Защита от транспортного шума: акустические экраны

Исследования показали, что при высокой интенсивности движения на перегруженных автомагистралях уровень шума достигает 80-85 дБ, а на территории ближайшей жилой застройки - 70-75 дБ. Железная дорога еще более «активна» - поезда гремят с интенсивностью до 100 дБ. Между тем по действующим отечественным нормативам допустимые уровни шума не должны превышать 45дБ в ночное время и 55дБ - в дневное. Избыток «звукового сопровождения» приводит к серьезным последствиям – хрони-ческому стрессу, повышенной утомляемости, снижению иммунитета…
Естественно, что создавшаяся ситуация требует проведения эффектив-ных мероприятий. В одной лишь Западной Европе на борьбу с шумом ежегодно тратится 38 млрд евро! При этом, по результатам многолетней практики, одной из наиболее распространенных и эффективных шумоза-щитных мер являются экранирующие сооружения – «акустические экра-ны» (АЭ). Сегодня в мире уже построено более 80 тысяч подобных защит-ных систем. В этой статье мы постараемся более подробно осветить ос-новные конструктивные особенности АЭ, разработанных в России с опо-рой на опыт одной из ближайших к нам стран – Финляндии.

Европейский опыт

Как и в большинстве североевропейских государств, в Финляндии снижение негативных экологических последствий экономического роста стало государственным приоритетом. Не является исключением и про-блема шума транспортных сетей. За несколько десятков лет прошедших с разработки первого проекта АЭ исследователи, - к примеру, Finnish Insti-tute of Occupational Health, совместно с крупнейшими производственными компаниями спроектировали, изготовили, смонтировали и испытали мно-жество вариантов акустических экранов. При этом были проведены испы-тания звукопоглощающих, гигроскопичных, пожароустойчивых свойств различных материалов (волокнистый полиэстер, минеральная вата и т.д.).

В результате масштабных научных работ были изучены акустические характеристики различных панелей, отличающихся как применяемым зву-копоглощающим материалом, так и геометрическими размерами (толщина металла, процент и диаметр перфорации). Исследовано влияние степени заполнения панели поглощающим материалом на звукоизолирующие свойства панели. Результат – очевиден: Финляндия стала одной из при-знанных «законодательниц мод» в области защиты от шума.

Сегодня на основании полученного опыта и удачных конструктивных решений разработаны противошумовые системы во многих странах мира, в том числе и в России.

Принципы создания и конструктивные особенности акустических эк-ранов

Несмотря на всю схожесть наших стран, при создании российских ва-риантов акустических экранов потребовались достаточно значительные работы по адаптации к отечественным реалиям. Здесь приходилось учиты-вать и условия эксплуатации, и климатическое разнообразие России и от-личную от финской нормативную базу. Специалисты финской компании Ruukki (именно эта компания сегодня является ведущей на финском и ев-ропейском рынке акустических экранов), которые и проделали эту слож-ную работу, изначально решили выработать несколько базовых принци-пов, которые стали основой совместных российско-финских разработок.
Во-первых, изначально закладывалось использование при проектиро-вании и расчётах АЭ финской и рос¬сийской нормативных баз. Во-вторых, осуществлялся тесный контакт с ведущими отечественными специалиста-ми в данной области. И, наконец, разработка сразу была ориентирована на комплектующие, изготовленные в России.
В связи с незначительным количеством российских норм, регламен-тирующих проектирование противошумовых заграждений, было принято решение, что, в случае отсутствия подобной нормы в российских стандар-тах, применять при расчётах европейские стандарты. В конечном итоге при разработке были использованы следующие нормы:
- СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”
- СНиП 23-03-2003 “Защита от шума”
- EN 1794-1:2003 “Road traffic noise reducing devices. Non-acoustic perform-ance. Part 1: Mechanical performance and stability requirements”
- EN 1794-2:2003 “Road traffic noise reducing devices. Non-acoustic perform-ance. Part 2: General safety and environmental requirements”
В результате были разработаны два основных типа звукопоглощающих панелей, которые являются основой акустических экранов (см. табл.1).

