Ochrana betonu před vibracemi z dopravy

Zdrojem vibrací, které se šíří podložím do základů budov, jsou dynamické účinky pohybu vozidel po pozemních nebo podzemních komunikacích. Tyto dynamické účinky se obvykle označují jako technická seismicita od povrchové nebo podpovrchové dopravy. V řadě případů může být přenos vibrací od dopravy do konstrukce budov usnadněn bezprostředním kontaktem konstrukce vozovky nebo tunelové roury se základy budovy a navazujícími zdmi objektu. Každý zdroj vibrací nebo hluku šířeného vzduchem je i zdrojem hluku strukturálního. Vibrace šířící se do okolí terénem se v určitých frekvenčních spektrech mohou projevit nejen jako chvění, ale mohou se v budovách vyzařovat do interiéru pobytových místností ve formě nízkofrekvenčního slyšitelného hluku, který může zejména v nočních hodinách působit rušivě a překračovat hygienické limity. Technická seismicita je seismicita způsobená nepřírodními zdroji vibrací a strukturálního hluku. Jedním z těchto zdrojů je kolejová doprava.

Faktory ovlivňující vibrace

Charakter vibrací od dopravy je závislý zejména na hmotnosti vozidla, rychlosti a způsobu jízdy vozidla, na směru pohybu vozidla (po přímce nebo v oblouku, po rovině nebo ve svahu), na brzdění nebo zrychlování vozidla. Dalším parametrem je „rovinnost“ jízdní dráhy, ať již kvalita povrchu silniční vozovky nebo směrové a výškové vyrovnání kolejové dráhy, způsob upevnění kolejnic, skladba podkladních vrstev vozovky ap. Kromě parametrů vibrací ve zdroji má na velikost vibrací vliv složení prostředí na cestě od zdroje k ohrožené konstrukci budovy, tedy zvláště skladba geologického prostředí a jeho mechanické vlastnosti jako je tuhost, rychlost šíření vlnění, útlum se vzdáleností ap. Konečně pak může velikost vibrací z podloží zesílit nebo utlumit provedení vlastní konstrukce budovy a způsob jejího založení, zejména pak frekvenční naladění ohrožené konstrukce. Moderní budovy jsou stále složitější a moderní materiály zajišťují možnosti stavět stále tenčí, vyšší, pevnější konstrukce. Tyto konstrukce kromě mnoha pozitiv bohužel přináší i některá negativa. A jedním z nich je i vyšší náchylnost k rezonanci celé konstrukce.

Měření a hodnocení vibrací

Právě pro řadu vlivů, které se podílejí na úrovni vibrací v místě stavební konstrukce, je pro rozvahy o snížení úrovně vibrací na přípustnou míru vhodné provést jejich měření. Měření lze realizovat buď na hotové konstrukci nebo v případě její předpokládané výstavby na úrovni základové spáry, nejlépe v sondách v blízkosti ohrožené konstrukce nebo v blízkosti zdroje vibrací, tedy na konstrukci vozovky nebo konstrukci metra, železnice, tramvajového tělesa ap. Naměřené vibrace pak lze využít pro kvalitnější analýzu odezvy celé konstrukce ohroženého objektu nebo jen jeho částí a návrh opatření ke snížení vibrací. Posouzení vibrací podlah vzhledem k osobám pracujícím, pobývajícím nebo bydlícím v objektu je předepsáno podle mezinárodních a současně i českých norem ČSN ISO 2631 [2] a také v Nařízení vlády č.502/2000 [3], které odpovídají platným hygienickým předpisům u nás. V případě analyzované budovy je nejvýznamnější posouzení obytných místností v objektu vzhledem k bydlení osob. Normy jsou důležité pro certifikaci výrobků pro ochranu před hlukem z dopravy.

