Kročejová neprůzvučnost stropních konstrukcí v terasovém bytovém domě
Příspěvek reflektuje případ posouzení akustické odolnosti stropních konstrukcí bytového domu postaveného po přelomu milénia. Opakované stížnosti obyvatel bytů iniciovaly požadavek na prověření dělicích konstrukcí z hlediska ochrany proti nežádoucímu pronikání hluku. Splní použitá materiálová skladba a kvalita provedení stropů požadavky norem?
1. Úvod
Obr. 1 Pohled na bytový dům
Investice do bydlení v novostavbě bytového domu na dobré adrese bývá žádanou záležitostí. Vzhledem k nemalému finančnímu zatížení požadují uživatelé za své peníze odpovídající kvalitu. Nejen výsledky výzkumů dokazují, že akustické vlastnosti dělicích konstrukcí bývají často podceňovány [1], i když se řadí mezi základní požadavky na stavby.
V prezentovaném domě (Obr. 1), postaveném podle požadovaných standardů v roce 2006, byly zaznamenány stížnosti obyvatel na kročejový zvuk.
Proto byl měřicí tým pověřen inspekční a diagnostikou činností, která by prokázala nebo vyvrátila oprávněnost stížností.
2. Materiál a metodika
Za účelem zjištění akustické kvality stropních konstrukcí bylo rozhodnuto o provedení sondy za použití nedestruktivní i destruktivní metody.
2.1 Sonda pro zjištění skutečné skladby
(1) Podle předložené projektové dokumentace měla být v objektu skladba podlah následující:
- Nášlapná vrstva (koberec, dlažba), 10 mm.
- Betonová mazanina se sítí, 55 mm.
- EPS, 55 mm (strop nad přízemím 90 mm).
- Nosná konstrukce stropu (dutinové panely) 250 mm.
(2) Skutečná skladba zjištěná v provedených sondách:
- Nášlapná vrstva (koberec, dlažba, PVC), liší se dle jednotlivých bytů, do 10 mm.
- Anhydritový potěr bez výztuže, 35–50 mm.
- Folie PE.
- Polystyrenbeton nebo drcený EPS, 50 mm.
- Stropní konstrukce 250 mm.
(3) Pro účely dalšího zkoumání byly odebrané vzorky z konstrukce podrobeny zkouškám v laboratoři s následujícími výsledky [2]:
| Materiál | Pevnost v tlaku [MPa] | Rychlost šíření ultrazvuk. vln [m/s] | Objemová hmotnost [kg/m3] |
|---|---|---|---|
| anhydrit | 5,8 | 3560 | 22 |
| polystyrenbeton | 0,16 | 920 | 18 |
2.2 Výpočet kročejové neprůzvučnosti
Posouzením skladby podlahové konstrukce v programu Neprůzvučnost byla vypočítána vážená normalizovaná hladina kročejového zvuku Lnw = 70 dB.
2.3 Měření kročejové neprůzvučnosti
Po zpřístupnění vybraných bytů bylo realizováno měření, při němž byly dodržovány postupy stanovené normou platnou v době měření. Taktéž vyhodnocení změřených průběhů a stanovení jednočíselných údajů bylo provedeno podle normy ČSN EN ISO 140-7. Od roku 2016 se v takových případech postupuje podle normy ČSN EN ISO 16283-2.
Měřilo se těmito přístroji Brüel & Kjær:
- Investigator 2260 D – programovatelný analyzátor zvuku,
- program pro analýzu zvuku BZ 7204,
- zdroj kročejového zvuku Trapping Machine Type 3207,
- zdroj zvuku OmniPower type 4296,
- zesilovač Power Amplifier type 2716,
- kalibrátor,
- mikrofony, kabely a příslušenství.
2.4 Posouzení kročejové neprůzvučnosti
Vlastní posouzení z hlediska stanovených požadavků bylo vzhledem k roku výstavby domu provedeno podle ČSN 73 0532/2000, oprava 1/2001. Ve znění této normy se požadavky v případě bytových domů týkaly pouze konstrukcí, které oddělovaly chráněný prostor od hlučného. Za chráněný prostor se v bytovém domě považoval celý byt (tzn. i prostor chodby) a za hlučný prostor všechny místnosti druhých bytů. Maximálně přípustná hodnota vážené stavební normalizované hladiny akustického tlaku kročejového zvuku stropní konstrukce mezi hlučným bytem a celým bytem v chráněném bytě v bytovém domě je rovna L´nw,p = 58 dB. Tato hodnota nesmí být překročena. Pro splnění požadavku na kročejovou neprůzvučnost stropních pochůzích konstrukcí musí platit:
kde je
- L´nw
- vážená normalizovaná hladina akustického tlaku kročejového zvuku v dB, zjištěná měřením,
- L´nw,p
- vážená normalizovaná hladina akustického tlaku kročejového zvuku v dB, předepsaná normou.
