W ramach opracowanej dokumentacji technicznej ekranu na ul. Krakowskiej w Kielcach wykonano projekt wykonawczy [8]. W pierwszym etapie dokonano obliczeń statyczno-wytrzymałościowych modelując przestrzenną konstrukcję ekranu. W obliczeniach uwzględniono następujące obciążenia: ciężar własny konstrukcji, ciężar gruntu wypełniającego ekran, wiatr, obciążenie odśnieżaniem.

Sprawdzono stany graniczne nośności i użytkowania dla najbardziej niebezpiecznych kombinacji obciążeń oraz dokonano analizy stateczności ekranu. Po optymalizacji elementów konstrukcyjnych sporządzono dokumentację rysunkową ekranu.

Konstrukcja ekranu zaprojektowana została w postaci segmentowych ram stalowych z kątowników równoramiennych o wymiarach segmentów 1,0x3,5 m, montowanych i łączonych ze sobą na placu budowy. Przeciwległe ramy łączone są ściągami z prętów o przekroju okrągłym w jeden segment. W celu usztywnienia segmentów zaprojektowano przewiązki z prętów o przekroju okrągłym. Siatkę ekranu przyjęto z prętów średnicy Φ 6mm o oczku 100x100 mm. Całą konstrukcję poddano cynkowaniu ogniowemu. Konstrukcję ekranu oraz widok pojedynczego segmentu pokazano na rysunku 3. W celu sprawdzenia poprawności przyjętych rozwiązań i szczegółów konstrukcyjnych wykonano odcinek próbny o długości 11 m.

Konstrukcja stalowa ekranu montowana została bezfundamentowo na warstwie podbudowy z tłucznia kamiennego gr. 20 cm zagęszczonego do wskaźnika zagęszczenia I_s = 1,03, i modułu odkształcenia E₁ = 100 MPa. Szerokość podbudowy przyjęto o 0,5 m szerszą z każdej strony od szerokości podstawy ekranu. Szkielet konstrukcyjny ekranu pokazano na rysunku 4.

Parametry akustyczne ekranu uzyskano dzięki zastosowanemu wypełnieniu w postaci piasku, wsypywanego od góry bez zagęszczania oraz wypełnieniu ścian od strony wewnętrznej z geotkaniny pokrytej matą kokosową, co pokazano na rysunku 5.

W celu sprawdzenia parametrów akustycznych ekranu, przed jego docelowym montażem wykonano badania akustyczne w laboratorium oraz in situ.

W wyniku badań laboratoryjnych uzyskano następujące parametry akustyczne ekranu [9]:

a) jednoliczbowy ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej R_w = 53 dB,

b) jednoliczbowy wskaźnik oceny izolacyjności od dźwięków powietrznych DL_R = 48 dB,

c) jednoliczbowy wskaźnik oceny pochłaniania dźwięku DL_α = 10 dB.

Jak widać w przypadku izolacyjności akustycznej uzyskano bardzo dobre parametry, przewyższające wymagania o ponad 20%. Zbadany wskaźnik oceny pochłaniania dźwięku odpowiadał wymaganej wartości minimalnej wg [5]. Uzyskane w badaniach laboratoryjnych parametry akustyczne ekranu pozwoliły na określenie jego klasy izolacyjności od dźwięków powietrznych jako B3 wg [10] oraz klasy właściwości pochłaniających jako A4 wg [7].

W drugim etapie badań akustycznych wykonano pomiary in situ. Izolacyjność akustyczna ekranu in situ określona została na podstawie wyznaczonej wartości wskaźnika DL_SI = 56 dB [11].

W ramach badań wymaganych dla ekranów akustycznych wykonano również testy w zakresie odporności na uderzenie kamieni oraz odporności na promieniowanie UV, uzyskując pozytywne rezultaty.

W kolejnym etapie przystąpiono do wykonania odcinków ekranów zgodnie z lokalizacją zawartą w dokumentacji projektowej [5], co pokazano na  rys. 6.

Rys. 6. Widok gotowych odcinków ekranu

Ostatni etapie prac obejmuje wykonanie podłoża wegetacyjnego oraz obsadzenie na całej długości  po obu stronach ekranów roślinnością pnącą (pnącza zimozielone). Wzdłuż ekranów, po obu stronach, wysypane zostanie specjalnie spreparowane podłoże wegetacyjne, w którym obsadzone zostaną w odległości od 0,3 do 0,5 m od ekranu w odstępach co 0,5 m sadzonki roślin. Na całej długości ekranu na jego koronie ułożona zostanie prekultywowana mata roślinną, w postaci mieszanki traw.

