CC BY
133
акустика
Исследования влияния формы шумозащитного экрана на его акустическую эффективность
В.А. Аистов, И.Л. Шубин
НИИСФ РААСН
В настоящее время улично-дорожная сеть в городах и других населенных пунктах настолько развита, а транспортные потоки настолько интенсивные, что в подавляющем большинстве случаев прилегающие к ним жилые микрорайоны имеют шумовой режим, не удовлетворяющий требованиям санитарных норм [1]. Это в свою очередь требует применения шумозащит-ных средств, одним из которых являются придорожные шумозащитные экраны. Экраны заметно снижают транспортный шум, защищая при этом от него не только здания, но и расположенную за экранами дефицитную городскую территорию, позволяя тем самым использовать ее под строительство жилых и общественных зданий, объектов социально-бытового назначения и для рекреационных целей.
В практических условиях возможно применение экранов разных типов, которые в общем случае можно разделить на две большие группы — тонкие и толстые экраны. Обычно экран считается безусловно толстым (для всех компонентов звуковой волны во всем частотном диапазоне), если ширина его верхнего ребра превышает 3 м. В противном случае экран относится к разряду тонких.
В условиях стесненной городской застройки, высокой плотности улично-дорожной сети, дефицита свободных территорий часто возможно применение только тонких придорожных шумозащитных экранов в виде вертикальных стенок различной конструкции из сборного и монолитного железобетона, кирпича, металла, дерева с биостойкой пропиткой, акрила, поликарбоната и др. материалов. Такие экраны для повышения их эффективности могут иметь в своей верхней части дополнительные элементы, например, в виде наклонной полки (козырька), или цилиндрической насадки, или каких-либо других конструкций, способствующие рассеянию и поглощению звука.
Однако на отдельных участках городских территорий и особенно в загородных условиях могут применяться и толстые экраны, к которым относятся насыпи, грунтовые валы с широким плоским реб-
ром наверху, выемки, террасы, а также используемые в качестве экранов элементы естественного рельефа местности (например, овраги, балки, холмы и т.п.). Толстыми экранами могут служить также здания, многоэтажные гаражи и подобные сооружения при достаточной их протяженности и расположении между транспортной магистралью и защищаемой от ее шума жилой застройкой.
У тонких экранов дифракция звука происходит на их верхнем ребре (рис.1а), в то время как толстые экраны характеризуются дифракционными явлениями на двух верхних ребрах (рис.1б).
Расчеты и опыт эксплуатации экранов показывают, что, чем выше экран, тем больше при прочих равных условиях его акустическая эффективность. Однако значительное наращивание высоты экрана на практике является неприемлемым как с экономической, так и с эстетико-психологической точек зрения. Очень высокий экран, кроме того, имеет повышенную парусность, что требует усиления его конструкции, сооружения фундамента, забивки свай и др. Поэтому в градостроительной практике обычно применяют экраны — вертикальные стенки высотой 3—6 м, хотя даже при экране высотой 6 м обеспечиваемое им снижение шума не всегда бывает достаточным. В последние годы происходит интенсивный поиск способов повышения акустической эффективности экранов без заметного увеличения их высоты. Большинство поисковых исследований проводится в направлении изменения формы верхнего ребра (верхней кромки) экрана и/или применения дополнительных звукопоглощающих насадок на него (см. фото 1а и 1б). Фактически это означает, что увеличивается рассеяние и поглощение звука, дифрагирующего за ребро экрана, за счет увеличения пути звуковой дифрагирующей волны, за счет ее ослабления вследствие поглощения звукопоглощающей обработкой (насадкой) верхнего ребра экрана, а также за счет дополнительных множественных отражений звука. В ряде случаев на верхнем ребре экрана устанавливают «четвертьволновые» резонаторы Гель-мгольца. Однако они имеют узкую частотную поло-
акустика
су звукопоглощения, их более целесообразно применять на низких частотах, где другие способы снижения уровня звукового давления неэффективны.
