Horizontální stavební konstrukce a nízkofrekvenční hluk

V rámci obytné výstavby je hlavním zdrojem kročejového zvuku pohyb osob po podlaze (chůze, běh dětí) nebo schodišťové konstrukci. Dále to může být hluk způsobený pády předmětů a podobně.

Horizontální dělicí konstrukce, tj. stropní konstrukce včetně podlahy příp. podhledu, můžeme označit za jeden z rozhodujících prvků zabezpečujících akustickou pohodu v interiéru budovy. V případě podhodnocení jejich akustických parametrů jsou následky špatného návrhu v reálu jen těžko řešitelné, a to ještě s nemalými náklady. Při komplexním hodnocení rozhoduje o akustických parametrech vodorovného dělicího prvku především typ nosné stropní konstrukce, typ podlahové konstrukce (podhledu) a nášlapné vrstvy.

 

 

Šíří-li se zvuk pevnou látkou, např. betonovou vrstvou (kročejový hluk), zabraňuje jeho šíření prostředí o rozdílném vlnovém odporu. Optimálním řešením pro zvýšení neprůzvučnosti stropních konstrukcí jsou plovoucí podlahy, jejichž roznášecí horní deska (beton, anhydrit, systémové montované desky) je pružně oddělena od konstrukce stropu, svislých stěn i prostupů instalací. V případě těžké plovoucí podlahy vznikne elastická soustava složená z hmoty (roznášecí deska) o hmotnosti m [kg] a pružiny (tlumicí podložky) o dynamické tuhosti s´ [MPa.m^–1]. Tlumicí podložky do podlah jsou charakterizovány především svojí dynamickou tuhostí s´ [N.m^–3] a pružností ε [%].

Plovoucí podlaha je vždy složena z tlumicí podložky uložené na nosné konstrukci stropu, roznášecí vrstvy a z nášlapné vrstvy – jako plovoucí podlahu nelze chápat např. laminátovou podlahu položenou pouze na „tlumicí podložce“ typu Miralon v tloušťkách 1–3 mm, v obchodech velmi často uváděnou jako „plovoucí podlaha“.

Hlavní zásadou při ochraně proti kročejovému zvuku je střídání vrstev se setrvačným a pružným odporem proti rozkmitání. Tedy vrstev akusticky tvrdých (f_k < 3150 Hz) a akusticky měkkých (f_k > 3150 Hz), což plně splňují plovoucí podlahy. Rozhodujícím parametrem u těchto podlah je především dynamická tuhost s´_n [MPa.m^–1] pružné podložky, která souvisí s její tloušťkou v nezatíženém stavu.

  

  

 

Měření kročejové neprůzvučnosti provádíme, jestliže (na základě subjektivního hodnocení) považujeme kročejový hluk za rozhodující. Nebo jestliže jsme (na základě subjektivního hodnocení) v místnosti rušeni přesto, že stropní konstrukce splňuje požadavky vzduchové neprůzvučnosti.

Vyhodnocením mnoha průběhů neprůzvučnosti zjistíme, že stropní konstrukce vykazují velké rozdíly v oblasti středních a vyšších kmitočtů. Tyto rozdíly jsou dány typem nášlapné vrstvy.

Výsledky laboratorních měření udávají hodnotu váženého snížení hladiny akustického tlaku kročejového zvuku podlahou ΔL_w pro těžké plovoucí podlahy v rozmezí 15–32 dB a lehké plovoucí podlahy v rozmezí 15–26 dB. Tento předpoklad však platí pouze v ideálních případech za předpokladu dokonalého technického provedení podlahy. Lepší výsledky měření těžkých plovoucích podlah s nášlapnou vrstvou tvořenou laminem jsou dány především způsobem ukončení podlahy u stěny pomocí lišty, kdy nedochází k vytvoření akustického mostu, a typem nášlapné vrstvy. U keramických nášlapných vrstev vyvstává problém ukončení podlahy u stěny. V případě klasického ukončení pomocí keramického soklu lepeného bez pružného přerušení ke stěně i k podlaze dochází ke znehodnocení funkčnosti celé podlahy. V tomto případě dochází ke zhoršení zvukoizolačních vlastností konstrukce v oblasti vyšších kmitočtů.

