80 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Marzec – Kwiecień 2015

Duże zmiany klimatu akustycznego spowodowane gwałtownym rozwojem komunikacji samochodowej w Pol-sce, a co za tym idzie, nadmierna emisja hałasu komunikacyjnego, stały się problemem zwłaszcza na terenach znajdujących się w bezpośredniej bliskości ciągów komunikacyjnych. Jednym z rozwiązań stosowanych w celu zmniejszenia hałasu związanego z ruchem drogowym są ekrany akustyczne, które dzięki różnorodnym formom, kształtom i kolorom wpisują się w lokalny charakter krajobrazu, minimalnie ingerując w środowisko naturalne.

EKRANY AKUSTYCZNE ROZWIĄZANIEM GŁOŚNEGO PROBLEMU

tekst: MARIA SZRUBA, NowoczesneBudownictwoInżynieryjne,zdjęcia:NBI MEDIA

Przedekranamiakustycznymiopróczichpodstawowejfunkcjistawiasięszeregwymagań.Niemogąstwarzaćniebezpieczeń-stwadlaużytkownikówdrogii innychosóbprzebywającychw ichpobliżu,niepowinnypomagaćw rozprzestrzenianiusięogniaczyteżodbijaćświatłow sposóbzagrażającybezpieczeństwuruchudrogowego.Materiały,z którychzbudowanesąteurządzenia,niemogąwydzielaćszkodliwychgazówczycieczyzarównopodwpływemprocesównaturalnych,jaki przemysłowychbądźnaskutekdziałaniaognia.Dodatkowowymagasięodnichumoż-liwieniaewakuacjiużytkownikówdrógw razieewentualnegozagrożenia.Ponieważekranyakustycznesąnarażonenadziałanieróżnychsiłzewnętrznych,materiałydoichwykonaniamusząuwzględniaćtakżei teaspekty[1,2].Zwłaszczażewłaściwydobórosłonyprzeciwdźwiękowejpozwalanaoptymalizację

kosztównietylkow zakresiezakupusamychurządzeń,aletakżeichpóźniejszejeksploatacji.

Skuteczność ekranu akustycznego – jak obliczyć?

Zgodniez PN-ISO10847:2002[3]skutecznośćekranuaku-stycznegoopisujewzór:

DIL= LA – LB,

w którymLA–poziomdźwiękuw danympunkcieprzedzainstalowaniemekranuw dB,LB –poziomdźwiękuw danympunkciepozainstalowaniuekranuw dB.Podkreśla się, by skuteczność wyznaczać dokładnie

w  tym samympunkcieprzed i powybudowaniuekranuorazprzyniezmiennejcharakterystyceźródłahałasu.Dlaekranów, które powstanąw  ciągach komunikacyjnych,

fot. fotorince – Fotolia.com

Temat specjalny

81 Marzec – Kwiecień 2015 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

MateriałySOPOT

82 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Marzec – Kwiecień 2015

SOPOT Materiały

należydokonywaćpomiarówprzypodobnymnatężeniuruchui strukturzestrumieniapojazdów.W przypadku,kiedyprzeprowadzeniepomiaróww podobnymśrodowiskuniejestmożliwe,należywprowadzićdodatkowypunkt refe-rencyjny charakteryzujący źródło.Ponieważ skutecznośćocenydźwiękoszczelnejekranuzależyodpołożeniapunktuobserwacji,wraz zewzrostemodległościodekranuorazwzrostemwysokościpunktuobserwacjijestonacorazniższa.Dlategonajwiększaskutecznośćnotowanajestw punktachzlokalizowanychnaniewielkichwysokościachbezpośredniozaekranem.Wpływwłasnościmateriałowychekranumatudrugorzędneznaczenie,stądichwpływw obliczeniachjestsłuszniepomijany.W praktycebowiemprzyizolacyjnościwyższejniż20dBenergia fali akustycznejprzenikającejprzezmateriał ekranu jest znaczniemniejszaodenergiifaliakustycznejzałamanejnakrawędzigórnejlubkrawę-

