdelarna. På olika håll i Europa har tekniken att gjuta en betongplatta som kopplas till bärverket på befintliga träbjälklag använts för att öka styvheten hos konstruktionen och ge ökad bärförmåga och förbättrade egenskaper vad gäller svikt, vibrationer och akustisk avskiljning (Costa, 2011). I Sverige har dock användandet av trä i samverkan med betong dragits med en hel del problem då det har använts i konstruktioner med hög fuktbelastning som lett till problem med mögel och röta, t.ex. som ingjutna reglar i betongplattor på mark med ovanliggande isolering och källarväggskonstruktioner. Förutom att röta som angriper trävirket kan ha en negativ inverkan på konstruktionernas hållfasthet så kan mögelangreppen påverka inomhusklimatet och ge negativa effekter på brukarnas hälsa. Lägenhetsskiljande bjälklag i bostäder är dock ej utsatta för sådan hög fuktbelastning, och är dessutom placerade i en jämn temperatur, varför de drivkrafter som vanligen leder till fuktvandring ej finns och risken för negativ fuktpåverkan är liten. Bjälklag är normalt belastade av sin egentyngd, egentyngd av icke bärande väggar och installationer samt av s.k. nyttig last. Nyttig last definieras enl. TNC (1994) som last på konstruktion som denna är avsedd att bära i första hand. För bostäder innebär detta med andra ord den belastning som utgörs av människor, möbler och inredning etc. och är en belastning som kan variera i rummet och tiden. Dessa belastningar medför i huvudsak böjpåkänningar i bjälklagskonstruktioner. Träbjälklag är i allmänhet uppbyggda med primärbärverk av längsgående bjälkar med en skiva ovan som ytbärverk som fördelar lasten till bjälkarna. Om bjälkarna ej är kopplade till skivan på något sätt kommer en förskjutning mellan dessa att ske vid belastning och det är i första hand bjälkarna som står för konstruktionens bärförmåga. Om denna förskjutning förhindras och skivan mekaniskt kopplas till bjälkarna kommer de bägge materialskikten att samverka och bägge bidra till konstruktionens sammansatta bärförmåga. Detta kan utnyttjas vid sammansatta konstruktioner av betong och trä. Vänds bjälklaget dessutom så att betongen i huvudsak blir tryckbelastad kommer det sammansatta bjälklaget att få en betydligt högre bärförmåga än om betongskivorna endast låg på träbalkarna som en belastning. Kopplingen av de bägge materialen sker i allmänhet med någon typ av ståldetaljer i form av skruvar eller dymlingar. Dessa kopplingar ger ej en helt styv infästning utan en liten förskjutning mellan materialen kommer att ske och styvheten hos infästningarna kommer att avgöra hur stor den sammansatta styvheten och bärförmågan blir. Detta beskrivs bl.a. i Costa (2011) med benämningen composite action och illustreras i figur 3.1 nedan. 4

Figur 3.1 Sambandet mellan styvhet hos förbindare och bjälklagets sammansatta styvhet enligt Costa (2011) En typ av samverkansbjälklag som har funnits på marknaden sedan 1970-talet och som har använts i både en- och flerbostadshus är EW-bjälklag, ett bjälklagssystem som idag tillverkas och levereras av Hedareds Sand & Betong AB. Framförallt har systemet använts ihop med bärande trästommar p.g.a. dess relativt låga egenvikt. Bjälklagselementen består av en stålarmerad betongplatta och träbjälkar som sitter sammankopplade med s.k. kramlor bestående av bockad spiktråd, se figur 3.2. För att fylla sin funktion, framförallt akustiskt, i den färdiga byggnaden kompletteras elementen efter montering med isolering, stomljudlist och golvskivor enligt figur 3.3. Bjälklagssystemet har historiskt utförts med betongplattan vänd både uppåt och nedåt men på senare år har det endast levererats bjälklag av den senare varianten. Då betongplattan är vänd nedåt är den framförallt utsatt för dragpåkänningar och armeringsstål läggs in för att ta vara på förekommande dragkrafter. 5

Figur 3.2 EW-bjälklagselementens sammansättning Figur 3.3 EW-bjälklagselement kompletterat med isolering, stomljudlist och golvskivor 6

3.2 Ljud och buller Ljud i luft kan enkelt beskrivas som små tryckförändringar som utbreder sig som tryckvågor med en ungefärlig hastighet av 340 m/s. Vanligen används för ljudtrycket enheten Pa, alltså N/m 2, och vi människor kan uppfatta ljudtryck mellan 20 μpa-20 Pa där den lägre gränsen kallas hörtröskeln och övre smärtgränsen. Vår upplevelse av ljudet beror förutom av nämnda tryckförändringar också av ljudets frekvens och hörbara ljud ligger normalt mellan frekvenserna 20 Hz-20 khz (Socialstyrelsen, 2008). Då vi kan uppfatta ljudtryck inom ett såpass brett område (20 Pa är en miljon gånger högre än 20 μpa) har man för att kunna redovisa och jämföra ljud infört begreppet nivå och givit det enheten Bel, vanligen används dock en tiondel av detta som enhet, d.v.s. decibel eller db. Decibel mäts i en logaritmisk skala där 0 db motsvarar ett ljudtryck om 20 μpa och 120 db motsvarar ljudtrycket 20 Pa (Kihlman, 1996). Ljud har en stor påverkan på människor och att vistas i vissa ljudmiljöer kan leda till negativa effekter på vår hälsa, här används begreppet buller för detta negativa ljud. Det finns ingen fysisk skillnad mellan ljud och buller, bådadera är tryckförändringar i luft, men buller är oönskat ljud som vi helst vill undvika. Även ljud som vi önskar att höra, exempelvis musik vid en konsert, kan bli oönskat buller om ljudnivån är för hög. Att vi vistas i bullriga miljöer ger som sagt effekter på vår hälsa och enligt Socialstyrelsen (2008) är buller det miljöhälsoproblem som berör flest människor i Sverige. De bullerkällor som orsakar besvär för det största antalet människor är vägtrafik och grannar men även fläktbuller i den byggnad som vi vistas i orsakar mycket besvär. I Sverige utsätts drygt två miljoner människor av buller som påverkar hälsan. Detta buller orsakar stressnivåer som kan leda till bl.a. hjärt- och kärlsjukdomar och årligen avlider 300-800 människor av stressrelaterade sjukdomar som kan kopplas till bullerexponeringen (Bokalders & Block, 2014). Att ljud och buller har så pass stor inverkan på oss människor har också uppmärksammats i de 16, av riksdagen fastställda, miljökvalitetsmålen som är en vision för det svenska miljötillståndet år 2020. Om buller står bl.a. att läsa i miljömålet God bebyggd miljö, där man använder uttrycken (Socialstyrelsen, 2008): - Boende- och fritidsmiljön, samt så långt möjligt arbetsmiljön, uppfyller samhällets krav på gestaltning, frihet från buller, tillgång till solljus, rent vatten och ren luft. - Människor utsätts inte för skadliga luftföroreningar, bullerstörningar, skadliga radonhalter eller andra oacceptabla hälso- eller säkerhetsrisker. Allt ljud påverkar oss men det ljud som påverkar oss människor mest och som kan leda till ohälsa i form av trötthet, irritation, huvudvärk och liknande är lågfrekvent ljud, eller lågfrekvent buller (Socialstyrelsen, 2008). Med detta avses ljud i frekvensintervallet 20 till ca 200 Hz. Detta ljud har en lång våglängd och är särskilt svårt att dämpa, inte minst i lätta konstruktioner (Östman, 2008). 7