Так как шум в расчетные точки за экраном может поступать двумя основными путями: в виде звука, передаваемого непосредственно через тело экрана (прямой звук), и в виде звука, огибающего верхний край и боковые кромки экрана (дифрагированный звук), то влияние этих составляющих следует учитывать по отдельности.
Для предотвращения влияния прямого звука его уровень должен быть на 10 и более дБА ниже уровня дифрагированного звука.
При распространении транспортного шума в расчетную точку вторым путем звуковая энергия источника частично теряется при дифракции звука на верхнем крае и боковых кромках экрана (непосредственный экранирующий эффект), частично уменьшается за счет расширения фронта звуковой волны (снижение шума с расстоянием), частично затухает в воздухе (затухание в воздухе). В результате в расчетной точке за экраном наблюдается пониженный уровень шума.
Количественной мерой шумозащитного эффекта экрана является его акустическая эффективность, которая представляет собой разность между уровнями шума в расчетной точке до установки и после установки экрана при прочих равных условиях. Акустическая эффективность экрана зависит от его высоты и длины, от расстояния между ним и магистралью, между ним и расчетной точкой, а также от высоты расчетной точки и акустического центра источника шума над поверхностью территории, но не зависит от шумовой характеристики транспортного потока.
Поэтому необходимо иметь расчетные методы, которые позволяли бы с достаточной точностью предсказывать при проектировании ожидаемое
а
снижение шума экраном и выбирать его оптимальные размеры и конструкцию.
На практике оценка эффективности экранов оказывается весьма сложным делом, так как получение достоверных оценок распределения звуковых полей на территориях, защищаемых экраном, связано с решением дифракционных задач в достаточно строгой постановке, что приводит к громоздким математическим выражениям, неудобным для практического применения.
Особенно затруднительными являются расчеты для низких частот. В то же время в спектрах автотранспортных потоков наиболее выражены именно низкочастотные составляющие в области частот 63—250 Гц. При этом длина звуковой волны составляет примерно 1,5—5,5 м, т.е. по своему порядку не отличается резко от высоты экранов, наиболее часто применяемых на практике (3—6 м). Это приводит к тому, что эффективность экранов на низких частотах оказывается небольшой, а ее расчеты весьма затруднительными.
Многие исследователи пытались найти простые расчетные выражения, однако в каждом случае это было связано с теми или иными упрощениями расчетной модели, что неизбежно снижало точность конечной оценки эффективности экрана. Широкое распространение на практике получили методы геометрической теории дифракции, а среди них в настоящее время наибольшей популярностью пользуется упрощенный полуэмпирический метод Маека-вы [2], который позволяет достаточно быстро и с не очень большой погрешностью получить оценку снижения шума, обеспечиваемого экраном. Этот метод был основан на том, что в общем случае акустическая эффективность экрана зависит от целого ряда параметров и может быть выражена в общем виде так:
б
акустика
А^э - /(Нэ, НИ0ш , г , ш . -э, Кэ-р. г.),
причем эти параметры могут произвольно сочетаться друг с другом, давая большое число всевозможных комбинаций (смысл указанных параметров ясен из рис.2).
Исходя из данных параметров, можно найти величину 5 = (а + Ь) — с, представляющую собой разность хода звукового луча (а + Ь), исходящего из акустического центра источника шума, огибающего экран через его верхнюю кромку и попадающего в расчетную точку, и звукового луча с от источника шума до расчетной точки, который имел бы место при отсутствии экрана (рис.2).
