Akustika stavebních konstrukcí

Abstrakt

Stavba musí fungovat jako celek. Stavební dílo je složeno z několika základních elementů, bez kterých objekt není funkčním celkem. Stavební dílo, tak jako jakákoliv stavba jiného charakteru, stavba těla, stavba atomu apod., je složena z jednotlivých elementů, které spolupůsobí, vzájemně se ovlivňují a musí na sebe správným způsobem navazovat. Bez těchto vzájemných funkčních vazeb bude stavební dílo vykazovat vady a poruchy. Toto platí i po stránce funkčnosti pro ochranu proti hluku. Proto i jednotlivé elementy, které implementujeme do stavebního díla, musí vykazovat určité charakteristické vlastnosti z hlediska akustiky, aby se vzájemným propojením s ostatními konstrukčními prvky staly správně fungujícím celkem z hlediska ochrany proti hluku.

Stavební akustika ve speciálním informačním projektu TZB-info

Vzduchová neprůzvučnost stavebních konstrukcí roste s jejich plošnou hmotností. Vzduchová neprůzvučnost stavebních konstrukcí obecně je tím vyšší, čím je vyšší objemová hmotnost materiálu použitého na dělicí konstrukci.

O kročejovém hluku budeme hovořit spíše u konstrukcí podlah.

Stropy a stropní podhledy

U stropních konstrukcí a u konstrukcí podlah prověřujeme jak vzduchovou neprůzvučnost, tak kročejovou neprůzvučnost. Zvukově izolační požadavky na tyto konstrukce jsou stanoveny v ČSN 73 0532.

Vzduchová neprůzvučnost novodobých technologií používaných na stropní konstrukce ve většině případů splňuje akustické požadavky, které jsou na ni kladeny. Železobetonové konstrukce plně vyhovují požadavkům vzduchové neprůzvučnosti, špatně na tom nejsou ani konstrukce složené ze stropních panelů či dílců. Dutinové panely je nutno posuzovat jako složené konstrukce tak, že je zde cca 40% podíl části s dutinou a zhruba 60% podíl konstrukce bez dutiny.

Konstrukce, nad kterou se je třeba zamyslet z hlediska vzduchové, ale i kročejové neprůzvučnosti, je konstrukce dřevěného trámového stropu. Vždy bude záležet na skladbě konstrukce. Velký vliv má i rozdíl mezi novou konstrukcí či původní konstrukcí, která bývá ve starší či historické zástavbě. Novou konstrukci si můžeme předem navrhnout a lze si ji pořádně promyslet. Trámový strop je složen z částí plných nosných trámů a z části mezi těmito trámy. Pohled na krásné dřevěné trámy, které mají pouze a jenom dřevěný záklop nás sice uchvátí, ale už méně nás "okouzlí" svými zvukově izolačními vlastnostmi: Akustické vlastnosti takových stropních konstrukcí se pohybují mezi 30-35 dB. To není mnoho a pro běžné užívání jde o zcela nevhodné řešení. Stropní trámové prvky nejsou dimenzovány na velká zatížení. Proto řešení ve formě podlahy z betonové mazaniny o mocnosti min. 150 - 200 mm mnohdy nepřichází v úvahu. Pro konstrukci, na níž jsou kladeny vyšší a vysoké nároky z hlediska ochrany proti hluku, musíme zvolit aplikaci tzv. dvojité konstrukce, kdy se do prostoru mezi trámovým vloží minerálně vláknitý pohltivý materiál. Je třeba, aby mezera, která je většinou tvořena výškou nosného trámu, byla vyplněna tímto materiálem minimálně přes polovinu výšky tohoto trámu.

Tuhé stropní konstrukce s podhledem se svými charakteristikami rovnají předsazeným stěnám a jejich funkce je založena na naprosto shodném principu. Pouze jedna zásada je nad všemi ostatními. Konstrukce svislých stěn by měla předcházet instalaci podhledů. Tato zásada platí pro odbourání tzv., průběžných podhledů, které jsou velmi dobrým zdrojem přenosu hluku. Systém průběžných stropních podhledů se ve velké míře používá v administrativních budovách. Těmito podhledy se vedou především instalace a trubní rozvody. V případě nižších nároků na neprůzvučnost lze u tohoto charakteru budov tento typ konstrukce použít. Nikoliv však v bytové výstavbě. Tímto typem konstrukce není možné dosáhnout požadovaných hodnot na zvýšené zvukově izolační vlastnosti dělicí konstrukce, i když ho do určité míry může ovlivnit.