3.3 Byggnadsakustik För att vi ska kunna bedöma ljudförhållandena i en byggnad används en del speciella begrepp som är särskilt intressanta för byggnader. Nedan beskrivs några av dem. 3.3.1 Luftljud och luftljudsisolering Luftljud är, precis som det låter, ljud från t.ex. tal, musik etc. som utbreder sig i luft. Luftljudsisolering är ett mått på hur mycket en konstruktion eller konstruktionsdel hindrar detta ljud från att sprida sig från ett rum till ett annat. Förutom att konstruktionen i sig har påverkan på luftljudsisoleringen kommer också bl.a. flanktransmission genom anslutande konstruktioner, överhörning via bl.a. installationskanaler och läckage genom otätheter att påverka luftljudsisoleringen (Åkerlöf, 2001). Luftljudsisolering mäter alltså hur mycket ljud som förhindras att sprida sig genom en konstruktion, sålunda anger ett högre värde på luftljudsisoleringen en effektivare skiljekonstruktion än ett lägre. 3.3.2 Stegljud När personer går på ett bjälklag, flyttar möbler och liknande sätts bjälklaget i svängning och dessa svängningar kommer att utstrålas ur bjälklaget som s.k. stegljud. Precis som luftljud så kommer också angränsande konstruktioner att ha en påverkan på stegljudsnivån i angränsande rum då dessa också sätts i svängning av bjälklaget och kommer att utstråla ljud. Vid mätning av stegljudsnivåer sätts bjälklaget i svängning med en s.k. hammarapparat. Hammarapparaten har fem stålcylindrar och en roterande kamaxel, vilka är ordnade så att en cylinder faller fritt från fyra centimeters höjd mot bjälklaget var tiondels sekund (Ljunggren, 2011). Då det är stegljudsnivån i mottagarrummet som mäts anger ett lägre värde en effektivare skiljekonstruktion. 3.4 Regler om ljud i byggnader 3.4.1 Boverkets byggregler Frågor om ljud i byggnader behandlas i Boverkets byggregler, BBR, kapitel 7 - Bullerskydd. När BBR började användas i Sverige 1994 fanns kravnivåer på ljudisolering och ljudnivå i regeltexten, såväl för bostäder som för lokaler. För bostadshus fanns också angivet längsta efterklangstid i trapphus och korridorer (BFS 1993:57). Dessa kravnivåer togs sedermera bort från byggreglerna, först för bostäder i BBR 7 (BFS 1998:38) och för lokaler i BBR 12 (BFS 2006:12), och funktionskrav formulerade i princip med nedanstående citat började användas: Bostäder inklusive deras ytterväggar, bjälklag och tak, dörrar, fönster och luftintag, skall utformas så att buller utomhus och i angränsande utrymmen dämpas och inte i besvärande grad påverkar dem som vistas i bostaden. Om bullrande verksamhet gränsar till bostäder, skall särskilt ljudisolerande åtgärder vidtas. För att ge möjlighet till att kontrollera huruvida kraven var uppfyllda hänvisades man under ett antal år till standarder i vilka kravnivåerna redovisades. Två vanliga sådana standarder är SS 25267 för bostäder och SS 25268 för lokaler, vilka presenteras mer senare. I dessa standarder var funktionskravet översatt till fyra ljudklasser A, B, C resp. D och kravet kunde anses vara uppfyllt om värden för ljudklass C uppfylldes. 8

Från och med BBR 20 (BFS 2013:14) finns dock minimikraven, i princip motsvarande ljudklass C, ånyo införda i BBR och kraven på den lägsta ljudnivåskillnad som tillåts (tidigare beteckning var ljudisolering) mellan utrymmen och högsta stegljudsljudsnivå i utrymmen i byggnader presenteras i tabell 3.1 nedan. Det finns dock möjlighet för beställare m.fl. att ställa högre krav, men då är man hänvisad till de värden som finns i standard SS 25267. Förutom de i tabell 3.1 presenterade värdena ställs i BBR också krav på ljudnivå från installationer och hissar, byggnaders ljudisolering mot yttre ljudkällor (såsom trafik etc.) och längsta efterklangstid i trapphus och korridorer. Tabell 3.1 Kravnivåer för luft- och stegljud enligt tabell 7:21 i BBR 22 (BFS 2015:3) 9