Исходя из найденной разности хода звуковых
Л/ - 25
лучей, определяется число Френеля Л —
к
(к — длина звуковой волны), и затем по экспериментальным графикам Маекавы (для линейного или точечного источника шума) [2] находится ожидаемая акустическая эффективность экрана, которая прямо пропорциональна числу Френеля, ALэ = /(М). Отсюда, в частности, видно, что если разность хода звуковых лучей 5 остается постоянной (для какой-либо конкретной ситуации), то при увеличении длины звуковой волны к (область низких частот) акустическая эффективность экрана уменьшается, и, наоборот, при уменьшении к (область высоких частот) акустическая эффективность экрана увеличивается.
В настоящее время на практике очень часто различные акустические расчеты, относящиеся к транспортному шуму, в том числе и расчеты акустической эффективности экранов, производят в дБА. В этом случае принимают к = 0,84 м [3].
Экран
Снижение шума экраном может быть найдено также по формуле:
Рисунок 2. Схема расположения экрана с указанием расстояний и высот, необходимых для расчета акустической эффектив-ности экрана.
И.Ш. — источник шума, Р. Т. — расчетная точка; Н — высота экрана,
Ни0 — высота акустического центра источника шума, Н . — высота расчетной точки, м,
^иш э — расстояние по горизонтали от акустического центра источника шума до экрана,
Яр. — расстояние по горизонтали от экрана до расчетной точки, м
лЫ N
^ — + 5 ■ дБ (дБА>-
При выполнении вышеуказанной процедуры расчета предполагается , что длина экрана является настолько большой, чтобы можно было бы пренебречь влиянием звуковых лучей, проникающих в защищаемую экраном область за счет огибания боковых кромок экрана. При экранах недостаточной протяженности должны учитываться также и эти боковые составляющие путем нахождения соответствующих разностей хода звуковых лучей, определения снижения уровня шума для каждой из них и заключительного суммирования по энергии всех трех составляющих.
В настоящее время во всем мире известно множество различных конструкций экранов. Из них можно выделить ряд основных типов, приведенных в схематичном виде на рис.3.
Представляет интерес провести сравнительный анализ акустической эффективности экранов разных типов и выявить их оптимальные характеристики. Это и составило основную цель работы, результаты которой приведены в данной статье.
Для выполнения сравнительного анализа эффективности различных конструкций экранов необходимо было внести ряд ограничений, в качестве которых были приняты следующие:
— во многих случаях высота экранов на практике находится в пределах 3—6 м, поэтому можно ограничиться рассмотрением крайних случаев: Н = 3 м и Н = 6 м;
э э
— расстояние от бордюра проезжей части до экрана принималось в пределах Яиш-Э = 1—5 м (оптимальное расположение экрана);
— расстояние от экрана до расчетной точки р т рассматривалось в основном в пределах до
100 м, где эффективность экрана проявляется наиболее заметно;
— высота расчетной точки Нр.т. принималась равной 4 м; известно, что с увеличением высоты расчетной точки эффективность экранирования уменьшается и уже, начиная с 3-го этажа зданий, становится незначительной. Поэтому приходится ограничиваться при исследованиях не очень большой высотой расчетной точки, однако устанавливаемые при этом принципиальные зависимости сохраняют свой характер и для других приемлемых высот;
— для экранов со звукопоглощением коэффициент звукопоглощения принимался в пределах а = 0,2-1,0.
э
акустика
Для выявления влияния конструктивных особенностей экранов на их акустическую эффективность было целесообразно определять, какую дополнительную эффективность в снижении транспортного шума дает экран конкретного типа по сравнению с классическим отражающим экраном в виде вертикальной стенки аналогичной высоты, установленным в том же месте и при прочих равных условиях.
Приведенные ниже зависимости носят усредненный оценочный характер, позволяющий получать данные достаточно близкие к реальности.
