Ekrany akustyczne

Istota problemu

Ekran akustyczny

trzeba traktować jak każdą budowlę i dlatego

powinien go

projektować zespół specjalistów z dziedzin: akustyki, architektury oraz fachowcy

od konstruowania jak i technologii.

Do gestii

akustyki

należy między innymi zaprojektowanie ekranu (dobór

materiałów), jego geometria, położenie względem źródła emisji hałasu. Należy

traktować jednocześnie ekran jako element

architektoniczny

uwzględniając

przede wszystkim: ukształtowanie terenu, charakter zabudowy, warunki

klimatyczne itd. Każda tego typu budowla prócz funkcji przeciwhałasowych,

powinna nie zaburzać atrakcyjności otaczającego go krajobrazu.

Rola

konstruktora

także nie jest bagatelna, gdyż ustala on obciążenie poziome

od wiatru, w szczególności określa bardzo istotny współczynnik porywów wiatru

( posadadowienie na skarpach nasypów będzie inne niż w wykopach). W

przypadku

technologii

wykonywania kranów akustycznych istnieje problem

dokładności wykonania tzw. imperfekcji geometrycznych zwłaszcza złączy

ponieważ do w znacznym stopniu wpływa na późniejszą poprawność

funkcjonowania ekranów.

S tu d e n c k i e K o ł o N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Wpływ hałasu na funkcjonowanie środowiska

przyrodniczego.

Hałas

jest czynnikiem zanieczyszczającym środowisko.

Zagrożenie drganiami i hałasem istnieje wszędzie zarówno w

środowisku pracy jak i w domu… Wyższy stopień urbanizacji wymusił

na wielu krajach próbę diagnostyki jak i zwalczania skutków hałasu.

Objawiło się to produkcją maszyn i urządzeń

cichobieżnych

stosowanie materiałów

dźwiękochłonnych, dźwiękoizolacyjnych i

wibroizolacyjnych.

Ten rozwój nie ominął również bardzo ważnej

branży komunikacyjnej.

W Polsce, problem, był długo bagatelizowany, jednakże

Instytut

Techniki Budowlanej

opracował mapy obrazujące stopień

zanieczyszczenia hałasem naszego kraju. Ustalono wtedy

cztery

główne stopnie zagrożenia hałasem

I stopień-

TZH poniżej 15% LZH poniżej 16% (zagrożenie małe)

II stopień-

TZH 15-25% LZH 16-25% (zagrożenie średnie)

III stopień-

TZH 25-30% LZH 25-35% (zagrożenie duże)

IV stopień-

TZH powyżej30% LZH powyżej 35% (zagrożenie b. duże)

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

TZH

- globalny wskaźnik % określający stopień

zanieczyszczenia dużego obszaru hałasem o poziomie

ponadnormatywnym.

LZH

- globalny wskaźnik % określający stopień zagrożenia

ludności hałasem o poziomie ponadnormatywnym.

Podsumowując

TZH Polski wynosi 21%,

LZH 33%

(chociaż ciągle wzrasta). Najbardziej zagrożone są obszary

najbardziej uprzemysłowione tj.:

warszawski, łódzki,

dolnośląski

. Wraz z rozwojem sieci komunikacyjnych na

obszarze kraju, zwłaszcza autostrad ten problem od lat

odkładany na półkę, będzie musiał doczekać się w końcu

poważniejszego potraktowania i rozwiązania.

Jest to w

dzisiejszej dobie nieuniknione, leży to przecież w gestii

ochrony zdrowia i środowiska naturalnego

następnych

pokoleń.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Podstawowe rodzaje hałasu komunikacyjnego:

Komunikacja samochodowa.

Uciążliwość ruchu

dla otoczenia jest związana

odpowiednio z klasyfikacją dróg. Z punktu widzenia akustyki

pojazdy samochodowe są zbiorem pojedynczych źródeł

hałasu.