dziachbocznychekranuorazfalibezpośredniejdocierającejz miejscnieekranowanych[4].Naetapieprojektowaniaekranówakustycznych ichsku-

tecznośćmożebyćobliczananapodstawiemetodDelany’ego,Meakawy’ego,Rettingera,RedfearnaczyVDI-2720.Ekranmastanowićnieprzepuszczalnąbarieręakustyczną,a poziomdźwiękuzanimjestfunkcjąodległościi ugięciafaliakustycznejnakrawędzigórnejekranu.Zanimtworzysięobszartzw.cieniaakustycznego.Jegorozkładjestzależnyoddługościfaliorazodparametrówgeometrycznychukładu.DlametodRedfearna,Delany’egoi Meakawy’egoskutecznośćekranuwyrażanajestjakoróżnicadrógpromieniafaliugiętejnakrawędziekranui falibezpośredniej δlubliczbaFresnelaN=2δ/λokreślonajakoilorazwielkości δi połowydługościfaliakustycznej.Okre-ślającefektywnośćekranowania ΔLEzgodniez charakterystykąkorekcyjnąA,przyjmujesiędługośćfalirówną λ = 0,68m,co

Rodzaj terenu

Rozporządzenie z 2007 r. Rozporządzenie z 2012 r. Różnice dopuszczalnego poziomu hałasu w [dB]Dopuszczalny poziom hałasu w [dB] Dopuszczalny poziom hałasu w [dB]

Drogi lub linie kolejoweDopuszczalny poziom hałasu w [dB]w porze

dziennej LAeqDdla 16 godzin dnia

(6.00–22.00)

Dopuszczalny poziom hałasu w [dB]w porze nocnej LAeqN

dla 8 godzin nocy (22.00–6.00)

Dopuszczalny poziom hałasu w [dB] w porze dziennej LAeqD

dla 16 godzin dnia (6.00–22.00)

Dopuszczalny poziom hałasu w [dB] w porze nocnej LAeqN

dla 8 godzin nocy (22.00–6.00)

Dopuszczalny poziom hałasu w [dB] w porze dziennej LAeqD

dla 16 godzin dnia (6.00–22.00)

Dopuszczalny poziom hałasu w [dB] w porze nocnej LAeqN

dla 8 godzin nocy (22.00–6.00)

1) Strefa ochronna A uzdrowiska2) Tereny szpitali poza miastem

50 45 50 45 0 0

1) Tereny zabudowy mieszkaniowej jednorodzinnej2) Tereny zabudowy związanej ze stałym lub czasowym pobytem dzieci i młodzieży (w przypadku braku wykorzystania w nocy LAeqN nie obowiązuje)3) Tereny domów opieki społecznej4) Tereny szpitali w miastach

55 50 61 56 6 6

1) Tereny zabudowy mieszkaniowej wielorodzinnej i zamieszkania zbiorowego2) Tereny zabudowy zagrodowej3) Tereny rekreacyjno-wypo-czynkowe (w przypadku braku wykorzystania w nocy LAeqN nie obowiązuje)4) Tereny mieszkaniowo-usługowe

60 50 65 56 5 6

Tereny w strefie śródmiejskiej miast powyżej 100 tys. mieszkańców

65 55 68 60 3 5

Na podstawie: Buczek P.: Zmiana kosztów budowy zabezpieczeń akustycznych w związku z wejściem w życie rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 1 października 2012 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku (Dz.U. 2012, poz. 1109). GDDKiA. Warszawa 2012, s. 3

