AKUSTICKOIZOLAČNÁ SCHOPNOSŤ STAVEBNÝCH PRIEČOK

Na svete žije viac ako 7,5 mld. ľudí, pričom najvyššia hustota zaľudnenia je v mestách. Bývame, pracujeme, vzdelávame sa a oddychujeme, využívajúc veľké objekty. Jedným z najdôležitejších faktorov, ktoré majú vplyv na pokles komfortu nášho každodenného života, je hluk a to na jednej strane ten, ktorý k nám prichádza a na strane druhej aj ten, ktorého sme príčinou. Čo je hluk? Hluk je nežiaduci, nepríjemný zvuk, prevažne vysokej úrovne, ktorého pôsobenie človeka obmedzuje alebo mu škodí. Väčšina z nás to vníma presne takto, ale ako sa dá vôbec s hlukom bojovať?

Na to, aby sme mohli pochopiť podstatu hluku a aby sme mu mohli predchádzať, musíme si v krátkosti zopakovať základné vedomosti z fyziky.

Začnime definíciou – čo je to zvuk? Najstručnejšie povedané – zvuk je akustická vlna s frekvenciou od 20 do 20 000 Hz, ktorá sa kmitaním rozptyľuje v pružných časticiach – teda v plynoch, kvapalinách a pevných telesách. Postačí porovnať hodnoty rýchlosti rozptyľovania zvuku v betóne = 5 000 m/s, vo vode = 1 450 m/s a vo vzduchu = 340 m/s a ihneď pochopíme pravidlo, že čím je prostredie pružnejšie, tým rýchlejšie sa vlna rozptýli. Súvisí to s odlišnosťou štruktúry jednotlivých prostredí – čím sú častice bližšie – tým sa zvuk rýchlejšie rozptyľuje. Dá sa povedať, že majú menší priestor na to, aby sa zrazili s ostatnými časticami a odovzdali im tak energiu. Takéto trenie častíc vyvoláva subjektívny sluchový vnem.

Zvuk sú teda zmeny akustického tlaku v prostredí s určitou frekvenciou, na ktoré reaguje orgán sluchu. Ľudské ucho reaguje na relatívnu zmenu hladiny zvuku vyjadrenú v decibeloch – dB. Najnižšia hodnota akustického tlaku pri frekvencii 1 000 Hz, ktorú dokáže vnímať ľudské ucho, predstavuje priemerne 20 µPa a nazýva sa prah počuteľnosti. Na druhom konci stupnice máme tlak na úrovni 20 Pa, ktorý predstavuje prah bolesti.

Okrem počuteľných zvukov rozlišujeme: 1., infrazvuky, ktorých frekvencia sa nachádza mimo rozsahu počuteľnosti 2.,ultrazvuky s frekvenciou nad prahom počuteľnosti 3.,hyperzvuky, ktoré majú vyššiu frekvenciu ako ultrazvuky.

Kontrolná otázka – prečo sa vo vákuu nešíri zvuk?
Odpoveď: pretože tam nie sú žiadne častice, ktoré „by sa zrážali”.

Už teda vieme, čo je to zvuk a že niektoré zvuky vytvárajú hluk. Na to, aby sme pochopili stupnicu, ktorú používame pri meraní zvuku, si ešte musíme povedať, čo je to decibel. Na základe výskumov sa zistilo, že najmenší akustický tlak, ktorý dokáže zaregistrovať ľudské ucho, predstavuje 20 μPa. Takýmto spôsobom sa zadefinovala hladina 0dB, ktorá predstavuje konvenčný prah počuteľnosti.

A DECIBEL predstavuje 10 dekadických logaritmov z podielu hodnoty meranej Wm oproti východiskovej hodnote Wo:

dB = 10 log (Wm / Wo)

Hladina zvuku vyjadrená v decibeloch je 10 dekadických logaritmov z podielu mocniny akustického tlaku a mocniny referenčného tlaku, čo zodpovedá hodnote 2 x 10-5 Pa:

Lp =10 log (p2 /po2)

Lp - úroveň zvuku
p - akustický tlak v danom mieste a čase
po - referenčný tlak.

Pozor – kontrolná otázka – Ak zaznamenáme nárast alebo pokles úrovne zvuku o 1 dB, o koľko stúpla energia zdroja/zdrojov? – odpoveď: nárast hladiny zvuku o 1 dB je rovný nárastu energie o 26 %. Nejde o lineárnu stupnicu, pretože k nárastu o 3 dB dochádza po zdvojnásobení energie zdroja, zatiaľ čo k nárastu o 6 dB dochádza po štvornásobnom náraste energie zdroja.
Po zopakovaní základných vedomostí o zvuku a decibeloch budeme vedieť lepšie pochopiť, ako môže akustickoizolačná schopnosť stavebných priečok „predchádzať“ hluku.