Экран в виде вертикальной стенки. При решении вопросов защиты отдельного здания или жилой застройки от шума транспортной магистрали с помощью придорожного экрана проектировщик должен в первую очередь проверить возможность использования экрана в виде вертикальной стенки, изготовленной
из различных материалов и установленной на некотором расстоянии от магистрали. Определение акустической эффективности экрана-стенки важно также еще и потому, что большинство рассмотренных далее типов экранов представляют собой, по-суще-ству, модификацию экрана-стенки, и их эффективность может быть оценена с помощью добавочной поправки к эффективности экрана-стенки.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
— с увеличением расстояния от экрана до расчетной точки кривая снижения уровня дорожного шума экраном вначале изменяется более резко, а затем стремится к некоторому установившемуся значению, разному для разных исходных условий и соответствующему числу Френеля Ы, равному
Вертикальный экран-стенка без звукопоглощения
Вертикальный экран-стенка со звуко-поглотителем
Наклонный экран
Экран с козырьком длиной | в верхней Экран с козырьком длжой I. в верхней
части и расположенным под острым углом части и расположенным под углом
а а = 90°
Экран с козырьком длиной I в верхней части и расположенным под тупым углом
Экран с двумя симметричными козырьками
Экран с двумя асимметричными козырьками
Т-образный экран
Стреловидный экран
Экран с верхней частью в виде протяженного цилиндра
Экран-насыпь
Рисунок 3. Основные типы конструкций придорожных шумозащитных экранов.
2009
203
а
5
акустика
n
к
Ки.ш.-э) +(Ни.ш.- НэЭ
где обозначения соответствуют рис.2.
При этом наблюдаются следующие особенности:
— если высота расчетной точки ниже высоты экрана, то кривая начинается с наибольшего значения и постепенно плавно уменьшается с расстоянием до установившегося значения;
— при высоте расчетной точки, равной высоте экрана, кривая переходит в прямую, параллельную оси абсцисс;
— при высоте расчетной точки больше высоты экрана (но при этом расчетная точка находится еще в зоне акустической тени) кривая начинается с наименьшего значения и постепенно увеличивается с расстоянием до установившегося значения.
Акустическая эффективность экрана-стенки, рассчитанная для различных сочетаний градостроительных параметров, приведена в табл.1. При этом предполагалось, что экран является достаточно протяженным (теоретически бесконечно длинным).
Анализ данных табл. 2 показывает, что установка экрана на расстоянии Яиш-э = 1-5 м от бордюра дороги почти не влияет на акустическую эффективность экрана. При каждом увеличении высоты экрана на 1м происходит увеличение его эффективности в среднем на 2 дБА.
Экран со звукопоглощающей облицовкой. Если по обеим сторонам дороги установлены параллельные экраны в виде вертикальных стенок, или экран-стенка расположен на одной стороне дороги, а на противоположной стороне имеется близко от дороги высотная застройка, то уровень шума перед экраном возрастает за счет многократных отражений звука между экранами (или между экраном и застройкой, а также между автомобилями и экраном), соответственно, усиливается зашумление территории и застройки за экраном. Для предотвращения этого нежелательного эффекта поверхность экрана, обращенная к дороге, должна быть облицована звукопоглощающим материалом в защитной оболочке. Это приводит к снижению доли дифрагирующего звука (увеличению зоны звуковой тени) и способствует минимизации отражения звука от экрана.
Эффективность акустического экрана может быть также увеличена за счет установки специальных дополнительных элементов, изготовленных из звукопоглощающих материалов и закрепляемых на его верхнем ребре. Эти элементы, изготовляемые в виде протяженного цилиндра или сплюснутого эллипсоида, служат для увеличения рассеивания и поглощения дифрагирующей звуковой волны.
Эффект влияния звукопоглощения на снижение шума за экраном ALоогл можно оценить как разность между уровнем звука в одной и той же расчетной точке при экране, облицованном звукопоглотителем, и при отражающем экране такой же высоты, установленным в том же месте. При исследовании этой ситуации были использованы данные об акустической эффективности необлицованного экрана, приведенные выше.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
При облицовке экранов большей высоты и экранов меньшей высоты одним и тем же звукопогло-тителем дополнительное снижение шума экраном бьльшей высоты AL на 2-3 дБА выше, чем для
погл.