Таблица 1. Конструкции акустических экранов Ruukki
№ Описание конструкции Форма Схема Высота, м Пролё-ты, м
Тип звукопоглащающей панели “PRODUCTA”
1 Сплошной, металлический,
непрозрачный Прямой
3,4,5,6 3,4,5,6
2 Сплошной, металлический, непрозрачный Г-образный
3,4,5,6 3,4,5,6
3 Сплошной, металлический, прозрачный Прямой

3,4,5,6 3,4,5,6
4 Сплошной, металлический, прозрачный Г-образный

3,4,5,6 3,4,5,6
Тип звукопоглащающей панели “CASETTI”
1 Сплошной, металлический,
непрозрачный Прямой
3,4,5,6 3,4,5,6

Обозначения на схемах: 1 – металлическая панель со звукопоглощением (ЗП), 2 – поверхность до-роги, 3 – козырек, 4 – светопрозрачный материал

Основными элементами АЭ является звукопоглощающая панель, фундамент и стойки, а также звукопоглощающий наполнитель панелей.

Звукопоглощающая панель

Сделаем более подробное описание панелей, представленных в таб-лице 1. Первый тип панели состоит из оцинкованных листов с полимерным покрытием ПВДФ либо «ПУРАЛ», в совокупности с торцевыми оцинкованными пластинами. Они образуют короб, внутрь которого закладывается звукопоглощающий, негигроскопичный и не поддерживающий горение волокнистый материал. Лист, обращенный к источнику шума, имеет перфорацию общей площадью 30% от пер-форируемой поверхности, с диаметром отверстий - 4 мм.

Звукопоглощающая панель второго типа отличается от первого эле-ментами, которые образуют короб. В данном случае он образован из горя-чеоцинкованной стали Ruukki и профилированного листа со специальной перфорацией .

Характеристики звукопоглощающих свойств панели («коэффициенты реверберации»), полученные в соответствии с ISO 354:2003, приведены в таблице 2. В настоящее время заканчиваются испытания панелей на звуко-поглощающие свойства по российским стандартам.

Таблица 2 Акустические характеристики панелей “Producta” и “Casetti”
Тип звукопоглощающей панели Коэффициент реверберации
в октавных полосах частот
125 250 500 1000 2000 4000
“Producta” 0,55 0,97 0,97 0,90 0,90 0,81
“Casetti” 0,41 0,92 0,99 0,91 0,91 0,89

Фундамент и стойки

В качестве варианта фундамента в этих конструкциях предложено ис-пользовать стальные сваи RR. Они устанавливаются с помощью лёгких ударных механизмов или домкратов.
Стойки АЭ представляют собой сварную конструкцию, к примеру, двутавра с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83 с опорной пластиной. После сварки стойки подвергаются горячей оцинковке.

Звукопоглощающий материал

С точки зрения потребительских качеств чрезвычайную важность пред-ставляет звукопоглощающий материал, применяемый в составе панелей. В описанных типах он представляет собой волокнистый полиэстер плотно-стью 12 кг/м3. Это негигроскопичный и не поддерживающий горе-ние материал.




Таблица 3. Акустические характеристики звукопоглощающего материала
Коэффициент реверберации
в октавных полосах частот
125 250 500 1000 2000 4000
Звукопоглощающий
материал 0,55 0,95 0,97 0,91 0,94 0,91

Коэффициенты реверберации, характеризующие его звукопоглощаю-щие свойства, полученные в соответствии с ISO 354:2003, приведены в таблице 3.

Сегодня строительство транспортной сети стало приоритетной на-циональной задачей нашей страны. Это естественно – ведь именно она яв-ляется «кровеносной системой» экономики, без которой дальнейший рост невозможен. Но, с другой стороны, объекты этой инфраструктуры стано-вятся источником постоянного шума. Сейчас уже более половины населе-ния крупных российских городов страдают от высокого шумового давле-ния. Эта проблема требует решения. И одним из наиболее очевидных спо-собов снижения акустической нагрузки видится повсеместное использова-ние эффективных экранов, давно и хорошо зарекомендовавших себя в Европе и мире.