Protihlukové bariéry ze sklovláknobetonu

Každý použitý konstrukční materiál má svoje specifické vlastnosti, které se přenášejí do konstrukčního řešení protihlukové bariéry a tím dávají celkové stavbě vyhovující nebo méně vyhovující parametry z hlediska výroby, dopravy a manipulace, montáže, životnosti a s tím spojené údržby v dané lokalitě.
Protihlukové bariéry ze sklovláknobetonu (SVB) jsou charakteristické svým subtilním provedením a tím celkově nízkou hmotností. Z hlediska protihlukové ochrany lze ze samotného SVB realizovat protihlukovou bariéru odrazivou, doplněním vhodné vrstvy zvukově pohltivého materiálu pak protihlukovou bariéru pohltivou. Jednotlivé varianty lze i navzájem kombinovat.
Navrhovaný systém SVB protihlukových bariér řeší i detaily uložení do konstrukce, kotvení, těsnění vodorovných a svislých spár, dílců únikových východů a náběhových a koncových sekcí.

Požadavky na protihlukové bariéry

Funkční požadavky a metody pro hodnocení zařízení pro snížení hluku silničního provozu jsou specifikovány v ČSN EN 14388 [1]. Pro protihlukové bariéry z SVB lze stanovit následující požadavky:

• Zvuková pohltivost (v případě pohltivých bariér), vyjádřená jednočíselnou veličinou pro hodnocení zvukové pohltivosti DL_α, definovanou v ČSN EN 1793-1 [2], by měla pro nejvyšší kategorii A4 přesahovat hodnotu 11 dB; v případě kategorie o stupeň nižší A3 pak dosahovat hodnot v rozmezí 8-11 dB.
• Vzduchová neprůzvučnost, vyjádřená jednočíselnou veličinou pro hodnocení vzduchové neprůzvučnosti DL_R, definovanou v ČSN EN 1793-2 [3], by měla pro nejvyšší kategorii B3 přesahovat hodnotu 24 dB.
• Odolnost proti chemickým rozmrazovacím látkám SVB skořepiny - odpad méně než 300 g/m².
• Odolnost proti mrazu, vodě a různým škůdcům.
• Odolnost použitých materiálů proti ohni.
• Hmotnost dílce při 4 m modulu a výšce 1,5-2 m pod 800 kg.
• Osazení do ocelových nebo do železobetonových sloupků s minimem spár, mezer a netěsností v konstrukci.
• Odolnost celé konstrukce proti zatížení větrem.

Tab. 1. Charakteristické vlastnosti sklovláknobetonu

Konstrukční řešení protihlukových pohltivých bariér

• Byl navržen SVB skořepinový dílec jako nosič a zároveň jako neprůzvučná část o rozměrech 3940x1640, resp. 2220 mm o tloušťce skořepiny 10 mm, vyztužený po obvodě SVB rámečkem výšky 110 mm a příčnými žebry tak, aby svými statickými parametry vyhověl na nejvyšší zatížení větrem, včetně extrémního zatížení v náběhových sekcích.
• Bylo provedeno měření zvukové pohltivosti minerální vlny o různých tloušťkách a objemové hmotnosti v rozsahu frekvencí 80-3000 Hz. Na základě dosažených výsledků byl pro konstrukci pohltivé vrstvy zvolen materiál Rockwool Techrock o tloušťce 100 mm a objemové hmotnosti 80 kg/m³.
• Problémovou otázkou byla krycí vrstva zvukového absorbéru, která by splňovala definované parametry z hlediska pronikání zvuku, odolnosti proti průniku vody a snadnému poškození mechanicky nebo hmyzem. Nakonec byla vybrána pevná skelná textilie s mikrootvory, umožňující průnik zvuku, ale nikoliv vody, která je nalepena na zvukový absorbér a na obvodový rámeček dílce.
• Většímu poškození zamezuje silně pozinkovaná ocelová rohož Ø 5 mm s oky 150x150 mm, která kryje celou plochu prvku a tvoří i estetický doplněk.
• Celý obvod dílce je lemován zvláštním druhem probarvené recyklované pryže tloušťky 10 mm, která jednak kryje zabudování konců rohože a jednak zvyšuje zvukovou pohltivost povrchu.
• Vodorovný styk jednotlivých dílců je řešen spojením na pero a drážku.
• Protihlukové dílce jsou vsazeny do ocelových sloupů z HEA profilů. Na základě statického výpočtu byly pro různé výšky protihlukových stěn zvoleny rozměrové řady profilů HEA 140 až HEA 220.