3.4.2 Standarder Som tidigare nämnt används den svenska standarden SS 25267 för bedömning av ljud i byggnader med bostäder. I denna standard finns värden motsvarande de i BBR redovisade för ljudklasserna A, B och D. För krav i ljudklass C hänvisar man till tabell 7:21 i BBR, d.v.s. myndighetens minimikrav. Sammanställs värden från SS 25267 med tabell 7:21 i BBR får man krav enligt tabell 3.2 för ljudnivåskillnad och tabell 3.3 för stegljudsnivå. Observera att dessa tabeller är förenklade i jämförelse med standarden och BBR då avvikande krav kan finnas till vissa speciella utrymmen i bostäderna och liknande. Tabell 3.2 Krav för lägsta vägda standardiserade ljudnivåskillnad D nt,w,50 enligt BBR 22 och SS 25267 Ljudklass A B C D Från utrymme utanför bostad till utrymme i bostad 60 db 56 db 52 db 48 db Tabell 3.3 Krav för högsta vägda standardiserade stegljudsnivå L nt,w,50 enl. BBR 22 och SS 25267 Ljudklass A B C D Från utrymme utanför bostad till utrymme i bostad 48 db 52 db 56 db 60 db För att ta hänsyn till störningar från lågfrekventa ljud ned till 20 Hz (mer om detta i stycket om AkuLite nedan) vid bedömning av stegljud föreslår SS 25267:2015 att man för ljudklass A och B kan använda en spektrumanpassningsterm och istället för L nt,w,50 används då beteckningen L nt,w,20 (SIS, 2015). 3.4.3 Klassificerings-/certifieringssystem Under senare år har hållbarhetsfrågor i byggbranschen börjat uppmärksammas alltmer och en mängd olika klassnings- och certifieringssystem för att bedöma byggnaders påverkan finns. En del av dessa klassningssystem är sådana att de endast bedömer byggnadernas energiprestanda (t.ex. värmeeffektbehov, val av uppvärmningssystem och energislag, lufttäthet och liknande), s.k. energiklassningssystem. Det finns dock system som bedömer den totala påverkan som byggnaderna ger upphov till ur ett hållbarhetsperspektiv, s.k. miljöklassningssystem (Heincke & Olsson,2012). Några exempel på energiklassningssystem är det svenska systemet FEBY12, EU Green- Building och det internationella Passivhussystemet. Några av de större miljöklassningssystemen är brittiska BREEAM, amerikanska LEED, tyska DGNB och det svenska systemet Miljöbyggnad. De flesta av dessa system har också nationella anpassningar och tillämpningsmodeller i de fall de används utanför respektive ursprungsland (Heincke & Olsson,2012). Många system delar upp de bedömda byggnaderna efter användningsområde (t.ex. bostäder, vårdlokaler, kontor etc.) och skillnader kan göras om klassningen avser nybyggda hus eller klassning av befintliga och renoverade byggnader. Gemensamt för de nämnda 10

miljöklassningssystemen är att de bedömer ett antal kategorier (såsom energiprestanda, inomhusmiljö med bl.a. ventilationsstandard och ljudmiljö samt påverkan från materialval) och den sammanlagda bedömningen leder till ett slutbetyg för byggnaden (Heincke & Olsson,2012). Ljudmiljön har som tidigare nämnts en stor inverkan på människors hälsa, varför flera av miljöklassningssystemen har med detta som ett av de områden som bedöms. I allmänhet anknyter bedömningen till BBR och standarderna SS 25267 respektive SS 25268 och nedan följer en kort beskrivning över hur svenska Miljöbyggnad bedömer ljudmiljö i nyproducerade byggnader. Klassningen kan ske i de tre olika betygsstegen Brons, Silver eller Guld, i tabell 3.4 visas en sammanfattning av kravnivåerna. För att erhålla betyget Brons måste ljudklass C i standarderna, d.v.s. motsvarande myndighetskraven, vara uppfyllda. För Silver måste två eller flera av de bedömda parametrarna uppfylla ljudklass B och för betyget Guld skall de fyra bedömningsparametrarna uppnå ljudklass B och dessutom skall man genomföra en enkätundersökning bland brukarna, vilken måste få godkänt resultat. Med godkänt resultat avses att minst 80 % av de svarande brukarna upplever ljudmiljön som acceptabel, bra eller mycket bra. I vissa fall, t.ex. vid ett litet antal brukare, kan denna enkätundersökning ersättas med en egendeklaration. Verifiering av kraven skall göras av en till projektet kopplad ljudsakkunnig tillsammans med brukarrepresentant och kan göras antingen genom bedömning av utförandet gentemot projekteringshandlingarna eller genom mätning (SGBC, 2014). Tabell 3.4 Betygskriterier för ljudmiljö enligt Miljöbyggnad Manual 2.2 (SGBC, 2014) Inom Miljöbyggnad bedöms inte alla de parametrar som finns i standarderna utan de bedömda parametrarna begränsas till: - Ljud från installationer inomhus - Luftljudsisolering - Stegljudsisolering - Ljud utifrån, t.ex. från trafik eller andra ljudkällor Att t.ex. inte efterklangstid, som i hög grad påverkar ljudmiljön, bedöms motiveras med att denna påverkas i hög grad av brukarnas inredning och syftet med Miljöbyggnad är att bedöma byggnaden oavsett hur brukaren väljer att använda den. I vissa typer av lokaler finns inga ljudklasser definierade i standarden SS 25268 och man har då valt att göra anpassningar i 11

Miljöbyggnads bedömningskriterier för att även dessa lokaler ska kunna bedömas. Ett sådant exempel är handelsbyggnader, vilka ej nämns i SS25268, i dessa bedöms t.ex. försäljningsytor som standardens reception i kontorslokaler (SGBC, 2014). 3.4.4 Projektet AkuLite Då mycket av byggandet i Sverige har inriktats mot tyngre stomsystem i betong har utvecklingen, både vad gäller teori och mätmetoder, för ljud i lätta konstruktioner varit ringa. Projektet AkuLite som pågick mellan 2009-2013 har verkat för att förbättra kunskapsläget för akustik och vibrationer i lätta konstruktioner (Jarnerö, Höök & Hagberg, 2014). Några av resultaten man har kommit fram till i projektet är att stegljud stör boende i hus mer än luftburet buller, vilket framförallt har uppmärksammats hos boende i hus med trästommar. Man har kunnat konstatera att det finns en skillnad på upplevd störning hos de boende beroende på vilken typ av bjälklag som utvärderas. För betongbjälklag har ej frekvenser under 50 Hz någon stor inverkan på upplevd störning, däremot området 50-100 Hz. För träbjälklag påverkar dock de låga frekvenserna och det frekvensområde som påverkar störningsgraden i störst utsträckning är 20-50 Hz. AkuLite föreslår att man använder en korrektionsterm C I,AkuLite20-2500 för att utvärdera även dessa låga frekvenser vid bedömning av stegljud, något man bedömer ej kommer att påverka massivträkonstruktioner i någon större utsträckning dock kommer traditionell lättbyggnadsteknik påverkas (Jarnerö et al. 2014). 12

4. Provbjälklaget 4.1 Utformning Det bjälklagselement för vilket ljudegenskaperna ska utvärderas är en samverkanskonstruktion bestående av en betongplatta, bjälkar av konstruktionsvirke och en massivträplatta uppbyggd av 5 lager korslimmade brädor. Betongplattan och bjälkarna samverkar genom stålkramlor bestående av U-bockad spiktråd som har pressats in i virket innan montering i formen och gjutning av plattan. Bjälkarna och träplattan samverkar genom skruvar dem emellan. Elementets totala höjd är 407 mm och dimensioner för de ingående komponenterna framgår av figur 4.1, tillverkningsritning återfinns i bilaga 1. Figur 4.1 Principsektion med mått för provelementet 13