83 Marzec – Kwiecień 2015 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

Materiały SOPOT

odpowiadaczęstotliwościf =500Hz.W metodzieRettingerawyznaczasięwskaźnikw zależnyodgeometriiukładu,wartośćx, y dlaodpowiednichcałekFresnela,a następnieobliczaefek-tywnośćekranowania.AbywyznaczyćskutecznośćekranowaniametodąVDI-2720,należywykonaćszeregobliczeńuwzględ-niającychm.in.geometrięterenu,odbiciefaldźwiękowychodpowierzchnidrogi,współczynnikkorekcjiwarunkówatmosfe-rycznychitp.W [5]zawartoszczegółowyopistychmetod,zaśw [6]możnaznaleźćichporównanie.Obecniedziękizastosowaniuspecjalistycznegooprogramo-

waniawspomagającegoprocesprojektowaniazabezpieczeńakustycznychmożliwejestuwzględnieniewiększościzjawiskistotniewpływającychnapropagacjęfaliakustycznej.Zwykleumożliwiająonewykonanietrójwymiarowegomodelugeo-metrycznegoobszaruobliczeń,któryuwzględnianaturalneukształtowanieterenu,budynkii obiektyekranujące,obszaryzielone,pochłanianiegruntu,wpływwarunkówmeteorologicz-nych,a takżeinneobiektyważnez punktuwidzeniapropagacjifaliakustycznej.Wśródnajpopularniejszychprogramówobli-czeniowychwymieniasięCadnaA,SoundPlan,LimaA,Immi[4].

Dopuszczalne poziomy hałasu

RozporządzenieMinistraŚrodowiskaz 1października2012r.zastąpiłodotychczasobowiązującerozporządzeniew sprawiedopuszczalnychpoziomówhałasuw środowisku.Nowenormysąłagodniejszew stosunkudowcześniejobowiązującychw za-kresiedopuszczalnegopoziomuhałasukomunikacyjnego,głów-niedrogowego.Porównaniedopuszczalnegopoziomuhałasuw środowiskudlaoburozporządzeńprzedstawionow tabeli1.Jakwynikaz badańNIK,powprowadzeniunowychprzepi-

sówi podniesieniudopuszczalnegopoziomuhałasuw zasadziez dnianadzieńspadłaliczbamieszkańcówmiastzagrożonychuciążliwymiodgłosamiorazmiejscwymagającychochronyakustycznej.Tymczasemtakżez  informacjiNIKwynika,żehałasdrogowyprzeszkadzaponad50%mieszkańcomdużychmiast.Cowięcej,wytyczneWHOzalecają,abynienarażaćludzinahałaswyższyniż40dB.Zdaniemorganizacji,poziomhałasuw porzenocnejw wysokości55dBmazdecydowanienegatywnywpływnazdrowiepublicznei tenpoziompowi-nienbyćuważanyzajedyniecelpośredniw sytuacjach,gdyosiągnięciewytycznychnie jestz  różnychpowodówwyko-nalne.Takasytuacjaniemożebyćjednakregułą,a wyjątkiem.Stądzmianadopuszczalnychpoziomówhałasuw środowiskuniemożewynikaćzeźlepojętejoszczędnościnakładównarealizacjęekranówakustycznych.Oczywiście, ichrozmiesz-czeniepowinnobyćdyktowanezdrowymrozsądkiem,takbyrzeczywiściechronićprzedhałasemmiejscaszczególnienaniegonarażone,a ekranystosowaćz zachowaniemprzepisówo ochronieśrodowiskai zasadamifizyki.Obecniew resorcieśrodowiskapracujepowołanyw  listopadzie2014r.zespół,którymaprzygotowaćkompleksowezmianyw obszarzeprze-ciwdziałaniahałasowi.Wnioskimająbyćznanepodkoniecpierwszegokwartału2015r.