Vibrace naměřené při výstavbě objektu na hlavách pilot, odpovídající buzení od provozu vlaků metra, dosahovaly maximálních výkmitů zrychlení až 690 mm/s2 ve frekvenční oblasti od 32 do 40 Hz. Tato frekvenční složka odpovídá horizontálnímu ohybovému kmitání pilot v okolí 35 Hz (v závislosti na rozměrech jednotlivých měřených pilot). Odpružením budovy jako celku se přesunuly dominantní vibrace budovy do oblasti nejnižších vlastních frekvencí kmitání objektu jako celku. Pro frekvence naladění odpružení do 5 Hz je prognóza maximálního efektivního zrychlení aef ≈ 4,9 mm/s2. Srovnání výpočtů pro danou konstrukci při vertikálním versus horizontálním buzení ukazuje, že úroveň horizontálního buzení je nižší než vertikálního buzení, podle měření přibližně poloviční.

Metody snižování vibrací

Pro snížení přenosu vibrací do chráněné konstrukce je možné provádět opatření ve zdroji, na cestě od zdroje ke chráněné konstrukci a konečně uvnitř nebo v základové části chráněné konstrukce. Provádět opatření ve zdroji, tedy například použít pryžové nákolky u vozidel metra (jako v Paříži) nebo ukládat celou kolejovou dráhu pružně (jako v Miláně nebo na zkušebních úsecích v Praze na Kačerově) zpravidla projektanti běžných objektů nemohou ovlivnit.

Čtěte také: Prevence plísní na dřevěné podlaze

Opatření na cestě od zdroje k objektu

Z těchto důvodů je nutné použít opatření, které spočívají v konstrukčním řešení snižování vibrací na cestě od zdroje ke chráněné konstrukci nebo v konstrukci budovy samé. Přenos vibrací na cestě od zdroje ke chráněnému objektu lze přerušit, například budováním podzemních stínících stěn s vloženými dynamickými filtry, které zčásti sníží přenos vibrací. V Praze byl tento způsob použit při návrhu založení nemocnice v Praze 9 na perlitových matracích nad tunelovými úseky metra [5]. Efektivnost tohoto řešení je zejména závislá na úrovni spodní vody v podzákladí a na jejím složení. Pro vysokou hladinu spodní vody je tento způsob neefektivní, pokud se neprovedou opatření k výraznému snížení hladiny spodní vody vhodným odvodněním. Dále tato metoda není příliš efektivní, pokud zdroj vibrací, tedy tunel nebo stanice metra, je mělce pod velkou částí základové spáry chráněné konstrukce.

Pružné založení konstrukcí

Efektivním způsobem pro snížení úrovně vibrací chráněné konstrukce je pružné založení konstrukce jako celku vůči její základové konstrukci (desce, vaně apod.). Toto odpružení bývá realizováno osazením celé konstrukce na pružiny, ať již ocelové, pryžové nebo korkové. Pokud není nutné chránit před vibracemi celou konstrukci, je možné provést odpružení jen pro její vybranou část, jako jsou koncertní sály, kina, divadla, studiové prostory rozhlasu a televize, byty apod. Efektivnost odpružení je dána frekvenčním naladěním odpružené konstrukce. Čím je naladění konstrukce na pružinách nižší (na nižších frekvencích), tím spíše jsou utlumeny vyšší frekvence vibrací a akustické frekvence, které se do objektu šíří z geologického prostředí. Principem je důsledné oddělení horní konstrukce od základové konstrukce pomocí této pryžové vrstvy.

Použití pryžových a korkových prvků

Při použití pryží, korku a jim podobných hmot se zpravidla umísťují tyto pružné prvky na úrovni základové desky. Nosná konstrukce budovy je pak osazena na těchto pružných prvcích prostřednictvím dostatečně širokých patek pod nosným skeletem, trámových roštů nebo další desky. Tloušťku spojité pružné vrstvy nebo bloků z více vrstev tohoto materiálu a jejich rozmístění je nutné stanovit podle mechanických vlastností pryže (zejména modulu pružnosti) a statického předepnutí pryže na základě dynamického výpočtu a výsledků statického výpočtu objektu. Nevýhodou tohoto řešení je zpravidla nepřístupnost pryže v průběhu života konstrukce a tedy obtížnost nebo nemožnost její výměny, dále je nevýhodou změna vlastností pryže v důsledku jejího stárnutí. Stárnutí pryže ovlivňuje zejména sluneční svit a přítomnost derivátů benzinu nebo nafty. Pokud je pryž chráněna před slunečním svitem a bez přístupu k derivátům benzinu a nafty výrobci zpravidla udávají její životnost nad 30 až 80 let.