Jak? Vraťme se na chvíli k rezidenčnímu bydlení. Máme tu problém, který do určité míry souvisí nejenom s prostorovou akustikou, ale právě s hodnotou vzduchové neprůzvučnosti. Pokud se podíváme na to, jaké parametry nás zajímají při bližším stanovení vzduchové neprůzvučnosti, pak narazíme na veličinu, která je jednou ze základních veličin charakteristických pro prostorovou akustiku a tím je doba dozvuku daného prostoru. Ta ovlivňuje vlastnosti přijímacího prostoru vzhledem k prostoru, který vysílá zvukové vlny. Přijímací prostor by měl mít z hlediska stanovení vzduchové neprůzvučnosti hodnotu doby dozvuku co nejnižší. Porovnejme si, co vše může ovlivnit hodnotu doby dozvuku v interiéru, jaký je rozdíl v moderně zařizovaných interiérech a co pozitivního bylo na interiérech v letech minulých.

Konstrukce podhledu nemusí v interiéru sloužit pouze a jenom k ochraně proti hluku pronikajícího do vnitřních částí z jiné části (ať už venkovní či jiné vnitřní). Stropním podhledem lze ovlivnit i vnitřní prostorovou akustiku, pohltivost a dobu dozvuku. Nejčastěji se ve své praxi můžeme setkat s instalací tzv. děrovaných podhledů (případně děrovaných předstěn). Pozor! V tomto případě nejde o funkci zvukově izolační. V případě použití takových absorpčních podhledů (předstěn) lze v daných prostorách snížit nežádoucí efekty, které jsou spojeny s útlumem zvukových vln v daném prostoru. Nejvíce jsou tyto podhledy potřebné v prostorách velkoplošných kanceláří, nebo i velkých obytných místností historických budov, tzv. "open-space", kde může docházet v případě zhoršené prostorové akustiky k tzv. "restauračnímu efektu". Jde o to, že mluví-li ve větším otevřeném prostoru jeden člověk, není velký problém mu rozumět. Zapojí-li se ovšem do hovoru více diskutujících, opodál bude další pracovník pracovat s kopírkou, jiní budou vést vzrušené telefonické hovory a dalších deset bude v takovém prostoru klapat na počítačových klávesnicích, bude se hladina akustického tlaku takového prostoru zvyšovat a zvyšovat. Řečníci, kteří spolu komunikují tak budou více a více zvyšovat svoji hlasitost, aby si v takovém prostoru vůbec rozuměli. K tomuto efektu dochází zejména ve stravovacích zařízeních, jakými jsou školní jídelny, restaurace, pohostinství apod. - z toho termín "restaurační efekt". V restauračním zařízení se ale jedná o krátkodobé působení během našeho stravování při obědě, večeři apod. V kanceláři ovšem trávíme celou svoji pracovní dobu, ta je standardně osm hodin, to není málo. Takže je vhodné tuto situaci řešit.

Prostorová akustika má svá specifika a řeší ji ve většině případů specializované firmy nebo výrobci, kteří se specializují na prodej systémových řešení, k tomuto účelu vyrobených. Prostorová akustika řeší ve velké míře kulturní zařízení, školská zařízení, sportoviště a speciální místnosti, které z hlediska jejich užívání vyžadují cílený zásah specialistů v oboru prostorové akustiky (např. nahrávací studia, dozvukové místnosti apod.)

Požadavek na vzduchovou neprůzvučnost musí být splněn nejen vertikálně, tzn. mezi místnostmi umístěnými bezprostředně nad sebou, ale i mezi jednotlivými místnostmi umístěnými vůči sobě úhlopříčně či oddělené od sebe jakoukoliv jinou místností.

Dvojité konstrukce - využívají desky, které jsou vyrobeny na bázi sádrové, na bázi cementové či dřevěné. Největšího účinku, při zvolení dvojité konstrukce, dosáhneme v případě kombinace homogenní tuhé konstrukce a instalací lehké deskové konstrukce (sádrokartonový podhled neděrovaný). Ta je na tuhou konstrukci kotvena pomocí dřevěného či kovového roštu. Vzduchová mezera, která odděluje jednotlivé konstrukce, by se měla pohybovat v rozmezí 75 - 200 mm, dle požadavku, který je na ni kladen z hlediska akustiky. Vyššího účinku u takových konstrukcí dosáhneme, pokud do vzduchové mezery vložíme materiál s vysokou pohltivostí (minerálně vláknité materiály, v žádném případě nepoužíváme desky na bázi polystyrénu). I tyto konstrukce mají své zásady a jsou na ně kladeny takové konstrukční nároky, aby se jejich zvukově izolační vlastnosti zachovaly po celou životnost celé stavby. Velmi důležité je zajištění vzduchotěsnosti těchto dělicích konstrukcí. Ta mnohdy určuje zvukově izolační vlastnosti celé konstrukce. Čím vyšší je tato vzduchotěsnost, tím vyšší je vzduchová neprůzvučnost celé konstrukce.