Wybór osłon przeciwhałasowychZadaniemosłonyprzeciwdźwiękowejjestobniżeniepoziomu

hałasudowartościdopuszczalnychprzepisami.Mechanizmdziałaniaosłonprzeciwhałasowychpoleganapochłonięciufalidźwiękowej,czylijejwytłumieniuwewnątrzekranu,lubodbi-ciu.Nawybórkonkretnejosłonymająwpływliczneczynniki,w tymnatężenieruchudrogowego(takżejegowzrostw przy-szłości),strukturarodzajowai średniaprędkośćporuszającychsiępojazdów,rodzajnawierzchnidrogi,powierzchniai topo-grafiaterenudostępnegopodbudowęosłony,odległośćodterenówchronionych,wreszciewizjaprojektanta.Oprócztychelementówzastosowaneosłonyprzeciwhałasowemusząposia-daćcertyfikatyzaświadczająceo spełnianiunormizolacyjnościorazpochłanialności,a takżenormbezpieczeństwa[1,2,7,8].Osłonyprzeciwdźwiękowemożnapodzielićnatrzygrupy,

przyjmującjakokryteriumpodziałurodzajużytychmateriałów.Najestetyczniejszym,leczrównocześnienajmniejskutecznymrozwiązaniemsąpasyzieleni,charakteryzującesiędużąprze-puszczalnościądźwięków.Roślinyw stanieulistnionymtłumiąhałasw zakresie0,05–0,5dBna1mszerokościprzegrody,w staniebezlistnym–w zakresie0,01–0,2dB.Najlepszewskaź-nikiosiągajążywopłotyorazdrzewaiglaste.Zaletąstosowaniapasówzieleni jest ich jednoczesnafunkcjafiltrachroniącegoprzedniektórymizanieczyszczeniamipowietrznymiorazpyłempochodzącymz dróg(niektóreroślinyjednaksąnaniewraż-liwe).Z drugiejstronywykorzystaniepasówzieleniw funkcjiprzeciwhałasowejwymagaczasuzwiązanegoz osiągnięciemwymaganejwysokościroślin,stądtorozwiązanieplanujesięczęstonaetapiepowstawaniaciągówkomunikacyjnych,kiedymożliwejest takżezaplanowanieodpowiedniejpowierzchnidlazakładanegorozwiązania [9].Jakoosłonyprzeciwhałasowewykorzystujesiętakżesztucznelubnaturalneformyterenowe,w tymnajczęściejwałyziemne,którecharakteryzująsięnajlep-sząwśródosłonskutecznością–redukująhałasnaweto 25dB.Choćtorozwiązaniezarównopodwzględemkosztówbudowy,jaki utrzymania(zwłaszczaprzypowstającymciągukomunika-cyjnym)jestkorzystne,problematycznastajesiękoniecznośćzapewnieniadużejpowierzchnipodstawywału.Dlategostosujesięjezwyklenaobszarachchronionychlubzamiejskich[5].Najpopularniejszymiśrodkamidowalkiz hałasemkomuni-

kacyjnymsąekranyakustycznewykonanez naturalnychlubsztucznychmateriałów–szerokodostępnespecjalneobiektyliniowe.Najważniejszączęściąkonstrukcjiekranuprzeciwha-łasowegojestjegowypełnienie.Zastosowanyw tymceluma-teriałdecydujeo właściwościachakustycznychkonstrukcjiorazo kosztachzwiązanychz inwestycją.Jednymz najwcześniejstosowanychrozwiązańchroniących

przedhałasemkomunikacyjnymsąbetonowepaneleaku-styczne,zbudowanezwykle jakonośnapłytażelbetowa,doktórejmocujesiępłytyo właściwościachprzeciwdźwiękowych,np.z trocinobetonulubkeramzytobetonu.Tegotypuwypeł-nieniecechujesiębardzodobrymiwłaściwościamiizolacyjnymiprzysłabszejpochłanialności.Panelebetonowetostosunkowo