V závislosti od typu zdroja emisií hluku rozlišujeme priemyselný hluk (na pracovisku a v okolí ), komunikačný hluk (cestný, železničný a letecký) a miestny hluk (komunálny, obytný). Priamy vplyv hluku na ľudí sa prejavuje poruchami ich aktivity, t. j. poruchami spánku, slovnej komunikácie, intelektuálnej činnosti atď., ako aj pocitom diskomfortu a škodlivým vplyvom vyvolaným akustickými podmienkami. Hluk má nepriaznivý vplyv na sluch, nervový systém a obehovú sústavu, ako aj na iné vnútorné orgány. Hluk s frekvenciou zvuku 45 – 70 dB je príčinou únavy a všeobecného vyčerpania u ľudí. Zapíčiňuje zníženie citlivosti zraku, zvýšenie frekvencie výskytu bolestí hlavy a závratov, nepokoja a podráždenia, nepriaznivo vplýva na spánok a oddych. Viac ako 80 dB poškodzuje sluch (dlhodobé zníženie kvality sluchu alebo chvíľkovú hluchotu). Veľmi nepríjemný a škodlivý je krátkodobý, neočakávaný impulzný hluk prevyšujúci hodnotu 90 dB a úzkopásmový s vysokou frekvenciou nad 4000 Hz, napr. piskot, syčanie.

V stavebnej akustike máme dočinenia so zvukom vo vzduchu (vzdušný priestor) a zvukmi v pevnom materáli (prostredie priečky). Ide o konvenčné rozdelenie, ktoré je ale postačujúce ( no v skutočnosti dochádza aj ku kompilácii týchto zvukov). Efektivitu obmedzovania prenosu zvuku medzi miestnosťami stanovuje akustickoizolačná schopnosť stavebnej priečky, ktorá je vyjadrená v dB. Dobre navrhnuté vertikálne a horizontálne priečky dokážu zabezpečiť miestnosť pred prenosom hluku zo vzduchu a zvuku v pevnom materiáli- zvlášť bytového hluku a hluku pochádzajúceho z technických miestností budov.

Požiadavky pre akustickoizolačné schopnosti priečok v budovách stanovujú poľské normy zo série 02151-3. Najnovšou normou z tejto série je norma z októbra 2015 označená číslom PN-B-02151-3:2015-10. Normy upravuje nariadenie ministra dopravy o technických podmienkach, ktoré musia spĺňať budovy (úplné znenie zo dňa 18. septembra 2015, Ú. v. 2015, pol. 1422), preto je stále v platnosti norma z roka 1999 (PN-B-02151-3:1999), ktorá bola poľskou normalizačnou komisiou stiahnutá a nahradená normou z roka 2015. Poľská norma PN-B-02151-3:2015 určuje požiadavky týkajúce sa akustickoizolačnej schopnosti vnútorných stien, dvier, stropov a vnútorných priečok a požiadavky týkajúce sa prípustnej úrovne kročajového zvuku prenikajúceho do chránených priestorov v obytných viacrodinných a jednorodinných budovách, radových zástavbách a verejnoprospešných budovách. V norme sa uvádzajú aj požiadavky týkajúce sa akustickej izolácie zvukov zo vzduchu a kročajových zvukov stavebných prvkov. Táto norma sa využíva pri projektovaní, výstavbe a rekonštrukcii viacrodinných a jednorodinných obytných budov, radových zástavieb a verejnoprospešných budov. Treba myslieť na to, že táto norma sa nevzťahuje na priestory, ktoré sa vyznačujú špeciálnymi úžitkovými vlastnosťami ako napr.: hudobné školy, budovy rozhlasu a televízie, laboratóriá pre akustický výskum, divadelné sály a kinosály.

Vydanie novej normy vyplývalo z potreby: zlepšenia a z aktualizovania terminológie týkajúcej sa budov. Zlepšenie požiadaviek vzhľadom k reálnym potrebám a stavu , zlepšenia spôsobu určovania požadovaných akustickoizolačných vlastností vonkajších priečok pri zohľadnení povrchu priečok. Ich cieľom je široko chápaná ochrana pred hlukom: vonkajším, prenikajúcim do interiéru budov z okolia, ale aj vnútorným inštalačným a obytným.

