GRAĐEVINSKA AKUSTIKA

BUILDING ACOUSTICS

Miomir Mijić

Elektrotehnički fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, Beograd, SCG Rezime: Kvalitet zvučne zaštite je jedna od komponenti ukupnog kvaliteta svakog građevinskog objekta. Ovaj kvalitet je posledica postojanja zahteva koje nameće čovekovog čula sluha, i čija zaštita zahteva adekvatnu materijalizaciju zgrada. U ovom članku su prikazani osnovni elementi zvučne zaštite: izolaciona svojstva građevinskih pregrada, prozora i vrata, ali i akustički relevantni detalji u načinu rešavanja konstrukcije, vođenja instalacija, itd. Prikazana je složenost puteva prolaska zvuka između prostorija koja čini da se zvučna zaštita u nekim zgradama ne može svesti na rutinske proračune. Zvučna zaštita ima svoju ulogu u procesu projektovanja, a obavezna je kontrola pri tehničkom prijemu, koja obuhvata proveru kvaliteta zvučne zaštite merenjem. Ključne reči: građevinska akustika, zvučna izolacija, strukturna buka, zvučna zaštita Abstract: Sound insulation is a component of general building quality. This characteristic is based on human hearing mechanism, and its preservation needs appropriate building materialisation. This paper is concerned with basic elements of sound insulation in buildings: insulation of partitions, doors and windows, and also details relevant in noise reduction such as warious instalations. The structure of sound energy paths between rooms influencing the sound insulation very complicated problem in some buildings. Sound insulation is important in the designing stage, and its controling by measurements in new buildings is obligatory. Keyword: building acoustics, sound insulation, impact noise, noise reduction UVOD Osnovna tema kojom se bavi građevinska akustika je akustički kvalitet građevinskih objekata, što je jedna od komponenti njihovog ukupnog kvaliteta. Koliki će biti značaj ove komponente kvaliteta određuju namena zgrade, odnosno njen unutrašnji sadržaj i okruženje u kome se ona nalazi. U najraširenijem pojavnom obliku zgrada, u stambenim i poslovnim objektima, akustički kvalitet je regulisan kriterijumima koji su definisani standardima. U složenim tehnološkim objektima, kao što su to na primer radio i TV centri, razne vrste sala i slično, akustički kvalitet je jedna od centralnih tema u procesu projektovanja i izvođenja radova. On se definiše posebnim stručnim preporukama, standardima relevantnih strukovnih organizacija ili na osnovu posebno definisanih zahteva korisnika.

Generano se može reći da boravak ljudi u objektu, odnosno zahtevani kvalitet njihovog komfora, određuje značaj akustičke komponente kvaliteta zgrade. Ljudske aktivnosti, bilo da je to stanovanje, rad ili praćenje nekih događaja, diktiraju uslove koje treba zadovoljiti da bi se moglo govoriti o akustičkom kvalitetu. U delovima objekata gde nema dužeg boravka ljudi, ili uopšte nije predviđen pristup ljudima, akustički kvalitet kao tema pri projektovanju i građenju zgrada se ne razmatra. Zbog toga je u građevinskoj akustici uveden

pojam boravišne prostorije da bi se označili prostori gde je predviđeno duže zadržavanje ljudi. U stambenim prostorima to su sobe stana, a u poslovnim objektima boravišne prostorije su kancelarije. Za takve prostorije su utvrđeni akustički kriterijumi koji moraju biti zadovoljeni. Sve druge prostorije u objektima (razne pomoćne prostorije, sanitarni čvorovi, komunikacije i slično) nisu obuhvaćene akustičkim kriterijumima.

Specifičnost građevinske akustike je u tome što čovekovo prisustvo u objektu, odnosno njegovo čulo sluha, u inženjerski rad pri projektovanju i izgradnji građevinskih objekata uvodi neke netehničke pojmove koji postaju osnovni kriterijum u radu. Tako se pri definisanju građevinskog objekta kriterijumi zasnivaju na pojavama kao što su: skretanje pažnje zvukom, potrebna tišina neophodna za san, ometanje zvukovima pri radu koji zahteva koncentraciju, ometanje govorne komunikacije i degradacija razumljivosti govora ometajućim zvukovima, i slično.