Podsumowanie

W artykule przedstawiono konstrukcję ekranu akustycznego o konstrukcji stalowej z wypełnieniem ziemnym, który wykonano wzdłuż ulicy Krakowskiej w Kielcach. Wydaje się, że przyjęta w dokumentacji projektowej koncepcja ekranu oraz rozwiązania szczegółowe mogą stanowić interesującą alternatywę dla najbardziej popularnych ekranów akustycznych w formie ściany. Na plus przyjętego rozwiązania należy wymienić uzyskane parametry akustyczne ekranu oraz korzystny efekt wizualny, gdyż ekran w formie zielonej ściany jest jednym z najbardziej naturalnych i ekologicznych rozwiązań. Dodatkowym atutem jest bezfundamentowe posadowienie konstrukcji ekranu na warstwie podbudowy tłuczniowej, co w warunkach miejskich przy gęstej infrastrukturze podziemnej stanowi dodatkowy atut. Uzyskane wyniki w zakresie izolacyjności akustycznej wykonanego ekranu przewyższające wymagania normowe o ponad 20% pozwalają mieć nadzieję, że będzie on posiadał dobre właściwości akustyczne i w znaczący sposób ograniczy uciążliwości spowodowane hałasem drogowym w rejonie ulicy Krakowskiej w Kielcach.

dr inż. Paweł Kossakowski

Artykuł oparto na publikacji:  Kossakowski P., Ekran akustyczny o konstrukcji stalowej z wypełnieniem ziemnym. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 283. Budownictwo i Inżynieria Środowiska.  Zeszyt 59 (3/2012/IV), s. 257-264 oraz referacie o takim samym tytule wygłoszonym na 58. Konferencji Naukowej KILiW PAN, Rzeszów-Krynica 2012.

Literatura:

[1] Bohatkiewicz J.: Metody ograniczania hałasu, 2007.

[2] Bohatkiewicz J.: Ekspertyza uciążliwości akustycznych tras komunikacyjnych na wytypowanych odcinkach ulic w Kielcach, wraz z analizą możliwości ich ograniczenia, EKKOM Sp. z o.o., Kraków 2003.

[3] Opracowanie: Hałas w Kielcach - listopad 2005, LEMITOR Ochrona Środowiska Sp.z o.o., Wrocław 2005.

[4] www.gis.kielce.eu.

[5] Wróblewski S., Nowak W., Zygan W., Rodak G., Nepelski P.: Projekt zagospodarowania terenu. Przebudowa i rozbudowa drogi wojewódzkiej nr 762 na odcinku od granic miasta do ul. Karczówkowskiej (ul. Krakowska i ul. Armii Krajowej), Kielce 2010.

[6] PN-EN ISO 717-2:2001 Akustyka – Ocena izolacyjności akustycznej w budynkch i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych – izolacyjność od dźwięków uderzeniowych.

[7] PN-EN 1793-1:2001 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe – Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych – Część 1: Właściwa charakterystyka pochłaniania dźwięku.

[8] Kossakowski P.: Ekran akustyczny ziemny. Projekt wykonawczy. Kielce, ul. Krakowska. Przebudowa i rozbudowa drogi wojewódzkiej nr 762 na odcinku od granic miasta do ul. Karczówkowskiej (ul. Krakowska i ul. Armii Krajowej), Kielce 2011.

[9] Dulak L., Żuchowski R., Pankiewicz J., Ślusarek J.: Badania laboratoryjne izolacyjności akustycznej właściwej oraz dźwiękochłonności gruntowego ekranu akustycznego „EMTE Green” produkcji EMTE Polska sp. z o.o., Gliwice 2012.

[10] PN-EN 1793-2:2001 Drogowe urządzenia przeciwhałasowe – Metoda badania w celu wyznaczenia właściwości akustycznych – Część 2: Właściwa charakterystyka izolacyjności od dźwięków powietrznych.

[11] Kaczmarek T., Pękala P., Gołębiowski R., Określenie izolacyjności akustycznej ekranu przeciwhałasowego EMTE Green, w warunkach rzeczywistych, zlokalizowanego przy ulicy Krakowskiej w Kielcach, Poznań 2012.

Tweet