Ak hovoríme o akustickoizolačnej schopnosti stavebných priečok, treba spomenúť normu stanovujúcu smernice a požiadavky pre jednotlivé kategórie objektov a stavebných prvkov. Tieto smernice sú uvedené v tabuľkách, kde nájdeme zreteľne popísaný: typ zvuku, napr. zo vzduchu, druh objektu napr. ubytná budova, priečka napr. stropy medzi bytmi a požadovanú hodnotu parametru akustickoizolačnej schopnosti, napr.:

• minimálna požadovaná hodnota ukazovateľa R’A1 [dB] – zvuky zo vzduchu
• minimálna požadovaná hodnota ukazovateľa L’n,w [dB] – kročajový zvuk

Pre každý materiál a stavebný prvok použitý pri výstavbe sú stanovené parametre akustickoizolačnej schopnosti. Základné informácie o jeho vlastnostiach získame z akustického laboratória, kde sa zohľadňuje úroveň tlaku po oboch stranách priečky a jej veľkosť.

Napríklad v prípade zvukov zo vzduchu sa parameter akustickoizolačnej schopnosti skúmanej vzorky priečky vypočíta podľa nasledovného vzorca:

R(f) = L1(f) - L2(f) + 10 . log S/A

kde:

R(f) - akustickoizolačná schopnosť pre danú frekvenciu [dB]
L1(f) - úroveň akustického tlaku vo vysielacej komore [dB]
L2(f) - úroveň akustického tlaku v zbernej skrinke [dB]
A - akustická pohltivosť miestnosti, [m2]
S - povrch vzorky, [m2]

Akustickoizolačnú schopnosť priečky vyrobenej z toho istého materiálu môžeme merať v teréne na konkrétnej stavbe. Výsledok je podobný skúške vykonanej v laboratóriu. K hlavným rozdielom patrí rozmer skúmaného prvku, veľkosť a zvuková pohltivosť miestností. Keď zhrnieme meranie v laboratóriu a v teréne, získame nasledujúce parametre:

• Rw (C; Ctr) → meranie v laboratóriu → KONKRÉTNY PRODUKT [EN ISO 10140-2:2011]
• R’w (C; Ctr) → meranie v teréne → BUDOVA [EN ISO 16283-1:2014 (140-4:2000)]

Rozdiel medzi získanými výsledkami z laboratórnych a terénnych meraní je v zjednodušení tzv. ukazovateľa bočného prenosu K:

Rw – R’w = K

kde:

Rw – vážený ukazovateľ akustickoizolačnej schopnosti – meranie v laboratóriu [dB]
R’w – vážený ukazovateľ približnej akustickoizolačnej schopnosti – meranie v teréne [dB]
C – spektrálny adaptačný ukazovateľ pre bytový hluk [dB]
Ctr – spektrálny adaptačný ukazovateľ pre komunikačný hluk [dB]
K – korekcia určujúca vplyv bočného prenosu zvuku

Dôležitú úlohu zohrávajú adaptačné ukazovatele C i Ctr. Sú to parametre, ktoré určujú, ako reaguje daná priečka pod vplyvom hluku pri určitom frekvenčnom spektre. Všimnime si, že:

Rw (C;Ctr) => (Rw – C; Rw – Ctr)= (RA1; RA2)
R’w (C;Ctr) => (R’w – C; Rw – Ctr)= (R’A1; R’A2)

Kedy pri hodnotení akustickoizolačnej schopnosti využívame R’A1, a kedy R’A2? Určuje to poľská norma [EN ISO 717-1:2013]. Ukazovateľ R’A1 sa vzťahuje predovšetkým na vnútorné priečky, pri ktorých sa zohľadňuje najmä susedský hluk – rozhovory, zvuky z rádia a televízie, ale aj komunikačný ruch > 80 km/h, železničný ruch pri vysokej rýchlosti, podzvukové lietadlá v malej vzdialenosti, priemyselné podniky vydávajúce hluk stredných a vysokých frekvencií. Parameter R’A2 používame hlavne pri vonkajších priečkach, kde je zdrojom hluku pouličný mestský ruch, ruch z koľajiska (malé rýchlosti), podzvukové lietadlá z veľkej vzdialenosti, klubová hudba, priemyselné podniky vydávajúce hluk nízkych frekvencií, helikoptéry alebo inštalačné zariadenia budovy.

Všimnime si, že v katalógoch produktov Siniat je hlavným parametrom akustickoizolačnej schopnosti ukazovateľ RA1 (bez apostrofu). Vyplýva to z toho, že máme do činenia s deliacimi stenami v systémoch suchej výstavby, ktoré používame hlavne vnútri budov. Ak však chceme priečku v systéme Siniat použiť v stavebnom projekte alebo meriame jej akustickoizolačnú schopnosť na stavbe, vtedy použijeme parameter R’A1 (s apostrofom), zohľadňujúc priame prenášanie po celom systéme priečok.

