Geluid

Voor de definiëring van geluid baseren we ons op de ‘Studie naar impact van geluid op welzijn, leefmilieu en volksgezondheid in Vlaanderen’ van het Instituut voor Samenleving en Technologie van het Vlaams parlement (Bockstael et al., 2012). Geluid wordt hierin omschreven als een trilling van de materie, die zich voortplant in de lucht of een andere substantie. Als een geluidsbron de materie in beweging brengt, dan wordt deze samengedrukt of meer algemeen vervormd. Deze samendrukking oefent een kracht uit op naburige materie die op haar beurt in beweging komt. Zo ontstaat uiteindelijk een golvende beweging. Gemiddeld gezien blijft alle materie ter plaatse: enkel de trilling wordt doorgegeven. Een geluidsgolf is m.a.w. een verplaatsing van mechanische energie en dus niet van materie.

Geluid kan voorkomen in verschillende toonhoogten (geluidfrequenties) en volumes (geluidssterkte). De geluidsfrequentie, uitgedrukt in Hertz (Hz), is het aantal trillingen per seconde. De grootte van de luchtdrukwisselingen door geluidstrillingen wordt de geluidssterkte genoemd. Hoe groter de drukwisselingen, hoe luider het geluid klinkt. Door de gemeten geluidsdruk te vergelijken met een referentiedruk en deze in een logaritmische functie op te nemen, ontstaat de eenheid decibel (dB) voor geluidsdrukniveau. Het oor is echter niet voor alle geluidsfrequenties even gevoelig en daarom wordt een correctiefactor gehanteerd, het zogenaamde geluidsfilter A. Het geluidsdrukniveau zoals dat in het oor wordt waargenomen, wordt daardoor uitgedrukt in dB(A).

Normaal horende personen zijn in staat om zowel uiterst stille geluiden te horen en interpreteren (bijvoorbeeld het geluid van verkeer ver weg in een goed akoestisch geïsoleerde slaapkamer in een residentiële wijk) als zeer luide geluiden (bijvoorbeeld in een discotheek). Voor onze subjectieve perceptie stemmen luidheidsverschillen niet zozeer overeen met verschillen in drukamplitude, maar met verhoudingen van drukamplitudes: de subjectieve waarneming van geluid is logaritmisch. Daarom wordt het geluidsdrukniveau op een welbepaalde locatie in de ruimte uitgedrukt in de logaritmische grootheid decibel (dB). 3dB is het minimale geluidsdrukniveau dat als waarneembaar wordt beschouwd voor mensen, en vanaf 5-10dB kunnen mensen duidelijk een verschillende geluidsomgeving herkennen.

Het geluidsdrukniveau (meestal uitgedrukt in L_P) is anders gezegd datgene wat we horen, namelijk de druk die de geluidsgolven uitoefenen op het trommelvlies in het oor, de ontvanger van het geluid. Hoe verder men zich verwijdert van een geluidsbron, hoe zwakker de geluidsdruk in het oor (zie voortplanting van geluid). Daarom vermeldt men bij een geluidsmeting van een machine of toestel de afstand waarop men gemeten heeft, bijvoorbeeld 65 dB(A) op 10 meter. De oorzaak van dit geluidsdrukniveau ligt bij het geluidsvermogen van een bepaalde bron. Dit geluidsvermogen is de totale geluidsenergie die per tijdseenheid wordt geproduceerd door een machine of een toestel (meestal uitgedrukt in L_W) (website FOD VVVL).

Figuur 7: Auditieve gewaarwording of gespreksmogelijkheden ten opzichte van de geluidsomgeving (website FOD VVVL)

Over het algemeen wordt er een onderscheid gemaakt tussen 4 types geluid (Malchaire et al., 2005 en VLAREM II):

• Stabiel geluid: geluid waarvan de niveauschommelingen, gemeten als L_Aeq,1s niet meer bedragen dan 5 dB(A), bijvoorbeeld ventilatie
• Fluctuerend geluid: geluid waarvan het niveau voortdurend en in belangrijke mate varieert; de variaties kunnen zowel periodisch als niet-periodisch zijn; de niveauverhogingen worden gemeten als L_Aeq,1s en duren in het totaal niet langer dan 10 % van de desbetreffende beoordelingsperiode(n), bijvoorbeeld boormachine;
• Intermitterend geluid: geluid waarvan het niveau meerdere keren terugvalt tot dat van het residuele geluid en waarbij het geluidsniveau tijdens de verhoging aanhoudt gedurende een periode in de orde van grootte van 2 seconden; de niveauverhogingen worden gemeten als L_Aeq,1s en duren in het totaal niet langer dan 10 % van de duur van de desbetreffende beoordelingsperiode(n), bijvoorbeeld voertuig met verbrandingsmotor;
• Impulsachtig geluid: geluid veroorzaakt door zeer kortstondige gebeurtenissen, korter dan 2 seconden, en waarvan het niveau meerdere keren abrupt terugvalt tot dat van het residuele geluid of het oorspronkelijke omgevingsgeluid; de niveauverhogingen worden gemeten als L_Aeq,1s en duren in het totaal niet langer dan 10 % van de desbetreffende beoordelingsperiode(n), bijvoorbeeld bij een hamerslag op een staalplaat of bij het gebruik van explosieven om te slopen.

