Snížení přenosu vibrací a kročejového hluku pomocí podestových bloků

Z těchto důvodů je značná pozornost věnována také zvukoizolačním vlastnostem dělicích konstrukcí v objektech pozemního stavitelství. Zajištění akustické pohody a minimalizace přenosu hluku a vibrací z hlučných prostor do chráněných vnitřních prostor je jednou z nutných podmínek splnění limitů stanovených právními předpisy a současně podmínkou k výraznému zlepšení komfortu samotného užívání nově vznikajících prostor.

Řešení schodišťových prostor a navazujících výtahových zařízení
Požadavky na zvukoizolační vlastnosti stavebních konstrukcí v budovách jsou reprezentovány především následujícími veličinami:

• vzduchová neprůzvučnost;
• kročejová neprůzvučnost.

Právě zajištění kročejové neprůzvučnosti u schodišťových konstrukcí, jejichž některé části musí být ze statických důvodů kotveny do okolních stěn nebo prvků skeletu, se dostává v poslední době do centra pozornosti. V minulosti se zvláště u železobetonových konstrukcí hojně využívalo uložení podestových desek nebo podestových nosníků přímo do přilehlých stěn nebo sloupů bez jakýchkoliv vložených prvků, které by omezily přenos hluku a vibrací.
Z těchto důvodů docházelo ke vzniku tzv. akustických mostů v důsledku přímého propojení podesty s okolními konstrukcemi. Strukturální hluk a vibrace jsou při tomto řešení přímo přenášeny do navazujících konstrukcí, ze kterých se dále šíří do tzv. chráněných vnitřních přijímacích prostorů. Pokud předpokládáme objekt, ve kterém má být navrženo schodiště a výtahové zařízení tak, aby byly splněny požadované hodnoty maximální hladiny akustického tlaku A a kročejové neprůzvučnosti v chráněném vnitřním prostoru (např. obytné místnosti v bytovém domě), nabízí se několik možných řešení.
Článek popisuje jedno z možných řešení, při kterém je výtahové zařízení situováno do zrcadlového prostoru schodiště, které je následně pružně uloženo do navazujících stavebních konstrukcí. Takové dispoziční a konstrukční řešení je schematicky znázorněno na obr. 1. V tomto případě je šachta výtahu oddělena od vnitřních chráněných prostor tzv. nárazníkovou zónou akusticky nechráněného prostoru. Ten je v zobrazeném případě reprezentován pružně uloženým schodištěm, na něž pak mohou navazovat přímo chráněné vnitřní prostory objektu. Toto řešení je již dlouhodobě navrhováno v praxi a dává předpoklady dobrým výsledkům. Zůstává jen otázkou, jak pružné uložení schodiště zrealizovat.
V současnosti jsou na tuzemském i zahraničním trhu k dispozici některá řešení, která se formou akusticky izolačních kapes v nosných konstrukcích snaží omezovat hluk a vibrace přenášené do přilehlých konstrukcí. Tato řešení jsou založena na principu vytvoření protihlukového a protivibračního izolačního prvku, který obvykle sestává ze dvou plášťů. Mezi vnitřním a vnějším pláštěm je vložena akustická izolace nebo ponechána vzduchová dutina, která eliminuje přenos vlnění do podpůrné nosné konstrukce. Podestová deska pak není uložena po celém svém obvodě do navazující nosné konstrukce, ale pouze formou svých výčnělků do kapes.

¤ Obr. 1. Schéma výtahové šachty oddělené přes nárazníkovou zónu pružně uloženého schodiště