2.5 Příklad měření kročejové neprůzvučnosti
Organizačně náročné bylo zajistit, aby v době měření byly k dispozici byty umístěné nad sebou tak, aby bylo možné vybrat správné místnosti pro umístění zdroje a přijímače zvuku. Podařilo se to u čtyř bytů, princip měření je uveden na jednom z nich.
Obr. 2 Vysílací místnost na půdorysu 4. NP
Obr. 3 Zdroj kročejového zvuku při měření
Obr. 4 Přijímací místnost ve 3. NP
Obr. 5 Všesměrový zdroj v přijímací místnosti
Obr. 6 Naměřený průběh neprůzvučnosti
Jako vysílací místnost byla zvolena kuchyň o velikosti 35 m3 s nášlapnou vrstvou dlažba (Obr. 2).
Měření začíná vždy kalibrací mikrofonu na kalibrační hladině 94 dB. Následuje nasnímání hladiny zvuku pozadí B2 (dB) v přijímací místnosti v pěti různých polohách mikrofonu. Následně byla změřena hladina zvuku v místnosti příjmu zvuku L2 (dB) pro tři polohy zdroje kročejového zvuku (Obr. 3) v několika polohách mikrofonu tak, aby byly pokryty případné imperfekce.
Posledním krokem je měření doby dozvuku T2 (T20) (dB) v místnosti příjmu pro tři polohy všesměrového zdroje (Obr. 5 – dodecahedron) a pět poloh mikrofonu.
Respektování minimálních odstupů od jednotlivých poloh i od ohraničujících konstrukcí podle ČSN EN ISO 140-7 je zejména v místnostech malého půdorysného rozměru vybaveného nábytkem obtížné (Obr. 5).
Ze všech naměřených údajů lze v pásmu 100 až 3150 Hz sestavit lomenou čáru znázorňující kročejovou neprůzvučnost. Posunem směrné váhové křivky podle postupu uvedeném v ČSN EN ISO 717-2 lze zjistit na kmitočtu 500 Hz jednočíselnou hodnotu neprůzvučnosti. V tomto případě bylo dosaženo L´nw = 61 dB (Obr. 6).
3. Výsledky a diskuse
Měřením byla zjištěna skutečná hodnota kročejové neprůzvučnosti v bytech (Tab. 2). Ze čtyř posuzovaných dělicích konstrukcí vyhověly požadavku norem platných v době kolaudace objektu (2004) pouze dvě stropní konstrukce. Aktuálně platnému přísnějšímu požadavku (L´nw,p = 55 dB) by vyhověla pouze jedna stropní konstrukce, a to velmi těsně.
Tab. 2 Výsledky měření
Provedenými sondami byl potvrzen nesoulad mezi projektovaným stavem a skutečným stavem stropní konstrukce. Byly použity materiály s jinými objemovými hmotnostmi v neprospěch akustických vlastností a minimálními tloušťkami na hranici přípustného stavu.
Skutečné provedení podlah lze z mechanického hlediska pokládat za dostatečné. Pevnost v tlaku odpovídá hodnotě zatížení na mezi porušení (cca 160 kN/m2), zatímco výpočtové zatížení podlahy je přibližně 80× menší (cca 2,1 kN/m2). Za předpokladu, že bude bodové zatížení od vybavení bytu řádně rozneseno, je rezerva v únosnosti polystyrenbetonu dostačující.
Obecně lze uvést, že skutečné provedení skladeb postrádá kvalitní zvukoizolační vrstvu, která je definována svou dynamickou tuhostí, s´ [MPa.m−1]. Dynamická tuhost zjednodušeně představuje schopnost materiálů utlumovat mechanické kmity. Právě v oblastech práce s kročejovou neprůzvučností je tudíž zásadním parametrem. Dynamická tuhost je kromě volby materiálu také vázána na jeho tloušťku. Čím je izolant z hlediska kročejové neprůzvučnosti kvalitnější a tlustší, tím je hodnota dynamické tuhosti nižší. Vždy je tedy nutno tento parametr sledovat v závislosti na tloušťce. Ne všichni výrobci však mají hodnoty stanoveny, ale situace na trhu se v tomto smyslu zlepšuje. Stále však existují typy izolantů, u kterých hodnotu nelze u výrobců získat. Obecné doporučení v takové situaci zní, že pokud není možné skladbu nějakým způsobem experimentálně ověřit, raději zvolím jinou, ke které jsou podklady dostupné. V této souvislosti je nutno ještě upozornit, že i velmi dobrý izolant je součástí celé skladby a musí být dobře začleněn do celkového souvrství. Například špatně zatížený kvalitní akustický izolant může plnit svou funkci jen velmi omezeně. Pro zachování akustické kvality je důležité rovněž správné provedení detailů, zejména pružné uložení napojení podlah a stěn.