Pro konkrétní budovu v Praze 5 byla použita pružná antivibrační vrstva na úrovni základové spáry pro eliminaci nadměrných vibrací, které se šíří do posuzované budovy geologickým prostředím od konstrukce metra. Na hlavách vybraných pilot budovy byly měřením zjištěny maximální vibrace. Časové průběhy těchto vibrací byly použity jako dynamické zatížení namodelované konstrukce budovy, v jejíž základové spáře byla navržena dělící pružná pryžová vrstva. Pro takovýto model byla stanovena prognóza vibrací na jednotlivých podlažích. Na příkladu vícepodlažní železobetonové budovy je řešen přenos vibrací z okolního základového prostředí do vlastní konstrukce. Budova je založena na velkoprůměrových pilotách, vzájemně provázaných výztuží se spodní základovou deskou. Na této desce bylo navrženo umístění antivibrační vrstvy pryže značky Belar. Na pryži je osazena horní základová deska, do které je vetknuta skeletová monolitická konstrukce budovy. Pružná pryžová vrstva tedy důsledně odděluje spodní a horní část základové desky. Obdobně bylo provedeno odpružení spodní a horní části samostatných základových patek (vodorovnými vrstvami pryže) a dále všechny svislé konstrukční prvky pod úrovní terénu od okolního prostředí (vrstvy pryže podél sloupových prostupů zeminou nebo obvodových stěn pod úrovní terénu).

Použití ocelových vinutých pružin

Velmi efektivní je použití ocelových vinutých pružin pro provedení odpružení. Jeden z nejznámějších výrobců vinutých pružin, firma Gerb Berlin, umisťuje vinuté pružiny do bloků, které jsou spolu vzájemně spojeny a lze je na stavbě osazovat jako celek. Osazují se buď v předepnutém stavu (stlačené do provozní a předem vypočtené výšky) nebo jako nepředepnuté a případně u levnějších typů bez možnosti předpětí. Pro zvýšení tlumení mohou být pružinové bloky vybaveny integrovanými nebo samostatnými viskózními tlumiči a nebo, v levnější variantě, jsou vlastní pružiny povlakovány pryží. Výhodou pružinových bloků je možnost jejich dodatečné výměny za měkčí nebo tužší, případně u typů které to umožňují upravit tlumení při rekonstrukcích, přestavbách objektu, při změně zatížení nebo užívání objektu. Dále lze pružinové bloky v konstrukci objektu osadit až ve fázi dokončování stavby objektu podle skutečné úrovně kmitání objektu, nebo při dolaďování vlastností konstrukce, případně pod částí konstrukce tyto bloky vůbec neosazovat. Tuto manipulaci s bloky umožňuje konstrukční možnost přizvednutí části roštových trámů zvedáky a nebo jen prostým podložením roštu ocelovými klíny v okolí pružinových prvků a zaaretováním pružinových prvků (stažením montážními šrouby). Pružinové bloky jsou na svém spodním i horním povrchu přilepeny samolepícími podložkami, které přenáší vodorovné síly třením (vodorovná tuhost bloků je srovnatelná s vertikální tuhostí).

Čtěte také: Jak chránit OSB desky?

Materiál SYLOMER

Akustický materiál SYLOMER je vyroben na bázi polyetherurethanu (PUR) a je vhodný pro snížení vibrací a otřesů, kdy zaručuje maximální účinnost vibroizolační ochrany při minimální potřebné tloušťce (vč. minimální vlastní frekvence). Přesný typ a tloušťka materiálu je volena individuálně dle potřeb daného projektu. Jednotlivé typy SYLOMERu jsou barevně rozlišeny, proto nemohou být zaměněny. Materiál SYLOMER dodáváme ve dvou základních tloušťkách vždy s ohledem na použití v konkrétním případě, a to 12,5mm a 25mm. Maximálně dovolené statické zatížení se pohybuje v rozmezí až do 6 MPa a je závislé na typu materiálu. Montáž SYLOMERu je zcela jednoduchá. Materiál se položí na připravený hladký a rovinný povrch základu dle požadovaného projektu. Povrch vždy musí být suchý a spoje SYLOMERu musí být přelepeny páskou. Doporučujeme použít krycí fólii jako další ochranu proti vzniku akustických mostů a rovněž jako ochranu SYLOMERu při montáži. Při návrhu ocelové výztuže musí být provedeny takové úpravy, aby pod jednotlivými spojkami nebylo zatížení (t/m2) vyšší než maximálně povolené. Například nabetonování min. 30 mm vrstvy betonu nebo položení roznášecí desky.

