Aktualne wydanie

SS-06-2019-I okladka 01

 6/2019

wydanie dwujezyczne (pol-ang)

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

 GP19-480x105px 

 GLASS 480X120

 

Specyfika przezroczystych ekranów akustycznych
Data dodania: 06.03.09

Obecnie wszystkie polskie inwestycje komunikacyjne, dotyczące dróg nowych, jak również i tych modernizowanych, poprzedzają oceny ich wpływu na środowisko, a w tym analizy stopnia zagrożenia hałasem. Dlatego też powszechną praktyką jest projektowanie wszelkich możliwych zabezpieczeń antyhałasowych - m.in. ekranów akustycznych - wszędzie tam, gdzie trasy komunikacyjne sąsiadują z budynkami mieszkalnymi (jedne z nowszych polskich realizacji ekranów widoczne na rys. 1, 2 i 3).


Wprowadzenie

Generalnie, ekranowanie akustyczne w przestrzeni otwartej może następować za pomocą naturalnych i sztucznych elementów urbanistycznych, które należy podzielić na [1]:

• elementy dźwiękochłonno-rozpraszające (zieleń, elementy budowlane o małych wymiarach przestrzennych),

• elementy ekranujące (odbijające lub dźwiękochłonno-izolacyjne): sztuczne (ekrany, budynki, wykopy, nasypy, estakady) i naturalne (ukształtowanie terenu, jary, wąwozy, wzgórza),

• elementy dźwiękochłonno-odbijająco-ekranujące (np. nasypy pokryte zielenią).

Sztuczne ekrany akustyczne, stosowane wzdłuż ciągów tras komunikacyjnych, można zróżnicować na dźwiękochłonne lub odbijające, w zależności od materiału zastosowanego do ich konstrukcji. Przezroczyste ekrany akustyczne, których specyfika jest główną treścią tego artykułu, zaliczane są do ekranów odbijających.

Inżynieria materiałowa, w swoich osiągnięciach, wychodzi naprzeciw wykorzystywaniu w praktycznych zastosowaniach takich materiałów, których cechy fizyczno-mechaniczne oraz te dotyczące izolacyjności akustycznej predysponują je do uniwersalnych zadań. Przykładem tego jest Plexiglas - szkło akrylowe o bar-

dzo dobrych parametrach materiałowych, jak również dających możliwości tworzenia różnorodnych i ciekawych pod względem estetycznym ekranów akustycznych. Przezroczyste ekrany, usytuowane na przykład na obiektach mostowych (rys. 1), nie ograniczają w żaden sposób widoczności z obiektu na tereny doń przyległe i harmonizują w sposób wyjątkowo dobry z bryłą mostu. Transparentne płyty ekranów są doskonałym elementem „współgrającym" z innymi rodzajami ekranów akustycznych, w długich ciągach zabezpieczeń antyhałasowych wzdłuż tras komunikacyjnych. Wprowadzają urozmaicenie architektoniczne, a jednocześnie nie ograniczają widoczności z budynków sąsiadujących z ekranami (rys. 2).

Cechy materiałowe szkła akrylowego

Na podstawie polskiej abrobaty technicznej i danych zagranicznego producenta, właściowości fizyko-chemiczne jakie można wyróżnić dla płyt z tworzywa akrylowego Plexiglas to [5]:

• gęstość  1,19 ±0,05 g/cm3,

• moduł sprężystości  3100 ±150 N/ /mm2,

• wytrzymałość na zginanie  98 ±5 N/ /mm2,

• wytrzymałość na rozciąganie  70 N/ /mm2,

• wytrzymałość udarnościowa  12,0 ±0,6 kJ/ m2,

• współczynnik rozszerzalności cieplnej 0,070 ± 0,005 mm/m/K,

Rys. 1. Estakada węzła drogowego z obecnością przezroczystych ekranów akustycznych

Rys. 2. Dwumodulowy ekran akustyczny: część dolna - płyty trocinobetonowe (TECHBUD), część górna - ekran przezroczysty

Rys. 3. Urozmaicony architektonicznie ekran akustyczny (występowanie różnorodnych paneli, w tym przezroczystych)
 

• temperatura ugięcia pod obciążeniem 92 ±5oC,

• izolacyjność akustyczna - jest większa od wymaganej wartości 25,0 dB i można przytoczyć szczegółowe następujące dane:

1. izolacyjność akustyczna: przy grubości 15 mm ^ 29 dB, a przy grubości 20 mm ^ 32 dB,

2. wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej dla płyty akrylowej zbrojonej o grubości 15 mm: Rw = 35 dB,

3. tłumienie dźwięku powietrznego ściany z płyty akrylowej o grubości 16 mm: Rw = 30 dB,

• przepuszczalność światła dla płyt o różnej kolorystyce: bezbarwna - 92%, brązowa - 52%, niebieska - 55%, zielona - 60% (rys. 4),

• ciężar przy grubości 15 mm ^ 17,9 kG/m2, przy grubości 20 mm ^ 23,8 kG/m2,

• ugięcie płyty zwykłej o grubości 15 mm, przy odległości podpór l = 1425 mm: bez szyny usztywniającej - chwilowe 13,65 mm, trwałe 9,01 mm; z szyną usztywniającą - chwilowe 9,03 mm, trwałe 4,45 mm,


• odporność na uderzenia płyty o grubości 15 mm: rzut kamieniem - materiał odporny - powierzchnia uderzenia lekko matowa; rzut kulą (rys. 5) [4] - struktura zostaje zniszczona - nie powstają żadne odłamki zagrażające życiu i zdrowiu,

• ognioodporność - przy żadnej z prób ogień nie przechodzi na kontrolowaną powierzchnię - w miejscu działania płomienia powstaje brązowe zabarwienie.

Wymienione parametry, które odpowiadają Plexiglas, świadczą o jego bardzo dobrych cechach fizyko-chemicznych i akustycznych. Z jednej strony jest to doskonale trwały materiał, który nawet w sytuacji uderzenia taboru samochodowego nie stwarza zagrożenia (ze względu na sposób niszczenia), z drugiej - wykazuje zadawalającą izolacyjność akustyczną.

Należy jednak podkreślić, że wszędzie tam, gdzie występuje bardzo bliskie sąsiedztwo szlaku komunikacyjnego z ekranem akustycznym, na przykład na obiekcie mostowym, (rys. 6) wymagane jest stosowanie tafli szkła akrylowego zbrojonych włóknami poliamidowymi.

Płyty z przezroczystego tworzywa akrylowego przeznaczone są do budowy ekranów akustycznych jako elementy wypełniające przestrzenie między słupowymi elementami konstrukcyjnymi tych ekranów (rys. 6).

Zasadniczo, płyty te można stosować do ekranów przeciwhałasowych, zlokalizowanych w pasach drogowych w następujących odległościach od krawędzi jezdni:

• płyty niezbrojone w odległości nie mniejszej niż 12,0 m,

• płyty zbrojone w odległości nie mniejszej niż 1,5 m.

Włókna poliamidowe w płytach zbrojonych ułożone są równolegle do siebie, prostoliniowo, w środku grubości płyty, we wzajemnych odległościach nie większych od 30 mm [2],[4].


Rys. 4. Różnorodne pod względem zabarwienia szkło akrylowe

Rys. 5. Zniszczenie struktury płyty szkła akrylowego podczas próby uderzenia kulą

Rys. 6. Efektowny ekran z Plexiglas Soundstop XT (płyty zbrojone) na wiadukcie Munchberg, w ciągu niemieckiej autostrady A9

Rys. 7. Przypadek płyty o gr. 15 mm, z czterema krawędziami zamocowanymi

 

Naprężenia w płycie akrylowej pod wpływem działania wiatru

W kompleksowych analizach dotyczących płyt z tworzywa akrylowego, wykorzystywanego w konstrukcjach ekranów akustycznych, priorytetowe znaczenie mają cechy fizyko-chemiczne materiału. Istotna jest izolacyjność i efektywność

tego typu przegrody akustycznej, ale także stateczność całościowej konstrukcji ekranu pod obciążeniem wiatrem.

Producent materiału Plexiglas przeprowadził analizy dotyczące naprężeń i przemieszczeń w modułowej płycie akrylowej o szerokości 2000 mm, pod wpływem działania wiatru.

Analiz dokonano na przykład dla płyty o grubości 15 mm (przy standardowej szerokości modułu 2000 mm) dla długości (rozpiętości tafli) w przedziale od 1500 do 3000 mm - rys. 7, z uwzględnieniem zamocowania na wszystkich krawędziach.

Inny rozpatrywany wariant to płyta o grubości 20 mm, o szerokości 2000 mm oraz długości od 1500 do 3000 mm, zamocowana tylko na trzech krawędziach - rys. 8 oraz płyta o tych samych parametrach, lecz zamocowana na wszystkich krawędziach - rys. 9.

