CZ20165U1 - Protihlukový panel - Google Patents

Description

Protihlukový panel

Oblast techniky

Technické řešení se týká protihlukového panelu jako stavebního dílce pro budování protihlukových clon v oblasti zejména dopravního stavitelství.

Dosavadní stav techniky

Emise hluku a vibrací, šířící se od dopravních staveb, jsou jednou z významných složek negativního dopadu dopravy na životní prostředí. Intenzita hluku, šířící se ve formě vibraci, je ovlivňována zejména konstrukčním uspořádáním souvrství pod povrchem komunikace. Přenos vibrací nejlépe tlumí vložené pružné vrstvy, které jej minimalizují. Exponované nové tratě a silnice, io zejména v městské zástavbě, jsou budovány s těmito tlumicími vrstvami, které ve výsledku zvyšují komfort užívání a bezpečnost přilehlých staveb. Hluk, šířící se z dopravy vzduchem, zpravidla zasahuje větší plochu podél komunikací, a svým specifickým spektrem a intenzitou může mít negativní dopad zejména na zdraví obyvatel, zasažených jeho nepovolenými hladinami. Mezi základní opatření, omezující expozici hlukem takto zasaženého obyvatelstva, patří zejména vý15 stavba protihlukových clon. Ty se z hlediska funkce dělí do dvou základních skupin na pohltivé a odrazivé. Z hlediska konstrukce mohou být průhledné a neprůhledné, z hlediska materiálové základny betonové, dřevěné, plastové či z umělého kamene a jiných materiálů. Hlavní funkce odrazných clon spočívá ve vložení clony (překážky) proti směru Šíření hluku a jeho vychýlení nejlépe opačným směrem. Pohltivé clony jsou naopak navrženy tak, aby samy absorbovaly dopa20 dající hluk, a tak zabránily jeho dalšímu šíření. Jedná se o jednu část akustických požadavků, tzv. zvukovou pohltivost. Druhá část akustických požadavků je dána parametrem, který ovlivňuje množství hluku, jež projde skrz protihlukovou clonu, tzv. vzduchovou neprůzvučností. Tento parametr je ovlivňován zejména plošnou hmotností protihlukové clony. Zvuková pohltivost protihlukových clon je významným parametrem, který je ovlivňován materiálovými vlastnostmi povrchu přivráceném ke zdroji hluku. Pohltivost zajišťují akustické porézní pohlcovaěe (např. minerální vata). Vzhledem ke spektru silničního a železničního hluku aplikace pouze porézního pohlcovaěe vede k jeho poměrně velké tloušťce, jsou tedy potřeba efektivnější řešení při využití materiálů, která současně vedou k lepšímu přizpůsobení funkce zvukové pohltivosti celého spektra silničního a železničního hluku. Tohoto cíle lze s výhodou dosáhnout aplikací membrá30 nových a nebo helmholtzových rezonátorů, které při určitých frekvencích dosahují žádoucích parametrů. Aby tento efekt nebyl pouze úzkopásmový, jsou rezonátory doplňovány akustickými porézními pohlcovači. Výsledkem spojení obou principů je vyšší úroveň pohlcení na všech frekvencích silničního a železničního hluku.

Nejrůznější konkrétní protihlukové stěnové konstrukce a protihlukové clony jsou známy z mnoha patentových spisů. Například z německého patentového spisu DE-OS 42 19 946 je pro tyto protihlukové clony známý stěnový dílec, tvořený dvěma stěnovými betonovými vrstvami, opatřenými otvory a propustnými pro zvuk, mezi nimiž je upraven násyp, sestávající z 50 % ze zeminy a z 50 % z materiálů pohlcujících vlhkost, jako je drť z cihel a pod. Obdobně je vytvořen i betonový stěnový díl podle českého patentového spisu č. 284240, který je opatřen na jedné straně porézní absorpční vrstvou, která sestává z vrstvy propustné pro zvuk, opatřené otvory, za níž je upraven násyp, sestávající v podstatě pouze z volných minerálních křemičitých částic.