экранов меньшей высоты. При этом коэффициент звукопоглощения экрана должен составлять а = 0,8-1,0.
погл.
При уменьшении коэффициента звукопоглощения влияние высоты экрана на поправку ALоогл уменьшается, все кривые сближаются, и различие в величине поправки для экрана высотой Нэ = 6 м и для экрана высотой Н' = 3 м снижается до 1-1,5 дБА.
В общем случае значение поправки ALпоrл практически не превышает 5 дБА для экранов Н= 6 м и 2,5 дБА для экранов Н' = 3 м при коэффициенте звукопоглощения экрана а = 0,8-1.
При коэффициенте звукопоглощения апогл.= 0,2 эти поправки составляют максимально для экрана высотой Нэ = 6м и для экрана высотой Нэ = 3 м соответственно 3,2 дБА и 1,3 дБА.
Таким образом, можно сделать вывод, что облицовка экрана звукопоглощающим материалом дает больший выигрыш при более высоком экране и при применении материала с большим коэффициентом звукопоглощения.
Из результатов расчетов следует также, что чем выше расположена расчетная точка, тем меньше для нее прирост эффективности экрана при облицовке его звукопоглощающим материалом. При этом сильное влияние на изменение дополнительного прироста оказывает расстояние экрана от магистрали.
Наклонный экран. Если экран является отражающим и облицовка его звукопоглощающим материалом не предусмотрена, а на противоположной стороне магистрали находятся жилые или общественные здания, то для уменьшения влияния на них отражений звука от экрана, экран может быть наклонен по отношению к территории под углом у (рис.4). При этом под высотой экрана Нэ понимается высота его самой верхней точки над уровнем территории.
акустика
Для упрощения исследований были приняты следующие параметры:
— высота наклонного экрана Нэ = 3 и 6 м;
— расстояние от основания экрана до бордюра магистрали ^бор _з = 2 м;
— угол у наклона экрана по отношению к территории принимался равным 45°, 60°, 75° (при у = 90° наклонный экран становится прямым вертикальным экраном).
При анализе определялось, имеется ли дополнительный эффект снижения шума при наклонном экране по сравнению с прямым экраном такой же высоты и, если имеется, то какова его величина.
Было установлено, что акустическая эффективность наклонного экрана меньше, чем эффективность прямого экрана. Поэтому оценочная поправка Д.накл = I — I имеет знак минус.
э накл. э прям. '
Чем меньше угол наклона экрана у, тем больше ухудшается акустическая эффективность экрана. Например, при экране высотой Нэ = 6 м и при угле
-, го V
наклона у = 75 , расстоянии от расчетной точки до экрана р . = 50м эффективность наклонного экрана на 0,7 дБА хуже, чем для прямого экрана. При у = 60° ухудшение эффективности составляет 1,4 дБА, а при у = 45° — уже 2,1 дБА.
Расстояние от экрана до расчетной ТОЧКИ 1*э-р.т-| м Высота экрана Нэ, м Расстояние от экрана до дороги £и.ш.-э> м
Высота расчетной точки НрЛ = 4 м
1 2 3 4 5
20 3 5,6 5,6 5,5 5,4 5,4
4 7,7 7,6 7,5 7,5 7,4
5 10,3 10,1 10,0 9,9 9,9
6 12,2 12,1 12,0 11,9 11,8
40 3 5,5 5,4 5,3 5,2 5,2
4 7,3 7,3 7,2 7,1 7,1
5 9,4 9,3 9,2 9,1 9,0
6 11,3 11,2 11,1 11,0 10,9
60 3 5,4 5,4 5,3 5,2 5,1
4 7,2 7,1 7,1 7,0 6,9
5 9,1 9,0 8,9 8,7 8,6
6 11,0 10,8 10,7 10,6 10,5
80 3 5,4 5,3 5,2 5,2 5,1
4 7,1 7,1 7,0 6,9 6,9
5 9,0 8,8 8,7 8,5 8,4
6 10,8 10,7 10,5 10,4 10,3
100 3 5,4 5,3 5,2 5,2 5,1
4 7,1 7,0 7,0 6,9 6,8
5 8,9 8,7 8,6 8,4 8,3
6 10,7 10,5 10,4 10,3 10,1
Таблица 1. Акустическая эффективность экрана-стенки при различном сочетании градостроительных параметров.