84 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Marzec – Kwiecień 2015

POLSKA Ekranyakustyczne

drogierozwiązanie,sąprzytymjednakbardzotrwałei odpornenadziałaniewarunkówatmosferycznych.Kolejnymrozwiązaniemsąpaneletypuzielonaściana.W Pol-

scebardzopopularna,stosowanazwłaszczaw terenachmiej-skich,jestodmianastalowa.Ekrantegotypuskładasięz ramyz kątownikóworazsiatkiz prętówzbrojeniowych.W środkuwypełniasięjemateriałamio dobrychwłaściwościachakustycz-nych,a grubośćwypełnieniazależyodżądanychparametrówakustycznych.Drewnianawersjapaneli typuzielonaściana,zbudowanychz ramydrewnianejz  jednejstronyobitejde-skami,a z drugiejlistwamiz panelemwypełnionymmateriałemo właściwościachakustycznych,podwzględemwłaściwościakustycznychniewielesięróżniodwersjistalowej.Estetycznywyglądpanelidrewnianychniesiezasobąwiększekoszty,takżew kwestiipóźniejszegoutrzymania–drewnianąkonstrukcjętrzebaśredniocopięćlatpokrywaćspecjalnąwarstwąochronnązapobiegającąkorozjidrewna.Zielonąścianęw założeniupo-winnapojakimśczasieporastaćzieleń,zarównozewzględówestetycznych,jaki poto,abypoprawićwłaściwościakustycznekonstrukcji.Jakjednakpokazujepraktyka,w polskichwarunkachjesttotrudnoosiągalne.Raz,zewzględunarocznąamplitudętemperaturypowietrza,utrudniającąwzrostroślinności,dwa–z powoduzwiązkówchemicznychużywanychdozimowegoutrzymaniaprzejezdnościdróg,przedostającychsięnapoboczei degradującychglebę.Kolejnymstosowanymrozwiązaniemjestwypełnieniekase-

towe.Kasetytoelementyw postaciskrzynekz profilowanychblach,połączonychi zamkniętychz bokublachamilubelemen-tamiz PVC,wypełnionemateriałemo właściwościachprzeciw- dźwiękowych.Jednymz bardzopopularnychw Polscerozwią-zańsąkasetyaluminiowe,wypełnieniemzbliżonedopanelitypuzielonaściana, jednakposiadającedodatkowowarstwęperforowanegoaluminium.Stosowanesązarównojakopanelepochłaniające, jak i odbijające.Opróczdobrychwłaściwościakustycznychposiadająniewątpliwązaletęestetyczną– ichprodukcja jestmożliwaw dowolnejkolorystyce.Bardzopo-dobnewłaściwościcechująpanelestalowe.Pomimożekosztichzakupuniejestwysoki,w polskichwarunkachatmosferycznychulegająkorozji,dlategoodchodzisięodichstosowania.Dobrewłaściwościakustyczneorazwysokaestetykakonstrukcji tozaletypaneliwykonanychz PCV.Oprócztegosąszybkiei ła-twew montażui mogąbyćprodukowanew bardziejniżinneekranynasyconychkolorach.Naniekorzyśćtegorozwiązaniaprzemawiastosunkowowysokacenaorazmożliwośćzmianywłaściwościmechanicznychpodwpływemdziałaniapromienisłonecznych.Byuzyskaćprzezroczystyekranprzeciwhałasowy,najczęściej

stosujesięwypełnieniez płyt.Najpopularniejszymrozwiązaniemsąpłytyz polimetakrylanumetylu,któremogąbyćnieuzbrojonelubzbrojone(np.dlabezpieczeństwazbrojonepłytystosujesięnaobiektachinżynieryjnych).Choćsątonajdroższerozwiązanianarynku,cechujejewysokiwspółczynnikprzepuszczalnościświatłaorazbardzodobrewłaściwościizolacyjne.Niestetyniepochłaniająhałasu.Alternatywnymrozwiązaniemjestwypeł-nienieekranówakustycznychszkłemhartowanym,któremożebyćklejonez kilkuwarstw,abypoprawićwłaściwościakustycznei zwiększyćjegowytrzymałość.Wrazz liczbązastosowanychwarstwwzrastatakżecena.Innymrodzajemwypełnieniasąpłytypoliwęglanowe.Pomimokorzystnejcenymajątakżewady.Są