Ochrana betonu před degradací

Největším nepřítelem betonových povrchů a konstrukcí je na vozovkách a chodnících společné působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek. Působením těchto vlivů dochází k tomu, že se betonový povrch rozpadá. To může mít například u betonových mostních konstrukcí nepříznivý dopad i na bezpečnost těchto staveb. Proto byly vyvinuty prostředky sekundární ochrany, které mají za úkol zpomalit stárnutí a materiálovou destrukci betonu.

Příčina degradace betonu

Nebezpečí působení mrazu spočívá ve změně objemu, pokud se volná voda přemění mrazem v led. Led má objem přibližně o 10 % větší než voda. Nebezpečí působení chemických rozmrazovacích látek je jiná. Podle typu chemické látky dojde při její disociaci na ionty a při jejich dalších reakcích k uvolňování tepla. V našich podmínkách je nejčastěji používána solanka, což je směs s vysokým obsahem NaCl. Sůl snadno disociuje na Na+ a Cl-. Beton je porézní materiál a porézní materiály v jakýchkoli podmínkách ovlivňují vlhkostní spády. Vlhkostní spády vyrovnávají vlhkost v různých částech betonu v závislosti na aktuálním obsahu volné vody a na teplotních spádech. To vše vede k tomu, že beton většinou vlhkost z prostředí absorbuje, ale jsou nevyhnutné stavy, kdy vlhkost uvolňuje do prostředí. Při těchto režimech jsou většinou do betonu vnášeny látky rozpuštěné z prostředí, ale jindy při opačném vlhkostním spádu mohou být z betonu naopak vyplavávány tzv. nevázané látky. Pokud dochází k destruktivním procesům v důsledku společného působení mrazu a rozmrazovacích látek, počáteční fáze nejsou okem postřehnutelné. V obou případech by to měl být současně i poslední signál k rozhodnutí, zda pro ochranu betonového povrchu bude použita ještě účinně vhodná sekundární ochrana.

Testování odolnosti betonu

V ČR platí a v bývalém Československu platila ČSN 73 1326 „Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek“. Nejčastěji se používá metoda A. „Metoda automatického zmrazování“ používá pro betony hodnocení po 25 zmrazovacích cyklech v teplotním režimu +20 °C, -15 °C. Betony jsou v obrácené poloze ponořeny do misky s 3% roztokem NaCl. Jako odolný beton proti společnému působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek se považuje beton, který splňuje povolenou hmotnost odpadu pro předepsaný počet cyklů. Nepřísnějším kritériem bývá odpad do 1 000 g/m2 po 150 cyklech pro průkazní zkoušky cementobetonových krytů vozovek. Kritérium je určeno pro monolitické cementobetonové kryty vozovek vyráběné z provzdušněných betonů. U běžných betonů mimo kryty vozovek bývají požadavky volnější. Zejména v intravilánu místních komunikací a na chodnících, ale také na parkovištích, odstavných plochách a v zónách pro pěší je dnes běžná betonová zámková dlažba. Ta se v dominantním množství vyrábí na velkokapacitních vibrolisech z běžné betonové směsi. Intenzita vibrace, způsob plnění formy i způsob ošetřování může způsobit, že jednotlivé dlaždice v rámci stejné podložky mohou mít odlišnou odolnost. Pokud ano, rozdíl nelze předem poznat vizuálně. To se projeví až po čase, zpravidla po zimě, na místě pokládky.

