Przeznaczenie i podział ekranów akustycznych

W ostatnich latach natężenie ruchu drogowego i związany z nim hałas wzrosły drastycznie i wciąż rosną w alarmującym tempie. Udział ruchu drogowego w emisji hałasu w naszym środowisku przekracza 80%. Technicznie udoskonalone pojazdy i sama infrastruktura drogowa nie są w stanie skutecznie zredukować hałasu i chronić ludzi przebywających w sąsiedztwie szlaków komunikacyjnych przed jego szkodliwym działaniem. Znalezienie szybkiego i skutecznego sposobu ochrony ludzi i środowiska naturalnego przed hałasem stało się wyzwaniem dla naszych czasów. Jednym z najbardziej skutecznych i ekonomicznych sposobów na zmniejszenie poziomu hałasu jest zastosowanie ekranów akustycznych.

Firma CALVERO proponuje Państwu i środowisku naturalnemu płyty akrylowe dla przejrzystych ekranów akustycznych.
Płyty akrylowe potwierdziły z powodzeniem w ciągu ostatnich 20-tu lat swoją przydatność dla przezroczystych barier akustycznych wzdłuż dróg, autostrad i trakcji kolejowych.

Cechują je następujące właściwości:

• wysoka przezroczystość i klarowność obrazu (porównywalnie do szkła)
• bardzo wysoki stopień samooczyszczania płyt wskutek opadów atmosferycznych
• dostępność w co najmniej 7-u transparentnych kolorach
• ekstremalna odporność na czynniki atmosferyczne i starzenie
• łatwość formowania i obróbki
• możliwość kształtowania konstrukcji o wysokich wymaganiach i walorach architektonicznych
• lekkość (prawie 2-krotnie lżejsze od szkła)
• 10- letnia gwarancja (zgodnie z deklaracją producenta)
• zgodność z normami ZTV-Lsw 88, EN 1793 cz. 1-3, EN 1794 cz. 1-2
• możliwość poddania procesowi powtórnego przetworzenia (recycling)

Ponadto płyty w wersji PLEXIGLAS SOUNDSTOP® GSCC zawierają zintegrowany system włókien poliamidowych zatopionych w masie akrylowej, które zapobiegają powstawaniu wolnych odłamków zgodnie z normą ZTV-Lsw 88 rozdział 3.4.2, z EN 1793 i EN 1794 cz. 1-2. Na tej podstawie tylko PLEXIGLAS SOUNDSTOP® GSCC jest dopuszczony do stosowania w budownictwie mostowym bez zastosowania dodatkowej konstrukcji przechwytującej.

Zintegrowane z płytami włókna zapobiegają spadkowi odłamków mogących powstać np. w czasie uderzenia pojazdu w ścianę akustyczną. Ekrany akustyczne można podzielić ze względu na: własności akustyczne, konstrukcję, oraz warunki terenowe.

1. Ze względu na własności akustyczne ekrany dzielimy na:

• Odbijające – odbijają falę dźwiękową w kierunku źródła, np. z płyt akrylowych
• Odbijające – rozpraszające – posiadają dodatkowo własności rozpraszające w postaci zagłębień i wypustów
• Pochłaniające – posiadają kształt podnoszący chłonność, wypełnione materiałami absorpcyjnymi, możliwość osadzenia roślin (pnącza)

2. Rozpatrując konstrukcję, ekrany akustyczne dzielimy biorąc pod uwagę materiał z którego zbudowano ekran:

• metalowe
• betonowe
• betonowe z dodatkami innych komponentów
• szklane
• akrylowe
• ceramiczne
• drewniane
• inne

3. Rozpatrując warunki terenowe (ze względu na otoczenie drogi komunikacyjnej) ekrany dzielimy na:

• wolnostojące
• ekranujące drogę prowadzoną w wykopie
• ekranujące drogę na mostach i wiaduktach
• wykorzystujące istniejące zabudowania
• budowane w oparciu o naturalną rzeźbę terenu, tj.:
• nasypy naturalne i sztuczne
• uzupełnienie nasypu
• skarpy oporowe
• pasy zieleni

4. Przeważające kształty przekroju poprzecznego ekranów:

• pionowe (1)
• poziome (2)
• pionowe nadwieszone(3)
• prostopadłościenne (4)
• klinowe (5)
• trapezowe (6)
• łukowe (7)

5. Kształt rzutu pionowego:

• prostoliniowe
• krzywoliniowe (względy akustyczne, estetyka, warunki terenowe, usuwanie monotonii)

6. Sposób montowania ekranów:

• segmentowy (składany z kolejnych dużych segmentów o katalogowej wielkości),
• modułowy (składany z kolejnych elementów o małym module)

Model stosowany przy obliczeniach ekranów akustycznych.