nimimałaodpornośćnapromieniowanieUVorazstosowaniemniejszychformatówniżw innychpłytachzewzględunamałąsztywność.Donajbardziejczasochłonnychrozwiązańnależąekrany

o konstrukcjisamonośnej,zbudowanez elementówdrobno-wymiarowych,np.gazonówlubpustakówprzeciwdźwiękowych,wykonanychzwyklez różnychrodzajówbetonu.Ponieważwszystkieelementykonstrukcjisąukładaneręcznie,tomożnaz nichformowaćróżnekształty,jednakpodtakąkonstrukcjęko-niecznajestodpowiedniodużadziałka.Niewątpliwymizaletamiekranówo konstrukcjisamonośnejsątrwałośći wytrzymałośćnadziałaniewarunkówatmosferycznych[9].

Koszty utrzymania i eksploatacji

Ekranyprzeciwhałasowetoniejednorazowywydatek,po-wstającyw momencieichkupnai montażu.Producencii wyko-nawcyosłonprzeciwhałasowychudzielajązwyklepięcioletniejgwarancjinatrwałośćkonstrukcji, jednakw gestiizarządcydrogi leży troskao  ichkonserwację i bieżąceutrzymanie.Przedpodjęciemdecyzjio konkretnymrozwiązaniunależyrozważyćmocnei słabestronystosowanychwypełnień.W pol-skichwarunkachklimatycznychnajwiększymzagrożeniemdlaekranówakustycznychjestkorozja.Jeślichodzio bieżąceutrzymanieekranówakustycznych,związanejestonogłówniez myciemzabrudzeńkomunikacyjnychorazusuwaniemgraffiti.O ilezabrudzeniakomunikacyjnesąłatwedousunięcia,o tyleusuwaniegraffitiwiążesięz wysokimikosztami.Abyichunik-nąć,możnapołożyćnapanelachspecjalnąwarwęochronną.Zwiększatojednakkosztynaetapiebudowy.

Literatura

[1]PN-EN1794-1Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Wymagania pozaakustyczne. Cz. 1. Właściwości mechaniczne i stateczność.

[2]PN-EN1794-2Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Wymaga-nia pozaakustyczne. Cz. 2. Ogólne bezpieczeństwo i wymagania ekologiczne.

[3]PN-ISO10847:2002.Akustyka. Wyznaczanie skuteczności ze-wnętrznych ekranów akustycznych w warunkach rzeczywistych.

[4]BoczkowskiA.:Kilka uwag o projektowaniu ekranów akustycz-nych.„ManagementSystemsinProductionEngineering”2013,No. 2,pp.32–36.

[5]EngelZ.,SadowskiJ.,Stawicka-WałkowskaM.,ZarembaS.:Ekrany akustyczne.MinisterstwoOŚZNiL,InstytutMechanikii WibroakustykiAGH.Kraków1990.

[6]BoczkowskiA.,KomoniewskiM.:Weryfikacja algorytmów obliczania efektywności ekranowania drogowych ekranów aku-stycznych w warunkach rzeczywistych. MateriałyXXXIZimowejSzkołyZwalczaniaZagrożeńWibroakustycznych.Gliwice–Szczyrk2003,s.13–20.

[7]PN-EN1793-1:2001Drogowe urządzenia przeciwhałasowe. Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych. Cz. 1. Właściwa charakterystyka pochłaniania dźwięku.

[8] PN-EN 1793-2:2001 Drogowe urządzenia przeciwhała-sowe. Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości aku-stycznych.Cz. 2.Właściwa charakterystyka izolacyjności od dźwięków powietrznych.

[9]ZawieskaJ.:Ekrany akustyczne – regulacje prawne i stosowane rozwiązania – cz. I. „In-żynierBudownictwa”2012,nr10,s.52–56.