5 2009 205
акустика
Здание
Воображаемый
прямой
экран
Наклонный экран
Магистраль Рисунок 4. Наклонный экран.
Для экрана высотой Нэ = 3 м при аналогичном расстоянии от расчетной точки до экрана ухудшение акустической эффективности при наклонном экране составляет при угле наклона у = 75° AL = 0,2 дБ А, при у = 60° ALнакл= 0,5 дБ А, у =45° AL = 0,9 дБА.
накл.
Таким образом, при более высоком наклонном экране ухудшение акустической эффективности по сравнению с прямым экраном больше, чем при наклонном экране меньшей высоты.
Вывод: следует избегать применения наклонных экранов, так как они имеют несколько меньшую эффективность и требуют установки дополнительных поддерживающих опор. При необходимости уменьшить отражение звука на противоположную застройку лучше применить прямой экран со звукопоглощением. Применение наклонного экрана допустимо лишь по соображениям экономии финансов.
Экраны с козырьком в верхней части. Для
повышения акустической эффективности экрана в его верхней части может быть сооружен козырек (полка) шириной ¡коз . Положение козырька в пространстве можно охарактеризовать с помощью угла а, между воображаемым продолжением экрана вверх и направлением продольной оси козырька (рис.5). Козырек должен быть наклонен в сторону транспортной магистрали.
Возможно несколько вариантов расположения козырька:
Экран с козырьком (полкой)"
1коз.
ом.
с
п п п П-^
///////////////////////// Рисунок 5. Схема расчета экрана с козырьком.
а) угол а-острый: ось козырька ориентирована вверх;
б) угол а =90°: Г-образный козырек; ось козырька перпендикулярна вертикальной части экрана;
в) угол а - тупой : ось козырька ориентирована вниз.
При варианте а) возможны три случая расположения расчетной точки (рис.6):
1) линия, соединяющая верх козырька и расчетную точку, совпадает по направлению с осью козырька.
2) вышеуказанная линия проходит выше козырька.
И.Ш.
3) вышеуказанная линия частично совпадает с осью козырька, частично проходит ниже оси козырька.
0/////
И.Ш. ---------- \Р.Т.
Рисунок 6. Варианты расположения расчетной точки по отношению к козырьку.
акустика
При вариантах 1) и 3) путь дифрагированного луча проходит непосредственно по верхней поверхности козырька. Поэтому для ослабления дифрагированой волны имеет смысл облицевать верхнюю поверхность козырька звукопоглощающим материалом в защитной оболочке. Однако в этих случаях расчетные точки находятся достаточно близко от экрана на расстоянии, не
превышающем
R
э-р. т.макс.
= Нэ ■ tga. В табл. 2 приведены расстояния R для различных углов а при
э-р. т.макс.
высоте вертикальной части экрана Н' = 3 м и Н' = 6 м.
Из табл.2 видно, что при H= 3 м лишь при углах свыше 80° расстояние R имеет прак-
' 1 э-р. т. макс. 1
тическое значение и составляет более 30 м, и только при таких больших углах имеет смысл облицовка верхней поверхности козырька. При больших углах а экран с наклонным козырьком начинает переходить в Г-образный экран, рассмотренный ниже.
При Н = 6 м расстояние R увеличивает-
э э-р.т.макс.