Om densiteten för trädelarna antas till 420 kg/m 3, vilket är medeldensiteten för hållfasthetsklass C24 (SS-EN 338) och för den armerade betongen antas densiteten 2500 kg/m 3 (enl. SS-EN 1991-1-1) kan bjälklagets egenvikt bestämmas som: g element = 2500 kg 0,22m 0,07m + (0,07m m3 0,6m + 0,117m) 420 kg = 235 kg/m2 m3 Till detta ska adderas en del vikt för skivor, installationer etc. för den färdiga konstruktionen och görs jämförelser med lätta träbjälklag som kan ha egenvikt väl under 50 kg/m 2 (AkuLite 12) kan bjälklaget verka tungt men bjälklaget kan ändå anses relativt lätt i jämförelse med normala betongbjälklag där vikt över 500-600 kg/m 2 ej är ovanligt. Elementet som tillverkades för ljudprovningen måttanpassades till provöppningen i laboratoriehallen, varför betongplattan gjordes 3100 mm bred och 4100 mm lång emedan träplattan gjordes 2990 mm bred och 3980 mm lång. Den 70 mm tjocka betongplattan lades upp på provöppningens kanter och träplattan respektive bjälkarna hängde ned i öppningen enligt principen i figur 4.2. Elementets lyftes in i laboratoriet (figur 4. 3) och runt alla kanter tätades med gipsremsor och drev (mineralull) samt modellera och tejp, se figurer 4.4 och 4.5. Figur 4.2 Provelementets uppläggning i laboratoriets provöppning 14

Figur 4.3 Provelementet lyfts in i laboratoriet Figur 4.4 Elementet monterat i provöppningen sett från undersidan, samtliga kanter är tätade 15

Figur 4.5 Tätning i hörn med gipsremsor, modellera och tejp 4.2 Efterklangstid och absorptionsarea Det ljud som fångas upp i mottagarrummet vid såväl luft- som stegljudsprovning är sammansatt av dels det ljud som går direkt från ljudkällan till mottagaren och dels det ljud som reflekteras mot ytor i mottagarrummet innan det når mottagaren. Vid dessa reflektioner absorberas en del av ljudenergin av ytan och för att kunna ta hänsyn till absorptionen i rummet måste den ekvivalenta absorptionsarean (A) i mottagarrummet bestämmas. Då efterklangstiden för de olika frekvenserna liksom mottagarrummets volym (V) är kända kan detta göras med hjälp av Sabines formel (Nilsson, Johansson, Brunskog, Sjökvist & Holmberg, 2005). T = K V A (4.1) där K är en konstant: K = 0,16 s/m 16

4.3 Luftljudsisolering, reduktionstal För att utvärdera luftljudsisoleringen hos bjälklaget bestäms dess reduktionstal, vilket beskriver hur mycket ljudet har reducerats för varje mätt frekvens. Vid provningen framkallas ljud i sändarrummet, vilket mäts i ett antal positioner. Detta ljud mäts också i ett antal positioner i mottagarrummet och medelvärden för de bägge ljudtrycken beräknas varefter reduktionstalet kan bestämmas som: R = L S L M 10 log A S (4.2) där L S och L M är ljudtrycksnivå i sändar- och mottagarrum, S är skiljekonstruktionens area och A mottagarrummets ekvivalenta absorptionsarea. Efter mätningen erhölls reduktionstal för tersbanden mellan 50 Hz till 5 khz enligt tabell 4.1 nedan, dessa värden är efter kalibrering ökade 0,1 db gentemot de registrerade för varje tersband. Tabell 4.1 Medelvärden för reduktionstal för provbjälklaget för tersband mellan 50-5000 Hz Frekvens (Hz) L n (db) 50 44 63 37,5 80 40,5 100 38,6 125 39,3 160 36,5 200 31,3 250 29,4 315 33,3 400 39,3 500 42,1 630 45,6 800 50,5 1000 53,8 1250 56,8 1600 58,7 2000 61,9 2500 66 3150 70,6 4000 73,2 5000 74,6 För jämförelse med BBR och SS 25267 ska sedan ett ensiffervärde, s.k. vägt reduktionstal, bestämmas. Det vägda reduktionstalet bestäms vid frekvenserna 100-3150 Hz och man utgår från en standardiserad referenskurva med värden och utseende enl. tabell och diagram enligt bilaga 2. Referenskurvan skall sedan förskjutas i steg om 1 db och en differens mellan provet och referenskurvan beräknas, endast de värden där provet ligger över referenskurvan 17

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Reduktionstal [db] medräknas. Referenskurvan ska förskjutas på ett sådant sätt att summan av differenserna blir så hög som möjligt, dock ej högre än 32 db. Det värde som referenskurvan efter denna viktning har vid 500 Hz är det vägda reduktionstalet, R w. Provelementets aktuella kurva och bästa passning av referenskurvan redovisas i figur 4.6, ur diagrammet kan det vägda reduktionstalet avläsas till R w =45 db. Provelement, råbjälklag 80,0 70,0 60,0 50,0 R_i (db) Ref.-kurva 40,0 30,0 20,0 Frekvens [Hz] Figur 4.6 Reduktionstal och bäst passad referenskurva för provbjälklaget 18

Det vägda reduktionstalet bestäms som sagt för frekvenserna 100-3150 Hz och för att ta hänsyn till lågfrekvent ljud skall en s.k. spektrumanpassningsterm, C 50-3150, användas. Denna kan beräknas som: C 50 3150 = 10 log ( 10 (L i R i )/10 ) R w (4.3) där R i är reduktionstalet för aktuell frekvens och L i är ett spektrum för att beskriva ljud inomhus, detta inomhusspektrum redovisas i bilaga 3. För provelementet blir anpassningstermen för lågfrekventa ljud C 50-3150 =-1 db. I SS 25267 och BBR användes beteckningen D nt,w,50 för kravet på högsta vägda standardiserade ljudnivåskillnad. Detta förklaras i SS 25267 som: förkortat skrivsätt för summan av vägd standardiserad luftljudsisolering och spektrumanpassningsterm för luftljudsisolering med utvidgat frekvensområde 50 Hz 3 150 Hz, uttryckt i decibel (db) (SIS, 2015). med andra ord är det luftljudsisoleringen, eller ljudnivåskillnaden, med hänsyn till spektrumanpassningsterm som ska jämföras med kravnivåerna. För det provade bjälklagselementet innebär detta: 4.4 Stegljud R w + C 50 3150 = 45 + ( 1) = 44 db (4.4) Efter att bjälklagselementet monterats i provöppningen och tätats användes en hammarapparat för att alstra vibrationer i bjälklaget som sedan utstrålar som ljud i mottagarrummet på bjälklagets undersida. Detta ljud uppfångas och mäts med hjälp av mikrofoner och ljudnivåmätare i mottagarrummet. Denna procedur upprepas sedan med hammarapparaten i minst fem olika positioner. Vid bestämning av stegljudsnivån tas, förutom till den av hammarapparaten alstrade ljudtrycksnivån, också hänsyn till mottagarrummets ljudabsorption. Om den av hammarapparaten alstrade ljudtrycksnivån i mottagarrummet ges beteckningen L p kan stegljudsnivån uttryckas som: L n = L p + 10 log A 10 (4.5) Där A är mottagarrummets ekvivalenta absorptionsarea bestämd enligt punkt 4.2. 19

