Operan och Dramaten
Akustiken bakom kulisserna
- stomljudsåtgärder på Operan och Dramaten
Bakgrund om projektet
Den 30:e augusti 2024 invigdes den nya byggnaden för Operan och Dramaten i Flemingsberg. Byggnaden innehåller lokaler där alla förberedelser kan göras innan en produktion har premiär på Kungliga Operans och Kungliga Dramatiska teatern. I huset finns dekorateljéer där man tillverkar fonder och kulisser, t.ex. smidesverkstäder, snickerier, måleri och syateljéer. I huset finns också repetitionslokaler för sångare, dansare och musiker. Mest utmärkande är den stora repetitionssalen på nedre plan som mäter 25x25 meter och har en takhöjd på 14 meter.
Byggnadens akustik, särskilt rumsakustiken i de stora repetitionssalarna, väckte stor uppmärksamhet bland invigningens besökare. Artifon hade uppdraget att projektera och implementera de rumsakustiska lösningarna, och arbetet resulterade i en utmärkt rumsakustisk ljudmiljö. En annan anmärkningsvärd aspekt, som däremot inte hörs, är byggnadens förmåga att hålla ljud från omgivningen ute.
Stomljud från tåg
Trots att stambanans tåglinjer går endast 50 meter från scenhuset hörs ingen tågtrafik inne i byggnaden. För att möta Operans krav på ljudisolering och tystnad krävdes omfattande akustisk projektering för att minimera luftljud, stomljud och vibrationer från omgivningen. I denna text beskrivs projektets akustiska utmaningar och de lösningar som användes för att skapa en miljö fri från stomljud.
Delta Akustik deltog i samtliga projektfaser, från programhandling och systemhandling under Fabeges ledning, till bygghandling och produktion under ledning av byggfirman MVB. Redan vintern 2020 utfördes initiala mätningar av vibrationer från tågtrafiken för att fastställa förutsättningarna för scenhuset. Totalt genomfördes fem mätningar av vibrationer/stomljud, samt en tillkommande slutlig verifiering vid projektets slutbesiktning.
Första testmätning
Vi utförde mätningar av vibrationer i mark (lera) och på berg. Dock fanns inget synligt berg vid platsen för scenhuset (50 meter från spåren) så istället gjordes mätningen på en bergsknalle lite längre bort längsmed spåret, men på ungefär samma avstånd från spåren - 55 meter. Se bild 1 för mätpunkt (innan huset byggdes) och bild 2 (med scenhuset markerat med rött)
Resultaten visade att den vägda accelerationsnivån på berg vid tågpassager uppfyllde det projektspecifika riktvärdet med god marginal. Dock uppmättes påtagliga vibrationer i frekvenserna 40-80 Hz vilket kan framkalla stomljud. Högst värden uppmättes vid passager av äldre SJ-tåg med toppar (Slow max) strax under 1 mm/s2 i tersbandet 63 Hz.
Dessa mätvärden användes för att estimera stomljudsnivån inomhus i repetitionssalen med hänsyn till rummets dimensioner och planerad rumsdämpning. Golv ansattes till strålningsfaktor 1. Övriga ytor till strålningsfaktor 0. Hänsyn togs däremot inte till förluster i övergång mellan berg och grundläggning eller till byggnadens egenresonans. Den beräknade stomljudsnivån i dBA blev då 30 dBA (Slow max) vilket var 5 dB över det projektspecifika riktvärdet för stomljud, 25 dBA (Slow max)
Dessa resultat föranledde ett beslut om att göra scenhusets repetitionssal som ett fullskaligt rum i rum med flytande golv, fribärande tak och väggar uppställda på vibrationsisolering. Även andra faktorer spelade in i valet av rum-i-rum-lösning, såsom det faktum att smidesverkstaden låg vägg-i-vägg med repsalen och att repsal 2 var belägen ovanför. Med sin rumsvolym på nästan 9000 kubikmeter måste det vara ett av de största rum-i-rum som byggts i Sverige. Ett stålskelett bär upp hela konstruktionen med stora fackverksbalkar i tak. Stomljudsisoleringen sker mellan pelarfot och konstruktionsbetongen, se bild 3. Golvet utförs helt flytande på remsor av Regufoam.
Bild 1
Bild 2
Bild 3
Andra testmätning
Som ett led i kvalitetssäkringen av MVB:s projektering av bygghandlingar utfördes förnyade mätningar på frilagt berg på den plats där scenhusbyggnaden kommer att uppföras, se bild 4.
Bild 4
Syftet var att få en högre noggrannhet i resultaten genom att mäta på den exakta platsen för scenhusbyggnaden. En överraskning var att vibrationerna på denna plats var väsentligt högre, ca 2,5 mm/s2 i tersbandet 63 Hz jämfört med tidigare uppmätt 1 mm/s2. Förklaringen antogs vara att berget i den tidigare mätpunkten haft fler sprickor och därmed en högre förlustfaktor Med de nya vibrationsvärdena som indata ökade den beräknade stomljudsnivån till 35 dBA, dvs 10 dB högre än kravet. Bedömningen var därmed att de åtgärder som beskrivits i SH/FU var nödvändiga att utföra. Se bild 5.
