Opkrikbare zwevende vloersystemen, een haalbare akoestische oplossing?

Een zwevende vloer kan drie functies hebben, of een combinatie daarvan, afhankelijk van het einddoel in het ontwerp van het gebouw:

• Isolatie van luchtgeluid

Een verhoging van de luchtgeluidsisolerende eigenschappen van de structurele vloer. Bv.: muzieklokalen, repetitieruimten, opnamestudio’s, culturele centra, enz.

• Trillingsisolatie

Een verhoging van de trillingsisolerende eigenschappen van de structurele vloer, waarop machines staan die trillingen opwekken. Bv.: vloeren onder generatoren, HVAC units, transformatoren, pompen, en andere uitrusting voor gebouwinstallaties.

• Isolatie van contactgeluid

Een verhoging van de contactgeluidisolerende eigenschappen van de structurele vloer. Bv.: vloeren van rooftop bars, balzalen, sportzalen boven klaslokalen, gangen, enz.

Wat is een opkrikbaar zwevend vloersysteem (jack-up)?

Zoals de naam al doet vermoeden, zijn opkrikbare zwevende vloeren isolatiesystemen die gebruik maken van dozen die in de betonplaat zijn ingebed en die, na uitharding van het beton, worden opgetild om een luchtspouw te creëren en zo de hele zwevende vloerplaat te ontkoppelen van de structurele vloer. Hierbij wordt de zwevende vloer alleen ondersteund door de isolatoren in de dozen, dit zijn stalen veren of rubberen pads. Deze systemen worden aanbevolen wanneer de overdracht van geluid, trillingen of schokken moet worden verminderd.

De ‘jack-up’ of opkriksystemen, die oorspronkelijk ontworpen en gebruikt werden voor de isolatie van industriële installaties, worden nu algemeen gebruikt voor het isoleren van technische ruimtes en ruimtes met een hoge akoestische eis en bepaalde sportfaciliteiten.

Waarom opkrikbare zwevende vloeren gebruiken?

1.    Zorgt ervoor dat de zwevende vloer volledig ontkoppeld is van de structurele vloer

Opkrikbare zwevende vloeren zijn een betrouwbare manier om een luchtspouw te creëren tussen de zwevende betonnen vloer en de draagvloer. Deze systemen verminderen het risico van akoestische bruggen tussen de twee platen aanzienlijk, aangezien elke verbinding wordt verbroken wanneer de zwevende vloer wordt opgetild en er geen puin in de luchtspouw kan achterblijven.

Sommige van deze systemen hebben een extreem hoog draagvermogen, waardoor er enerzijds minder steunpunten nodig zijn en waardoor er anderzijds grotere overspanningen tussen de steunen mogelijk zijn, met als interessant gevolg dat het systeem prijsmatig gezien concurrerender is dan vaak wordt gedacht.

2.    Geschikt voor zowel passieve als actieve isolatie

Een akoestische zwevende vloer die gebruik maakt van opkrikbare dozen kan worden gebruikt om rumoerige ruimtes, zoals ruimtes voor mechanische apparatuur, te isoleren van aangrenzende ruimtes, of kan net worden gebruikt om een gevoelige ruimte te isoleren van lawaai en trillingen afkomstig van externe bronnen. Deze vormen van actieve en passieve isolatie maken van opkrikbare zwevende vloeren een oplossing met toegevoegde waarde voor elk akoestisch ontwerp.

3.    De totale opbouwhoogte van het systeem is onafhankelijk van de dikte van de isolatoren, waardoor dunne zwevende vloerconstructies mogelijk zijn.

In een jack-up systeem bevindt de veer of rubberen pad zich binnenin de metalen doos, zodat de dikte ervan weinig invloed heeft op de totale hoogte van het systeem. Gecombineerd met het feit dat het een systeem zonder bekisting is, maakt deze oplossing de installatie van een akoestische zwevende vloer met een beperkte dikte mogelijk.

Met een opkrikbare zwevende vloer kan de totale hoogte worden gewijzigd zonder dat de dikte van de stalen veer of elastomeer hoeft te veranderen. Hierdoor wordt het risico vermeden dat de eigenfrequentie van het systeem toeneemt.

4.    Toegankelijk, inspecteerbaar en vervangbaar 

Er bestaan opkrikbare zwevende vloersystemen die gebruik maken van immer toegankelijke dozen die na installatie geopend kunnen worden. Dit type systeem stelt de klant in staat de veren of elastomeren te inspecteren, bij te stellen en te vervangen indien nodig (bv. veranderende belastingsomstandigheden).

5.    Bekisting is onnodig

Dit type zwevende vloer is het enige discrete ondersteuningssysteem dat geen verloren bekisting nodig heeft. Aangezien het beton gewoon rond de metalen dozen en op een polyethyleenfolie over de structurele vloer wordt gegoten, is er geen bekisting nodig. Door geen bekisting te gebruiken, is de afstand tussen de steunpunten niet afhankelijk van de buigsterkte van de bekistingspanelen en wordt de afstand tussen de steunpunten dus bepaald door de dikte van de zwevende vloer en het wapeningsnet, alsmede door het draagvermogen van de isolatoren zelf en de metalen dozen waarin deze zich bevinden. Extra punt/lineaire belastingen op de zwevende vloer kunnen gemakkelijk worden opgevangen door extra dozen toe te voegen.

6.    Verkrijgbaar met veren of elastomeren  

Er zijn opkrikbare zwevende vloersystemen verkrijgbaar met veren of elastomeren als isolator en dit met eigenfrequenties van respectievelijk 2,5Hz en 6Hz.  

De selectie van het type isolator hangt af van de vereisten van het project. 

7.    Eenvoudig te installeren en economisch

Opkrikbare zwevende vloeren zijn vrij eenvoudig te installeren, omdat ze niet hoeven te worden aangepast in zones met ongewone contouren. Zodra de dozen volgens de in het project bepaalde voorschriften zijn geplaatst, is het een kwestie van het wapeningsnet aan te brengen en het beton te storten. Het beton vloeit rond de dozen en in alle hoeken, wat een aanzienlijke tijdsbesparing oplevert bij het plaatsen.

Dit type zwevend vloersysteem heeft weinig onderdelen, waardoor installatie een stuk sneller gaat en het risico op installatiefouten en kosten geralateerd aan eventuele latere reparaties beperkt blijft. Minder onderdelen en kleinere te vervoeren volumes betekenen ook lagere transportkosten, wat ook de ecologische voetafdruk verkleint.

8.    Verstelbare luchtspouw 

Opkrikbare zwevende vloeren maken meestal gebruik van dozen uit staal of gietijzer die in het gewapend beton worden ingebed en later met het uitgeharde beton worden opgetild om de vereiste luchtspouw te creëren. Deze wijze van opkrikken vermindert niet alleen het risico op akoestische bruggen, maar geeft de klant ook maximale flexibiliteit.

Stravifloor Jackup-R

Stravifloor is CDM Strativec's productlijn van hoogperformante zwevende vloeren. Stravifloor Jackup-R is een opkrikbaar vloersysteem dat gebruik maakt van versterkte dozen en vervangbare isolatoren ingebed in een zwevende betonplaat. 

Stravifloor Jackup-R dozen laten toe de uiteindelijke vloerhoogte eenvoudig aan te passen, alsook de isolatoren te vervangen, mocht het gebruik van de ruimte of de belastingsomstandigheden in de toekomst veranderen. De isolatoren blijven ook na het storten van het beton toegankelijk en vervangbaar, zodat ze ook in de toekomst eenvoudig kunnen worden nagekeken. Vervangbare en inspecteerbare akoestische vloersystemen worden door de markt echter gezien als systemen met een lagere akoestische isolatie (luchtgeluid), dan traditionele zwevende vloersystemen of niet-vervangbare vloersystemen.

Om de akoestische prestaties (vermindering van het luchtgeluid en akoestische isolatie tegen contactgeluid) van de Stravifloor Jackup-R systemen te meten, en om de factoren die hun prestaties kunnen beïnvloeden te bepalen, heeft CDM Stravitec besloten te investeren in een testcampagne (uitgevoerd in het Belgisch Instituut voor Bouwonderzoek, een instelling erkend door de toepassing van de decreetwet van 30 januari 1947).

In deze studie werden metingen verricht met betrekking tot de volgende variabelen:

1.    Dikte van de zwevende betonplaat: 100 mm (4 '') en 150 mm (6 '') 
2.    Type isolatoren: veren en elastomeren
3.    Verschillende hoogtes van de luchtspouw
4.    50 mm stalen deksel geïnstalleerd op de bovenkant van elke doos
5.    Met en zonder minerale wol in de luchtspouw

Resultaten van de testcampagne 

Opkrikbare zwevende vloeren in het algemeen, en het Stravifloor Jackup-R systeem in het bijzonder, blijken uitstekende akoestische prestaties te leveren. Tijdens de testcampagne werd duidelijk dat jack-up zwevende vloeren ideaal zijn voor zowel de reductie van luchtgeluid als de isolatie van contactgeluid, in tegenstelling tot wat algemeen in de markt wordt verondersteld.

