Účinná ochrana před hlukem 1

Nárůst silniční a železniční dopravy, rozšiřování sítě rychlostních silnic, silnic I. třídy a dálniční sítě stejně jako budování železničních koridorů přináší zejména v městech a v hustě osídlených oblastech negativní ovlivnění životního prostředí a lidského organismu nadměrným hlukem. Dopravní zatížení, tj. počet projíždějících přepravních prostředků, je pouze jednou příčinou nárůstu hluku. Stejně významně se na zátěži podílejí i celková hmotnost přepravních prostředků, jejich typ a stáří, rozvoj zejména nákladní dopravy a budování rychlostních komunikací. 

Provoz na silničních komunikacích narůstá každý rok. Dle údajů Centrálního registru vozidel bylo k 30. 6. 2012 v ČR registrováno celkem 7 450 131 vozidel všech kategorií. Celkový nárůst registrací činil za půlroční období 91 404 vozidel.

Ministerstvo zdravotnictví ČR zpracovává každých pět let aktualizované hlukové mapy (obr. 1 a 2), v okolí silniční a železniční sítě v místě osídlených území. Na jejich základě a po podrobné analýze jsou navrhována konkrétní protihluková opatření k odstranění příčin nadměrného hluku včetně časového plánu jejich uskutečnění.

 

 

Negativní vliv hluku od provozu na pozemních komunikacích, železnicích i letištích je možné omezit několika způsoby. Patří mezi ně protihlukové zemní valy, okna s protihlukovou izolací, tiché kryty vozovek, pásy doprovodné komunikační zeleně a ve velké míře i protihlukové transparentní a netransparentní stěny. Účinnost protihlukových opatření závisí především na materiálu, umístění či rozměrech. Tyto parametry mají veliký vliv, proto se musí navrhovat s ohledem na akustické prostředí v dané lokalitě, míru hluku způsobeného hlukovými vlastnostmi daného dopravního prostředku či mírou provozu a maximální povolenou rychlostí v daném úseku. I samotná konstrukce vozovky má významný vliv na míru a rychlost šíření hluku.

 

Protihlukové stěny jsou pevné překážky postavené mezi dopravní cestou a obytnou oblastí, které nedokážou dokonale pohltit či odrazit všechny zvuky, ale sníží celkovou hladinu hluku o 5 až 10 dB, hluk od dopravních prostředků dokážou snížit až o polovinu. Narozdíl od zemních valů nejsou protihlukové stěny tak náročné na prostor. Na základě výzkumu a vývoje v posledních letech se v současnosti využívá v protihlukových stěnách rozmanitých materiálů, od klasických, jako je např. dřevo či beton, po recyklované materiály, sklocementy, skla, plasty či transparentní akryláty.

Protihlukové stěny jsou tvořeny panely většinou obdélníkového tvaru z různých materiálů, které jsou vkládány mezi ocelové nebo betonové nosné prvky (sloupky). Podle použitého materiálu a jeho pohltivosti lze stěny dělit do pěti kategorií A0–A4 a zároveň je lze rozdělit na odrazné, absorpční a vysoce absorpční. Za odrazivé jsou pokládány stěny, které sníží hladinu hluku při odrazu o méně než 4 dB. Absorpční stěny jsou schopny hladinu hluku snížit o 4 až 8 dB, zatímco stěny vysoce absorpční až o více než 8 dB.

Vzduchovou neprůzvučnost lze definovat jako schopnost materiálu (protihlukových stěn) snížit hladinu akustického tlaku zvukových vln procházejících přes tento materiál. Hodnota vzduchové neprůzvučnosti je značena jako DL_R (dB) a je rozdělena do čtyř kategorií B0–B3 (tabulka 1). V tabulce 2 jsou uvedeny minimální akustické požadavky na protihlukové stěny.

 

 

 

Mechanické vlastnosti protihlukových stěn se stanoví podle ustanovení, která jsou uvedena v ČSN EN 1794. Tato norma se skládá ze dvou částí: ČSN EN 1794-1 Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – neakustické vlastnosti, Část 1: Mechanické vlastnosti a požadavky na stabilitu a ČSN EN 1794-2 Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – neakustické vlastnosti, Část 2: Obecné požadavky na bezpečnost a životní prostředí.