Z akustického hlediska je optimální ve dvojitých konstrukcích použití porézního pohlcovače ve vzduchové dutině o objemové hmotnosti 35 - 65 kg/m³. Tlumící vložka musí být volně ložena do vzniklé spáry mezi jednotlivé části konstrukce, v žádném případě nesmí být stačena. Materiál vyrobený k účelu pohlcování má své specifické vlastnosti právě pro svou lehkost a mezerovité složení. Pokud jej tedy stlačíme, a to jakýmkoliv způsobem, ztrácí své schopnosti tlumicí vložky.

Dále je velmi důležité dodržení technologické kázně na stavbě a správné řešení všech detailů. V opačném případě dojde k vytvoření akustických mostů, čímž také dojde ke zhoršení neprůzvučnosti dělicí konstrukce zásadním způsobem. Při vzniku spár v místech napojení na svislé konstrukce (stropy, trámy, průvlaky) nebo při nezatmelení veškerých spár mezi jednotlivými deskami dojde ke snížení účinnosti útlumu konstrukce. Např. při vzniku průběžné spáry široké 1 mm, může neprůzvučnost konstrukce klesnout cca o 10 %. Při vzniku spáry široké 10 mm, může neprůzvučnost konstrukce klesnout cca o 90 %. Sádrokartonový podhled musí být provedený tak, aby použité deskové materiály ve svém vzájemném napojení a v napojení na ostatní konstrukce byly plně zatmeleny pružným tmelem. Použití pružných tmelů nám zajistí výše uvedený požadavek vzduchotěsnosti.

Podlahy

U konstrukcí podlah, které jsou aplikovány na nosnou stropní konstrukci, nás významným způsobem bude z hlediska akustiky zajímat kročejová neprůzvučnost.

Skladba vrchní části stropní konstrukce podléhá určitým technickým pravidlům dle zvolené technologie provádění.

Jedním z řešení, jak dosáhnout splnění normových hodnot kročejové neprůzvučnosti, je volba "plovoucí podlahy". Nejedná se o plovoucí podlahu tak, jak mnohdy tento termín užívají řemeslníci-podlaháři pro finální laminátové či dřevěné podlahy. Jedná se konstrukčně o plovoucí podlahu. Ta je založena na principu separace nosné konstrukce od vyrovnávací vrstvy nějakým vhodným materiálem, kterému se lidově říká "kročejová izolace" Separačním materiálem jsou v tomto případě například tužší minerálně vláknité desky, nebo desky s pěnového polystyrenu, určené výrobcem k takové aplikaci. Jejich tuhost zajišťuje zachování vlastností těchto použitých materiálů i při větším zatížení. Malá pomůcka pro stavebníky: pokud vám v nějakém místě vyhovuje pět centimetrů minerálně vláknité izolace, věřte, že pokud budete chtít použít materiál na bázi pěnového polystyrenu, budete muset zvolit tloušťku, která je minimálně o dva centimetry vyšší. Separační vrstva musí být zatížena. Čím vyšší je neprůzvučnost zatěžované vyrovnávací vrstvy podlahy, tím se kročejový hluk lépe separuje a lépe se odbourává (maximální doporučená zátěž je cca 400 kg/m², tuto skutečnost nutno konzultovat s výrobcem použitého materiálu). Separaci je potřeba udělat i po obvodu celé konstrukce, neboť musí dojít k oddělení zatěžované vrchní konstrukce od konstrukce nosné, která přímo navazuje na sousední prostor. Separace pomocí "kročejové izolace" musí být celistvá, rozhodně není dobré ji v ploše přerušovat jakýmkoliv způsobem. Proto například rozvody topení (či rozvody jiného druhu) musí být uloženy nad touto separační vrstvou. Přerušení nebo vložením takového rozvodu dojde v konstrukci k vytvoření akustického mostu a tím dojde ke zhoršení vlastnosti jakou je kročejová neprůzvučnost.