Ocelové sloupy jsou kotveny pomocí betonových pilotů. Na pilotech je posazen základový železobetonový panel, který zároveň slouží jako prvek vyrovnávající nerovnosti terénu. Protihlukové dílce jsou na styku s pásnicemi HEA profilů opatřeny páskem pružné mikropryže. Na přední pásnici jsou dotlačeny pomocí protiběžných plastových klínů, nebo za pomoci recyklovaného pryžového těsnění.
Místo ocelových sloupů je možno kotvit protihlukové dílce také jako vsazené nebo předsazené k betonovým sloupům.

Schéma SVB odrazivé bariéry. Vlevo průřez SVB dílce.

Hodnocení základních parametrů SVB bariér

Dílce o základních rozměrech: 3940x1640 mm nebo 3940x2220 mm o tloušťce 120 mm (10 mm skořepina + 110 mm rámeček) a o celkové hmotnosti 350 kg, resp. 420 kg byly podrobeny následujícím zkouškám v akreditovaných zkušebnách s těmito výsledky:

• zvuková pohltivost DL_α 10-11 dB;
• vzduchová neprůzvučnost DL_R 35 dB;
• odolnost proti vodě a CHRL odpad menší než 100 g/m²;
• zatížení větrem, větrová oblast I a II.

Konstrukční řešení protihlukových odrazivých bariér

Základem protihlukové odrazivé bariéry jsou SVB soklové dílce, odlehčené jádrem z polystyrenu. Díky tomu bylo dosaženo poměrně nízké hmotnosti. Soklový dílec rozměru 1x3 m tak váží 320 kg. Lícová strana dílce je zakřivená kvůli zvýšení odrazivé plochy dílce a usměrnění odražených vln. V horní části soklového dílce jsou zality krátké vlnové koty PFEIFER, které slouží především při manipulaci a při montáži protihlukové bariéry.
Na základový železobetonový panel je vždy posazen soklový dílec ze SVB, na který je dále osazen průhledný akrylátový panel s tloušťkou stěny 15 mm, který je díky své nízké hmotnosti vhodný i pro navrhovaný typ vylehčené protihlukové bariéry. Tato varianta je označována jako PB01.
Celková výška odrazivé protihlukové bariéry je dána výškou soklového dílce, která je vždy 1 m, a výškou průhledného panelu, která může být 1-4 m.
Pro zvýšení účinnosti odhlučnění může být bariéra na vrchní části opatřena přídavným zařízením - difuzorem, který modifikuje difrakční zvukové pole podle ČSN TS 1793-4 [4]. V našem případě se jedná o přiklonění posledního 0,5 m protihlukové bariéry do lícové strany pod úhlem 20°.
V místech, kde není nutný průhled přes protihlukovou bariéru, je místo akrylátového panelu na soklový dílec možno osadit prolamovaný skořepinový dílec ze SVB (varianta PB03). V horní časti dílce jsou opět zality transportní kotvy typu PFEIFER.

Závěr

Výsledkem je konstrukční systém nových technicky kvalitních výrobků s vyhovujícími parametry, subtilních, ale dostatečně kompaktních, s možností architektonického řešení základního skladebného prvku i atypů, vhodného pro výstavbu protihlukových bariér v dostavbách při stávajících komunikacích i při kompletaci nově plánovaných dopravních tras.

Tento příspěvek vznikl na základě výsledků řešení projektu FF-P/015 MPO ČR ?Nové cementové kompozity pro stavební prvky a konstrukce, splňující v provozu speciální technické i ekologické požadavky?.

Použitá literatura
[1] ČSN EN 14388 (737063) Zařízení pro snížení hluku silničního provozu - Specifikace.
[2] ČSN EN 1793-1 (737060) Zařízení pro snížení hluku silničního provozu - Zkušební metody stanovení akustických vlastností - Část 1: Určení zvukové pohltivosti laboratorní metodou.
[3] ČSN EN 1793-2 (737060) Zařízení pro snížení hluku silničního provozu - Zkušební metody stanovení akustických vlastností - Část 2: Určení zvukové neprůzvučnosti laboratorní metodou.
[4] ČSN CEN/TS 1793-4 (737060) Zařízení pro snížení hluku silničního provozu - Zkušební metoda pro stanovení akustických vlastností - Část 4: Vnitřní charakteristiky - Určení hodnot difrakce in situ.

autoři
Ing. Hynek Vilam, Ing. René Čechmánek, Pavel Trčka, Ing. Ludvík Lederer, Doc. Dr. Miroslav Doložílek, CSc.

odborné posouzení článku
Ing. Jindřich Schwarz, CSc.
Vedoucí státem akreditované zkušební laboratoře č. 1007.5 - zkušebna akustiky.

3D vizualizace protihlukové odrazivé bariéry PB01 a PB03