V normě ČSN EN 1794-1 jsou popsány požadavky na mechanické vlastnosti protihlukových stěn bez ohledu na druh použitého materiálu. Protihlukové stěny musí vyhovovat posouzení na zatížení větrem a stálé zatížení vlastní tíhou, poškození nárazem odletujících kamenů v případě silničních komunikací, bezpečnost při nárazu vozidla a dynamické síly při odstraňování sněhu.

V ČSN EN 1794-1 jsou uvedeny přílohy, které popisují požadavky, postup a podstatu zkoušení konstrukcí protihlukových stěn pro jednotlivé typy zatížení:

● Příloha A: Zatížení větrem a statické zatížení,

● Příloha B: Vlastní tíha,

● Příloha C: Odolnost proti nárazu kamenů,

● Příloha D: Bezpečnost při nárazu vozidla,

● Příloha E: Dynamická zatížení při odstraňování sněhu.

 

ČSN EN 1794-2 – Část 2: Obecné požadavky na bezpečnost a životní prostředí popisuje požadavky na bezpečnost a životní prostředí při výstavbě a provozu protihlukových zařízení. Podrobně jsou tyto požadavky specifikovány v přílohách:

● Příloha A: Odolnost proti požáru křovin,

● Příloha B: Druhotná bezpečnost (nebezpečí padajících úlomku),

● Příloha C: Ochrana životního prostředí,

● Příloha D: Únikové cesty v nebezpečí,

● Příloha E: Odraz světla,

● Příloha F: Průhlednost.

 

Na výplňové panely svislých protihlukových stěn se používá několik možných variant materiálů – beton, dřevo, ocel, hliník, cihly a jiné zdicí materiály, plast a recyklovaný plast, sklo, plexisklo.

Betonové protihlukové stěny jsou plné plošné prvky (panely) které se usadí mezi betonové či ocelové sloupky. Panely bývají převážně obdélníkového tvaru, ale je možně vyrobit i atypický tvar či tloušťku. Porézní struktura panelu řadí betonové stěny mezi zvukově pohltivé (tabulka 3). Výhodou betonových panelů je vysoká životnost a zároveň snadná údržba, vysoká požární odolnost a architektonická variabilita. Obtížnější však už může být výměna při poškození, vzhledem ke své hmotnosti jsou panely náročnější na přepravu a ze stejného důvodu jsou nevhodné pro mostní konstrukce.

 

 

U dřevěných konstrukcí a u konstrukcí na bázi dřeva je nezbytná jejich hloubková impregnace prostředky, které mají doklad o hygienické nezávadnosti. Narozdíl od betonových výplňových panelů mají dřevěné konstrukce omezenou životnost.

Štěpkocementové stěny jsou vyrobeny ze směsi dřevité štěpky, cementu a vodního skla. Svými vlastnostmi zaručují odolnost vůči vodě, soli, námraze, trouchnivění a mechanickému poškození. Příklad štěpkocementové protihlukové stěny je na obr. 3.

 

 

 

Ocel se u protihlukových stěn používá zejména na nosnou konstrukci. U gabionových stěn je to ocelové pletivo, u svislých stěn zase nosné ocelové sloupky nejčastěji profilů HEA (HEB) nebo U. Pozinkované či hliníkové systémy jsou ve většině případů prováděny jako sendvičové konstrukce, a to ze dvou plechů s výplní z minerální vaty. Největší výhodou těchto panelů je jejich hmotnost. Hliníkové panely lze provést ve třech variantách: odrazivý a jednostranně i oboustranně pohltivý. Tyto stěny dosahují zvukové pohltivosti DL_α kolem 18 dB (A4) a vzduchové neprůzvučnosti okolo 26 dB (B3).

Použití cihel a jiných zdicích materiálů jako výplňového materiálu v protihlukových stěnách předpokládá jejich odolnost vůči klimatickým účinkům, zejména působení vody a mrazu, stejně jako odolnost vůči agresivnímu prostředí (např. posypovým solím na silničních komunikacích). Stejně jako v předchozích případech je tento typ výplně uchycen do ocelových sloupků, které musí být opatřeny protikorozní povrchovou úpravou.