Każde z nich charakteryzuje się inną mocą akustyczną,

przemieszczając się z różną prędkością. Uciążliwość trasy

komunikacyjnej pod względem hałasu określone jest więc

na podstawie ogólnej liczby pojazdów w strumieniu ruchu

oraz ich rodzaju.

Bardzo ważnym czynnikiem jest

udział transportu

ciężkiego

, wpływający zdecydowanie na wzrost ogólnej

wartości poziomu dźwięku. Ze względu na charakter

działania w funkcji czasu,

hałas

komunikacji samochodowej

traktowany

jest

jako ciągły

, lecz o zmiennych wartościach

poziomu dźwięku.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Komunikacja szynowa.

Hałas komunikacji szynowej

w przypadku

pojedynczego źródła

jest hałasem występującym

z przerwami

, działającym w

określonym czasie, obejmującym przemieszczenie się pojazdu

szynowego na określonym odcinku trasy. Jednak w przypadku

stacji kolejowej

źródła

hałasu rozłożone są

w czasie i przestrzeni

oraz

mogą

nakładać się

na siebie, wtedy uciążliwość będzie

znacznie większa, zależna od liczby działających źródeł, czasu

ich emisji oaz przerwy w działaniu.

Komunikacja lotnicza.

Problem uciążliwości tego typu źródła hałasu jest szczególnie

istotny z racji

dużej i głośnej emisji

. Lokalizacja lotnisk musi

uwzględniać dwie sprzeczne tendencje. Z jednej strony należy

liczyć się z

długością drogi wznoszenia i podejścia

do lądowania,

z drugiej z

zasięgiem strefy uciążliwości

od tego typu operacji

lotniczych (start, hamowanie, rozruch silników, przelot).

S tu d e n c k i e K o ł o N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Hałas przemysłowy.

Hałas przemysłowy pochodzi na ogół od

urządzeń

stacjonarnych

, ale może stanowić przykład wszelkich

możliwych

kombinacji hałasu ciągłego i przerywanego

, o

stałej lub zmiennej wartości poziomu dźwięku. Źródłem

mogą być procesy technologiczne nie tłumione,

zlokalizowane bezpośrednio przy otwartym terenie lub

procesy technologiczne

o niedostatecznej izolacyjności

akustycznej ich budowy zewnętrznej. Powodem tych drugich

są przeważnie:

sprężarki, wentylatory,

które bez urządzeń

dźwiękochłonnych propagują hałas na duże obszary.

Inne źródła hałasu.

Obok źródeł hałasu zewnętrznego, powstałych w wyniku

rozwoju techniki, występuje trudny do normowania, o

przypadkowym miejscu i czasie działania, dużej

różnorodności charakteru –

hałas wewnątrzosiedlowy

Źródłem tego hałasu jest działanie człowieka.

S tu d e n c k i e K o ł o N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Szkodliwy wpływ hałasu na organizm człowieka

Hałasem

nazywamy każdy dźwięk szkodliwy, nieprzyjemny

lub niepożądany. Z definicji wynika, że hałas jest dźwiękiem

słyszalnym. Należy jednak uwzględnić zakłócenia wywołane

przez infra i ultradźwięki wprowadzając określenia hałas

słyszalny, hałas infradźwiękowy i hałas ultrdźwiękowy.

Szkodliwe działanie hałasu na człowieka można podzielić na

dwie grupy



Skutki funkcjonalne

: zaburzenie poczucia niezależności,

poczucia bezpieczeństwa, poziomu komfortu,

porozumiewania się, orientacji w środowisku co objawia się

obniżeniem wydajności i jakości pracy.