ся по сравнению с предыдущим случаем в 2 раза, и уже при углах, начиная с 75°, имеет смысл облицовывать верхнюю поверхность козырька звукопоглощающим материалом.
При варианте 2 облицовка верхней поверхности козырька возможна, но ее эффективность будет ниже, чем при варианте 1) или 3), особенно для этажей выше третьего.
Так как при наклонном козырьке при любом варианте 1)-2)-3) происходит некоторая концентрация звука под козырьком со стороны магистрали, то целесообразно облицевать звукопоглощающим материалом поверхность вертикальной части экрана и нижнюю поверхность козырька, обращенные к магистрали. При этом низ вертикальной части экрана от уровня земли до высоты Нэ/3 может не облицовываться (облицовка звукопоглощающим материалом нижней трети экрана практически не увеличивает снижение шума экраном).
Исследование влияния ширины козырька и угла его наклона на акустическую эффективность экрана показало следующее.
При фиксированной ширине козырька (1о = const) увеличение угла наклона козырька а уменьшает прирост эффективности экрана, причем, чем шире козырек, тем сильнее проявляется снижение прироста. Например, при высоте экрана Н = 3 м и ширине ко-
зырька I = 1 м изменение угла его наклона от 15°
1 коз. '
до 75 приводит к уменьшению прироста эффективности экрана на = 2 дБА, а при ширине козырька I = 3 м уменьшение составляет AL = 3 дБА.
коз. коз.
При более высоком экране это изменение меньше. Например, при экране высотой Н= 6 м и ширине козырька 1к = 1 м и при изменении угла наклона в тех же пределах уменьшение эффективности экрана составляет ALкоз = 0,7 дБА, а при ширине козырька к = 3 м ALкоз = 1,2 дБА.
Наиболее целесообразно принимать угол наклона козырька в пределах 15°—45°. Однако при этом, чем меньше козырек по ширине, тем меньше выигрыш в приросте эффективности. Так при 1о = 0,5 м, Нэ = 3 м изменение прироста эффективности экрана при указанных углах составляет 0,3 дБА; при 1к = 1 м и более широких козырьках ALкоз = 0,6 дБА. При углах наклона козырька больших 450 прирост эффективности экрана заметно уменьшается.
При а = 90° (переход к Г-образному экрану) прирост эффективности экрана наименьший по сравнению с другими меньшими углами наклона козырька а<90°, а именно:
при I = 0,5 м AL = 0,2 дБА.
коз. коз.
при I = 1,0 м AL = 0,4 дБА.
коз. коз.
при I = 2,0 м AL = 1,0 дБА.
коз. коз.
при I = 3,0 м AL = 1,9 дБА.
коз. коз.
В частности, например, такой же прирост эффективности экрана (1,9 дБА) как при ширине козырька 'коз = 3 м и угле наклона 90° можно получить при ширине козырька ^ = 0,75м и угле наклона а=45°.
Таким образом, сооружение Г-образных экранов экономически не выгодно, во-первых, ввиду небольшого выигрыша в эффективности, экрана, во-вторых, ввиду значительного удорожания конструкции экрана, так как тот же и даже больший эффект можно получить при значительно меньшей ширине козырька, но расположенного под меньшим углом а.
При тупом угле наклона козырька (90° < а < 180°) экран с козырьком превращается, по-существу, в обычный вертикальный экран-стенку и не дает дополнительного выигрыша в эффективности (рис. 7а).
Высота экрана Нэ, м Расстояния #э-р.т.макс (варианты 1,3), м при углах а, равных:
5 15 30 45 60 75 85
3 0,3 0,8 1,7 3,0 5,2 11,2 32,0
6 0,5 1,6 3,5 6,0 10,4 22,3 68,0
Таблица 2. Расстояния, соответствующие вариантам 1) и 3).