Protihlukové stěny s výplněmi z plastů či recyklovaných plastů mají nejnižší plošnou hmotnost a s tím spojené nejmenší přepravní náklady. Naproti tomu nevýhodou je nižší trvanlivost, použití různých spojovacích prostředků (např. hřeby, šrouby nebo lepené spoje), složité těsnění v místě připojení k ocelovým sloupům pomocí klínování, náročná a pomalá výměna panelu při poškození a tvarová nestabilita (průhyby). Životnost těchto systémů je navíc ovlivněna degradací plastů působením UV záření a teplotních změn v průběhu jednotlivých ročních období. PHS z plastů vykazují rovněž nízkou požární odolnost za vysokých teplot.

V případě transparentních protihlukových stěn, které neomezují výhled do krajiny, lze jako výplňový materiál použít skleněné tabule, osazované do ocelových sloupků, obvykle profilu HEB. Detailní uložení skleněného panelu je uvedeno na obr. 4. Tepelně tvrzené sklo je využíváno zejména tam, kde je zvýšené riziko mechanického či tepelného namáhání. V případě skleněných protihlukových stěn z tepelně tvrzeného skla se hodnoty vzduchové neprůzvučnosti pohybují až do 36 dB (např. pro sklo tloušťky 15 mm), pro vrstvená bezpečnostní skla tato hodnota dosahuje až 40 dB (např. složení Stratophone 10.10.2 s akustickou fólií). Nejdůležitější vlastností z hlediska návrhu nosných konstrukcí ze skla je pevnost a modul pružnosti (tab. 4). Youngův modul pružnosti je konstantní veličina nezávislá na chemickém složení skla, ve výpočtech ji lze uvažovat hodnotou 70 000 MPa, což je třetinová hodnota při srovnání s ocelí.

 

 

Výhodou skleněných panelů v protihlukových stěnách jsou optické vlastnosti neměnné v čase. Sklo je odolné vůči agresivnímu prostředí (posypové soli), UV záření a teplotním rozdílům. Sklo nekoroduje ani nestárne – jeho mechanické vlastnosti, průhlednost i průsvitnost zůstanou zachovány po celou dobu životnosti. Oproti plexisklu či polykarbonátu je odolnější vůč poškrábání – poškození vrypem.

 

 

 

Polykarbonát se ve větší míře začal ve stavebnictví využívat díky svým vlastnostem, jako je transparentnost a odolnost vůči klimatickým jevům. Výrobky z polykarbonátu jsou transparentní s prostupností světla až 85 %, mají dobrou tepelnou odolnost, odolnost vůči slunečnímu záření i povětrnostním vlivům, odolávají nárazům (mají velkou míru houževnatosti), malou nasákavost, vysokou mechanickou pevnost a zároveň mají nízkou hmotnost. Polykarbonátové desky si zachovávají své dobré vlastnosti i při vysokém teplotním zatížení. V zimě je schopen odolávat teplotám až –45 °C, naopak v létě polykarbonát snese teploty i okolo 140 °C. Jelikož polykarbonát má vysokou míru tepelné roztažnosti, je důležité zanechat určité dilatační spáry, díky nimž mohou polykarbonátové desky dobře pracovat. Důležitá je i povrchová UV ochrana, bez které by tento materiál nikdy nesplňoval dané požadavky.

U polymetylmetakrylátu neboli plexiskla se jedná o výrobu blokovou polymerací esterů kyseliny metakrylátové, což je průhledný syntetický polymer s vlastnostmi termoplastu. Plexisklo je transparentní materiál, který umožňuje průhlednost z obou stran. Díky svým vlastnostem je plexisklo v dnešní době využíváno velmi často, někdy může být označováno také jako akrylátové sklo, akrylát či polyakrylát, jde však o jeden a tentýž produkt s chemickým označením polymetylmetakrylát (PMMA). Mezi výhody tohoto materiálu patří vysoká hluková odrazivost. Hlukový útlum těchto stěn dosahuje až 36 dB. Tabule jsou odolné, a to jak mechanicky vůči nárazu, tak i vůči klimatickým podmínkám, jako jsou vítr či UV záření. Kromě čirého provedení s prostupností světla až 92 % se nejčastěji setkáváme s odstíny, jako je zelená, modrá či kouřová. Panely se ukládají do ocelových sloupků HEA (HEB) (obr. 5).

 

 

PAVEL HOTOVÝ

 

 

1) www.yourglass.com

2) www.aerolux.cz

3) http://hlukovemapy.mzcr.cz/silnice.html

4) http://www.autosap.cz/sfiles/a1-9.htm