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 podílí i celková hmotnost přepravních prostředků, jejich typ a stáří, rozvoj zejména nákladní dopravy a budování rychlostních komunikací. Provoz na silničních komunikacích narůstá každý rok.
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.
Protihlukové stěny jsou pevné překážky postavené mezi dopravní cestou a obytnou oblastí, které nedokáží dokonale pohltit či odrazit všechny zvuky, ale sníží celkovou hladinu hluku o 5 až 10 dB, hluk od dopravních prostředků dokáží snížit až o polovinu. Na rozdíl od zemních valů nejsou protihlukové stěny tolik náročné na prostor.
Čtěte také: Chodníky z betonu: tipy a triky
Na základě výzkumu a vývoje v posledních letech se v současnosti využívá v protihlukových stěnách rozmanitých materiálů, od klasických, jako je např. beton.
Materiály používané pro protihlukové stěny
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.
Mezi další materiály patří:
- Dřevo
- Štěpkocement
- Ocel
- Hliník
- Plasty a recyklované plasty
- Sklo
- Polykarbonát
- Polymetylmetakrylát (plexisklo)
U dřevěných konstrukcí a u konstrukcí na bázi dřeva je nezbytná jejich hloubková impregnace prostředky, které mají doklad o hygienické nezávadnosti. Štěpkocementové stěny jsou vyrobeny ze směsi dřevité štěpky, cementu a vodního skla. Svými vlastnostmi zaručují odolnost proti vodě, soli, námraze, trouchnivění a mechanickému poškození. 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. Použití cihel a jiných zdících materiálů jako výplňového materiálu v protihlukových stěnách předpokládá jejich odolnost proti klimatickým účinkům, zejména vody a mrazu, stejně jako na agresivní prostředí (např. použití posypových solí na silničních komunikacích).
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. V případě transparentních protihlukových stěn, které neomezují výhled do krajiny, lze jako výplňový materiál použít skleněné tabule, které jsou osazovány do ocelových sloupků, obvykle profilu HEB. Tepelně tvrzené sklo je využíváno zejména tam, kde je zvýšené riziko mechanického či tepelného namáhání.
Čtěte také: Vlastnosti betonových podlah
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. 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.
Polykarbonát se ve větší míře začal ve stavebnictví využívat díky svým vlastnostem, jako je transparentnost a odolnost proti klimatickým jevům. Výrobky z polykarbonátu jsou transparentní s prostupností světla až 85%, mají dobrou tepelnou odolnost, odolnost proti 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 -45â?¦C, naopak v létě polykarbonát snese teploty i okolo 140â?¦C. Jelikož polykarbonát má vysokou míru tepelné roztažnosti, je důležité zanechat určité dilatační spáry, díky nimž mohou polykarbonátové desky dobře pracovat.
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 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 proti nárazu, tak i proti 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 jsou ukládané do ocelových sloupků HEA (HEB).
Betonové protihlukové stěny
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.
Výhodou betonových panelů je vysoká životnost a zároveň snadná údržba, vysoká požární odolnost a architektonická variabilita. Obtížnější však už může být výměna při poškození, díky své hmotnosti jsou panely náročnější na přepravu.
Čtěte také: Betonové květináče pro dům i zahradu
Vlastnosti betonových protihlukových stěn
- Vysoká životnost
- Snadná údržba
- Vysoká požární odolnost
- Architektonická variabilita
- Zvukově pohltivé (díky porézní struktuře)
Nevýhody betonových protihlukových stěn
- Obtížnější výměna při poškození
- Náročnější přeprava (kvůli vysoké hmotnosti)
Akustické vlastnosti protihlukových stěn
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 DLR (dB) a je rozdělena do čtyř kategorií B0 - B3 (tab. 1).
Protihlukové stěny musí zajistit vzduchovou neprůzvučnost, zvukovou pohltivost, musejí být pevné a stabilní, trvanlivé, musejí odpovídat hlediskům pasivní dopravní bezpečnosti a dobře esteticky působit. Vzduchovou neprůzvučností rozumíme schopnost protihlukových stěn snížit hladinu akustického tlaku zvukových vln procházejících přes tyto stěny. Zkoušení těchto výrobků je popsáno v ČSN EN 1793-2:1997, kde je deklarovaná jednočíselná hodnota DLR [dB], podle které jsou protihlukové stěny rozčleněny do čtyřech kategorií (viz tab. 1).
Snížení prostupu hluku 25 dB zajišťují stěny již při plošné hmotnosti od 40 kg/m2. Z tohoto hlediska není tedy příliš obtížné navrhnout vhodný typ stěny. Je jen třeba dodržet, aby plošná hmotnost nebyla nižší než 40 kg/m2 v žádném místě stěny.
Určení zvukové pohltivosti protihlukových stěn je deklarováno dle ČSN EN 1793-1:1997. Pro hodnocení zvukové pohltivosti protihlukových stěn byla zavedena jednočíselná hodnota DLα [dB], podle které jsou protihlukové stěny rozčleněny do pěti kategorií (tab. 2).