Skutki zdrowotne

: pogorszenie się sprawności psychicznej,

ogólnego stanu zdrowia, stanu somatycznego, obniżenie

sprawności słuchu, to wszystko powoduje poważne choroby

a razem ze skutkami funkcjonalnymi przyczynia się do

poważnych skutków społecznych i ekonomicznych o których

nie należy zapominać.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Poziomy hałasu

Przy analizie wpływu hałasu na organizm ludzki, hałasy można

podzielić na następujące grupy:



poniżej 35 dB



35 -70 dB



III

70 – 85 dB



85 – 130 dB



powyżej 130 dB

Analizując poszczególne grupy hałasów należy stwierdzić,

że hałasy nie przekraczające

35 dB

są dla zdrowia

nieszkodliwe, lecz mogą być jedynie denerwujące, mogą

również przeszkadzać w pracy wymagającej skupienia.

Hałasy o poziomie od

35 do 70

mają ujemny skutek na

organizm człowieka, powodują

zmęczenie układu nerwowego

obniżenie czułości wzroku

utrudnia rozumienie mowy

porozumiewanie się,

niekorzystnie wpływają na sen i

wypoczynek

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Hałasy o poziomie od

70 do 85 dB

, przy stałej ekspozycji

wpływają ujemnie na

wydajność pracy

, są szkodliwe dla

zdrowia. Występuje wówczas trwałe

osłabianie słuchu, bólu

głowy, zaburzenia nerwowe.

Hałasy o poziomie od

85 – 130 dB

są już bardzo

niebezpiecznymi dla organizmu człowieka. Powodują często

liczne zaburzenia m. in.

Układu krążenia, układu

pokarmowego, układu nerwowego i równowagi.

Hałasy o poziomach

wyższych od 130dB

, wytwarzają

drgania

niektórych

organów wewnętrznych

człowieka,

powodując ich choroby a nawet ich zniszczenie.

Przebywanie w takim hałasie powoduje

zaburzenia

równowagi, mdłości, zmienia proporcje zawartości różnych

składników krwi, wywołując pewne choroby psychiczne.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Propagacja hałasu w atmosferze

Hałas

jest zjawiskiem falowym. Stanowią go wszelkie

niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe lub szkodliwe drgania

ośrodka sprężystego, działające za pośrednictwem powietrza.

Propagacja hałasu

w atmosferze zachodzi na zasadzie

pobudzenia do drgań cząsteczek powietrza przez źródło

dźwięku i przekazywania ich energii kolejnym cząsteczkom

powietrza. Zjawisko to wiąże się ze zmianą ciśnienia

statycznego wywołany na skutek powstałego w ośrodku

zaburzenia zwany jest ciśnieniem akustycznym.

Dźwięk rozchodzi się

od źródła do odbiorcy

przebywając

pewien dystans. O tym jak głośno dociera, zależne jest od

charakteru czoła fali, pochłaniania przez grunt i powietrze, oraz

od zagospodarowania terenu.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Definicja ekranu akustycznego

Ekran

jest przegrodą między źródłem hałasu a

obserwatorem, powoduje on powstanie cienia

akustycznego, czyli ekranuje od hałasu. W obszarze cienia

akustycznego poziom dźwięku jest znacznie mniejszy od

poziomu przed ekranem.

Wartość ekranowania

–jest to różnica między

poziomem dźwięku w punkcie obserwacji ustalona dla

warunków bez ekranu i z ekranem.

Wszystkie metody obliczeniowe ustalające wartość

ekranowania dotyczą dwóch przypadków

źródła hałasu (z)

punktu odbioru (o),

gdy źródło hałasu i odbiorca znajduje

się na jednym poziomie i drugi przypadek gdy są na

różnych poziomach.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się fal

akustycznych w obecności ekranu.



Odbicie i pochłanianie fali dźwiękowej.

Odbicie fali dźwiękowej płaskiej od powierzchni

zachodzi zgodnie z zasadą, że

kąt padania jest równy

kątowi odbicia

, w przypadku gdy fala dźwiękowa pada na

przegrodę o skończonej grubości, to

prócz odbicia i

pochłaniania

, część fali może

przenikać przez przegrodę.



Ugięcie fali (dyfrakcja) i zjawisko interferencji.

