EKRAN AKUSTYCZNY W ZABUDOWIE MIEJSKIEJ

Transkrypt

1 EKRAN AKUSTYCZNY W ZABUDOWIE MIEJSKIEJ DZIWISZ Krzysztof 1 LEBIEDOWSKA Barbara 2 1 Absolwent Wydziału Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska PŁ 2 Katedra Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych, Politechnika Łódzka ACOUSTIC SCREEN IN URBAN BUILT-UP AREAS The European Commission noise regulations oblige various national stakeholders not only to map large urban agglomerations but also to devise a programme of technical measures aimed at improving acoustic conditions in cities. This presentation discusses possible applications of acoustic screens in urban built-up areas. Two crossroads in the city of Łódź, central Poland, where permissible norms are exceeded are analysed as case studies. STRESZCZENIE Konieczność przestrzegania przepisów Komisji Europejskiej w zakresie hałasu wymaga nie tylko wykonania map hałasu dla dużych aglomeracji miejskich, lecz także przedstawienia programu działań technicznych dla poprawienia warunków akustycznych. Artykuł prezentuje możliwości zastosowania ekranów akustycznych w zabudowie miejskiej na przykładzie dwóch łódzkich skrzyżowań, dla których stwierdzono przekroczenie dopuszczalnych norm. 1. WSTĘP Obowiązująca aktualnie Dyrektywa Komisji Europejskiej 2002/49/CE [1] w sposób precyzyjny określa zasady zarządzania hałasem w aglomeracjach miejskich. Administracja lokalna, jest przez nią zobowiązana między innymi do wykonania map akustycznych terenów którymi zarządza, stałego ich uaktualniania, określenia stopnia zagrożenia hałasem oraz przedstawienia planów naprawczych, dając jednocześnie pewną swobodę działania państwom członkowskim. Swoboda ta polega przede wszystkim na określeniu dopuszczalnych wartości poziomu hałasu oraz podziale czasowym doby na porę dzienną, nocną i wieczorową, jednak przy pewnych stałych założeniach. Do założeń tych zaliczyć należy stały czas trwania poszczególnych pór dobowych; pora dzienna trwa 12 godzin, pora nocna 8 godzin oraz wieczór 4 godziny. Dyrektywa narzuca tez wskaźniki, jakimi należy się posługiwać przy opracowywaniu map akustycznych oraz zarządzaniu hałasem. Do podstawowych wskaźników zalicza: równoważny całodobowy poziom dźwięku oraz równoważny poziom dźwięku w porze nocnej. Pozostałe wskaźniki, takie jak poziom równoważny w porze dziennej czy wieczornej, zalicza do wskaźników uzupełniających. Wartości dopuszczalne dla poszczególnych wskaźników każdy kraj członkowski ustala samodzielnie. Zezwolenie na własne, krajowe ustalenie wartości dopuszczalnych oraz godziny rozpoczynania się każdej z pór doby, jest wyrazem poszanowania przez Komisje Europejską obyczajowości poszczególnych narodów, wiążących się też z lokalnym klimatem. 55