Jak można się domyślać, sposób zamocowania płyt ekranu wpływa istotnie na wielkość naprężeń i przemieszczeń, zależnych też od grubości ekranu, (przy tych samych wartościach obciążenia wiatrem dla różnych analizowanych wariantów) [2].

Pojedyncze przezroczyste płyty Plexig-las mocuje się do konstrukcji wsporczej ekranu na całym obwodzie za pomocą przystosowanych do tego elementów mocujących.

Wysokość płyty (przy stałym module szerokości równym 2000 mm) jest ustalana na podstawie analiz projektowych, uwzględniających obliczenie efektywności akustycznej ekranu oraz określenie stateczności, m.in. pod obciążeniem wiatrem.

W przypadku budowy ekranów o wysokości płyt akrylowych większej niż 2,50 m, mogą być stosowane metalowe wzmocnienia poziome, o przekroju uzasadnionym obliczeniami statycznymi.

Płyty Plexiglas są wykorzystywane w ekranach akustycznych, ale też mogą pełnić rolę barier przeciwwiatrowych, na przykład wysoko w górach, gdzie silne podmuchy wiatru powodują zagrożenie dla użytkowników dróg. Na rysunku 10 pokazano realizację wysokiej bariery, której główną funkcją jest ochrona prze-ciwwiatrowa, ale, rzecz jasna, jest równocześnie ekranem akustycznym. Widoczne - poziome wzmocnienia konstrukcyjne oraz odchylenie od pionu tafli ekranu, co jest korzystne zarówno pod względem przeniesienia naprężeń wynikających z obciążenia wiatrem, jak również specyficznego obicia fali akustycznej od tego typu ekranu.

Przenoszenie dużych naprężeń przy działaniu wiatru o znaczych prędkościach i możliwość wykorzystywania płyt o żądanej wysokości predysponuje szkło akrylowe do zastosowań w wielu nieograniczonych wariantach konstrukcyjno-architek-tonicznych.

Rys. 8. Przypadek płyty o gr. 20 mm, zamocowanej na trzech krawędziach

Rys. 9. Przypadek płyty o gr. 20 mm, zamocowanej na czterech krawędziach

Rys. 10. Ekran przeciwwiatrowy w ciągu włoskiej autostrady Turyn - Bardonecchio (Piemont)

W grudniu 2004 roku nastąpiło głośne otwarcie nowego, imponującego, francuskiego obiektu mostowego o konstrukcji wantowej - wiaduktu Millau (rys. 11) gdzie zastosowano bariery przeciwwietrzne, o wysokości 3,50 m [4], złożone ze stalowej konstrukcji wsporczej wypełnionej zbrojonym szkłem akrylowym Plexiglas.

Projekt ekranów przeciwwiatrowych, będących jednocześnie ekranami akustycznymi był niezbędny, gdyż pomost tego obiektu mostowego jest usytuowany na ogromnych wysokościach, z racji występujących tam bezprecedensowych w skali światowej wysokości podpór mostowych dla obiektu o konstrukcji podwieszonej (wantowej). Obciążenie wiatrem, o bardzo istotnych prędkościach na tych poziomach ponad terenem, byłoby zatem kolosalnym zagrożeniem dla użytkowników, gdyby uniknięto zastosowanych barier. Oczywiście, dzięki zaistnieniu transparen-tnych płyt Plexiglas, ograniczono automatycznie wpływ hałasu komunikacyjnego na środowisko. W przestrzeni otwartej fale akustyczne z obiektów mostowych propagowane są na znacznie większe odległości, niż w przypadku odcinków autostrad poza konstrukcjami mostów.

Inne właściwości Plexiglas wyróżniające ten materiał

Zabarwienie Plexiglas Soundstop w siedmiu różnych kolorach - w tym trzy odcienie blękitu, trzy odcienie zieleni, jeden odcień brązu - pozwala na uzyskanie zamierzonej, określonej wizji architektonicznej dla ekranów akustycznych, wypełnionych tym rodzajem szkła. Na przykład Włosi bardzo często stosują płyty błękitne, co na pewno wspaniale harmonizuje z kolorem włoskiego nieba (rys. 10).

Wiele górskich, włoskich wiaduktów drogowych wyposażono w niebieskie ekrany, ale też kolejowe obiekty mostowe, dla przykładu na trasie kolei szybkiej Rzym - Neapol, zabezpieczono ekranami akustycznymi z charakterystycznym głębokim kolorytem (rys. 12).