U pohltivých protihlukových stěn (jednoduchých - monolitických) tvoří vnější vrstvu materiál s vysokým činitelem zvukové pohltivosti přeměnou akustické energie na expanzní práci periodicky stlačovaného vzduchu v pórech. Při návrhu zvukopohltivého materiálu je tedy hlavní požadavek kladen na to, aby měl daný materiál pokud možno co největší možné množství pórů (podmínkou je otevřená pórovitost) a dále na to, aby distribuce pórů odpovídala požadavku na pohltivost materiálu v jistých frekvenčních oblastech.
Dále obecně platí, že čím je větší aktivní povrch protihlukových stěn, tím je vyšší stupeň absorpce hluku, kterého lze dosáhnout různými kombinacemi tloušťky žeber, popř. osovými vzdálenostmi žeber z různých pohltivých materiálů. Obtížnější je zajistit zvukovou pohltivost stěny. V místech, kde jsou potřebné oboustranné protihlukové bariéry, je nezbytné, aby byly tyto stěny provedeny jako vysoce absorpční, neboť jinak dochází k odrazu zvukových vln šikmo nahoru a tedy nad protihlukovou stěnu na protější straně silnice.
Z hlediska vhodných opatření pro Českou republiku v současnosti protihlukové stěny představují zřejmě nejčastější řešení při snižování (omezování) hluku z dopravy. Z hlediska tvaru bývá upřednostňován svislý tvar z betonových dílců, dále nachází uplatnění též dřevo nebo plast. V poslední době také v malé míře nalézá své uplatnění vedle speciálních polymerů například i odpadní pryž, sklo, lehké kovy nebo kombinace více materiálů či kompozitů. Nejčastěji používaným systémem je systém betonových protihlukových stěn.
Mechanické vlastnosti protihlukových stěn
Mechanické vlastnosti protihlukových stěn se stanoví podle ustanovení, která jsou uvedena v ČSN EN 1794. V normě ČSN EN 1794-1 jsou popsány požadavky na mechanické vlastnosti protihlukových stěn bez ohledu na druh použitého materiálu. ČSN EN 1794-2 - Část 2: Obecné požadavky na bezpečnost a životní prostředí jsou popsány požadavky na bezpečnost a životní prostředí při výstavbě a provozu protihlukových zařízení.
Systémy betonových protihlukových stěn v ČR
Nejčastěji používaným systémem je systém betonových protihlukových stěn. Stěna se v těchto případech dělí na nosnou a pohltivou část. Nosná část je vyrobená z železobetonu, která při dodržení předepsaného způsobu vyztužení vyhovuje pro stanovené zatížení požadavkům na únosnost a mezní deformaci podle ČSN EN 1794-1:1997 pro instalaci ve svislé poloze. Stejně tak i soklové panely, které jsou příslušenstvím systému. Dalším příslušenstvím je železobetonový sloupek protihlukových stěn, který je určen pro osazení samotných protihlukových stěn a soklových panelů a má průřez ve tvaru písmene H. Sloupy jsou konstruovány pro osazení výhradně ve svislé poloze. Osová vzdálenost sloupu se určuje podle výšky protihlukové stěny pro konkrétní použití. Soklové panely a sloupky jsou součástí jednotlivých systémů a nebudou dále předmětem rešerše uvedené v tomto příspěvku. Pouze je třeba podotknout, že akustické vlastnosti protihlukové stěny se stanovují současně s příslušným sloupkem.
Povrch pohltivé vrstvy na straně vozovky bývá vybaven vlnovou, resp. trapézovou strukturou, která zajišťuje vysoký absorpční účinek. Odvrácená strana může být hladká, příp. ji lze opatřit lamelovou strukturou či jinou povrchovou úpravou. Nejčastěji používaným materiálem pro pohltivou vrstvu betonových protihlukových stěn je lehké keramické kamenivo úzké frakce, dále pak dřevocement a drobnozrnný mezerovitý beton z přírodního kameniva úzké frakce (křemičité písky).
V tabulce 3 jsou přehledně uvedeny jednotlivé systémy protihlukových stěn v České republice z pohledu deklarovaných hodnot na základě normy ČSN EN 14 388:2006.
| Kategorie | DLR [dB] |
|---|---|
| B0 | DLR < 15 |
| B1 | 15 ≤ DLR < 25 |
| B2 | 25 ≤ DLR < 35 |
| B3 | DLR ≥ 35 |
| Kategorie | DLα [dB] |
|---|---|
| A0 | DLα < 4 |
| A1 | 4 ≤ DLα < 8 |
| A2 | 8 ≤ DLα < 11 |
| A3 | 11 ≤ DLα < 15 |
| A4 | DLα ≥ 15 |
tags: #betonové #protihlukové #stěny #vlastnosti