2 Należy jednak zauważyć, że polskie przepisy związane z tymi zagadnieniami nie nadążają wciąż za zaleceniami Komisji Europejskiej, co może skutkować w najbliższych latach poważnymi karami finansowymi. Ministerstwo Ochrony Środowiska wydało wprawdzie w połowie roku 2004 nowe rozporządzenie dotyczące wartości dopuszczalnych [4] ale nie zastosowało się do zaleceń wspomnianej dyrektywy i nadal stosuje dwa wskaźniki: poziom równoważny dźwięku dla pory dziennej i poziom równoważny dla pory nocnej. Takie podejście spowoduje opóźnienia w wykonaniu planów akustycznych miast powyżej 250 tys. mieszkańców, dla których termin wykonania tego zadania to czerwiec W związku z powyższym, analizę akustyczną wybranych skrzyżowań Łodzi dla potrzeb niniejszego referatu przeprowadzono w oparciu o wskaźniki ustalone przez polskie ministerstwo i obowiązujące w dniu przekazywania referatu do druku. W Łodzi, jak i w wielu polskich miastach, w większości przypadków ruch drogowy tranzytowy przebiega w pobliżu zabudowy mieszkaniowej zaliczanej do tzw. zabudowy chronionej z punktu widzenia zagrożenia hałasem. Brak obwodnic oraz gwałtowny wzrost ilości pojazdów samochodowych na naszych drogach [3] powoduje, że warunki zamieszkiwania na terenach położonych w pobliżu arterii komunikacyjnych stale się pogarszają. Konsekwencje takiego stanu rzeczy, to przede wszystkim zagrożenie zdrowia mieszkańców tych rejonów. Sytuację mogłyby poprawić sensownie zaprojektowane ekrany akustyczne. Są one skutecznym środkiem ograniczania rozprzestrzeniania się hałasu w terenie otwartym. W terenie silnie zurbanizowanym problem ich konstruowania jest bardziej złożony. Nie w każdym obszarze miasta takie rozwiązanie jest możliwe do zrealizowania, głównie ze względów przestrzennych ale także i estetycznych. Ponadto ekrany, w przypadku zabudowy wysokiej, ochronią tylko niższe kondygnacje. Tak więc proponowanie ich w zabudowie miasta winno być poprzedzone indywidualną dokładną analizą. Taką analizę rejonów dwóch skrzyżowań łódzkich przedstawiono poniżej. 2. OPIS ANALIZOWANEGO TERENU 2.1. Skrzyżowanie ulicy Obywatelskiej z Al. Włókniarzy w Łodzi Analizowany teren o powierzchni 2,7 km 2 znajduje się w południowo-zachodniej części Łodzi. Jest to teren niepofałdowany, o spadku w kierunku południowym (różnica wysokości skrajnych punktów analizowanego obszaru wynosi ok. 4 m). Na terenie tym przeważa zabudowa mieszkaniowa (rys.1) sąsiadująca z obszarami przemysłowymi, głównie magazynami i zakładami usługowymi. Na zabudowę mieszkaniową składają się budynki jednorodzinne, usytuowane bezpośrednio przy Al. Włókniarzy, jak również wielorodzinne o wysokościach od 4 do 11 kondygnacji, które znajdują się w głębi osiedla. W planach zagospodarowania przestrzennego teren został zakwalifikowany jako teren zabudowy mieszkaniowej wielorodzinnej oraz jednorodzinnej z usługami rzemieślniczymi. Zgodnie z obowiązującym Rozporządzeniem Ministra Środowiska w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku, dopuszczalny poziom hałasu A dla tego obszaru wynosi 60 db dla pory dziennej oraz 50 db dla pory nocnej [2]. 56

3 Widok na zabudowę mieszkaniową ulicy Obywatelskiej oraz na zabudowę przemysłową Al.Włokniarzy Mapa sytuacyjna Rys. 1. Skrzyżowanie ulicy Obywatelskiej z Al. Włókniarzy Fig. 1. Cross-roads Obywatelska - Włókniarzy Głównym źródłem hałasu na analizowanym skrzyżowaniu jest ruch pojazdów samochodowych na ulicy Obywatelskiej i Al. Włókniarzy. Ta ostatnia jest drogą krajową nr 1 o znacznym natężeniu ruchu. Teren zabudowy wielorodzinnej jest przecięty kilkoma ulicami o niewielkim natężeniu ruchu ; głównie są to pojazdy mieszkańców dojeżdżających do parkingów znajdujących się przy budynkach. Pomiedzy budynkami mieszkalnymi znajdują się również niewielkie tereny rekreacyjne oraz liczne ciągi piesze Skrzyżowanie ulicy Bandurskiego z ul. Krzemieniecką w Łodzi Drugi z analizowanych terenów (2,35 km 2 ) znajduje się w środkowo-zachodniej części Łodzi zwany Karolewem. Jest to osiedle mieszkaniowe o zabudowie wielorodzinnej. Budynki, które się tam znajdują są w większości cztero- i sześciokondygnacyjne. Wyższe obiekty usytuowane są w głębi osiedla (rys.2). Pomiędzy budynkami znajduje się kilka parkingów jak również tereny rekreacyjne - zielone. 57