● nevhodná volba tlumicí podložky,

● vybetonování roznášecí betonové desky těžké plovoucí podlahy ke stěně bez dostatečné dilatace,

● nevhodně provedené ukončení podlahových konstrukcí u stěny – např. špatné umístění okrajových pásků po obvodě podlahy zapříčinilo zatečení betonové mazaniny tvořící roznášecí vrstvu až ke stěně, čímž došlo k vytvoření akustických můstků,

● nedbalé uložení tlumicí podložky na nosnou stropní konstrukci – došlo k propíchnutí podložky výztuží, která byla dále zabetonována do roznášecí vrstvy.

 

Na základě rozhovorů s uživateli bytů při měřeních byla zjištěna další podstatná skutečnost, týkající se převážně podlahových konstrukcí s nášlapnou vrstvou tvořenou laminem. Přestože tyto konstrukce vyhověly z hlediska kročejové neprůzvučnosti, obyvatelé si stěžovali na subjektivní vnímání zvuků při nižších kmitočtech. Pravděpodobnou příčinou je výrazný útlum podlahových konstrukcí v oblasti středních a vyšších kmitočtů, tj. od 400 Hz do 3150 Hz. Zvuky nižších frekvencí v těchto případech nejsou maskovány zvuky v běžných kmitočtových pásmech a jsou subjektivně vnímány citlivějšími uživateli.

Zvukoizolační schopnosti stavebních konstrukcí jsou v oblasti nízkých frekvencí velmi nízké. Akustické signály na těchto frekvencích procházejí stavebními konstrukcemi s velmi malým útlumem, jsou konstrukcí „filtrovány“ tak, že vysoké frekvence jsou utlumovány a nízké frekvence procházejí. Délka zvukové vlny v nízkofrekvenční oblasti je řádově v metrech, je tedy srovnatelná s geometrickými rozměry místnosti => je možný vznik stojatého vlnění a vzniká výrazná prostorová nehomogenita akustického pole.

Hluk v oblasti nízkých frekvencí je vnímán jako pulzace a fluktuace, který způsobuje pocit tlaku v uších, což je z hlediska subjektivního vnímání uživatele značně nepříjemné.

 

Problematika je popsána na příkladu výsledku měření kročejové neprůzvučnosti v bytovém domě, kde v prostorách přízemního bytu dochází ke značnému subjektivnímu rušení hlukem způsobeným pohybem uživatelů bytu, který se nachází nad tímto bytem v 1. NP, po stropní konstrukci.

Na základě této skutečnosti bylo provedeno měření kročejové neprůzvučnosti stropní konstrukce oddělující prostory bytu v přízemí a místnost bytu v 1. NP domu. Dále bylo provedeno informativní měření spektrální analýzy hluku způsobeného pohybem osob po stropní konstrukci v 1. NP.

 

Požadavek dle ČSN 73 0532/2000 ZMĚNA Z1 (květen 2005) pro všechny místnosti druhých bytů je L’_nw = 58 dB, naměřená hodnota je L’_nw = 49 dB => kročejová neprůzvučnost mezi místnostmi vyhovuje.

Z grafu 2 je patrné, že hlučnost, která je subjektivně slyšitelná v přízemí domu a způsobená pohybem osob v 1. NP, se nachází v oblasti nízkých frekvencí 31,5–40 Hz, která je mimo rozsah hodnocení zvukoizolačních vlastností stavebních konstrukcí dle ČSN EN ISO 717– 2.

  

     

   

  

  

  

  

  

   

   

Na základě výsledků měření kročejové neprůzvučnosti a informativního měření hluku způsobeného pohybem osob po stropní konstrukci nad 1. PP byly zjištěny následující skutečnosti:

● Spektrální analýzou zdroje hluku – pohybu osob po stropní konstrukci – bylo zjištěno, že se jedná o zdroj hluku s výraznými tónovými složkami v oblasti nízkých kmitočtů 31,5~40 Hz, tedy mimo oblast hodnocení kročejové neprůzvučnosti stropní konstrukce v souladu s ČSN;

● Stropní konstrukce vyhovuje normativním požadavkům => hodnocení stropní konstrukce z hlediska kročejové neprůzvučnosti v souladu s ČSN EN ISO 140-7/2000, ČSN EN ISO 717-2/98 a ČSN 73 0532/2000, které však využívají k vyhodnocení zvukoizolačních vlastností konstrukce rozsah 100~3150 Hz (příp. kmitočtový rozsah rozšířený – 50~5000 Hz, kde jsou údaje pouze informativní a nejsou pro tento kmitočtový rozsah stanoveny hodnoty směrné křivky). Tyto normy se tedy jeví v rámci dané problematiky jako neoptimální, tj. neumožňují vyhodnotit zvukoizolační vlastnosti stropní konstrukce ve sledované oblasti nízkých kmitočtů 31,5~40 Hz;

