Zásady navrhovania protihlukových stien

Protihlukové clony, okrem svojej primárnej funkcie ochrany životného prostredia, sekundárne pomáhajú formovať priestor, v ktorom sú osadené. Medzi protihlukové clony patria aj protihlukové steny (PHS).

Najčastejším zdrojom vonkajšieho hluku je hluk z dopravy. Spôsob ochrany proti hluku si vyžaduje komplexné a kvalitné riešenie v projektovej dokumentácii – hlukovej štúdii, ktoré bude špecifické pre dané územie. Projektová dokumentácia musí spĺňať kritériá hlukovej ochrany, preto treba pri navrhovaní riešenia vychádzať z hlukovej štúdie. Výstupom hlukovej štúdie je hluková mapa, v ktorej sa izofónami znázorňuje pôsobenie hluku v riešenom území.

Jedným z opatrení, ako dodržať povolené limity hladín hluku, je budovanie protihlukových stien. Rozsah a parametre týchto stien vyplývajú z výpočtov hlukovej štúdie. Z hľadiska hluku sa v praxi používajú dva typy protihlukových stien:

Pri odrazivých materiáloch sledujeme ich nepriezvučnosť a pri pohltivých ich pohltivosť, resp. kategóriu zvukovej pohltivosti a vzduchovej nepriezvučnosti.

Pri odrazivej stene dochádza k odrazu hluku a jeho ďalšiemu šíreniu do priestoru. Odrazený hluk je hluk vychádzajúci z imaginárneho zdroja, umiestneného v tej istej vzdialenosti od steny ako zdroj, ale na opačnej strane komunikácie. Aj keď sa imaginárny zdroj nachádza ďalej od príjemcu ako skutočný zdroj, treba s ním počítať a overiť potrebu tienenia imaginárneho zdroja hluku. Pri vysokých vozidlách vznikajú odrazy hluku medzi objektmi vozidiel a súbežnou stenou, pričom ich môžu redukovať akustické vlastnosti steny. Zníženie akustických vlastností reflexnej steny pri prejazde akéhokoľvek vozidla pozdĺž nej výrazne ovplyvňuje nárast špičkových hladín hluku (vzdialenosť medzi vozidlom a stenou nerozhoduje), na ktoré je však ekvivalentná hladina hluku L_Aeq citlivá. Obnovenie akustických vlastností steny dosiahneme použitím vrstvy absorbujúcej hluk, a to aj v takom prípade, ak je objekt vozidla vyšší ako stena.

V súčasnosti je trendom v čo najväčšej miere používať protihlukové steny s pohltivou úpravou, ktorá absorbuje zvuk čo najbližšie od zdroja hluku. Najmä v mestách sa vyžaduje hluk minimalizovať, a nie odrážať ho ďalej do priestoru. Existujú dve hlavné skupiny mechanizmov absorpcie zvuku, ktoré sa využívajú pri stenách pohlcujúcich hluk. Väčšina absorpčných stien má permeabilnú vrstvu materiálu, ktorá čelí dopadajúcemu hluku. Prietokový odpor pórovitého materiálu spôsobuje, že akustická energia zvukových vĺn sa rozptyľuje vo vnútri materiálu a nakoniec sa transformuje na tepelnú energiu. Hovoríme o sendvičových skladaných výplňových paneloch. Mechanizmus druhej skupiny je založený na princípe Helmholtzovho rezonátora, keď dopadajúca zvuková vlna vstupuje do série dutín v stene cez malé diery alebo úzke otvory, kde je absorbovaná. Najsilnejšie pohltivé materiály, ako napríklad minerálna vlna, sú chránené a uzavreté v obale (puzdre), ktorého plocha vystavená zvuku je perforovaná. Tieto puzdrá môžu byť vyrobené z dreva, ocele, hliníka, keramiky alebo recyklovaného plastu.

Celkové vlastnosti vertikálnej steny sa všeobecne riadia rozptylom zvuku na jej hornom okraji. Tieto vlastnosti možno vylepšiť prídavnými zariadeniami. V súčasnosti sú na trhu dostupné viaceré vhodné riešenia prídavných zariadení na zníženie hluku z cestnej dopravy. Účinok zariadenia primárne závisí od difraktovanej (rozplýlenej) energie.