Největší účinek mají tzv. "těžké plovoucí podlahy". U nich je tlumicí materiál zalit betonovou mazaninou. Vlastnosti betonové mazaniny s výztužnou sítí se blíží vlastnostem typickým pro železobeton. Dnešní náhrada rychle schnoucích vrchních vrstev stropní konstrukce, jakými jsou lité podlahy na bázi sádry, zdaleka nedosahují takových účinků jaké má betonová mazanina. Nižšího účinku dosáhneme instalací "lehké plovoucí podlahy. Zde je tlumicí vložka překryta deskami či prkennými dílci na bázi sádrovláknité či dřevovláknité. Malá neprůzvučnost vrchní nášlapné desky nedovoluje tak velký útlum kročejového hluku, jaký můžeme dosáhnout u těžkých plovoucích podlah. V principu však je lepší lehká plovoucí podlaha než žádná plovoucí podlaha.

Jedním speciálním druhem plovoucí podlahy je podlaha, která nemá tlumicí minerálně vláknitý materiál, ale v principu funguje podobně. Místo tlumicího materiálu je zde použito zásypu na bázi keramzitu nebo jiného sypkého materiálu. Na obdobném principu kdysi fungovali nebo ještě dnes fungují dřevěné záklopové podlahy ve starých objektech. Zde byl aplikován škvárový zásyp. I tímto novým způsobem lze dosáhnou vyhovujících výsledků pro kročejovou neprůzvučnost. Kromě násypů se dnes na trhu objevuje mnoho možných způsobů odbourání kročejového hluku.

Velmi často se na nosnou konstrukci, převážně v administrativních budovách, aplikují dvojité podlahy. V případě dvojitých podlah jde vlastně o instalaci vzpěrných konstrukčních prvků, na které se následně fixují desky finální podlahy. Mnohdy desky, které jsou děrované. Tato podlaha není, z hlediska kladných parametrů akustických veličin, vhodným řešením, neboť vzduchová mezera mezi stojkami vytvoří v dvojité podlaze průběžný akustický most mezi všemi místnostmi v celém podlaží. K odbourání tohoto nežádoucího efektu postačí dodržení jediné zásady, a to instalovat systém svislých příček před instalací dvojitých podlah a podložky (stojky nebo vzpěrky) izolovat od podkladní konstrukce pomocí pryže. Často jsou však tyto podlahy instalovány z důvodu snadného rozvodu všech instalací (rozvod síťových PC kabelů, teplovzdušného vytápění či pro klimatizační rozvod).

Pokud nemůžeme nějakým způsobem aplikovat do konstrukce plovoucí podlahu, můžeme zvolit podlahu s povlakovou krytinou. Ta byla v minulosti nejvíce aplikována v panelové výstavbě. Povlakovou krytinu tvoří ve většině případů koberec či polyvinylové povlakové krytiny (PVC, marmoleum apod.).

I zde existuje u majitelů bytových domů staršího data jeden mýtus, který se nedaří jakýmkoliv osvětovým způsobem vyvrátit. Tím je "drobnou výměnou finální podlahy v bytě nic nezkazím". Tuto skutečnost podceňují všechny stavební úřady, které jsou v otázce zásahu do stavební konstrukce kompetentní.

Oprava finálních nášlapných vrstev, prováděné tzv. "na černo", bez vědomí stavebního úřadu a bez vědomí vlastníka domu či vlastníka sousedního bytu, vede k nekontrolované amatérské degradaci jakéhokoliv bydlení. Ptáme se, co se tedy může tak významného stát, pokud dojde k výše uvedeným "drobným" změnám? Vezměme tedy zdánlivě banální výměnu finální podlahy. Omrzelo Vás linoleum a lákají Vás cenově velmi příznivé laminátové podlahy? Dojde k vytrhání linolea a pokládce nové laminátové podlahy, velmi rychle a snadno, klik-klak. Co se ale stane z hlediska stavební akustiky? Ve většině případů bylo počítáno s tím, že vrchní nášlapnou vrstvu tvoří ve většině případů linoleum, koberec nebo obojí. Výměna krytiny na podlaze, kde útlum finální nášlapné vrstvy bez dané povlakové krytiny je téměř nulový, má za následek výrazné zhoršení zvukově izolačních vlastností (zvýšení kročejového hluku).