Vrátíme-li se k situaci na řešené stavbě, na některých podlahách kolem nábytku byly zjištěny deformace. Sondou bylo zjištěno, že deformace způsobuje stlačení 4 mm vrstvy mirelonu, který sice nebyl v projektu, ale je ve skladbě použit jako akustická izolace (podle zkušeností z měření jen málo účinná [3]) pod PVC lamelami. Velikost deformací do cca 3 mm odpovídá úplnému stlačení mirelonu, čímž je eliminována jeho funkce. To může být také jedna z příčin zhoršení akustických vlastností stropů.
V konstrukci podlah dále byla nejméně v jednom případě zjištěna přítomnost čistého granulátu z EPS. Životnost takto provedené skladby podlahy je velmi omezená vzhledem k malé ohybové pevnosti potěru (anhydritového nebo betonového) minimální tloušťky, provedeného na stlačitelném granulátu z napěněného polystyrenu.
4. Závěr
Cesty šíření zvuku v konstrukcích jsou velmi rozsáhlé a požadovaný útlum závisí na mnoha faktorech.
Oblastí, které bývají v bytových domech opomíjeny, je celá řada.
Jedna z velmi důležitých je samotná volba nášlapných vrstev, řešení detailu ukončení nášlapných vrstev u navazujících konstrukcí [5], detaily řešení uložení schodišťových prvků [4], řešení zateplovacích systémů [6] a mnohé další.
Diagnostika akustických vlastností stropní konstrukce v tomto domě potvrzuje oprávněnost stížností obyvatel na zvýšený přenos hluku prostřednictvím konstrukce. Výstup teoretického výpočtu naznačoval nevyhovující stav ještě před odečtením korekcí na boční cesty šíření zvuku. Z hlediska posouzení, zda je konstrukce vyhovující či nikoli, rozhoduje vždy výsledek zkoušky.
Pro zajištění vyhovujícího akustického stavu bude zapotřebí aplikovat nášlapnou vrstvu s tlumicími schopnostmi (např. koberec), případně obyvatele vystěhovat, podlahu vybourat a vybudovat znovu. A lépe.
Poděkování
This article was supported by the project TAČR EPSILON 4 no. TH04020263.
Literatura
- Rychtáriková M., Roozen B., Mullner H., Stani M., Chmelik V., Glorieux C. Listening test experiments for comparisons of sound transmitted through light weight and heavy weight walls. Akustika. 2013; vol. 19, issue 1, pp. 8-13, ISSN: 1801-9064.
- Odborný posudek č. 060_024484.
- Oravec P., Hamala M. Acoustic Qualities of a Composite Timber - Concrete Ceiling Construction. Advanced Materials Research. 2013; vol. 649, pp. 273-276.
- Kolářová, Z., Ostrý, M., Odehnal, A. Landing block to reduce transmission of vibration and impact noise from staircases and elevators in buildings (2012) Akustika, 14 (1), pp. 23-31.
- FIŠAROVÁ, Z.; KALOUSEK, L.; ŠLANHOF, J.; MOTYČKA, V. Design of the flooring termination detail at the wall base from the historical and contemporary point of view. Akustika, 2020, roč. 35, č. 1, s. 9-22. ISSN: 1801-9064.
- FIŠAROVÁ, Z.; KALOUSEK, L. Comparison of acoustic properties of buildings' envelope walls after application of etics on basis laboratory measurements. Akustika, 2014, roč. 22, č. 1, s. 12-19. ISSN: 1801-9064.
The article reflects the case of assessing the acoustic properties of the floor structures in the apartment building, which was built in 2006. Repeated complaints from the inhabitants of the flats initiated a request for inspection of the dividing structures from the point of view of protection against unwanted noise penetration. Will the used material composition and the quality of workmanship of the floor structures meet the requirements of the standards?