Účinnosť steny závisí od konštrukčných prvkov, materiálu, ako aj od efektívnej výšky, dĺžky a umiestnenia steny v teréne. Čím je zdroj od príjemcu menej viditeľný (uhol krytia), čím vyššia je tzv. efektívna výška prekážky a čím hlbšie v oblasti zvukového tieňa sa posudzované miesto nachádza, tým rastie účinnosť steny.
Vo voľnej krajine možno použiť ochranu zemným valom. Zemné valy je vhodné navrhovať ako protihlukovú ochranu v prípade, ak možno využiť prebytočný materiál pri stavbe cestnej komunikácie. Vyžadujú však väčší priestor – záber pozemku, ako aj steny, avšak na druhej strane majú nižšie náklady na údržbu, ich životnosť nie je limitovaná a po vysadení vegetácie sa dobre adaptujú v prostredí.

Pri navrhovaní PHS treba klásť dôraz najmä na ich funkčnosť a bezpečnosť. Stáva sa, že pri nesprávnom návrhu alebo realizácii vznikajú nedostatky, ktoré aj pri použití vhodného materiálu s dobrými vlastnosťami môžu značne ovplyvniť a znížiť požadovanú kvalitu a parametre navrhovanej steny. Sú to škáry, nedostatočne utesnené spoje zvislých konštrukčných prvkov – stĺpov s výplňovým materiálom PHS alebo styky daného podkladu s výplňou steny. Protihlukové steny musia rešpektovať požiadavky bezpečnej premávky na cestných komunikáciách, ako je bezpečnosť pri náraze vozidiel, dynamické zaťaženie pri odpratávaní snehu a pod. Ďalšou podmienkou je dostatočná stabilita, tvarová a rozmerová stálosť, odolnosť proti deformáciám, nárazom kameňov, opotrebovaniu, starnutiu a korózii. 

Ich farebnosť by mala byť stála, odolná proti poveternostným vplyvom, emisiám produkovaných motorovými vozidlami a proti posypom, ktoré sa používajú pri zimnej údržbe ciest. Jednoduchá údržba je jedným z významných faktorov pri výbere materiálov a konštrukcií.

V neposlednom rade sa dôraz kladie aj na estetické pôsobenie steny. Nakoľko sú tieto steny líniovými stavbami – konštrukciami, vyžaduje sa spolupráca s architektom. Architekti vyberajú vhodný materiál a tvarovým i farebným riešením prihliadajú na citlivé osadenie steny do prostredia.

Na otvorených priestranstvách, kde cestné komunikácie pretínajú krajinu, sa konštrukciami a materiálovým riešením treba prispôsobiť okolitej krajine. Vhodné sú prírodné materiály v kombinácii so zeleňou, ktoré nepôsobia rušivo, ale, naopak, stávajú sa trvalou súčasťou krajiny. V miestach, kde vo vedení PHS prevláda línia, je dôležité vyhnúť sa rovnováhe v osi symetrie, ktorá na vodiča pôsobí monotónne a únavne. Významným faktorom je aj rýchlosť pohybu úmerná dĺžke vnímania. V takomto prípade je vhodné uskutočniť zmenu každých 150 až 300 metrov, využiť rytmus, gradáciu, prípadne akcent, či už zmenou materiálu, alebo farbou. PHS tak možno vnímať ako celok, ktorý pôsobí dynamicky a udržuje aktívnu pozornosť vodiča.

Použitie rytmu a gradácie s vyústením do akcentu má nielen estetický, ale aj funkčný charakter. Upozorňuje na zmenu smeru, odbočenie, spomalenie rýchlosti či na líniovú prekážku.

Farby v prípade umiestnenia PHS na rýchlostných komunikáciách alebo diaľniciach by nemali byť sýte a výrazné, ale jemnejšie v studených odtieňoch, ktoré pôsobenie steny potlačia. Dôležitým pravidlom pri návrhu PHS je, aby vodič nebol zbytočne rozptyľovaný, najmä počas dlhej a náročnej jazdy.