● Hodnota maximální hladiny akustického tlaku L_pmax pro kmitočet 40 Hz (tónová složka) L_pmax = 67,4 dB (viz. graf 2), zjištěná při pohybu osob po stropní konstrukci, leží nad hranicí prahu slyšení (viz. tab.) pro daný kmitočet, která nabývá hladiny L_PS = 49 dB. Vzhledem k tomu, že se jedná o zvuk s výraznou tónovou složkou dominantní v rámci celého spektra, lze ho považovat z hlediska vnímání za značně rušivý;

● Chůzi po stropní konstrukci lze tedy pro danou situaci označit za zdroj hluku s dominantním spektrem v oblasti nízkých kmitočtů;

● Přesto, že nelze zdroj zvuku (chůzi po stropní konstrukci) hodnotit v souladu s požadavky Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, ze dne 15. března 2006, které se nevztahuje na hluky z užívání bytu, je možné jej považovat za zdroj hluku s výrazně rušivými účinky, a to především vzhledem k výrazně tónovému charakteru zvuku v oblasti nízkých kmitočtů;

● Lidský organismus nemá žádnou možnost fyziologicky vyřadit sluch z činnosti. Centrální nervová soustava tedy zpracovává všechny zvukové podměty i ve spánku a rušivý zvuk pak může zapříčinit specifické zdravotní problémy;

● V případě hodnocení negativních účinků dle ekvivalentní hladiny akustického tlaku A _LAeq,T podle Lehmannova schématu lze na základě úrovně L_Aeq,T stanovit ohrožené systémy následovně:

● L_Aeq,T > 30 dB – nervový systém, psychika,

● L_Aeq,T > 60 dB – vegetativní systémy,

● L_Aeq,T  > 90 dB – sluchový orgán,

● L_Aeq,T  > 120 dB – poškození buněk a tkání;

● Nespecifické akutní negativní účinky hluku, které mají vliv na psychiku, se mohou projevit např. únavou, depresemi, rozmrzelostí, agresivitou a neochotou, což se projeví na snížení výkonnosti paměti a pozornosti;

● V případě nespecifických chronických negativních účinků hluku může dojít ke zvýšenému výskytu civilizačních chorob, např. fixování akutních účinků, vznik hypertenze, onemocnění srdce a cév a snížení imunitních schopností organismu;

● Snížení hlukové zátěže způsobené pohybem osob po podlaze na stropní konstrukci nad 1. PP domu je nutné řešit právě v místě vzniku kročejového hluku, tedy změnou skladby nižších vrstev konstrukce podlahy s optimálním rozložením tlumicích prvků a se zachováním původních nášlapných vrstev, které se po obnově nižších vrstev podlahy vrátí zpět na své místo tak, aby byl zachován celkový charakter architektonického vjemu prostor v 1. NP.

 

Z příkladu měření stropní konstrukce pro uživatele bytu vyplývá, že z hlediska ochrany před hlukem není daný problém v podstatě řešitelný. Z hygienického hlediska na tuto situaci nelze vztáhnout požadavek Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, ze dne 15. března 2006, protože toto nařízení vlády se nevztahuje na hluk způsobený užíváním bytů.

Z hlediska hodnocení dle ČSN EN ISO 717-2/98 a požadavků dle ČSN 73 0532/2000 (Z1/2005), měřená stropní konstrukce vyhoví. Na základě spektrální analýzy však bylo zjištěno, že zdroj hluku (v tomto případě člověk) s výraznými tónovými složkami v oblasti nízkých kmitočtů je mimo oblast hodnocení kročejové neprůzvučnosti stropní konstrukce dle ČSN EN ISO 717-2/98.

Z toho vyplývá, že v České republice není platná legislativa ošetřující problematiku nízkofrekvenčního hluku pronikajícího stavebními konstrukcemi a není dosud stanoven limit pro nízkofrekvenční hluk jako takový.

 

1) Berka, P.: Disertační práce, Brno 2004.

2) ČSN 73 0532/2000 ZMĚNA Z1 (květen 2005) Akustika. Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků. Požadavky, Praha 2000.

3) ČSN EN ISO 717-2/98 Akustika. Hodnocení zvukové izolace stavebních konstrukcí a v budovách – Část 2: Kročejová neprůzvučnost.

4) Nařízení vlády č. 148/2006 Sb. ze dne 15. března 2006, o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací.