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. Na rozdíl od zemních valů nejsou protihlukové stěny tolik náročné na prostor.
Princip fungování protihlukových stěn
Protihlukové stěny jsou pevné překážky postavené mezi dopravní cestou a obytnou oblastí. 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. 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.
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. Na základě výzkumu a vývoje v posledních letech se v současnosti využívá v protihlukových stěnách rozmanitých materiálů, od klasických, jako je např. beton.
Další materiály používané pro protihlukové stěny:
- Dřevo
- Štěpkocement
- Ocel
- Hliník
- Plasty a recyklované plasty
- Sklo
- Polykarbonát
- Polymetylmetakrylát (plexisklo)
Dřevo a štěpkocement
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.
Čtěte také: Využití betonových stěn
Ocel, hliník a cihly
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).
Plasty a recyklované plasty
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.
Sklo
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. 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
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 -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.
Polymetylmetakrylát (plexisklo)
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).
Čtěte také: Konstrukce opěrných stěn
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 možné vyrobit i atypický tvar či tloušťku. Porézní struktura panelu řadí betonové stěny mezi zvukově pohltivé.
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
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.
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. 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. 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.
Kategorie vzduchové neprůzvučnosti
| Kategorie | DLR (dB) |
|---|---|
| B0 | méně než 10 |
| B1 | 10 - 14 |
| B2 | 15 - 24 |
| B3 | více než 24 |
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.
Kategorie zvukové pohltivosti
| Kategorie | DLα (dB) |
|---|---|
| A0 | méně než 1 |
| A1 | 1 - 3 |
| A2 | 4 - 7 |
| A3 | 8 - 11 |
| A4 | více než 11 |
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.
Čtěte také: Použití prefabrikovaných stěn
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.
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
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. 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 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).
Protihlukové stěny slouží ke snížení hluku ze silničního provozu a zabraňují přímému přenosu zvuku vzduchem. Protihlukové stěny jsou založeny na vrtaných železobetonových pilotách o průměru do 900 mm a hloubky do 6,5 m. PHS je také zakládána na betonový základ např. římsa mostu pomocí vrtaných kotev se sloupky s patkou. Do železobetonových pilot jsou zapuštěny (zabetonovány) železobetonové nebo ocelové sloupky průřezu H, do kterých jsou v nadzemní části zasouvány panely. V nadzemní části do výšky max.
Příklad systému Liadur
Dle provedených studií je životnost stěn Liadur až 50 let. Životnost betonových protihlukových stěn neovlivňují ani vysoké teploty, ani UV záření. Betonová absorpční vrstva nepodléhá vlhkosti a plísním. Dle statických výpočtů lze použít jednotlivé stěnové panely o délce až 6 m s minimálním průhybem i při silném větru. Při délce 6 m lze ušetřit na množství sloupků a zemních pracích až 1/3 nákladů. Protihlukový systém Liadur je ohleduplný k životnímu prostředí. Stěnové panely je možné recyklovat. Stupeň zvukové absorpce je závislý na tloušťce pohltivé vrstvy a tvaru vlny. Použitá formovací technika umožňuje prakticky libovolné tvary a profily dílců (trapézový, trojúhelníkový, obloukový). Hrubý povrch dílců je vhodným předpokladem snadného pěstování popínavých rostlin a zeleně. Vzhledem ke specifickým vlastnostem a struktuře mezerovité absorpční vrstvy tvořené kamenivem Liapor se nemohou na stěnách Liadur plně projevit škodlivé vlivy vlhkosti a působení chemických rozmrazovacích prostředků. Současně volné pronikání srážkové vlhkosti do mezer mezi zrny umožňuje efekt samočištění povrchu absorpční vrstvy. Nehrozí nebezpečí rozkrádání stěn.
Protihlukové stěny Liadur snižují nejen hlukovou zátěž způsobenou silniční dopravou, ale mohou se významně podílet i na snižování znečištěného životního prostředí. Zcela novým a technologicky zajímavým řešením, jak snížit emisemi znečištěné ovzduší je systém Liadur s využitím technologie TX Active. Tato technologie využívá přirozeného procesu fotokatalýzy. Při ní za pomoci působením světla dochází k rozkladu mnoha látek včetně vzdušných polutantů. Jelikož v přirozených podmínkách probíhá proces fotokatalýzy pomalu, lze urychlit rychlost reakce pomocí fotokatalyzátoru, kterým je oxid titaničitý TiO2.
Pohltivý panel KSP-PL Liadur je tvořen nosnou vrstvou betonu třídy C 30/37 XF4 a pohltivou vrstvou z lehkého mezerovitého betonu. Železobetonové panely se v závislosti na tloušťce nosné a pohltivé vrstvy mohou vyrábět se zvukovou pohltivostí A2 až A5. Panely mohou být jednostranně nebo oboustranně pohltivé, lícová strana má zpravidla povrch ve tvaru svislé trapézové vlny, rubová strana je vždy rovná. Soklové panely mohou být vyráběny v tl. 110 mm až 180 mm, max. Nosným prvkem pro akustické výplňové a soklové panely jsou železobetonové sloupky tvaru H. Osazují se v základní osové vzdálenosti 4,0 a 6,0 m do prefabrikovaných žb. patek nebo jsou zabetonovány do hlav pilot. Výška PHS je omezená max.
Výrobou a montáží betonových protihlukových panelů systému Faseton se společnost Leube Beton s. r. o. podílela na stavbě protihlukové stěny na dálnici D5 Zdice. Původní protihluková stěna již svými parametry a technickým stavem nevyhovovala současným požadavkům. Nová protihluková stěna má sloužit pro ochranu obytné zástavby obce Zdice před nepříznivými vlivy hluku ze silničního provozu na dálnici D5. Její umístění, rozměry a vlastnosti vycházejí z výsledků hlukové studie. Je postavena v úseku 26,127- 27,470 km (staničení D5) a navazuje na navrženou PHS Bavoryně. Stěna má minimální výšku 4,5 m nad niveletou dálnice a je postavena v systému protihlukových stěn Faseton. Založena je na pilotách, do kterých jsou vetknuty ocelové sloupy. Mezi sloupy jsou zasunuty železobetonové plošné dílce opatřené ze strany dálnice absorbéry pro pohlcování hluku. Dílce jsou zasunuty svojí nosnou betonovou částí mezi příruby ocelových sloupů a zároveň absorbéry částečně příruby překrývají, tedy protihluková vrstva je před sloupy. To působí jednak estetičtějším dojmem, ale hlavně absorbéry chrání příruby sloupů a pozitivní vliv to má také na akustiku. Byly použity absorbéry TRAPEZ.
tags: #protihlukové #stěny #betonové #typy #výhody #a