När detta har gjorts för provelementet fås för tersbanden mellan 50 Hz till 5 khz stegljudsnivåer enl. tabell 4.2. Tabell 4.2 Medelvärden för stegljusnivåer för provbjälklaget för tersband 50-5000 Hz Frekvens (Hz) L n (db) 50 58,8 63 59,5 80 59,9 100 64,9 125 67,0 160 72,7 200 78,8 250 81,8 315 81,6 400 78,7 500 79,0 630 79,0 800 77,0 1000 76,3 1250 76,3 1600 76,2 2000 75,6 2500 74,7 3150 73,1 4000 71,3 5000 70,3 För att ta fram ett ensiffervärde att jämföra med kraven SS 25267 och BBR skall man utifrån dessa stegljudsnivåer ta fram en s.k. vägd stegljudsnivå som baseras på de 16 tersbanden från 100-3150 Hz. För denna vägning används en standardiserad referenskurva, se bilaga 4. Denna referenskurva ska sedan skjutas mot den uppmätta stegljudskurvan i steg om 1 db på så sätt att en så stor ogynnsam avvikelse som möjligt erhålls, med ogynnsam avvikelse vid en frekvens avses här att uppmätt stegljudsnivå överstiger referenskurvan. Den sammanlagda ogynnsamma avvikelsen får dock inte överskrida 32 db. Efter passning av kurvan avläses referenskurvan vid frekvensen 500 Hz och det avlästa värdet kallas vägd stegljudsnivå. Den bästa passningen för det provade elementet, ett råbjälklag utan beläggning, ses i figur 4.2. Ur diagrammet kan den vägda stegljudsnivån avläsas till L n,w =81 db. 20

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Stegljudsnivå [db] Provelement, råbjälklag 90,0 80,0 70,0 60,0 L_n (db) Ref.-kurva 50,0 40,0 30,0 20,0 Frekvens [Hz] Figur 4.2 Stegljudsnivåer och bäst passade referenskurva för provbjälklaget Ovan beskrivna vägning görs för tersbanden 100-3150 Hz och för att ta hänsyn till stegljud vid låga frekvenser, ned till 50 Hz, skall en anpassningsterm C I,50-2500 användas, denna bestäms som: C I,50 2500 = 10 log ( 10 L i/10 ) 15 L n,w (4.6) 21

Denna summering görs för alla tersband mellan 50-2500 Hz och för det aktuella provet blir anpassningstermen C I,50-2500 =-7 db. I SS 25267 och BBR användes beteckningen L nt,w,50 för kravet på högsta vägda standardiserade stegljudsnivå. Detta förklaras i SS 25267 som: förkortat skrivsätt av det högsta värdet av vägd standardiserad stegljudsnivå och summan av vägd standardiserad stegljudsnivå och spektrumanpassningsterm för stegljudsnivå 50 Hz 2 500 Hz, beräknad enligt ekvation (4), uttryckt i decibel (db) Där ekvation (4) uttrycks som: L nt,w,50 = max (L nt,w ; L nt,w + C I,50 2500 ) (4.7) Ett lågt värde på anpassningstermen innebär god stegljudsisolering vid låga frekvenser, dock får ej negativa värden på anpassningstermen tillgodoräknas, varför det värde för provbjälklaget som ska jämföras med kravnivåerna blir L n,w =81 db. 4.5 Jämförelse med andra bjälklag 4.5.1 Luftljud För att kunna värdera det provade elementets luftljudsisolerande egenskaper har jämförelseberäkningar gjorts på ett antal bjälklagstyper. Dessa data har tagits fram med hjälp av data i Larsson (2013) Ljunggren (2011) enligt nedan, varefter vägt standardiserat reduktionstal och spektrumanpassningsterm för lågfrekventa ljud har beräknats enligt metoden ovan. De jämförda konstruktionerna och deras respektive källa är: - 160 mm massiv betongbjälklagsplatta, konstruktion 4b i Larsson (2013), ökad med 1 db för varje tersband då de redovisade värdena har justerats med 1 db som motsvarar erfarenhetsmässigt rimlig säkerhetsmarginal mot kraven i SS 25267. - 250 mm massiv betongbjälklagsplatta, konstruktion 10d i Larsson (2013), ökad med 1 db i likhet med ovanstående. - HD/F 120/27 med 40 mm pågjutningsbetong (ytvikt 365 kg/m 2 ), konstruktion 11f i (Larsson, 2013), ökad med 1 db i likhet med ovanstående. - 190 mm tjock spänningslaminerad träbjälklagsplatta, reduktionstal hämtade från (Ljunggren, 2011). - 115 mm tjock limmad träbjälklagsplatta, reduktionstal hämtade från (Ljunggren, 2011). 22

Detaljerade resultat ges för vart och ett av bjälklagen i bilaga 5-10, nedan presenteras respektive bjälklags reduktionstal i tabell 4.3, vägt reduktionstal i tabell 4.4 samt ett sammansatt diagram i figur 4.4 för jämförelse mellan de olika bjälklagen. Tabell 4.3 Reduktionstal för tersband för de jämförda råbjälklagen Reduktionstal, R (db) Frekvens (Hz) 160 betong 250 betong HDf 27 Provbjl. 190 träplatta 115 träplatta 50 38,3 42,5 39,7 44,0 29,9 28,0 63 38,6 42,5 39,7 37,5 33,4 27,5 80 38,4 42,4 39,7 40,5 36,4 30,5 100 38,4 43,7 41,0 38,6 34,0 31,0 125 38,7 45,5 42,8 39,3 31,1 26,5 160 40,5 46,7 45,4 36,5 32,9 30,5 200 42,9 49,1 47,8 31,3 32,3 29,1 250 45,7 52,3 50,3 29,4 34,6 29,8 315 47,9 55,1 52,8 33,3 38,0 32,6 400 49,5 57,7 55,3 39,3 38,5 33,8 500 49,4 60,6 56,7 42,1 39,0 35,2 630 48 63,3 60,2 45,6 40,5 37,0 800 50,9 65,5 62,6 50,5 42,7 39,0 1000 53,7 67,8 65,0 53,8 44,6 40,2 1250 56,4 70,2 67,3 56,8 46,7 43,0 1600 59,2 72,6 69,5 58,7 48,1 45,5 2000 62,3 74,4 71,5 61,9 48,5 46,5 2500 64,4 73 70,6 66,0 49,3 48,3 3150 66,6 75,2 72,7 70,6 50,3 48,0 4000 - - - 73,2 - - 5000 - - - 74,6 - - Tabell 4.4 Vägt reduktionstal för de jämförda råbjälklagen Vägt reduktionstal, R w och spektrumanpassningsterm C 50-3150 (db) 160 betong 250 betong HDf 27 Provbjl. 190 träplatta 115 träplatta R w 54 63 61 45 44 40 C 50-3150 -2-2 -2-1 -1-1 R w +C 50-3150 52 61 59 44 43 39 23

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Reduktionstal [db] Jämförelsespektra, luftljudsisolering 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 160 betong 250 betong HDf 27 Provbjälklag 190 träplatta 115 träplatta 20,0 Frekvens [Hz] Figur 4.4 Reduktionstal för de jämförda råbjälklagen 24

4.5.2 Stegljud För att kunna göra utvärdering av bjälklagssystemet har data tagits fram för ett antal konstruktioner för att kunna göra jämförelser. Dessa data har tagits fram som stegljudsnivåer i tersband mellan 50-3150 Hz (i förekommande fall upp till 5000 Hz, detta påverkar dock ej beräkningarna) och presenteras i tabell 4.5, varefter vägd stegljudsnivå har bestämts enligt proceduren beskriven ovan. Även anpassningstermen för ljud vid låga frekvenser har beräknats. De jämförda konstruktionerna är de samma som har använts för luftljudsisolering, dock har de konstruktioner som hämtats från Larsson (2013) sänkts 1 db för att reducera den erfarenhetsmässiga säkerhetsmarginal som man har använt sig av i rapporten. Tabell 4.5 Stegljudsnivå för tersband för de jämförda råbjälklagen Stegljudsnivå, L n (db) Frekvens (Hz) 160 betong 250 betong HDf 27 Provbjl. 190 träplatta 115 träplatta 50 60,3 52,2 52,4 58,8 68,8 70,6 63 60,5 52,9 53,4 59,6 66,3 73,0 80 60,8 53,6 54,6 59,9 67,6 72,8 100 61,3 54,5 56,0 64,9 69,0 73,9 125 61,5 55,7 57,6 67,0 74,8 81,5 160 62,7 57,2 58,7 72,7 74,9 78,9 200 63,4 57,9 60,0 78,8 77,0 80,9 250 64 58,1 61,1 81,8 76,9 82,6 315 64,9 58,6 62,3 81,6 79,2 83,6 400 66,1 59,1 63,5 78,7 80,4 83,9 500 68,2 59,6 64,6 79,0 81,3 85,1 630 70,4 60,1 65,7 78,9 82,4 86,2 800 70,9 60,8 66,9 77,0 83,1 87,3 1000 71,4 61,5 68,0 76,3 84,5 87,3 1250 71,9 62,1 69,1 76,3 83,2 85,9 1600 72,2 62,7 70,3 76,2 82,2 84,2 2000 72,5 63,4 71,5 75,6 79,8 79,6 2500 73,1 64,4 72,9 74,7 74,8 73,3 3150 73,6 64,8 73,9 73,1 68,2 66,9 4000 - - - 71,3 - - 5000 - - - 70,3 - - 25

Tabell 4.6 Vägd stegljudsnivå för de jämförda råbjälklagen Vägd stegljudsnivå L n,w och anpassningsterm C I,50-2500 (db) 160 betong 250 betong HDf 27 Provbjl. 190 träplatta 115 träplatta L n,w 79 70 78 81 85 86 C I,50-2500 -13-13 -14-7 -8-5 L nt,w,50 79 70 78 81 85 86 26

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Stegljudsnivå [db] Jämförelsespektra, stegljud 100 90 80 70 60 50 40 160 betong 250 betong HDf 27 Provbjälklag 190 träplatta 115 träplatta 30 20 Frekvens [Hz] Figur 4.5 Stegljudsnivå för de jämförda råbjälklagen 27

För jämförelse mellan alternativen presenteras värdena i diagram i figur 4.5. Diagram med stegljudsnivå för var och en av konstruktionerna med referenskurvan för vägd stegljudsnivå och ytterligare information ges i bilaga 11-16. Kortfattade resultat ges i tabellerna 4.5 och 4.6. 4.6 Inverkan av kompletteringar på bjälklag Görs en jämförelse av de redovisade konstruktionerna ovan och kravnivåerna i byggreglerna kan man konstatera att endast de tre betongbjälklagen uppfyller kraven med avseende minsta ljudnivåskillnad och ingen av konstruktionerna uppfyller kravet på högsta stegljudsnivå. De måste alltså samtliga på något sätt kompletteras för att kunna användas som bjälklag mellan lägenheter i flerbostadshus. I nedanstående avsnitt kommer några sådana kompletteringar att diskuteras. 4.6.1 Mätningar på parkett Ett vanligt sätt att dämpa stegljud, framförallt för tunga konstruktioner, är genom att välja golvbeläggningar som bidrar till stegljudsdämpningen (Ljunggren, 2011). Detta kan också förbättra luftljudsisoleringen men i vissa lägen och vid ett visst frekvensområde kan den bli avsevärt mycket sämre. Detta fenomen benämns parkettresonans och uppstår vanligen då lätta beläggningar med tunt underlag, vanligtvis s.k. foam, används. Fenomenet kan också uppstå i tunna undertak och luftspaltens bredd avgör huruvida skivorna kommer i resonans med bjälklaget (Larsson, 2013). Då parkett är ett av de vanligare golvbeklädnadsmaterialen har stegljudsmätningar också gjorts på provbjälklaget med parkett på foam. Dessa mätningar gjordes i åtta punkter och mätresultatens medelvärde utvärderades och vägdes enligt samma princip som råbjälklagets och resultatet var en vägd standardiserad ljudnivå, L n,w =71 db. Detaljerade mätresultat återfinns i bilagorna 17-18 och i figur 4.6 nedan presenteras diagram för provelementet med och utan parkettgolv samt bästa passning av referenskurvan enligt SS-ISO 717-2. 28