Popis nejběžněji používaných podestových prvků v ČR
Na tuzemském trhu jsou dostupné podestové prvky, které řeší přerušení kročejového hluku mezi podestou a vnitřní schodišťovou zdí například s použitím plastové formy s žebry, elastomerovým ložiskem PUR a přípojným rámečkem, nebo využívají pryžového boxu, který má ve vnitřní spodní části speciální bitrapézové ložisko. S ohledem na reálné možnosti na českých stavbách mají stávající prvky některé nevýhody, které mohou snížit, nebo až znemožnit správné působení prvků v objektu. Převážně používané plastové krabice jsou náchylné na poškození a vykazují značné deformace, přičemž je zde reálná možnost prošlápnutí prvku na stavbě. Z důvodu jejich nedostatečné tuhosti je zpravidla nezbytné provádění dodatečného vyztužení prvků formou dřevěných špalíků, polystyrenových bloků apod. Tyto výztuhy je nutno po zabudování obtížně demontovat. U řady výrobků se setkáváme s chybějícím nebo složitým koncepčním řešením napojení na další zvukoizolační prvky, např. dilatační pásy okolo schodiště. Důsledné oddilatování všech konstrukčních prvků schodiště má zásadní význam na funkci podestových prvků. Riziko také často představuje možnost poškození vnitřního plastového pláště při umisťování ocelové betonářské výztuže, čímž může dojít k zatečení betonové směsi do prostoru vyplněného akusticky dělicím materiálem.
Je třeba také zmínit, že na tuzemském trhu nejsou v současné době dostupné prvky domácí výroby.

¤ Obr. 2. Schéma uspořádání podestového bloku pro snížení přenosu vibrací a kročejového hluku

Vývoj nového podestového bloku na Ústavu pozemního stavitelství FAST VUT v Brně ve spolupráci s firmou Bronze, s.r.o.
Hlavní motivací pro vývoj nového podestového bloku bylo navrhnout dílec, který by byl kompaktní, tvarově stabilní a umožňoval zabudování bez dalších operací, a zároveň plnil požadovanou funkci. Prvek také musel umožňovat napojení liniové akustické izolace okolo schodišťové desky a podesty. Důraz byl dále kladen na nízké pořizovací náklady, využití domácích zdrojů a co nejjednodušší montáž. Představovaný podestový prvek vznikl ze vzájemné spolupráce mezi Ing. Zuzanou Kolářovou a Ing. Milanem Ostrým, Ph.D., ze Stavební fakulty VUT v Brně a Ing. Arnoštem Odehnalem, jednatelem firmy Bronze, s.r.o. Postupně bylo vyvinuto několik prototypů podestového bloku, které byly následně vylepšovány. Nakonec vznikl podestový blok, jehož základ je tvořen z důvodu zvýšení tuhosti dvěma kovovými plášti. Konstrukce podestového bloku je znázorněna na obr. 2. Vnější plášť je pak s ohledem na zvýšení stability dále vyztužen ocelovou betonářskou výztuží, která je přivařena na vnější plášť. Oba kovové díly jsou následně poplastovány kopolymerem. S ohledem na možnost fixace prvku na bednění před betonáží železobetonové schodišťové stěny je vnější plášť opatřen otvory pro průchod hřebíků blokem. Důraz byl kladen na vzájemné precizní oddilatování obou plášťů a ochranu před zatečením betonové směsi do izolačních vrstev.
Vzhledem k tomu, že se jedná o tuzemský výrobek, lze počítat s tím, že každý podestový blok bude připravován ve spolupráci se statikem tak, aby pružné materiály, které mají za úkol snížení přenosu hluku a vibrací, pracovaly co možná nejefektivněji s ohledem na konkrétní případ, konkrétní stavbu. Jako pružný materiál podestového bloku je použit Sylomer. Jedná se o míchaný buňkový polyuretan s kombinací pružných a tlumicích vlastností.
Je třeba zmínit, že vývoj podestového bloku ovlivnily do značné míry zkušenosti s osazováním prototypů na stavbách. Na základě zkušeností byl podestový blok postupně upravován tak, aby se v maximální možné míře eliminovalo riziko nesprávného uložení v konstrukci nebo poškození při vlastní montáži.
Vyvinutý podestový blok má plášť s velkou tuhostí, a proto není třeba dodatečné dovyztužení. Ochrana pláště proti korozi je poplastováním. Tento typ polymerového opláštění má dobrou chemickou i mechanickou odolnost a poskytuje ocelovým prvkům kvalitní a dlouhodobou protikorozní ochranu. Polymery mají dále velmi dobrou přilnavost k podkladu bez nutnosti podkladové nátěrové vrstvy. Při aplikaci dochází k mikroskopickému proniknutí polymeru do povrchu kovu, povlak je pak odolný proti oloupání a proti oprýskání a mechanickému poškození. Konkrétní výsledky zkoušek jsou součástí podkladů firmy Bronze, s.r.o. Předpokládá se vysoká životnost dílce, která souvisí převážně s poplastováním bloku a s použitým pružným materiálem - Sylomerem, se kterým je již více než třiceti letá zkušenost.
Podestový blok má navíc dvoustupňovou ochranu protihlukové a protivibrační izolační vrstvy proti zatečení betonové směsi, protože dilatační vrstva je těsněna komprimační páskou a celý prvek pak voděodolnou fólií. Vzhledem k tomu, že se jedná o tuzemský výrobek, je možno počítat s kompletní dodávkou bloku, výztuže, dilatačních prvků schodiště přímo dle konkrétních podmínek.
Správná funkce podestového bloku je zásadně ovlivněna řešením návazností na ostatní dilatační prvky schodiště a provedení nášlapné vrstvy. S ohledem na tuto skutečnost byly vyvinuty a doladěny i tyto navazující prvky tak, aby je bylo možné na stavby dodávat společně s podestovými bloky. Vznikl tak ?balík?, který obsahuje kromě podestových bloků vždy dilatační pásy, výztužné prvky bloků a potřebné lišty pro provádění nášlapných vrstev.
Dilatační vrstva mezi betonovou konstrukcí schodiště a navazujícími konstrukcemi je navržena z ETHAFOAMu. Jedná se o tenký a elastický pás extrudovaného polyethylenu s uzavřenou buněčnou strukturou. Tento materiál má nulovou nasákavost a jeho toušťka je obvykle 5 mm. Kompletní podestový blok včetně navazující betonářské výztuže podesty je znázorněn na obr. 3.
Již při vývoji prvku byla snaha o zohlednění nevýhod dosavadních řešení a zkušeností (jak tvůrců prvku, tak stavbyvedoucích) z tuzemských staveb. Podestový blok je ve fázi ověřování v praxi, proto na tomto místě není v současné době možné uvést přesné akustické parametry, které jsou však často i u dnes využívaných dosavadních řešení buď nedostupné, nebo mnohdy založené na ne zcela jasném základě.

