遮音性を考慮した床下地とCFS床根太の設計【海外レポ】

*本ページでは米国Build Steel.orgが提供している記事を翻訳して紹介します。

少しでも平和で静かに過ごすためには、床下地とCFS床根太の設計はどうすればいい？

建物の居住者は、平和と静かさを求めています。ここでは、その望みに応えるために、床下や冷間圧造鋼製(CFS)床根太をどのように設計するかをご紹介します。

その答えは、CFSの床をより大きな質量で設計することです。また、根太の間隔、弾力性のあるチャンネル、振動止めなど、いくつかの要素を考慮しなければなりません。

しかしその前にはまず、基本的な音の伝わり方について理解しなければなりません。

サウンド101

音は振動します。空気や液体、そして合板や石膏ボード、CFSフレームなどの固体材料を媒体で、波動として伝わります。音響学の専門家であるカナダ国立研究評議会（NRC）の研究員クリストフ・ホーラー氏は、建物の音には2つのタイプがあると指摘しています。

1.空気伝搬音は空気中を伝わります。下の図に示すように、この音は壁や床を通過して周囲の空間で再び出現できます。

2.衝撃音(または構造上の音)は、パーティションの機械的な加振の結果であり、その一部分は最終的に空気によって伝導されます。衝撃音は、足音、踏板、床を引きずる家具などから発生します。

これらの図で示された空気伝搬音と衝撃音には、2つの方法で伝わります。

1.直接的な音の伝わりは、分離されたパーティションを通過します。

2.間接的な音の伝わりは、共通の床や天井、それらの接合部など、他の経路を通って伝わります。

建物の音の伝わり方を理解することが重要です。音の伝わり方を学習するには様々な方法があります。

質量は重要なポイント

ホーラー氏によると、建物の騒音を抑制するには、床下地の質量より重要なものはありません。床と壁を隔てる質量が重ければ重いほど、部屋間の遮音性は高くなります。なので、根太の両側にはできるだけ重い質量を入れることが理想です。

• 根太の上では、OSBまたは合板の下地を1層にするより2層にしたほうが音を減衰する効果がよくなります。
• 根太の下には、二重構造の石膏ボードを使用した天井は、ドライウォール1枚を使用したものより、音の伝わりの軽減はよくなります。

デカップリング要因

CFSフロアのデカップリングを実現するには主に2つの方法があります。

1.根太の間隔：構造的に可能な範囲で、根太の間隔をできるだけ広げます。「音の減衰のためなら、20インチは16インチよりいい」とホーラー氏は述べ、根太の空洞によって形成された空気は、音の緩衝材として機能します。空洞が広いと、緩衝材としてよく機能をして、それによってデカップリング効果がよくなります。これは、繊維質の断熱材が根太の空洞に入っている場合に特に当てはまります。

2.弾力性のある溝形鋼：弾力性のある溝形鋼は下地付けの部材です。石膏ボードの天井(あるいは壁)に取り付けて、音の伝わりを遮断する2枚目のボード層にバネ性を持たせます。ホーラー氏は「弾力性のある溝形鋼の使用なしで、床と天井においては良好的な遮音性を実現することが困難です」と述べています。

弾力性のある溝形鋼はよく間違って設置されています。業者は、弾力性のある溝形鋼の全体を貫通する長いねじを使用しがちです。これによって、システムを結合し、音の伝達を抑制することなく、逆に促進することで、剛性の高い接続を実現します。

振動止め

音は、共通フロアや天井のような脇道を通って、隣接する部屋に伝わります。それが原因で、2015年版のカナダ国家建築基準法は変更されました。 Sound Transmission Classの評価を要求する代わりに、Apparent STCの評価を用いてシステムの性能を要求しています。(2015年国際建築基準法ではSTCレーティングのみの要求となっています)

「カナダのデザイナー、建築家、エンジニアは、もはやセパレーティング・アセンブリだけを見ているわけにはいきません」ホーラー氏は「彼らは、側面のアセンブリも見なければならないことになりました」と述べています。

カナダシートスチールビルディング協会（CSSBI）がスポンサーとなったNRCの研究「冷間成形スチールフレーム建物における見かけの遮音」（RR-337）では、主に側面からの音の伝達に注目しました。 CFSフレームの壁にCFSの床根太を取り付けるための様々な構成を検討し、音が直接経路と側面経路によって空間間をどのように移動するかを調べました。最も大きな発見は、接合部に連続した床下地に関するものでした。側面からの音の伝達を防ぐために、エンジニアは根太と床下の両方に防振材を入れる必要があります。「根太が連続しているよりも、接合部で根太を切断した方が遮音性が高くなります」とホーラー氏は言います。

深い根太

市場には、様々なCFSの形、深さ、幅、厚さが存在します。形にはリップが付いているものと付いていないものがあります。また、独自のノックアウトエリアを持つものもあります。ホーラー氏によると、音の減衰に関係する要素はウェブの深さだそうです。

「根太が深ければ深いほど、一般的に遮音性は高くなります」とホーラー氏は言います。根太の太さは音響インピーダンスにはほとんど影響しないので、根太の深さと間隔を重視すべきだと言います。

ウェブから離れたネジ

 

ファスナーについてはどうでしょうか？根太のどこにネジを入れればいいのでしょうか？答えは、以下の通りです。床下地を、ウェブからできるだけ離れた根太のフランジにねじ込む。床下を根太の硬い部分から遠ざけることで、フランジがデカップリングエレメントとして機能します。これにより、騒音を軽減することができます。

その他の音減衰の影響要因

その他の要素は、CFSフローリングの組み立てには関係ありませんが、注目すべき点です。

• 仕上げのフローリング：重い仕上げのフローリングは重厚感があります。しかし、カーペットのように軽い素材であれば、足音の衝撃を和らげ、床に注入される機械的な力を減らすことができます。
• サウンドマット：弾力性のある床材の中間膜は、衝撃音を軽減します。また、空気伝搬音も軽減することができます。

穏やかで静かな時間を過ごす

この知識があれば、穏やかで静かなインテリアのためにCFSフロアを設計するという目標を達成することができます。CFS構造の音の減衰についてさらに質問がありますか？専門家に聞いてみましょう。BuildSteel社にお問い合わせください。

How to Engineer Subfloors and Cold-Formed Steel Floor Joists for a Little Peace and Quiet