4 Widok na skrzyżowanie z ulicy Bandurskiego Wał ziemny wzdłuż ulicy Bandurskiego Mapa sytuacyjna Rys.2. Skrzyżowanie ulicy Bandurskiego z ul. Krzemieniecką Fig. 2. Cross-roads Bandurskiego - Krzemieniecka Źródłem hałasu na opisywanym osiedlu jest ruch pojazdów samochodowych na ulicach Bandurskiego i Krzemienieckiej. Są to ulice łączące centrum Łodzi z dużymi osiedlami mieszkaniowymi znajdującymi się na obrzeżach miasta w dzielnicy Polesie, w związku z czym natężenie ruchu jest największe w godzinach rannych i popołudniowych kiedy to większość mieszkańców przemieszcza się między miejscem zamieszkania a miejscem pracy. 3. OBLICZENIA Obliczenia numeryczne wykonane były zgodnie z zalecaną dla hałasu drogowego francuską metodą prognostyczna NMPB, z wykorzystaniem oprogramowania Mithra. Przepływ godzinowy pojazdów przez skrzyżowanie ulicy Obywatelskiej i Al. Włókniarzy przyjęto na podstawie badań własnych. Jako zabezpieczenie przed hałasem zaproponowano ekrany akustyczne wykonane z przeźroczystych płyt szkła akrylowego. Usytuowanie ekranów w bezpośrednim sąsiedztwie skrzyżowań wymusza niejako zastosowanie rozwiązań z wykorzystaniem takich właśnie płyt. Jak podaje producent przepuszczalność światła dla płyt bezbarwnych wynosi 92% (określone wg. normy DIN 5036). Pozwala to na umieszczenie ekranów blisko jezdni bez szkody dla widoczności na skrzyżowaniu. 58

5 Płyty takie produkowane są w kilku grubościach i o różnych rozmiarach. Dają się dobrze obrabiać, można je ciąć, prewiercać, frezować oraz formować na gorąco. W związku z powyższym pozwalają na dowolność w kształtowaniu geometrycznym ekranów akustycznych. Zastosowane płyty mają izolacyjność akustyczną (określaną wg. PN-83/B ) 35 db przy grubości 20mm. Konstrukcję nośną ekranów akustycznych wykonuje się najczęściej z profili stalowych Warianty obliczeniowe Skrzyżowanie ulicy Obywatelskiej z Al. Włókniarzy Stan istniejący Obliczenia pola akustycznego wykonano przyjmując ten wariant jako podstawowy, tzn. bez jakichkolwiek zabezpieczeń akustycznych. Obraz analizowanego terenu przedstawia rysunek 3, na którym przedstawiono również rozmieszczenie wybranych punktów obserwacji w pobliżu elewacji budynków mieszkalnych. Wariant 1 W omawianym wariancie ekran akustyczny otacza część mieszkaniową i ustawiony jest wzdłuż Al. Włókniarzy i ulicy Obywatelskiej. W miejscu gdzie ulica osiedlowa łączy się z ulicą Obywatelską ekran jest nieznacznie odsunięty w celu umożliwienia kierującym pojazdami wyjeżdżającymi dobrej widoczności obszaru skrzyżowania. Zastosowany ekran akustyczny ma wysokość 5m. Wariant 2 W wariancie tym ekran akustyczny ma 4 m wysokości. Przebiega on wzdłuż Al. Włókniarzy i tylko częściowo osłania osiedle położone przy ulicy Obywatelskiej. Przy skrzyżowaniu pozostawiono więcej przestrzeni dla tzw. zatoki autobusów komunikacji miejskiej poprzez odsunięcie ekranu od krawędzi jezdni, co jednocześnie poprawi widoczność skrzyżowania z pojazdów zbliżających się do niego. Zastosowano również ekran osłaniający budynki mieszkalne przy ulicy Obywatelskiej po zachodniej stronie skrzyżowania. Wariant 3 Ustawienie między arterią komunikacyjną a zabudową mieszkalną innego budynku nie wymagającego ochrony akustycznej również ma wpływ na rozprzestrzenianie się hałasu. Ponieważ na opisywanym terenie istnieją odpowiednie do tego warunki w postaci wolnych przestrzeni położonych przy skrzyżowaniu, zaproponowano w tym wariancie wybudowanie ciągu budynków handlowo-usługowych. Zaproponowano budynki parterowe, o wysokości 5m i długości 170 m usytuwane zapleczem do Al. Włókniarzy. Oprócz obiektów handlowo-usługowych zastosowano do ochrony przed hałasem również ekrany akustyczne o wysokości 3,5 m położone podobnie jak dla wariantu 2. 59