Tu by som chcel poznamenať, že v norme PN-B-02151-3:2015-10 boli zavedené určité zjednodušenia pre projektantov. Konkrétne- väčšina požiadaviek akustickoizolačnej schopnosti sa určuje prostredníctvom ukazovateľa R’A1. Avšak pri deliacich stenách v rámci toho istého bytu využívame ukazovateľ RA1, čo znamená, že v tomto prípade môžeme siahnuť po hotových riešeniach firmy Siniat priamo z katalógu, bez potreby zohľadniť bočný prenos zvuku. Ide o mimoriadne pohodlné a praktické riešenie.

V poľských normách nájdeme aj iné ukazovatele akustickoizolačnej schopnosti, napr.

• D’nT, A1 – vážený ukazovateľ rozdielu úrovní [dB]
• L’n,w – vážený ukazovateľ úrovne normalizovaného kročajového hluku (v budove) [dB]
• ΔLw - vážený ukazovateľ zníženia úrovne kročajového hluku plávajúcej alebo ľahkej podlahy uloženej priamo na strope alebo obkladu položeného priamo na strope;

Pri projektovaní budovy a jej vnútorných priečok treba zohľadniť vplyv všetkých ciest prenosu zvuku, vrátane bočného prenosu. Zvuky v budove sa prenášajú nielen najkratšou cestou, teda cez stenu alebo strop miestnosti, ale aj cez vonkajšie steny – tak v horizontálnom, ako aj vertikálnom smere, stropy a všetky ostatné priečky v budove.

VPLYV BOČNÉHO PRENOSU SA URČUJE MERANÍM A VÝPOČTAMI V SÚLADE S NORMAMI EN 12354-1 A EN 12354-2.

Pre výpočet bočného prenosu zvuku je nevyhnutné disponovať množstvom údajov stanovujúcich vlastnosti stavebných prvkov rozdeľujúcich miestnosti. Akustickoizolačnú schopnosť deliaceho prvku miestnosti a prvkov priliehajúcich k deliacej priečke – po oboch stranách priečky; povrch prvku predeľujúceho miestnosti a všetky prvky k nej priliehajúce a dĺžky spojov medzi prvkami; nárast akustickoizolačnej schopnosti systému – ΔR; ukazovateľ redukcie vibrácií pre každý spoj a prienik. Norma zahŕňa hodnoty ukazovateľov K pre rôzne typy spojov, t. j. spojov dvojvrstvových stien s pružnými vrstvami, pevného krížového spoja alebo spoja typu T. Výpočet je trocha zložitejší, avšak nevyhnutný pre správne zhodnotenie akustickoizolačnej schopnosti navrhovaného systému stien.

Všimnime si, že sa objavil pomerne nový ukazovateľ, ktorý sa od už spomínaných parametrov líši dodatočným symbolom „R“. Ide o tzv. projektový ukazovateľ, ktorý zavádza korekciu 2 dB na použité riešenia priečok a stavebných prvkov:

• RA1R = RA1 - 2dB
• RA2R = RA2 - 2dB
• Ln,wR = Ln,w + 2dB
• ΔLwR = ΔLw – 2dB

V projekte prijaté hodnoty akustickoizolačnej schopnosti konkrétnych riešení, napr. deliacich stien Siniat upravené o 2 dB sú garanciou, že budú dosiahnuté vo fáze výstavby.

Pri projektových smerniciach treba zohľadniť množstvo faktorov: normy, parametre stavebných prvkov a materiálov, korekciu týchto parametrov pri zohľadnení funkcie a vplyvu okolia na objekt, jeho technické vybavenie, ako aj urbanistické zmeny okolia a jeho infraštruktúry. Ide o zložitý a náročný proces. Niekedy treba zohľadniť aj ľudský faktor – teda nevedomosť investora alebo realizátora, ktorí chceli ušetriť na materiáloch a tak narážajú na problém ešte vyšších nákladov. Samozrejme, vždy je ľahšie vybudovať objekt od základov správne, ako v ňom neskôr ,,post factum´´ „opravovať“. Mám však pocit, že stavebná akustika je v našej krajine čoraz viac doceňovaná.

Kontrolná otázka – Ako často sa, proti svojej vôli, zúčastňujete rodinného života svojich susedov“ vo vlastnom byte? – odpoveď: veľmi často. Zmeňme to vďaka správnemu projektu a overeným riešeniam garantujúcim dobré akustickoizolačné vlastnosti.

mgr inż. Artur Kozak
akustický expert