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Stegljudsnivå [db] Provelement, parkett 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 Med parkett på foam Råbjälklag Ref.-kurva 30,0 20,0 Frekvens [Hz] Figur 4.6 Stegljudsnivå för det provade bjälklaget med parkett och foam 4.6.2 Övergolv Larsson (2013) presenterar vägd stegljudsförbättring, ΔL w, för ett antal testade övergolvsprodukter som finns på marknaden. Med hjälp av denna vägda stegljudsförbättring kan man göra en bedömning på vilken vägd stegljudsnivå som kan förväntas på olika typer av bjälklagskonstruktioner. I rapporten presenteras ett antal golvbeläggningsklasser och man konstaterar att för att uppfylla ljudklass C vid betongbjälklag behöver beläggningen uppfylla golvbeläggningsklass 7 med ΔL w mellan 17-20 db, för ljudklass B respektive A behöver övergolven uppfylla golvbeläggningsklass 8B (21-24 db) respektive 8A (25-28 db). 29

För att kunna bedöma inverkan av övergolvet skall stegljudsförbättringen subtraheras från stegljudsnivån för alla tersband, varpå en ny vägning med referenskurvan ska göras och resultatet svarar mot den vägda stegljudsnivå som man bör kunna vänta sig vid mätning på ett antal råbjälklag som presenteras i rapporten. Görs denna vägning (oberoende av övergolvstyp) kan man konstatera att provbjälklaget behöver ha ett övergolv med stegljudsförbättring om minst 25 db för att klara stegljudskravet för bostäder enligt BBR, se tabell och diagram i bilaga 19-20. Detta är ett relativt högt värde på stegljudsförbättring och i Larsson (2013) är det endast två konstruktioner som uppfyller detta. Ett annat sätt att göra övergolv med god stegljudsdämpning diskuteras i Kihlman (1996) och innebär att man använder ett flytande golv på ett fjädrande skikt, t.ex. en överbetong gjuten på ett lager mineralull. Det är resonansfrekvensen för övergolvets skiva och det elastiska lagrets fjädring som kommer att avgöra hur stor stegljudsförbättringen blir. Om mineralull används i det elastiska skiktet blir det den inneslutna luften som avgör fjäderstyvheten och resonansfrekvensen kan skrivas som (Kihlman, 1996): f 0 = 60 m d (4.8) där m är ytvikten hos övergjutningen och d är tjockleken hos det elastiska skiktet. Stegljudsförbättringen för frekvenser under resonansfrekvensen kan sedan beräknas som: L = 40 lg f f 0 (4.9) Om man antar ett flytande övergolv bestående av 25 mm betong med densiteten 2500 kg/m 3 på ett 25 mm tjockt lager av stenull fås en stor stegljudsförbättring, se figur 4.7 alternativt bilagorna 19-20 för ytterligare information, och en vägd stegljudsnivå med anpassningsterm L n,w +C I,50-2500 =45+3=48 db, vilket till och med skulle gränsa till ljudklass A i SS 25267, dock utan säkerhetsmarginal. Som referens i diagram 4.7 har också en bjälklagskonstruktion av typen EW-bjälklag, beskriven i 3.1, lagts in med mätdata tillhandahållna av Heda. Denna konstruktion bygger på principen med flytande övergolv och får i laboratorieförhållanden L n,w +C I,50-2500 =49+1=50 db. En eventuell övergolvskonstruktion skulle kunna bestå av samma typ av stomljudlist som används till EW-bjälklag klistrad uppå betongplattan och med en golvspånskiva liggande flytande ovan denna list. 30

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Stegljudsnivå [db] 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 Råbjälklag Med överbetong Ref.-kurva, prov EW Ref.-kurva, EW 40,0 30,0 20,0 Frekvens [Hz] Figur 4.7 Stegljudsnivå för det provade bjälklaget med flytande övergolv samt för EW-bjälklag med flytande övergolv 31

4.6.3 Undertak Något som också kan påverka ljudegenskaperna i stor utsträckning är användandet av undertak, exempelvis för installationer. I Ljunggren (2011) presenteras några olika typer av undertak och förenklade beräkningsmetoder för dessa, baserat på att de används med massivträplattor. Den första varianten som Ljunggren (2011) presenterar är bjälklagsplattor med träreglar skruvade mot massivträplattan och ett eller flera lager gipsskivor skruvade i reglarna där hålrummet mellan reglarna fylls med mineralull. Stegljudsförbättringen för denna typ av undertak kan då beräknas som: L n = 7,7 + 10 log L l 0,600 (4.10) där L l avser centrumavståndet mellan reglarna. För centrumavståndet 600 mm blir sålunda stegljudsförbättringen enligt denna metod omkring 7,7 db. För att erhålla ytterligare stegljudsförbättring ger Ljunggren (2011) exempel på så kallade akustikprofiler, d.v.s. tunna plåtregelprofiler som skruvas tvärs reglarna. Detta kan enligt rapporten ge stegljudsförbättringar om 10-15 db då de används på tyngre betongbjälklag. En annan typ av undertak som behandlas i Ljunggren (2011) är nedpendlade undertak, d.v.s. gipsskivor som hängs i tunna plåtband eller motsvarande som är fästa i bjälklagsplattan. Denna typ av undertak kan antas ge en stegljudsförbättring om ca 15 db. 32

5. Diskussion 5.1 Mätmetoder De luft- och stegljudsförsök och -utvärderingar som har gjorts i denna rapport är gjorde enligt de standarder som normalt används för denna typ av provningar för att på ett relativt enkelt sätt kunna göra jämförelser med liknande system och lösningar. Något som emellanåt har diskuterats är hammarapparatens förmåga att ge en rättvis bild av de ljudkällor som kommer att belasta bjälklaget i den färdiga byggnaden, särskilt då samma uppmätta ljudklass kan ge väldigt skilda upplevelser i byggnader med olika stommaterial. Detta är något som har studerats i Jarnerö et al (2014) och dessa studier visar på att hammarapparaten är användbar även fortsättningsvis, dock bör lågfrekventa ljud studeras och tas hänsyn till i större utsträckning än vad som gjorts historiskt och som fortfarande görs. Att ta hänsyn till sådant lågfrekvent ljud, ned till 20 Hz, har ej gjorts i denna rapport då relevant mätdata ej har funnits. 5.2 Kompletteringar på bjälklag De beräkningsmetoder som har använts för att kontrollera inverkan av dels övergolv och dels undertak är ej helt utformade och anpassade för den provade bjälklagstypen. Larsson (2013) behandlar framförallt tunga bjälklag och rekommenderar uppföljande mätning för lättare konstruktioner. Ljunggren (2011) behandlar framförallt massiva träplattor. De värden som fås för de olika alternativen kan dock ses som vägledande för framtida provningar. 5.3 Bjälklag i den färdiga byggnaden Det bör observeras vid läsandet av rapporten att i princip alla värden för såväl luftljuds- som stegljudsisolering är baserade på laboratorieförhållanden och de krav som finns från bl.a. Boverket är krav på bjälklag i färdiga byggnader, inkluderat alla de imperfektioner i form av flanktransmission och liknande som kan förekomma och påverka ljudnivåerna i den färdiga byggnaden betydligt. 33