V mestách a obciach v priamom styku s obyvateľstvom, kde sa protihluková stena stáva súčasťou mestského prostredia a dotvára ho, sa pri návrhu PHS kladie dôraz na kritériá hlukovej ochrany. V intraviláne sa preto tvorba PHS orientuje na pohltivé materiály. Tieto materiály musia spĺňať hodnoty vzduchovej nepriezvučnosti a zvukovej pohltivosti, pričom hluková štúdia presne udáva výšky v jednotlivých úsekoch PHS. Pri návrhu tak nemožno využiť rôznorodé materiály a estetické hľadisko sa redukuje iba na farebné riešenie. Stáva sa, že investor definuje len určitého dodávateľa materiálu a typ výrobku, výsledkom čoho je z estetického hľadiska nie vždy najvhodnejšia realizácia PHS. V mestskom prostredí sa uprednostňujú živé farby, najmä v rôznych odtieňoch žltej, červenej, oranžovej, modrej a zelenej, ktoré podnecujú, aktivizujú vnemy a korešpondujú so životom v meste, s jeho dynamikou, výškou budov a ich farebnosťou. V mestskom prostredí je návrh PHS z hľadiska funkčnosti náročnejší, keďže cestné komunikácie tvoria mimoúrovňové križovania, mosty, premostenia alebo estakády. Zo statického hľadiska nie je vždy žiaduce zvyšovať zaťaženie z pôsobenia bariérových PHS, napr. na mostných objektoch a estakádach. Preto sa ustupuje od použitia ťažkých, stenových pohltivých materiálov a hľadajú sa iné materiálové a tvarové riešenia. Aby tieto steny pri použití pohltivých materiálov nepôsobili ťažkopádne a bariérovo, pristupuje sa (ak to dovoľuje hluková štúdia) k riešeniu PHS kombináciou odrazivých a pohltivých materiálov alebo sa použijú len odrazivé materiály.

Tie sú konštrukčne aj hmotovo jednoduchším riešením, sú subtílnejšie a v prostredí pôsobia vzdušnejšie. Konštrukcie tvoria klasické oceľové stĺpiky s výplňou z priehľadných materiálov, na ktoré sa najčastejšie používajú polymetylmetakrylátové (PMMA) dosky. Je to materiál, ktorý spĺňa požiadavky vzduchovej nepriezvučnosti, je odolný proti UV žiareniu, nárazom kameňov, zaťaženiu vetrom, je tvarovo stály a patrí do triedy ťažko horľavých materiálov. Kvôli ochrane naletujúceho vtáctva sa vyrábajú v rôznych farebných odtieňoch, prípadne s pruhmi na povrchu alebo so zaliatymi pružnými vláknami. Pri použití odrazivých materiálov sa farebné riešenie sústreďuje na zvislé nosné prvky, ktoré tvoria oceľové stĺpiky, a na ich farebné a tvarové vyhotovenie.

V okrajových častiach miest a obcí – na ich výjazdoch – sa využívajú kombinácie dvoch predchádzajúcich princípov, tak z hľadiska psychologického pôsobenia, ako aj z hľadiska materiálového a konštrukčného riešenia. Väčšinou sa územia s prevládajúcou funkciou bývania striedajú s priemyselnými a výrobnými areálmi, kde PHS tvoria hranicu medzi jednotlivými funkciami. Toto rozhranie dopĺňajú vegetačné celozelené alebo čiastočne zazelenené steny, preto pri návrhu zohráva zeleň významnú funkciu. Na vegetačných protihlukových bariérach pomáha vytvárať pohltivú zložku konštrukcie. Pri iných typoch stien je dotvorením, ktoré výrazne prispieva k začleneniu technického diela do prostredia.

Na slovenský trh sa v súčasnosti dostávajú nové certifikované materiály, ktoré svojimi parametrami spĺňajú nielen funkčné a bezpečnostné hľadiská, ale vďaka materiálovému a farebnému riešeniu rozširujú možnosti pri tvorbe protihlukových stien.