Шумозащитные экраны

Важную роль по снижению уровня шума на пути его распространения отводят шумозащитным экранам.

В широком понимании экраном можно считать любую преграду, препятствующую прямому распространению звука от источника шума (ИШ) к приемнику – насыпи, выемки, кавальеры и вообще любые возвышения рельефа, а также здания и постройки на пути распространения звука.

В узком же смысле шумозащитными экранами называют плоские индустриально изготавливаемые пластины (плиты). На это название могут претендовать и просто возведенные вдоль магистрали (с одной или обеих сторон) высокие стенки из дерева, стали, алюминия, кирпича, железобетонных плит с поверхностной массой не менее 20 кГ/м².

Суть экранирования сводится к тому, что за экраном образуется зона звуковой тени, которая, правда, не соответствует его геометрической тени, то есть области между граничным лучом ВМ, экраном и поверхностью земли (рис. 5.1).

	Рис. 5.1

ИШ – источник шума; П –приемник шума(человек); Э– экран; Н_Э – высота экрана; h иш. – высота источника шума (акустического центра); h пр_. – высота точки приема; a₀ – расстояние от ИШдо экрана Э, в –расстояние от приемника до экрана; lт – ширина «звуковой тени»; f – частота звука (f₃ > f₂ > f₁)

Последнее обстоятельство связано с явлением дифракции звука, то есть возможностью огибания звуковою волною экрана-препятствия.

При данной высоте экрана ширина «звуковой тени» за экраном, то есть области, где уровень проникающего шума определяется главным образом звукоизолирующей способностью экрана, окажется меньше для низкочастотных шумов f₁ (с большей длиною волны l₁), так как последние лучше огибают экран.

Ориентировочно ширину звуковой тени за экраном можно оценить по формуле

l_Т =(Н_Э)²×f / 4c

и она в значительной степени определяется высотою экрана.

Понятно, что снижение УЗДна «границе» звуковой тени происходит не скачком, а постепенно.

Опыт показывает, что экран-стенка тем эффективнее снижает шум, чем он ближе расположен к источнику шума (при прочих равных условиях).

Если речь идет о транспортной магистрали, то протяженность экрана вдоль нее должна быть значительной, так как для расчетных точек за экраном (место нахождения приемника звука) уровень проникающего шума зависит и от угла «обзора» той части магистрали, которая свободно просматривается из этих точек.

При проектировании экранов-стенок необходимо наряду с требуемой акустической эффективностью обеспечить ряд других требований к ним. Экраны должны быть долговечными, стойкими к атмосферным воздействиям и вредному влиянию выхлопных газов, выдерживать снеговые, ветровые и сейсмические нагрузки. Они должны отвечать эстетическим требованиям, быть транспортабельными, простыми при возведении, монтаже и эксплуатации.

При установке экранов-стенок с акустически жесткой поверхностью вдоль обеих сторон автомобильной дороги их эффективность снижается за счет отражения звуков. Для устранения этого эффекта разработаны конструкции экранов со звукопоглощающими облицовками. Звукопоглощающие материалы для облицовки экранов должны обладать стабильными физико-механическими и акустическими показателями в течение всего периода эксплуатации, быть био- и влагостойкими.

Для защиты звукопоглощающего материала от попадания влаги необходимо предусмотреть пленочное покрытие. Снаружи экран со звукопоглощающей облицовкой необходимо защитить перфорированными листами из алюминия, стали или пластика.

Примеры применения экранов-стенок

¨ Акустический экран из железобетона вдоль скоростной дороги С 47 Лион – Сент-Этьен (Франция). Высота 6 м по отношению к шоссе, длина 220 м. Шумозащитная эффективность колеблется от 6 до 15 м.

¨ Бетонный экран по кромке автострады А 86 (Франция). Высота 5,35 м от верха до шоссе. Фундамент – литая подушка на подготовке высотою 1,15 м. Шумозащитная эффективность – шум автодороги около фасадов зданий в дневное время не превышает 65 дБА.

¨ Шумопоглощающий экран из керамзита вдоль автодороги Б3 в Сен-Дени (Франция). Высота 3 м по отношению к шоссе, длина – 400 м. Основание – продольная балка из бетона. На стойках из алюминиевых двутавров крепятся керамзитовые плиты. Эффективность шумозащиты – снижение уровня шума не менее чем на 22 дБА.

¨ Акустический экран вдоль шоссе N 118 в Бьевре (Франция). Материал –

бетон + стекло. Высота 6 м по отношению к шоссе, длина 430 м. Шумозащитная эффективность – уровни шума вблизи нижних этажей защищаемых зданий снижены на 15 дБА.

Выше отмечалось, что в качестве шумозащитных экранов-барьеров от транспортного шума могут использоваться любые возвышения (естественные и искусственные) рельефа местности. К последним можно отнести земляные валы, которые обладают рядом преимуществ перед экранами-стенками; прежде всего, стоимость их сооружения в 2–3 раза ниже затрат на строительство (возведение) экранов-стенок.

Для их создания, как правило, используют излишки грунта, образующегося при вертикальной планировке территории застройки и строительстве фундаментов зданий.

В теле валов (с тыльной стороны от магистрали) можно располагать гаражи, погреба, коллекторы и другие сооружения. Однако из-за необходимости устройства пологих откосов 1:2 или 1:1,5 для их размещения требуются большие площади. Поэтому применение таких экранов целесообразно в основном в пригородных зонах, где примагистральные территории не лимитированы.

Около скоростной автострады близ г. Штутгарта (бывшая ГДР) земляные валы-кавальеры высотою 8 м обеспечивают снижение транспортного шума на 15¸18 дБ.

Малые по высоте земляные кавальеры (~2 м) применены при проектировании ряда бесшумных» городов-реклам в ГДР. Их эффективность (5 ¸7 дБ) оказалась вполне достаточной для выполнения санитарных норм около дорог при небольшой интенсивности транспортных потоков.

В последние годы разработаны конструкции валов с облицовкой откосов бетонными или каменными элементами, что позволяет значительно увеличить крутизну откосов и, соответственно, уменьшить ширину валов (рис. 5.2).