Fala dźwiękowa wychodząca ze źródła dźwięku podlega pochłanianiu przez podłoże, odbiciu od podłoża i innych obiektów, oraz nakładaniu (interferencji), w wyniku czego następuje wzmocnienie lub osłabienie fali dźwiękowej.

Fala dźwiękowa napotykając na swojej drodze przeszkodę podlega częściowo pochłanianiu, odbiciu i ugięciu na krawędzi. Ugięcie fali, czyli dyfrakcja na krawędzi powoduje zmniejszenie efektywności ekranu w obszarze cienia akustycznego.

Wielkością określającą skuteczność działania ekranu jest jego efektywność akustyczna, określona jako różnica poziomów ciśnienia akustycznego w punkcie obserwacji przed wprowadzeniem oraz po wprowadzeniu ekranu.

Projektując ekran akustyczny wyznaczamy jego geometrię oraz jego usytuowanie względem źródła i odbiorcy, na podstawie wymaganej efektywności akustycznej. Usytuowanie jest często narzucone warunkami terenu, czy też wymiarami skrajni drogowej, dlatego obliczenia sprowadza się do określenia wysokości spełniającej wymóg żądanej efektywności ekranu.

Podstawowym schematem przy obliczaniu ekranów jest układ źródło – ekran – obserwator. Podstawowe znaczenie w ekranowaniu akustycznym ma zjawisko ugięcia fali na krawędzi ekranu, powodujące zmniejszenie się jego efektywności w obszarze cienia akustycznego.

Dopuszczalny poziom hałasu w zależności od rodzaju terenu w godzinach dziennych kształtuje się na poziomie 45-65 dB, a w godzinach nocnych jest o 10 dB niższy. Dopuszczalny poziom hałasu w terenie przeznaczonym na zabudowę mieszkaniową i obiekty użyteczności publicznej uregulowano Rozporządzeniem Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 13 maja 1998 roku (Dz. U. Nr 66, poz. 436, 1998r).

Na poziom hałasu drogowego mają wpływ następujące czynniki:

• natężenie ruchu
• średnia prędkość strumienia pojazdów
• procentowy udział pojazdów hałaśliwych (samochody ciężarowe, autobusy, tramwaje, motocykle)
• płynność ruchu
• rodzaj i stan nawierzchni
• pochylenie drogi

Głównymi źródłami hałasu komunikacyjnego są samochody. Poziom hałasu samochodu zależy od prędkości obrotowej silnika i prędkości jazdy. Hałas emitowany przez samochód będący w ruchu pochodzi od:

• pracy silnika i zespołów napędowych
• toczenia się kół po nawierzchni drogi
• uderzenia powietrza o nadwozie
• uderzenia elementów nadwozia

Dla przykładu poziom hałasu zewnętrznego pojazdów na postoju w odległości 3m od rury wydechowej wynosi od 75 dB dla samochodów osobowych do 90 dB dla samochodów ciężarowych. Poziom hałasu zewnętrznego pojazdów poruszających się z prędkością 50 km/h w odległości 7,5m wynosi odpowiednio 70 dB do 80 dB (dla porównania orientacyjny poziom hałasu startującego samolotu wynosi 110 dB, włączonego młota udarowego 100 dB, przejeżdżającego pociągu 90 dB, włączonej piły spalinowej 80 dB). W rzeczywistości na drodze nie występuje pojedyncze źródło, ale znaczna liczba źródeł dźwięku zmieniających swoje położenie i prędkość poruszania się. Z tego powodu do obliczeń wprowadzono pojęcie poziomu hałasu równoważnego (ekwiwalentnego).

Do celów obliczeniowych rzeczywiste źródła hałasu modeluje się źródłami teoretycznymi:

• jako źródło punktowe – wymiary małe w porównaniu z odległością – modelowane jako punkt drgający (pojedynczy pojazd emituje falę kulistą)
• jako źródło liniowe – długość źródła jest większa od odległości do punktu obserwacji – szereg źródeł punktowych w bliskiej odległości od siebie (powyżej 300 poj./h emitują falę zbliżoną do fali cylindrycznej).

Przy projektowaniu ekranów akustycznych należy uwzględnić zmianę poziomu dźwięku zależną od odległości od źródła dźwięku, rodzaju terenu i zieleni, rodzaju nawierzchni drogi oraz czynników atmosferycznych jak temperatura, wilgotność (wpływ wilgotności na tłumienie ujawnia się dla częstotliwości wyższej od 1000 Hz), ciśnienie atmosferyczne, prędkość i kierunek wiatru. Stosuje się również współczynniki przeliczeniowe w zależności od charakteru źródła (punktowe, liniowe) oraz określające redukcję poziomu dźwięku przez powierzchnię terenu i zieleni (od 0,9 dla terenu płaskiego pokrytego asfaltem do 1,5 dla leśnych pasów ochronnych).