Rys. 11. Francuski wiadukt autostradowy Millau z osłonami przeciwwietrznymi z materiału Plexiglas GS CC


Bardzo ważne jest funkcjonowanie transparetnych tafli Plexiglas w środowisku. Woda deszczowa jest w stanie w wielu przypadkach oczyścić powstałe na płytach zabrudzenia z kurzu i błota. Przy nadmiarze takich zanieczyszczeń mechaniczne oczyszczanie też nie stanowi wielkiego problemu.

W analizach zachowania się tego materiału (Plexiglas XT i GS), poddanego działaniu wody, jednym z ciekawszych parametrów jest przepuszczalność pary wodnej, którą określono na poziomie 2,3 * 10-10 g cm/cm2 h Pa, natomiast przepuszczalność dla: N2  4,5 * 10-15
O2  2,0 * 10-14 g cm/cm2 h Pa
CO2  1,1* 10-13
powietrza ^ 8,3 * 10-15


Rys. 12. Barwny ekran akustyczny wiaduktu kolejowego

Wielkim problemem w zastosowaniach przezroczystych ekranów, szczególnie w warunkach śródmiejskich, jest niszcząca oraz szpecąca działalność pseudoarty-stów, uprawiających graffiti. Specjalny system Anti-graffiti Plexiglas wprowadził płyty o powierzchni znacznie bardziej odpornej na chemiczne zabrudzenia i łatwiejszej do oczyszczenia. Na rys. 13 pokazano specyfikę płyty wyprodukowanej według wymienionego standardu [4].

Dla płyt dźwiękoszczelnych Plexiglas Soundstop charakterystyczne są modułowe wymiary tafli płaskich: 2000x2500 mm, 2000x3000 mm, 2000x4200mm, 2000x5000mm, przy grubości tych płyt 15, 20 oraz 25 mm.

Plexiglas, stosowany w ochronie akustycznej, może być wykorzystany w wersji konstrukcji o powierzchni zakrzywionej, co daje nieprzeciętne wręcz możliwości inżynierskie, architektoniczne i estetyczne, będąc synonimem rozmachu i ekspresji.

 


Rys. 13. Plexiglas systemu Anti-graffiti

Rys. 14. Konstrukcja wykorzystująca Plexiglas - niczym kopuła przy wjeździe do włoskiego tunelu Monte Barro

Rys. 15. Potężny przezroczysty ekran akustyczny w ciągu wschodniej obwodnicy Melbourne

Na rysunkach 14 i 15 widoczne są dwa przykłady zastosowań przezroczystych płyt szkła akrylowego w budownictwie komunikacyjnym, które można z powodzeniem identyfikować z konstrukcjami XXI wieku.

Nie jest obojętne użytkownikom dróg, jakich wizualnych wrażeń doznajemy poruszając się po autostradach, mostach, wiaduktach, czy estakadach. Projekt ekranów akustycznych wymaga zachowania konwencji zgodności funkcji i roli do spełnienia z zasadą pozytywnego, estetycznego odbioru.

 

Zakończenie

Wszechobecny hałas towarzyszył ludzkości, w różnym wymiarze, od zawsze.

Kiedy w starożytnym Rzymie położono bruk, dźwięki poruszających się powozów stały się nie do zniesienia. Ponadto cena oliwy była tak wysoka, że nie smarowano w ogóle osi, co powodowało skrzypy i piski. Aby temu zaradzić wydano ustawę Julia Municipalis (45 r. p.n.e), zakazującą ruchu pojazdów, z wyjątkiem wozów transportujących materiały na budowę świątyń oraz obiektów publicznych, wozów dziewic-westalek oraz kapłanów, wozów należących do orszaków, i na końcu - last but not least - wozów śmieciarzy [3].

Współcześnie lawina motoryzacyjna oraz rozwijająca się ekspansywnie na świecie szybka kolej powodują niespotykane w ubiegłych stuleciach potrzeby ochrony przed nadmiernym hałasem komunikacyjnym.

Przedstawione w artykule transparetne ekrany akustyczne są doskonałą drogą realizacji tej ochrony, z zachowaniem dbałości o to, aby budownictwo, które nas otacza, nie przytłaczało nas swoją formą, nie dawało negatywnych odczuć, a wręcz urozmaicało pejzaż szlaków komunikacyjnych.