Voortplanting van geluid

Geluid kan zich op drie manieren voortplanten (Malchaire et al., 2005):

• Rechtstreeks: het geluid plant zich rechtstreeks voort van de bron naar de ontvanger, waarbij het geluidsniveau bepaald wordt door de afstand
• Weerkaatsing: het geluid weerkaatst op een hindernis (bijvoorbeeld betonnen plaat) en bereikt de ontvanger op een onrechtstreekse wijze
• Overdracht via structuur: wanneer een trillingsbron zich op een structuur bevindt, kan die structuur gaan meetrillen en geluid veroorzaken. Bij resonantie kan ook geluid ontstaan, door het gaan meetrillen van een structuur met een trillingsbron, nadat trillingen via een tussenstof de structuur bereiken (zie paragraaf 'trillingen')

Hierbij neemt het geluidsdrukniveau van een geluidsbron af naarmate de afstand tot de bron toeneemt. De mate van afname hangt af van de grootte van de bron en van de golflengte van het geluid. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de twee meest voorkomende geluidsbronnen: de puntbron en de lijnbron of lijnvormige bron (Bockstael et al., 2012). De meeste geluidsbronnen bij bouw- en sloopwerken kunnen beschouwd worden als puntbronnen.

Bij een puntbron lijkt het voor de waarnemer alsof alle energie wordt uitgestraald vanuit één punt, wanneer de afmetingen van de bron klein zijn in vergelijking met de afstand tussen bron en waarnemer. Een lijnbron kan beschouwd worden als een verzameling van bewegende puntbronnen, en zal in plaats van bolvormige golffronten cilindrische golffronten uitsturen (Leefmilieu Brussel, s.d. b).

Figuur 8: Puntbron vs lijnbron (Bruël & Kjaer in Leefmilieu Brussel, s.d. b)

Bronnen die klein zijn ten opzichte van de golflengte kunnen beschouwd worden als puntbronnen, waarbij het geluidsdrukniveau afnemen met 6 dB per afstandsverdubbeling en dat in alle richtingen. Voor grotere bronnen blijft deze trend geldig zolang men zich op een afstand bevindt die groot is ten opzichte van de afmetingen van de bron, al kan het geluid in dat geval wel sterker zijn in bepaalde richtingen. Bij lijnbronnen neemt het geluidsdrukniveau trager af met de toenemende afstand, namelijk met -3 dB per afstandsverdubbeling.

In het algemeen kan bij een puntbron gesteld worden dat het geluidsdrukniveauverschil in dB op twee afstanden r1 en r2 van een bron gelijk is aan L_r2 - L_r1= 20 log10 (r1/r2) en bij een lijnbron L_r2 - L_r1= 10 log10 (r1/r2). Deze waarden kunnen echter beïnvloed worden door natuurlijke of kunstmatige geluidsbarrières (bebouwing, bossen), door de hardheid van de bodem en door atmosferische effecten (temperatuur, wind, temperatuurverschil tussen hoogtes,…) (Bockstael et al., 2012).

Optellen van geluid

Om het totale geluidsniveau te berekenen bij geluid afkomstig van meerdere bronnen, dient het kwadraat van de geluidsdruk van de bronnen opgeteld te worden. Het totale geluidsdrukniveau van bronnen die op een bepaalde plaats niveaus L₁, L₂, L₃ geven kan berekend worden met volgende logaritmische formule (Bockstael et al., 2012): L_totaal= 10log₁₀ [10^L1/10 +10^L2/10+10^L3/10]. Een verdubbeling van het aantal bronnen geeft altijd een verhoging van 10log(2)= 3dB (zie 4.2.5).

Dit betekent ook dat het toevoegen van een stillere bron aan een reeds aanwezig luider geluid nauwelijks leidt tot een toename van het geluidsniveau. En dat een geluid een ander geluid kan verbergen indien beide dezelfde toonhoogte hebben (dezelfde frequentie) en het ene geluid ongeveer 10 dB(A) sterker is dan het andere (Malchaire et al.,2005).

Figuur 9: Schematische weergave van een niveauverhoging voor twee even luide bouwmachines (Merkblatt Baulärm, 2016)