Protihlukové stěny ze dřeva a dřevěných kompozitů jsou známé např. ze spisu WO 99/24670. Dřevěné protihlukové stěny mohou být dále opatřeny nejrůznějšími zvuk pohlcujícími rohožemi. Tyto rohože přitom představují základní složku hlukové pohltivosti, dřevěné konstrukce mají za úkol kromě pomocné složky hlukové pohltivosti hlavně zajistit co nej vyšší vzduchovou neprůzvučnost. Celá konstrukce musí být samozřejmě odolná proti poryvům silného větru a nesmí se zbortit vlivem vlastní hmotnosti.

- 1 CZ 20165 Ul

Ze spisu EP 1 149 952 je dále známá i protihluková stěna, sestávající z masivních dřevěných desek, opatřených podélnými drážkami, otevřenými směrem ke zdroji hluku. Z dalších patentových spisů je známá např. protihluková bariéra podle EP 1 077 446, vytvořená z panelů zvuk pohlcujícího materiálu, kterým může být minerální vlna nebo skleněná vata, ve spisu WO

99/22075 je popsána protihluková stěna, obsahující několik vrstev minerálního vlněného rouna o různé hustotě, nebo ze spisu WO 01/086070 je známá konstrukce protihlukové stěny s akustickým izolačním panelem, sestávajícím v podstatě z jakékoli vlny z vhodného syntetického sklovitého vlákna.

Dále je známo řešení protihlukového panelu dle CZ PV 2003-3502, sestávajícím ze zvukopohltiio vé akustické konstrukce, která je ze své přední strany, přivrácené ke zdroji hluku, opatřena alespoň jedním profilovým a/nebo deskovým rezonančním retardérem, tvořeným profilovými lamelami, které mezi sebou vytvářejí zvuk jímající podélné vstupní štěrbiny, ústící do podélných vnitřních komor, přičemž profilové lamely jsou uspořádány do rezonanční soustavy.

Nevýhodou těchto složitějších konstrukcí protihlukových panelů je jejich značná výrobní a mate15 riální náročnost a tím i jejich vysoké pořizovací náklady.

Specifickým problémem je budování protihlukových stěn například na mostech a různých visutých železobetonových a ocelových konstrukcích, které nemohou být zatěžovány žádnými materiály, které by zhoršovaly jejich statickou bezpečnost. 1 z tohoto hlediska je proto použití výše uvedených konkrétních protihlukových stěn na těchto místech značně problematické.

Silniční a železniční hluk je přitom tím nebezpečnější, čím z větší výšky na chráněné území působí, neboť zasahuje i do velmi vzdálených oblastí od zdroje. Velmi intenzivně se proto uzavírají protihlukovými stěnami dopravní stavby zejména na mostech, aby tomuto nebezpečnému jevu zabránily. Protihlukové stěny pro tyto účely se například budují z transparentních odrazivých plastů, které ale často způsobují, že odražený hluk z mostu dopadá i do několik set metrů vzdále25 ných míst. Proto je lépe tyto stěny sestavovat z perforovaných hliníkových panelů, vyplněných akustickým porézním pohlcovačem. Cena těchto panelů je ale značně vysoká a také požadavky na jejich montáž neúměrně náročné.

Podstata technického řešení

Tyto nevýhody dosavadního stavu techniky jsou do značné míry odstraněny protihlukovým pa30 nelem jako stavebním dílcem protihlukových clon, budovaných například podél dálnic, silnic, železnic, letišť a průmyslových podniků, na silničních a železničních mostech a jiných visutých konstrukcích, zabraňujících Šíření zdraví škodlivého hluku, vznikajícího motocyklovým, automobilovým, železničním a leteckým provozem a provozem průmyslových podniků, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen dutou lamelou, uzpůsobenou jednak pro upevnění v nosné konstrukci a jednak pro její vodorovné uspořádání v clonové soustavě, přičemž dutá lamela je alespoň po jedné své čelní ploše, přivrácené ke zdroji hluku, opatřena nejméně jedním perforovaným profilem.