Bild 5
Tredje och fjärde testmätning
Vid mättillfälle 3 började det bli oroligt på riktigt. Mätningarna på den gjutna plattan, som delvis är pålad och delvis är platta på mark, visade nämligen att vibrationsnivåerna i frekvensen 63 Hz förvärrats avsevärt jämfört med mätningen på berg. Det är inte märkligt i sig, eftersom en betongplatta har större frihetsgrader än berget. Plattan var dock lastad med stålstomme och bjälklag för ovanliggande våningar, vilket torde haft en dämpande effekt på amplituden i vibrationerna i rummets ytterkanter, dock ej i mitten av rummet där mätningen utfördes. Där uppmättes som högst 5 mm/s2 vilket, efter omräkning till A-vägd stomljudsnivå (Slow max) inomhus, beräknades till 41 dBA dvs 16 dB högre än kravet.
Vid mättillfälle 4 utfördes en mer omfattande mätning av vibrationer över hela plattan, uppdelad i 36 sektioner. Medelvärdet av dessa mätningar gav en bättre bedömning av ljudstrålningen för hela golvytan, men visade sig vara marginellt lägre (bättre) än den tidigare mätningen i enstaka punkter. Det började nu bli intressant att ta reda på den exakta effekten av det flytande golvet. Skulle det vara tillräckligt för att minska stomljuden till 25 dBA?
Femte testmätning
För att ta reda på den stomljudsdämpande effekten av golvlösningen i det flytande golvet byggde MVB ett testgolv i likhet med den projekterade lösningen i SH/FU, bild 6. Eftersom resultatet är temperaturberoende inväntades försommaren med en temperatur på ca 20 grader. Mätning gjordes med accelerometer placerad på toppen av det flytande golvet, först på betongen innan läggning av ytskikt och sedan med ytskikt (furutiljor) monterat. På sidan om provgolvet placerades en accelerometer för att få referensvärden, se bild 7. På så vis kunde förbättringen av provgolvet utläsas.
Följande noterades:
- 50 Hz – en dämpning med ca 11 dB
- 63 Hz – en dämpning med ca 7 dB
- 80 Hz – en dämpning med ca 10 dB
- beräknad stomljudsnivå i repsalen blev 12 dBA lägre
Ovanstående får som konsekvens att den mest bullrande tågpassagen skulle ge upphov till ca 30 dBA (Slow max). Samtidigt konstaterades att 6:e högsta passage per timme skulle klara riktvärdet 25 dBA. Därmed gjordes bedömningen att lösningen med det flytande golvet kvalitetssäkrats så långt som möjligt och att konstruktionen skulle fungera för att klara kravet.
Bild 6
Bild 7
Verifieringsmätning
Den avslutande mätningen utfördes som en del av verifieringsmätningarna under vintern 2024. Ljudnivån loggades i repsalen (övervakat) under en dryg timme med ventilationen ur drift. Samtidig loggning av ljudnivå skedde utomhus för att registrera tågpassager. Utvärderingen skedde genom att synkronisera utomhusmätningen med inomhusmätningen. Resultatet visar att ingen passage överskrider riktvärdet för stomljud, LASmax 25 dBA. Ett avlägset stomburet muller kan förnimmas vid de kraftigaste tågpassagerna och det högsta uppmätta värdet för LASmax var 23 dBA samtidigt som utomhusnivån uppmättes till 83 dBA (frifältsvärde).
Lärdomar
Skillnaden mot den beräknade ljudnivån i testmätning 5 var därmed 7 dB. Man bör ställa sig frågan vad som kan förklara avvikelsen mellan beräknat värde och uppmätt värde. Några av orsakerna kan vara:
- 3 dB förklaras av den säkerhetsmarginal haft med i beräkningen.
- vi hade ansatt efterklangstiden till nästan dubbla värdet än vad det verkligen mätte i oktavbandet 63 Hz, vilket förklarar 2-3 dB.
- vi hade ansatt strålningsfaktorn till 1, vilket gäller för betong men inte för trägolv som har en lägre koefficient.
Tack vare detta hade vi marginalerna på ”rätt sida” och det behövde inte bli aktuellt att titta på 6:e passage utan även de värsta tågpassagerna uppfyller kravet. Några andra lärdomar att ta med sig:
- Vibrationsnivån på berg kan variera väldigt mycket trots lika avstånd till spåret. Det är viktigt att mäta på den exakta platsen för aktuell byggnad.
- En pålad platta på mark kan mäta avsevärt högre vibrationer jämfört med berget som grundläggningen sker mot. I detta fall ca 3 gg högre acceleration.
- Ett påkostat och avancerat flytande golv ger en dämpning på ca 10 dB i vibrationsnivå vid de kritiska frekvenserna i oktavbandet 63 Hz.
Upplevelsen för en akustiker att stå i salen, med ett tåg dundrande förbi strax utanför utan att ens förnimma det, är en påtaglig påminnelse om precisionen och kraften i de valda akustiska lösningarna. Nu när huset är invigt återstår det att se hur verksamheten upplever lokalerna. Är det tyst från hyresgästen är det ett kvitto på att också huset är tyst - och att vårt arbete tillsammans med Fabege och MVB varit lyckat!