Apelujme tedy na všechny stavební úřady a na vlastníky bytových jednotek, aby nepodceňovali tuto skutečnost, neboť mnohdy vede k neodbouratelnému zhoršení sousedských vztahů a následky nesou ti, kteří za to vůbec nemohou. Protože fakt, že si soused bez mého vědomí tuto výměnu uskuteční, má pro mě zhoršení kvality bydlení a snížení mé životní úrovně, aniž bych já mohl tuto skutečnost ovlivnit nebo jí zamezit. Odstranění takového problému je mnohdy na straně postiženého téměř neřešitelným úkolem.

Požadavek na kročejovou neprůzvučnost musí být splněn nejen vertikálně, tzn. mezi místnostmi nad sebou, ale i mezi jednotlivými místnostmi umístěnými vůči sobě úhlopříčně, mezi prostory umístěnými na stejném podlaží či oddělené od sebe jakoukoliv jinou místností.

Závěr

Stavební akustika je neopomenutelná složka stavební fyziky a zohledňuje kvalitu vnitřního a vnějšího prostředí člověka jak v jeho soukromí, tak s ohledem na jeho pracovní podmínky či podmínky rekreační. Spolu s tepelnou technikou, denním osvětlením, umělým osvětlením, prosluněním a pohodou vnitřního prostředí dotváří stavební akustika rámec vlastností, které jsou pro naše životní podmínky důležité.

Skupina				Chráněný prostor (přijímací)
Položka	Hlučný prostor				Požadavky na zvukovou izolaci
					mezi místnostmi			dveří
					R´w, DnT,w  dB ve směru		L´n,w [dB]	Rw [dB]
					horizontálním	vertikálním
A.			Bytové domy (kromě rodinných domů) - nejméně jedna obytná místnost bytu o 3 a více obytných místnostech
1	Všechny ostatní místnosti téhož bytu, pokud nejsou funkční součástí chráněného prostoru				42	42	68	-
POZNÁMKA: Za funkční součást chráněného prostoru se používají prostory sousedící s tímto chráněným prostorem, které sním funkčně souvisejí, například přístupová chodba nebo předsíň, koupelna nebo šatna určená pouze pro obsluhu dané obytné místnosti.
B.			Bytové domy - Obytné místnosti bytu
2		Všechny místnosti druhých bytů			52	52	58	-
3		Společné prostory domu (schodiště, vestibuly, chodby, terasy)			52	52	58	32**
4		Společné uzavřené prostory domu (např. půdy, sklepy)			47	47	63	-
5		Průchody, podchody			52	52	53	32**
6		Průjezdy, podjezdy, garáže			57	57	48	-
7		Provozovny a hlukem La,max < 85 dB s provozem nejvýše do 22:00h			57	57	53	-
8		Provozovny a hlukem La,max < 85 dB s provozem i po 22:00h			62	62	48	-
9		Provozovny s hlukem 85 dB < La,max < 95 dB s provozem i po 22:00h			-	72	38	-
C.			Řadové rodinné domy a dvojdomy - Obytné místnosti bytu
10		Všechny místnosti v sousedním domě			57	57	53	-
D.			Hotely a ubytovací zařízení - Ložnicový prostor pokoje hostů
11		Pokoje jiných hostů			47	52	58	42
12		Společné užívané prostory (chodby, schodiště)			42	52	58	32
13		Restaurace společenské prostory a služby s provozem do 22:00h			57	57	53	-
14		Restaurace s provozem i po 22:00h (La,max < 85 dB )			62	62	48	-

Požadavky na výše uvedené konstrukce - ČSN 73 0532, výtah týkající se pouze obytných budov a rodinných řadových domů

Použitá literatura

[1] Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací
[2] Nařízení vlády č. 88/2004 Sb. - novela Nařízení vlády č. 502/2000 Sb.
[3] ČSN 73 0532 - Akustika - Ochrana proti hluku v budovách a souvisící akustické vlastnosti stavebních prvků - Požadavky
[4] Stavební fyzika 10, Akustika stavebních konstrukcí, Doc. Ing. Jiří Čechura, CSc., říjen 1999
[5] Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a související předpisy
[6] Nařízení č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací
[7] Směrnice 2002/49/EC, o hodnocení a řízení hluku ve venkovním prostředí, Směrnice Evropského parlamentu a Rady
[8] Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon)
[9] Vyhláška č. 137/1998 Sb., o obecných technických požadavcích na výstavbu, Ministerstvo pro místní rozvoj
[10] Vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby (Nahrazuje Vyhlášku č. 268/2009 Sb., o obecných technických požadavcích na výstavbu, Ministerstvo pro místní rozvoj)