Sekundární ochrana betonu Emulze LO (FLAX)

Vždy je nutná diagnostika, která prokáže, co se v betonu děje. Pokud je to nízká odolnost proti společnému působení mrazu a rozmrazovacích látek je nutno aplikovat prostředek sekundární ochrany určený na zvýšení odolnosti proti mrazu a rozmrazovacím látkám, avšak ne jakýkoli. Emulze LO (dříve Fimafob, nyní FLAX) navazuje na v minulosti v ČR technicky velmi úspěšné a účinné sekundární ochrany proti mrazu a rozmrazovacím látkám na bázi lněné fermeže, používané od 80. let minulého století. Rozvoj v této oblasti umožnil vyvinout Emulzi LO, nový přípravek na bázi lněného oleje. Emulze LO je prostředek určený k sekundární ochraně povrchů betonů před společným působením mrazu a rozmrazovacích látek. Hlavní složky jsou lněný olej a voda. Emulzi LO lze nanášet na betony, které jsou spolehlivě starší než 28 dnů. Emulze LO netvoří na povrchu betonu souvislý film, proniká do povrchové vrstvy betonu, kde reguluje výměnu vlhkostí mezi betonem a okolním prostředím. Účinná dávka emulze je jen taková, kolik hmoty pronikne do povrchové vrstvy betonu. Přebytky je nutno odstranit, mohou se projevit jednak zhoršením smykových vlastností, jednak dlouhodobějším ztmavnutím povrchu betonu po nástřiku.

Čtěte také: Ochrana dřeva: Podlahy

Aplikace Emulze LO

V rámci předběžné diagnostiky se doporučuje stanovit maximální přípustnou dávku Emulze LO. Povrch betonu musí být dostatečně oschlý, zbavený všech mechanických nečistot, barev a dalších chemických nečistot. Rozhodující pro určení dávky emulze LO je okamžitá savost povrchu betonu. Ta se mění v průběhu dne a v závislosti na okolních podmínkách (teplota prostředí, relativní vlhkost vzduchu, vítr aj.). Orientačně lze dávku určit podle výsledků ověřených staveništních testů. Před aplikací musí být Emulze LO krátce, lehce ručně promíchána v celém svém objemu (elektrická míchadla jsou pro obsahy nádob do 50 litrů tento účel zakázána). Emulzi LO je dovoleno ředit čistou pitnou vodou na viskozitu podle nastavení trysek postřikovače. Při přelévání výsledné emulze LO do nádrže postřikovače je nutné použít vhodné sítko. Ředění se doporučuje při nanášení válečkováním. Dávka se odvozuje od staveništní diagnostiky, není-li, doporučuje se zahájit dávkování nástřikem 30 g/m2. Dále se průběžně dávkování koriguje podle rychlosti a rovnoměrnosti vsakování emulze do betonu. Po nástřiku je povrch betonu extrémně kluzký. Pohyb pro pěší je možný do cca 2 hodin po nástřiku, pohyb vozidel do cca 24 hodin se sníženou rychlostí. Doprovodnou vlastností Emulze LO, stejně jako všech sekundárních ochran na bázi olejů je významné ztmavnutí povrchu a následné pozvolné zesvětlování na původní barvu betonu.

Emulze LO má primárně účinně zpomalit rozpady betonů zatížené společným působením mrazu a rozmrazovacích látek. V laboratorních podmínkách byly ověřeny účinky na běžném i na provzdušněném betonu stejného základního složení (rozdíl jen v použití/nepoužití provzdušňující přísady). Doprovodné určení Emulze LO je zpomalení vnikání vody z prostředí do betonu. Z grafů je patrné mimořádně široké spektrum účinného záběru Emulze LO pro zvýšení odolnosti betonů proti společnému působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek. Emulzi LO lze účinně aplikovat na běžný (neprovzdušněný) i na provzdušněný beton.

Prostředky sekundární ochrany betonových konstrukcí mohou zpomalit stárnutí vozovek (konstrukcí) nebo materiálovou destrukci struktury betonů a chrání povrchy před vlivy okolního prostředí. Emulze LO je nový typ, který rozšiřuje nabídku přípravků na bázi olejů. Ekologické složení má především pro aplikaci emulze řadu výhod. FLAX nezapáchá a je ho tedy možné použít i v interiéru, například na průmyslové betonové podlahy ve výrobních halách nebo garážích. Díky svému netoxickému složení je také šetrný vůči osobám, které jej aplikují. Na rozměrově menší nebo členité povrchy je možné FLAX nanášet jednoduše válečkem.