6. Slutsats Det provade bjälklagselementet uppfyller inte de krav som ställs på bjälklag i bostäder som råbjälklag, det gör ej heller någon av de jämförda konstruktionerna, utan någon form av komplettering behövs för att dämpa ljudet, framförallt stegljud. Det finns dock goda möjligheter att med relativt enkla kompletteringar förbättra egenskaperna så pass mycket att dessa krav går att uppfylla. Den anpassning som verkar ha den största inverkan är att använda ett helt elastiskt skikt någonstans i konstruktionen. Råbjälklaget verkar ha ganska goda egenskaper vid låga frekvenser, vilket kan vara intressant att ta vara på vid vidare prover och utredningar då det är dessa låga frekvenser som är särskilt störande i bostadshus med trästomme. Då det utvärderade bjälklaget i jämförelse med betongbjälklag har en betydligt lägre egenvikt och i jämförelse med andra lättviktsbjälklag på marknaden har relativt få komponenter och ändå verkar kunna uppfylla de ljudkrav som finns i reglerna för flerbostadshus med relativt enkla och realiserbara kompletteringar bör detta vara till bjälklagssystemets fördel. 34

Referenser Bokalders, V. & Block, M. (2014). Byggekologi - Kunskaper för ett hållbart byggande. Stockholm: AB Svensk Byggtjänst Boverket (2009). Bygg- och fastighetssektorns miljöpåverkan. Karlskrona: Boverket. Costa, L. (2011). Timber concrete composite floors with prefabricated Fiber Reinforced Concrete. Masteruppsats, Lunds Tekniska Högskola. Lund: Univ. During, O. (2013). Betongens livscykel. CBInytt, CBI Betonginstitutets kundtidning, nr. 2 2013, s. 4 Hagberg, K. (2009). Ljudisolering i flervånings bostadshus med lätt stomme. Bygg & Teknik, nr. 2 2009 s. 94 Heincke, C. & Olsson, D. (2012). GRÖNT helt enkelt. Kvänum: Swegon Air Academy. Jarnerö, K., Höök, M., Hagberg, K. (2014). AkuLite-Sammanställning av resultat för industrin (AkuLite Rapport 12, SP Rapport 2013:26). Borås: SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Kihlman, T. (1996). Byggnadsakustik V3. Göteborg: Chalmers Tekniska Högskola. Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien, IVA (2014). Klimatpåverkan från byggprocessen. Stockholm: Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien. Larsson, K. (2013). Stegljudstestade golvbeläggningar (SP Rapport 2012:47). Borås: SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Ljunggren, S. (2011). Ljudisolering i trähus - en handbok för konstruktörer (AkuLite Rapport 1, SP Rapport 2011:10). Borås: SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Lukaszewska, E. (2009). Development of Prefabricated Timber-Concrete Composite Floors. Diss. Luleå Tekniska Universitet. Luleå: Universitetstryckeriet. Nilsson, E., Johansson, A-C, Brunskog, J., Sjökvist, L-G, Holmberg, D. (2005). Grundläggande akustik. Lund: Lunds Tekniska Högskola. SCB (2012). SCB-Indikatorer, ekonomisk månadsöversikt, nr. 6 (28 juni 2012), s. 8-9 SGBC (2014). Miljöbyggnad - Bedömningskriterier för nyproducerade bostäder, Manual 2.2. Stockholm: Sweden Green Building Council, SGBC. Socialstyrelsen (2008). Buller - Höga ljudnivåer och buller inomhus. Stockholm: Socialstyrelsen. Swedish Standards Institute (SIS) (2015). SS 25267:2015 Byggakustik-Ljudklassning av utrymmen i byggnader-bostäder. Stockholm: SIS. TNC (1994). Plan- och byggtermer 1994 (TNC 95). Stockholm: Tekniska Nomenklaturcentralen. 35

Åkerlöf, L. (2001). Byggnadsakustik. Stockholm: Svensk Byggtjänst. Östman, B. (2008). Acoustics in wooden buildings, State of the art 2008 (SP Rapport 2008:16, Vinnova project 2007-01653). Stockholm: SP Trätek, Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. 36

Bilaga 1. 37

Reduktionstal [db] Bilaga 2. Referenskurvor, reduktionstal Ref.-kurva 65 60 Ljudklass A Ljudklass B Ljudklass C 55 50 45 40 35 30 25 20 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 Frekvens [Hz] 38

Bilaga 3. Inomhusspektret Frekvens (Hz) Li (db) 50-40 63-36 80-33 100-29 125-26 160-23 200-21 250-19 315-17 400-15 500-13 630-12 800-11 1000-10 1250-9 1600-9 2000-9 2500-9 3150-9 Referenskurva, stegljud Frekvens (Hz) Ref.-värde (db) 100 62 125 62 160 62 200 62 250 62 315 62 400 61 500 60 630 59 800 58 1000 57 1250 54 1600 51 2000 48 2500 45 3150 42 Referenskurva, luftljud Frekvens (Hz) Ref.-värde (db) 100 33 125 36 160 39 200 42 250 45 315 48 400 51 500 52 630 53 800 54 1000 55 1250 56 1600 56 2000 56 2500 56 3150 56 39

Stegljudsnivå [db] Bilaga 4. Referenskurvor, stegljud 65 60 55 50 Ref.-kurva Ljudklass A Ljudklass B Ljudklass C 45 40 35 30 25 20 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 Frekvens [Hz] 40

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Reduktionstal [db] Bilaga 5. Reduktionstal, 160 betong (4b) 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 R_i (db) Ref.-kurva 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 Frekvens [Hz] 41

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Reduktionstal [db] Bilaga 6. Reduktionstal, 250 betong (10d) 80 70 60 50 R_i (db) Ref.-kurva 40 30 20 Frekvens [Hz] 42

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 Reduktionstal [db] Bilaga 7. Reduktionstal, 27 HD/f (11f) 80,0 70,0 60,0 50,0 R_i (db) Ref.-kurva 40,0 30,0 20,0 Frekvens [Hz] 43