Beata Stankiewicz

Politechnika Opolska

 

Literatura

[1] ENGEL Z., Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. PWN, Warszawa 2001.

[2] MAŃKO Z., STANKIEWICZ B„ Walka z hałasem komunikacyjnym w miastach. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław-Opole 2002.

[3] MAKAREWICZ R., Hałas w środowisku. Ośrodek Wydawnictw Naukowych, Poznań 1996.

[4] www.roehm.com

[5] APROBATA TECHNICZNA IBDiM. Nr AT/2000-04-0114 Płyta akustyczna zbrojona i niezbrojona Plexiglas Sound-stop.



patrz też:

- Santiago Calatrava – kreator piękna przestrzeni , Beata Stankiewicz, Świat Szkła 1/2011więcej informacji: Świat Szkla 3/2005

- Szklane ekrany akustyczne , Jan Adamczyk, Dorota Szałyga-Osypanka, Świat Szkła 12/2010

- Szklane ekrany akustyczne (SAKS Engineering), Świat Szkła 12/2010

- Ekrany akustyczne (TUPLEX) , Świat Szkła 12/2010

- Krawędziowe wzmacniacze skuteczności tłumienia ekranów akustycznych , Świat Szkła - portal

- PLEXIGLAS SOUNDSTOP , Świat Szkła - portal  

- Efektowne i efektywne realizacje przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, Świat Szkła 3/2005

- Specyfika przezroczystych ekranów akustycznych , Beata Stankiewicz, Świat Szkła 2/2005

oraz:

- Przykłady zastosowania szkła w architekturze w aspekcie akustyki wnętrz , Jan Adamczyk, Dorota Szałyga-Osypanka, Świat Szkła 11/2010

- Ocena akustyczna okien według zharmonizowanej normy wyrobu, Anna Iżewska, Świat Szkła 7-8/2010

- Izolacyjność akustyczna drzwi, Anna Iżewska, Świat Szkła 3/2010

- Ocena akustyczna szyb zespolonych, Anna Iżewska, Świat Szkła 10/2009

- Nowy rynek okien, Jacek Danielecki, Świat Szkła 3/2009

- Charakterystyka akustyczna budynku, Jacek Danielecki, Świat Szkła 2/2009 

- Szkło i ochrona przed hałasem, Jolanta Lessig, Świat Szkła 1/2009

- Hałas pogłosowy w przestrzeniach przeszklonych, Jacek Danielecki, Świat Szkła 1/2009

- Właściwości akustyczne nawiewników powietrza, Jacek Nurzyński, Świat Szkła 9/2008

- Deklarowanie wskaźnika izolacyjności akustycznej budynku, Jacek Danielecki, Świat Szkła 7-8/2008

- Szklana powłoka budynku, a hałas środowiskowy, Jacek Danielecki, Świat Szkła 4/2008

- Akustyczne refleksje po seminarium Świata Szkla, Jacek Danielecki, Świat Szkła 1/2008

- Mapy akustyczne miast a okna, Jacek Danielecki, Świat Szkła 12/2007

- Wpływ powierzchni okna na izolacyjność akustyczną przegrody zewnętrznej, Jacek Danielecki, Świat Szkła 11/2007

- Budynki niebezpieczne akustycznie dla obywatela IV RP, Jacek Danielecki, Świat Szkła 10/2007

- Ochrona przed hałasem a miejsce zamieszkania, Gerard Plaze, Świat Szkła 10/2007 

- Zapotrzebowanie na okna akustyczne w obszarach aglomeracji miejskiej, Jacek Danielecki, Świat Szkła 9/2007

- Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych o konstrukcji słupowo-ryglowej, Barbara Szudrowicz, Świat Szkła 3/2007 

- Właściwości akustyczne ścian zewnętrznych i okien, Anna Iżewska, Świat Szkła 2/2007

- Ochrona budynku przed hałasem zewnętrznym, Jacek Nurzyński, Świat Szkła 3/2006

- Czy pragniesz ciszy? , 5/2005 

- Właściwości akustyczne szyb zespolonych, Anna Iżewska, Świat Szkła 4/2005 

- Efektowne i efektywne realizacje przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, 3/2005

- Specyfika przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, 2/2005

- Dwuwarstwowe elewacje szklane, a środowisko akustyczne pomieszczeń, Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 3/2004

więcej informacji: Świat Szkla 2/2005

 

 

 

 

01 chik
01 chik