Bludné proudy v elektrifikovaných tratích

V elektrifikovaných tratích se stejnosměrným proudem (DC) dodává rozvodna proud přes trolejové vedení do motorů vlaků a tramvají. Většina zpětného proudu protéká kolejnicemi, ale část se také rozptýlí do země v blízkosti kolejí. Tyto bludné proudy urychlují korozi podzemních kovových konstrukcí. Pokud jsou v blízkosti kovové trubky, může se rozptýlený proud šířit podél nich směrem k rozvodně. Tím vzniká záporně nabitá katoda v místě, kde proud vstupuje do trubky. Koroze způsobená bludnými proudy je mnohem silnější než koroze způsobená galvanickými proudy. Důvodem je to, že intenzita bludných proudů může dosáhnout několika desítek ampérů. Snížení rozptylu proudu je nezbytné pro zabránění korozi a rušení, zejména v hustě zastavěných městských oblastech s existujícími podzemními rozvody. Při výstavbě nových železničních nebo tramvajových tratí v obytných oblastech je nutné minimalizovat rozptyl proudu. To je důležité v případě, že staré podzemní instalace nejsou známy nebo jsou nepřístupné.

Hluková zátěž a její snižování

Hluková zátěž a její odstraňování patří k velkým tématům dneška. Nedostává sice tolik prostoru v médiích jako ochrana klimatu, zato se nás dotýká tady a teď. Požadavky na snižování hluku vnímáme jako rovnocenně důležité s výstavbou samotné dopravní infrastruktury. Nejde jen o legislativní povinnost, ale o strategickou investici do zdraví obyvatel a kvality života v jejich okolí. V EU i ČR existují zákonné povinnosti pro sledování a snižování hlukové zátěže. V dopravním inženýrství se dnes počítá s nižšími emisemi hluku už při plánování. Právní rámec v EU i ČR stanovuje hygienické limity a povinnost akčních plánů, v praxi se ale často setkáváme s pomalou implementací a nedostatečnou vymahatelností.

Významným trendem je snaha spojit vysokou akustickou účinnost s ekologickými a estetickými prvky. Například protihlukové stěny umožňují využití vegetačních povrchů, designových matric či integraci obnovitelných zdrojů energie. Jedním z nejvýraznějších trendů je použití nových materiálů, příkladem je inovativní materiál PLEXIGLAS SOUNDSTOP XT s úpravou BIRDGUARD. Dalším trendem je důraz na estetické začlenění protihlukových stěn do krajiny a jejich architektonické ztvárnění. Stěny už nejsou vnímány pouze jako funkční bariéry, ale také jako prvky, které mají vizuálně doplňovat okolí. Z dlouhodobých měření vyplývá, že tato protihluková opatření mají jednoznačně pozitivní efekt. V řadě lokalit se podařilo snížit hlukovou hladinu pod hygienické limity, zlepšit kvalitu životního prostředí a díky použití transparentních panelů zachovat vizuální propojení komunikací s jejich okolím.

Typy protihlukových opatření

Pro ochranu před hlukem z dopravy se používají protihlukové stěny. V současnosti jsme v období přechodu od návrhových parametrů PHS stanovených v difúzním zvukovém poli k návrhovým parametrům stanoveným v přímém zvukovém poli. S tím bude i souviset změna používaných absorpčních materiálů. Před 10 lety se zahájila výstavba mobilních protihlukových stěn v ČR. Po letech vývoje se konečně podařilo investorům vysvětlit výhody tohoto řešení. Například v Praze ve Spořilovské ulici se postavila protihluková stěna 7 m vysoká bez jakéhokoli kotvení do podkladu.

tags: #ochrana #betonu #ured #vibracemi #z #dopravy

Oblíbené příspěvky:

• Vše, co potřebujete vědět o vnitřních a venkovních parapetech
• Detaily zateplení a ukončení příček.
• Průvodce tekutou lepenkou
• Truhlářství Jaroslav Hodek: vaše reference
• podrobný průvodce stavbou cihlového bazénu