2009
207
5
акустика
Здесь возможен частный случай, когда ось козырька совпадает с направлением прямой, проведенной из акустического центра источника шума (автотранспортного потока) через вершину экрана (рис.7б). В этом случае облицовка верхней поверхности козырька звукопоглощающим материалом дала бы некоторый дополнительный эффект за счет дополнительного поглощения падающей на верхнее ребро экрана звуковой волны. Однако гораздо выгоднее вместо такого экрана нарастить высоту вертикальной части экрана или расположить козырек под острым углом (а < 90°).
Исследования экранов с козырьком постоянной ширины, но расположенным под разными углами показали, что наибольший прирост эффективности экрана с козырьком наблюдается при угле наклона в пределах а = 150 45° . Он составляет:
— при ширине козырька I = 0,25 м AL =
1 1 1 коз. коз.
0,5 дБА.
при I = 0,5 м AL = 1,0 дБА.
коз. коз.
при I = 1,0 м AL = 1,7-2 дБА.
коз. коз.
при I = 1,5 м AL = 2,4-2,8 дБА.
коз. коз.
при I = 2,0 м AL = 3,1-3,7 дБА.
коз. коз.
при I = 2,5 м AL = 3,7-5 дБА.
коз. коз.
при I = 3,0 м AL = 4,3-6,1 дБА.
коз. коз.
Наиболее целесообразно сооружать экраны с козырьком шириной 1-1,5м и углом наклона а =15° 45°, так как при козырьках большей ширины значительно увеличивается опрокидывающий момент, особенно при ветровой нагрузке, и, следовательно, требуется более мощная поддерживающая механическая конструкция.
и.ш. oh-f-h"
б
...............л
ч,
Р.Т.
'///////////////////,
Л
И.Ш. ©И1]"
Р.Т.
/////////////////////.
Рисунок 7. Экран с козырьком под тупым углом (900 < a < 180°).
И.Ш.
о ,
/
/ , / „
/ I
экран-стенка
о
Р.Т.
Рисунок 8. Экран-насыпь.
Экраны-насыпи. В ряде случаев, особенно в загородных условиях, в качестве придорожных экранов могут применяться насыпи или земляные валы. Возможны различные типы насыпей. Однако, наиболее рациональной как по своему устройству, так и по удобству обслуживания является насыпь с откосами под углом 45° и имеющая наверху плоскую полосу шириной около 4 м для проезда уборочной и другой техники, обслуживающей насыпь (рис.8).
Высота насыпи должна быть не меньше 3 м. Как показали расчеты, наиболее целесообразный диапазон высот насыпи от 5 до 1° м. При насыпи высотой Н^ = 3 м ее эффективность всего на 1—1,5 дБА выше эффективности экрана-стенки, а создание такой насыпи требует большого количества земли и весьма трудоемко. Поэтому сооружение низких насыпей экономически и акустически нецелесообразно.
При высоте насыпи Н= 6 м происходит значительное (на 4—1° дБА) возрастание акустической эффективности по сравнению с экраном-стенкой. При дальнейшем увеличении высоты насыпи (с 6 до 10 м) происходит дальнейшее увеличение акустической эффективности, но в меньшей мере (дополнительно на 4—6 дБА). Таким образом, при насыпях высотой 6 и более метров получается значительный выигрыш в эффективности экрана.
Таким образом, из вышеприведенных результатов исследований следует, что за счет изменения конструкции верхнего ребра (изменение формы, размеров, применение специальных насадок и т.п.) можно добиться увеличения акустической эффективности такого экрана по сравнению с экраном-вертикальной стенкой, не увеличивая или увеличивая незначительно высоту экрана.
Список литературы
1. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». М., Минздрав РФ, 1997.
2. В кн. «Снижение шума в зданиях и жилых районах» (под ред. д.т.н. Г.Л.Осипова и д.т.н. Е.Я.Юдина). М.,Стройиздат, 1987.
3. Справочник проектировщика. Защита от шума в градостроительстве. М., Стройиздат, 1993.
R
R
a