6 Stan stniejący Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 Rozmieszczenie punktów obserwacji Rys. 3 Skrzyżowanie ul. Obywatelskiej z Al. Włókniarzy Fig.3. Cross-roads Obywatelska - Włókniarzy(3D), calculation variants 60

7 3.1.2 Skrzyżowanie ulicy Krzemienieckiej z ulicą Bandurskiego w Łodzi Stan istniejący Należy zayważyć, że wzdłuż ulicy Bandurskiego biegnie wał ziemny, który już obecnie w pewnym stopniu chroni przed hałasem drogowym obiekty znajdujące się za nim. Analiza takiego wariantu pozwoliła określić w jakim stopniu tego typu obiekt jest w stanie zabezpieczyć przed niepożądanymi dźwiękami budynki mieszkalne. Przy analizie tego skrzyżowania rozpatrzono dwa warianty zabezpieczeń. Wariant 1 Jako zabezpieczenie przed hałasem zastosowano ekran akustyczny o parametrach jak w p- cie Usytuowany jest on wzdłuż ulicy Krzemienieckiej, następnie poprowadzony na wale ziemnym wzdłuż ulicy Bandurskiego i kończy się wchodząc w ulicę Wileńską. Ekran na całej długości ma wysokość 4 m. Rozmieszczenie punktów odbioru znajdujących się w pobliżu elewacji przedstawiono na rysunku 4. Wariant 2 W tym przypadku przyjęto, że ekran akustyczny będzie umieszczony tylko na wale ziemnym wzdłuż ulicy Bandurskiego. Materiał, z którego będzie zbudowany to również szkło akrylowe o parametrach jak w punkcie Wysokość ekranu akustycznego będzie wynosiła 4,1 m co razem z wysokością nasypu da przeszkodę na drodze propagacji dźwięku o wysokości 8m Wyniki obliczeń i dyskusja Szczegółowe wyniki obliczeń dla obydwu skrzyżowań zawarte są zawarte w opracowaniu «Ekran akustyczny jako zabezpieczenie przed hałasem w zabudowie miejskiej» [2]. Są one przedstawione w postaci poziomych map hałasu na wysokości 4 m dla wszystkich wariantów obliczeniowych. Ponadto wymienione opracowanie zawiera szczegółowe wyniki obliczeń poziomu hałasu w poblizu wybranych elewacji w funkcji wysokości. Do prezentacji w obecnym referacie wybrano jedynie wartosci w tych punktach obserwacji w porze dziennej, które najbardziej charakteryzują mozliwości zastosowania ekranów jako zabezpieczenia przed hałasem, odniesionych do analizowanych skrzyzowań Obszar przy skrzyżowaniu ulicy Obywatelskiej i Al.Włókniarzy Poziom dźwięku w wybranych punktach obserwacji, znajdujących się w pobliżu elewacji obiektów chronionych przedstawiono w tabeli 1. Na podstawie wyników obliczeń można stwierdzić, że budynki stojące w pierwszej linii przy Al. Włókniarzy (pkt. 4 i 7) jak i wyższe kondygnacje budynków wewnątrz osiedla (pkt. 15, 17 i 34) narażone są obecnie na ponadnormatywny hałas. Analizując otrzymane wartości dla poszczególnych wariantów w funkcji wysokości widać, że budynki położone bezposrednio przy Al. Włókniarzy nadal narażone są na hałas o wartościach przekraczających dopuszczalny, za wyjątkiem parteru. W budynkach wysokich, usytuowanych w głebi osiedla (pkt. 17 i 34) dla których przekroczenia dotyczyły kondygnacji wyższych, uzyskano obniżenie, dla wszystkich wariantów, rzędu 3 db/a, co jest wystarczające. Zastosowanie w wariancie drugim ekranu o 1 m niższego niż w wariancie pierwszym, oraz w wariancie trzecim ekranu o 1,5 m niższego wraz ciągiem budynków handlowousługowych nie daje zbyt dużych róznic przy porównaniu z wariantem pierwszym. 61

8 Stan istniejący Wariant 1 Wariant 2 Rozmieszczenie punktów obserwacji Rys. 4. Skrzyżowanie ul. Krzemienieckiej z ul. Bandurskiego (3D) Fig. 4. Cross-roads Bandurskiego - Krzemieniecka (3D), calculation variants 62