De gaten die door de opkrikbare systemen in de zwevende betonplaat worden gemaakt en die de inspectie en vervanging van de isolatoren mogelijk maken, hebben geen significante invloed op de algemene prestaties van de isolatieoplossing. De toevoeging van een stalen deksel van 50 mm bovenop elke doos leverde geen significant verschil op wat de geluidsisolatie betreft. Met of zonder stalen kap, het Stravifloor Jackup-R systeem isoleert het contactgeluid efficiënt en vermindert de overdracht van luchtgeluid. Het bijkomende voordeel dat de steunen op elk moment kunnen worden geïnspecteerd en vervangen, rechtvaardigt het marginale verschil in akoestische prestaties.

Met en zonder variabele belasting 

De isolatoren worden ontworpen in overeenstemming met de verwachte belasting. De isolatoren die gebruikt worden in het opkrikbare zwevende vloersysteem mogen niet te stijf of te zacht zijn, aangezien dit een slecht presterend akoestisch systeem zou creëren. Bij de keuze van het type isolator moet ook rekening worden gehouden met het eigen gewicht van de zwevende vloer om de gewenste eigenfrequentie te bereiken. De stijfheid en het type isolator dat wordt gebruikt, elastomeren of veren, maken het mogelijk een ontwerp op maat te maken met optimale akoestische prestaties.

Om de variabele belasting na te bootsen, werden zandzakken geplaatst in de gebieden tussen de dozen. Bovendien werd bij de overgang van een 100 mm dikke plaat naar een 150 mm dikke plaat het type isolator aangepast aan de belastingsomstandigheden. De natuurrubberen elastomeren werden vervangen door uiterst stijve pads en bij gebruik van veren werden het type en het aantal veren aangepast in dozen die op de hoeken of in het midden van de zwevende plaat waren aangebracht. De op de hoeken geïnstalleerde dozen hebben een kleiner invloedsgebied dan die welke in het midden zijn geïnstalleerd en dragen om die reden minder belasting. Hieruit kan worden geconcludeerd dat wanneer de isolator is ontworpen in overeenstemming met de verwachte belastingen, het mogelijk is de isolatie van het contactgeluid bij lage frequenties te verbeteren, hetgeen kan worden verklaard door de lagere resonantiefrequentie van de isolatoren.

Verwaarloosbare geluidsoverdracht

Rekening houdend met de beperkingen van de testkamers die bij deze tests werden gebruikt, kunnen we ook concluderen dat de gemeten luchtgeluidsisolatie bij hoge frequenties wordt beperkt door de geringe geluidsoverdracht. Uit de resultaten blijkt dat bij gebruik van elastomeren op een 100 mm en 150 mm dikke betonnen vloer, een hoger contactgeluidsniveau (+2dB) wordt bereikt voor de 150 mm dikke plaat. Dit kleine verschil is een gevolg van het type elastomeer dat in beide configuraties is gebruikt en de eigenfrequentie daarvan. De 150 mm dikke plaat werd getest met isolatoren met een hogere eigenfrequentie dan die welke werden gebruikt tijdens de test met de 100 mm dikke betonnen zwevende vloer.

Bij een vergelijking van beide opstellingen, en in het bijzonder van hun respectievelijke isolatie-eigenschappen tegen luchtgeluid, is er een opmerkelijk verschil van 4dB in het voordeel van de dikkere zwevende plaat, als gevolg van de grotere massa ervan.

Luchtspouw en minerale wol 

Tijdens de testcampagne werd hetzelfde vloersysteem getest met verschillende hoogtes wat de luchtspouw betreft, zodat we kunnen concluderen dat de hoogte van de luchtspouw vooral een effect heeft op de luchtgeluidsisolatie. Na de toevoeging van minerale wol, als absorptiemateriaal, verbeteren de resultaten aanzienlijk doordat het ontstaan van staande golven in de luchtspouw tot een minimum wordt herleid.

Elastomeren of veren

Stravifloor Jackup-R is verkrijgbaar met elastomeren of veren als isolatoren. Uit vergelijkingen tussen systemen die gebruik maken van veren of elastomeren blijkt dat de keuze van het type isolator rechtstreeks verband houdt met de beoogde eigenfrequentie van het systeem. De vereiste eigenfrequentie kan één van de ontwerpeisen zijn, afhankelijk van de eigenfrequentie van de constructie-elementen of de excitatiefrequentie. Zowel met een zwevende betonnen vloer met elastomeren als een met veren kunnen vergelijkbare niveaus van contactgeluidsisolatie (IIC/Ln) en luchtgeluidsisolatie (STC/Rw) worden bereikt.