Výhodou protihlukového panelu podle technického řešení je jeho nízká hmotnost, rychlost a jednoduchost jejich kompletace. Uspořádání dutých lamel, tvořících po složení protihlukovou clonu, do vodorovné polohy v nosné konstrukci, tvořené např. železobetonovými či ocelovými nosnými sloupy, spolu s tuhostí profilu duté lamely umožňuje zvětšení rozpětí nosných sloupů až na 6 m, čímž jsou mimo jiné o polovinu snížené náklady na zakládání. Clonu z protihlukových panelů dle technického řešení lze montovat bez těžké mechanizace, takže je vhodná nejen pro mosty, ale i pro nepřístupná místa, kam se dopravní prostředky a jeřáby nemohou dostat, a to i do výsek přesahuj íc ích 10 m,

Při osazení dutých lamel protihlukového panelu perforovanými profily pouze z jedné své čelní plochy slouží z nich sestavená protihluková clona jako jednostranně pohltivá, při osazení z obou čelních ploch jako oboustranně pohltivá, a to vždy s vysokým stupněm vzduchové neprůzvuč-2CZ 20165 Ul nosti. Protihluková clona z dutých lamel bez těchto perforovaných profilů by sloužila pouze jako protihluková clona odrazivá.

Podstata technického řešení spočívá dále v tom, že perforovaný profil je s výhodou tvořen čelní perforovanou stěnou, pod níž jsou vytvořeny zvukopohltivé komory. Rovněž s výhodou je perfo5 rovaný profil pod zvukopohltivými komorami alespoň částečně vyplněn akustickým porézním pohlcovačem, např. minerální rohoží. Perforace čelní perforované stěny se může pohybovat v rozmezí 5 až 50 % její celkové plochy. Perforovaný profil, částečně nebo zcela vyplněný akustickým porézním pohlcovačem, nebo i nevyplněný, tvoří po osazení na dutou lamelu soustavu helmholtzových rezonátorů, naladěných na pohlcování normalizovaného spektra silničního a io železničního hluku.

Perforovaným profilem lze jednotlivé duté lamely resp. z nich sestavenou protihlukovou clonu opatřit jak při její montáži, tak i dodatečně, na jedné, druhé nebo i po obou stranách. Perforovaný profil zároveň plní funkci samosvomého zámku dutých lamel v protihlukové stěnové cloně sousedících protihlukových panelů.

Dutá lamela ve výhodném provedení protihlukového panelu podle technického řešení je tvořena extrudovaným recyklovaným nebo i novým plastem, přičemž pro její vodorovné uspořádání ve clonové soustavě je na svých bočních plochách rovněž s výhodou opatřena spojovacími zámky.

V případě požadavku na extrémně vysokou vzduchovou neprůzvučnost je vnitřní prostor duté lamely vyplněn neprůzvučnou výplní obvykle ze stabilizovaného kompaktního stavebního mate20 riálu. Může to být např. nízkopevnostní beton, ale i umělý kámen na bázi geopolymeru, přičemž neprůzvučná výplň může být vytvořena jako monolit, odlitý do vnitřního prostoru duté lamely nebo jako prefabrikát. Plošná hmotnost je pak tak vysoká, že odpovídá vzduchové neprůzvučnosti okolo 40 dB. A to je úroveň, překračující i nej vyšší požadavky akustíků a hygieniků.

Z protihlukového panelu podle technického řešení vzhledem k tomu, že jej lze kompletně vytvo25 řit z nevodivých materiálů a že jeho vodorovné uspořádání v protihlukové cloně nevyžaduje, na rozdíl od svislého uspořádání, použití jakýchkoli dalších obvykle kovových svorníků, je možno sestavit protihlukovou clonu elektricky nevodivou. Tyto protihlukové clony je proto možno budovat i podél elektrifikovaných železničních tratí v blízkosti trakčního vedení.

Protihlukový panel podle technického řešení v jeho komplexním provedení splňuje nejvyšší ná30 roky na protihlukové clony, které mají za úkol chránit přírodu a zdraví Člověka před jedním z nej nebezpečnějších neviditelných dopadů moderní civilizace, a účinně likviduje nebezpečný odpad, kterým je hluk v životním prostředí.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále blíže objasněno pomocí výkresů konkrétního příkladu provedení pro35 tihlukového panelu podle technického řešení, kde znázorňuje: obr. 1 - příčný řez schématem protihlukového panelu, obr. 2 - sestava dvou na sebe navazujících protihlukových panelů v prostorovém zobrazení, obr. 3 - prostorové zobrazení části protihlukové stěnové clony.