¤ Obr. 3. Detail podestového bloku včetně nosné výztuže podesty

Příklad aplikace podestového bloku v bytovém domě
Vyvinutý dílec primárně řeší problematiku hluku od schodišťových prostor, tzn. oddělení schodiště od navazujících obvodových stěn. Lze ho však s výhodou použít i v případě oddělení schodiště společně s výtahovým zařízením, viz obr. 1, a tak si ušetřit další speciální řešení oddělení výtahu.
Nový podestový blok je již osazen na několika stavbách. Jedna z nich je právě budovaný bytový komplex. Schéma dispozice komunikačního prostoru je uvedeno na obr. 4. Jedná se o bytový komplex, ve kterém je vertikální komunikace zajišťována dvouramenným schodištěm. Výtahové zařízení je zde osazeno naproti schodišti a je řešeno s využitím dvojité hmotné konstrukce.
Obr. 5 až 7 přibližují realizaci opatření s využitím podestových bloků v popisovaném bytovém komplexu. Na obrázcích je také patrné provedení vyztužení a navazujících dilatací.

¤ Obr. 4. Schéma dispozičního řešení

¤ Obr. 5. Osazený podestový blok s navazující výztuží a dilatačními pásky

¤ Obr. 6. Návaznost podestových bloků na ostatní dilatační prvky schodiště

¤ Obr. 7. Schodiště s podestovými bloky po vybetonování

Ověření funkčnosti prvku
Zda je ochrana vnitřních chráněných prostor proti hluku a vibracím dostatečná, představuje vždy subjektivní pohled každého jednotlivého obyvatele prostor. Hodnocení kvality prostředí tak může být provedeno ze dvou základních úhlů pohledu. V prvním případě se jedná o subjektivní posouzení, kdy může mít každý dotázaný člověk jiný názor. Ve druhém případě se jedná o objektivní zhodnocení, založené na přesně definovaných zákonitostech, případně požadavcích právních a technických předpisů.
Požadavky na zvukovou izolaci mezi místnostmi v budovách se zabývá platná ČSN 73 0532:2010 Akustika - Ochrana proti hluku v budovách a posuzování akustických vlastností stavebních výrobků - Požadavky [1], kde jsou specifikovány požadavky na zvukoizolační vlastnosti dělicích konstrukcí mezi společnými prostorami objektů (mezi které lze zařadit také schodiště a chodby) a chráněnými prostorami (místnostmi příjmu zvuku).
Další podklad představuje nařízení vlády č. 148/2006 Sb. [2], které se ve své třetí části zabývá hlukem v chráněném vnitřním prostoru staveb. Konkrétně pak § 10 v bodě (3) stanovuje hygienický limit v hladině maximálního akustického tlaku A pro hluk šířící se ze zdrojů uvnitř objektu (kam lze zařadit i výtahová zařízení).
Hlukem od schodišťových prostor se dále zabývá DIN 4109 - Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise [3] (Protihluková ochrana v pozemním stavitelství; požadavky a prokazování), kde jsou rovněž uváděny minimální požadavky na protihlukovou ochranu k zamezení poškození zdraví.
Na DIN 4109 úzce navazuje směrnice VDI 4100 - Schallschutz im Hochbau - Wohnungen - Beurteilung und Vorschläge für erhöhten Schallschutz [4] (Zvuková izolace bytů, kritéria pro plánování a hodnocení), která je již detailnější a rozlišuje tři stupně ochrany proti hluku. ČSN 73 0532 proběhla v posledním roce revizí, která měla za úkol aktualizovat požadavky a vycházet přibližně z DIN 4109. Koncepce DIN 4109 je ale v mnohém jiná, více provázaná s výpočtovými hodnotami. Nepředpokládá kontrolu vlastností měřením na stavbě jako takové. S požadavky jsou srovnávány tzv. výpočtové hodnoty typizovaných konstrukcí, které jsou rovněž uvedeny v DIN 4109. Česká legislativa však vychází z důsledného ověřování stanovených hodnot měřením. Výpočty se provádějí ve fázi návrhu stavby a v projektové přípravě. Při kolaudaci, soudních sporech a podobně jsou však závazné výsledky měření.
Obecně lze říct, že optimální ověření funkčnosti prvku představuje případ, kdy máme k dispozici dva identické objekty, přičemž jeden má provedeno uložení schodiště s využitím podešťových bloků a druhý má pevné uložení do navazujících nosných konstrukcí. V praxi je možnost tohoto ověřování značně problematická a bez omezení okrajových podmínek až nerealizovatelná.
Reálněji se jeví měření ve stavbách se zabudovanými prvky a jejich porovnávání s normami stanovenými limity. Jedná se pak o důkaz dodržení požadované ochrany proti hluku. Požadavky jsou splněny, pokud naměřená hodnota splňuje předpisy stanovené limity. Z výše uvedených principů vychází i ověřování nově navrženého podestového bloku. Prvek je již zabudován v několika stavbách a momentálně se čeká na měření. Jeden bytový komplex dokonce umožňuje jisté porovnání pro stav bez bloků a s nimi a tak možnost získání rozdílů, které prvek přináší.

Závěr
Do budoucna lze předpokládat zvyšující se zájem o problematiku vnitřního prostředí v budovách, mezi kterou je možné zařadit také ochranu proti hluku a vibracím. Z těchto důvodů má vývoj prvků používaných k omezení šíření hluku a vibrací jistě smysl a budoucnost. V následujícím roce je plánována řada měření přímo na stavbách, protože se tvůrci návrhu podestového bloku shodují, že právě výsledky měření na reálné stavbě jim i budoucím stavebníkům a projektantům poskytují nejvíce informací o pozitivním vlivu podestového bloku v rámci celé konstrukce.

Tento článek vznikl za podpory projektu FAST-S-10-51/283 Optimalizace návrhu novodobých dřevěných stropních konstrukcí.

Použitá literatura:
[1] ČSN 73 0532:2010 Akustika - Ochrana proti hluku v budovách a posuzování akustických vlastností stavebních výrobků - Požadavky
[2] Nařízení vlády č. 148/2006 Sb, o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací
[3] DIN 4109 - Schallschutz im Hochbau; Anforderungen und Nachweise (Protihluková ochrana v pozemním stavitelství; požadavky a prokazování)
[4] Směrnice VDI 4100 - Schallschutz im Hochbau - Wohnungen - Beurteilung und Vorschläge für erhöhten Schallschutz (Zvuková izolace bytů, kritéria pro plánování a hodnocení)