Zakładając, że fale rozchodzą się jedynie po linii

prostej, w momencie gdy napotkają przeszkodę powinny

idealnie przejść ponad nią. Lecz tak nie jest, stwierdzono, iż

fale padające na krawędź ekranu

uginają się na jego brzegu

i przenikają w obszar za nim,

który powinien być

bezpiecznym terenem tzw.

cienia akustycznego.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

Zjawisko interferencji

Zjawisko

polega na

nakładaniu się pewnej liczby

fal akustycznych, dając w ten sposób wzmocnienie lub

osłabienie natężenia fali wypadkowej

. W teorii ekranów

zjawisko to będzie miało znaczenie przy zastosowaniu

układu dwóch równoległych ekranów odbijających wzdłuż

trasy komunikacyjnej lub zastosowaniu ekranu w niewielkiej

odległości od chronionego obiektu.

Dyfrakcja na krańcach ekranu

Ekran posiada skończoną długość, podczas gdy

źródło często można uznać za linię nieskończoną. Zaistnieje

wtedy problem pośredniego dojścia energii bokami ekranu

do obserwatora.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L

W ostatnich latach nastąpił dynamiczny wzrost liczby ekranów

wzdłuż ulic w miastach i wzdłuż dróg w terenie. Coraz częściej ekran

stanowi jednocześnie odgrodzenie nie tylko akustyczne ale także terenu

np.: wokół parkingów. Znaczne wymiary, różnorodność faktury

powierzchni i barwy ekranów kształtują na nowo otoczenia w miastach i w

krajobrazie wsi.



Grudzień 2002

Płyty dźwiękochłonne

CS-100-OT

prz

y Alei

Prymasa Tysiąclecia w Warszawie



Styczeń 2003

Budowa ekranu akustycznego z płytami

CS-100-OT

na terenie Browaru Żywieckiego

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L



Marzec 2000

W Chróścinie Opolskiej



Luty 2002

Ekrany na północnej obwodnicy Opola - Dwa

lata eksploatacji



Lipiec 2003

Ulica Nowotarska w Krakowie.



Lipiec 2003

Zakopianka - "Podjazd na Obidową" -

harmonia z naturą.

S tu d e n c k ie K o ło N a u k o w e K o n s tru k c j i M o s to w y c h i D ro g o w y c h P L



Kwiecień 2003

Rozpoczęto odbiory dźwiękochłonnych płyt

CS-100-OT

do budowy ekranów akustycznych

na obwodnicy Poznania



Maj 2003

Plac Imbramowski - ciszej w miejscu pracy



Maj 2003

Jedyny domek rekreacyjny zbudowany z

elementów ekranów akustycznych. Pustaki

CS-24-1-30T.



Maj 2003

Polskie Radio Kraków



Lipiec 2003

Autostrada A2 - obwodnica miasta Poznania



Październik 2003

Początek montażu płyt CS-100-OT na

krajowej "czwórce"



Listopad 2003

Stacja STATOIL - Kraków



Grudzień 2003

Obwodnica Sochaczewa



Luty 2004

Cicha zajezdnia Przedsiębiorstwa Komunikacji

Miejskiej w Czechowicach - Dziedzicach.



Maj 2004

KAUFLAND - Kraków



Grudzień 2004

KAUFLAND - Zabrze



Lipiec 2004

Zielony ekran

Składam podziękowanie dla

dr inż. A.

Wasilewskiego

oraz jego dyplomantki

mgr inż.

Małgorzaty Dębskiej

jak również Przedstawicielom Katedry Budownictwa

Drogowego PL i Lubelskiej Okręgowej Izby

Inżynierów Budownictwa:

dr inż. Sławomira Karasia, dr inż. Lucjana Gazdy, Katarzyny

Guz

Za pomoc i udostępnienie materiałów oraz zdjęć

pomocnych w realizacji niniejszej prezentacji…

Dziękuje Wszystkim za uwagę..

Autor prezentacji ADAM STĄSIEK

Document Outline