Příklad provedení technického řešení

Protihlukový panel dle zobrazeného příkladného provedení sestává z duté lamely i obdélníkového profilu, vyplněné neprůzvučnou výplní 6 z geopolymemího materiálu, v tomto případě odlitého do vnitřního prostoru duté lamely T Dutá lamela i je na jedné své čelní ploše, přivrácené ke zdroji hluku, opatřena perforovaným profilem 5.

Perforovaný profil 5 sestává z čelní perforované stěny 8, jejíž perforace je tvořena otvory, jejichž plocha tvoří v součtu 15 % z celkové plochy čelní perforované stěny 8. Pod čelní perforovanou

-3CZ 20165 Ul stěnou 8 jsou vytvořeny zvukopohltivé komory 9 a pod nimi je zbývající prostor perforovaného profilu 5 vyplněn akustickým porézním pohlcovačem 4, v tomto případě minerální rohoží.

Dutá lamela 1 je uzpůsobena jednak pro upevnění v nosné konstrukci 3, tvořené zde svislými nosnými sloupy, a jednak pro její vodorovné uspořádání ve svislé clonové soustavě, přičemž je zcela tvořena extrudovaným recyklovaným plastem, opatřeným stabilizátory proti UV záření. Pro její vodorovné uspořádání ve svislé clonové soustavě je dutá lamela I na své spodní a horní vodorovné ploše opatřena spojovacími zámky 2 ve tvaru do sebe zapadajících trojúhelníkových ploch. Vnější plochy protihlukového panelu jsou pak opatřeny antireflexní stálobarevnou vrstvou.

io Na obr. I je zároveň naznačena možnost připojení perforovaného profilu 5 i na druhou svislou boční plochu duté lamely i pomocí jeho zasunutí do upevňovacích drážek 7.

Průmyslová využitelnost

Kromě již výše uvedených možností využití, lze protihlukový panel podle technického řešení použít i pro protihlukové obložení staveb a ke snížení hlukové zátěže v uzavřených prostorech, např. v továrních halách.

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Protihlukový panel jako stavební dílec protihlukových clon, budovaných například podél dálnic, silníc, železnic, letišť a průmyslových podniků, na silničních a železničních mostech a jiných visutých konstrukcích, zabraňujících šíření zdraví škodlivého hluku, vznikajícího moto20 cyklovým, automobilovým, železničním a leteckým provozem a provozem průmyslových podniků, vyznačující se tím, že je tvořen dutou lamelou (1), uzpůsobenou jednak pro upevnění v nosné konstrukci (3) a jednak pro její vodorovné uspořádání v clonové soustavě, přičemž dutá lamela (1) je alespoň po jedné své čelní ploše, přivrácené ke zdroji hluku, opatřena nejméně jedním perforovaným profilem (5).

   25
2. 2* Protihlukový panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že perforovaný profil (5) je tvořen čelní perforovanou stěnou (8), pod níž jsou vytvořeny zvukopohltivé komory (9).
3. 3. Protihlukový panel podle nároku 2, vyznačující se tím, že perforovaný profil (5) pod zvukopohltivými komorami (9) je alespoň částečně vyplněn akustickým porézním pohlcovačem (
4. 4).

   30 4. Protihlukový panel podle nároku 2, vyznačující se tím, že perforace čelní perforované stěny (8) se pohybuje v rozmezí 5 % až 50 % její celkové plochy.
5. 5. Protihlukový panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutá lamela (1) je tvořena extrudovaným plastem.
6. 6. Protihlukový panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutá lamela (1) je

   35 pro její vodorovné uspořádání ve clonové soustavě na svých bočních plochách opatřena spojovacími zámky (2).
7. 7. Protihlukový panel podle alespoň jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vnitřní prostor duté lamely (1) je vyplněn neprůzvučnou výplní (6).

   -4CZ 20165 Ul
8. 8. Protihlukový panel podle nároku 7, vyznačující se tím, že neprůzvučná výplň (6) je tvořena geopolymemím materiálem.
9. 9. Protihlukový panel podle nároku 8, vyznačující se tím, že neprůzvučná výplň (6) z geopolymemího materiálu je vytvořena jako monolit, odlitý do vnitřního prostoru duté la5 mely(l).
10. 10. Protihlukový panel podle nároku 8, vyznačující se tím, že neprůzvučná výplň (6) z geopolymemího materiálu je vytvořena jako prefabrikát.