9 TABELA 1. Wyniki obliczeń w wybranych punktach obserwacji (skrzyżowanie Al.Włókniarzy ul.obywatelska) TABLE 1. Noise level in the observation points (cross-roads Obywatelska - Włókniarzy) Nr pkt Poziom hałasu db/a Nr kondygnacji Stan Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 istniejący Obszar przy skrzyżowaniu ulicy Krzemienieckiej i Bandurskiego w Łodzi Poziom dźwięku w wybranych punktach obserwacji, znajdujących się w pobliżu elewacji obiektów chronionych przedstawiono w tabeli 2. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można stwierdzić, że poziom hałasu na analizowanym obszarze w porze dziennej przekracza wartości dopuszczalne (60 db) w części położonej najbliżej ulicy Bandurskiego [2]. Analizując wartości z tabeli 2 można zauważyć, że w punktach położonych przy niższych kondygnacjach budynków poziom hałasu jest mniejszy od dopuszczalnego. Jest to spowodowane tym, że budynki te oddzielone są od ulicy wałem ziemnym. Jest on jednak na tyle niski, że w cieniu akustycznym, który wytwarza, znajdują się tylko najniżej położone kondygnacje. 63

10 Pierwszy z proponowanych wariantów zakładał ochronę osiedla ekranami akustycznymi o wysokości 4 m, zbudowanych z płyt ze szkła akrylowego. Ich zastosowanie mogłoby spowodować dla pory dziennej znaczne zmniejszenie poziomu hałasu i to poniżej wartości dopuszczalnych. Wariant drugi zakładał, że ekran akustyczny będzie znajdował się tylko na wale ziemnym zwiększając w ten sposób jego wysokość. Takie rozwiązanie jest jednak gorsze od poprzedniego. TABELA 2. Wyniki obliczeń w wybranych punktach obserwacji (skrzyżowanie ul.bandurskiego ul.krzemienieckiej) TABLE 2. Noise level in the observation points (cross-roads Bandurskiego - Krzemieniecka) Nr pkt Poziom hałasu db/a Nr kondygnacji Stan Wariant 1 Wariant 2 istniejący

11 6. PODSUMOWANIE Przypadkowo wybrane dwa skrzyżowania na terenie Łodzi odzwierciedlają klimat akustyczny wielu miast polskich. Jak wynika z powyższych analiz, możliwości tradycyjnego zabezpieczenia przed hałasem w zabudowie miejskiej, gdzie występują zarówno obiekty niskie jak i wysokie (wielokondygnacyjne) jest niezwykle skomplikowane i pracochłonne. Aby wybrać optymalną wersję zabezpieczenia należy przeprowadzić szczegółowa, wielowariantową analizę akustyczną terenu wraz z analizą ekonomiczną. W terenie silnie zurbanizowanym, niezwykle trudne jest uzyskanie dla wszystkich obiektach zadawalających rezultatów. Jedynym rozwiązaniem jest w takich przypadkach zastosowanie okien o podwyższonej izolacyjności akustycznej lub okien stałych. Tego typu jednak rozwiązanie wiąże się z kosztami i niedogodnościami stosowania systemu klimatyzacyjnego LITERATURA [1] Directive 2002/49/CE du Parlement Europeen et du Conseil, du 25 juin 2002 relative a l evaluation du bruit dans l environnement. [2] DZIWISZ Krzysztof: Ekran akustyczny jako zabezpieczenie przed hałasem w zabudowie miejskiej, praca dyplomowa - magisterska. Katedra Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych Politechniki Łódzkiej, Łódź [3] LEBIEDOWSKA Barbara: Le développement de la cartographie acoustique en Pologne à la veille de l intégration a l Union Européene, 6 Congres SFA 2002, Lille, France. [4] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 lipca 2004 w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku, Dz.U. Nr 178, poz.1841 Mgr inż. Krzysztof DZIWISZ Absolwent Wydziału Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej kierunek dyplomowania : Budownictwo Ekologiczne Zainteresowania : akustyka środowiska kristof81@wp.pl Dr inż. Barbara LEBIEDOWSKA Katedra Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych Politechniki Łódzkiej Zainteresowania : akustyka urbanistyczna i akustyka środowiska lebarbar@p.lodz.pl 65