U tom smislu značajno je napomenuti da je čovek u svim prilikama okružen nekim zvukovima, samo što u mnogim okolnostima nije svestan toga. Oni su uglavnom relativno niskog nivoa energije, a postoji i pojava da se na određene vrste zvukova uvo može naviknuti tako da ih praktično ne registruje. Svi takvi zvukovi koji stalno okružuju čoveka nazivaju se ambijentalna buka. Međutim, ambijentalna buka je ono što određuje šta će se u datim okolnostima čuti, a šta ne. Zvuci koji svojom energijom utonu ispod nivoa ambijentalne buke za čoveka su nečujni. Smanjenjem ambijentalne buke isti zvukovi će postati čujni. U ekstremno tihim ambijentima ljudski govor se može čuti i na velikim rastojanjuma, preko sto metara. Sa druge strane, na gradskim ulicama zbog saobraćajne buke razgovor i na malom rastojanju može biti otežan.

Akustički kvalitet nekog građevinskog objekta podrazumeva zadovoljenost svih specifičnih zahteva čula sluha ljudi koji borave u njemu. Osnovna tema pri tome je ambijentalna buka u delovima objekta gde boravi čovek, koja potiče od svih zvučnih izvora u okruženju. Budući da je akustički kvalitet relativno širok pojam, u oblasti građevinske akustike uveden je uži pojam koji se naziva akustički komfor. On podrazumeva zadovoljenost skupa elemenata akustičkog kvaliteta koji neposredno utiču na kvalitet i ugodnost boravka čoveka u radnim ili stambenim prostorijama.

Akustički kvalitet kao tema građevinske fizike novija je od ostalih, klasičnih tema građevinarstva. U našoj zemlji je 1967. objavljen dokument pod naslovom ″Pravilnik o minimalnim tehničkim uslovima za izgradnju stanova″ (Službeni list SFRJ broj 45 iz 1967. godine), što obeležava početak formalne obaveze projektanata i graditelja. Danas je ta obaveza ustanovljena serijom standarda JUS pod zajedničkim naslovom ″Akustika u građevinarstvu″. U novije vreme neki do njih formirani su prevođenjem odgovarajućih ISO standarda i nose oznaku JUS ISO.

Praksa je pokazala da se u građevinarstvu od svih fizičkih fenomena koji se mogu prepoznati u okviru jednog građevinskog objekta najmanje znanja ima o zvuku, odnosno zvučnim pojavama značajnim za akustički kvalitet. Kao rezultat toga, priroda zvuka i principi zvučne zaštite bremeniti su raznim pogrešnim interpretacijama, predrasudama, zabludama. Zbog toga se prikaz osnovnih principa građevinske fizike mora zasnivati na objašnjenu osnovnih pojmova o zvuku i prikazu šireg konteksta u kome se rešavaju problemi zvučne zaštite. 1. OSNOVNI POJMOVI FIZIKE ZVUČNOG POLJA Definicija zvuka glasi: zvuk je svaka vremenski promenljiva deformacija u elastičnoj sredini. Ovo je značajno jer implicitno podrazumeva za građevinsku fiziku važnu činjenicu da je zvuk mehanička talasna pojava. Pojam zvučne energije samo je drugi naziv za mehaničku energiju

oscilovanja čestica materijala koje su nekim spoljašnjim dejstvom izvedene iz svog ravnotežnog položaja koji zauzimaju u mikrosredini strukture materijala. Sticajem okolnosti čovek raspolaže čulom koje je osetljivo upravo na takvu fizičku pobudu iz vazduha. Budući da je pojava zvuka golim okom nevidljiva, njegova mehanička priroda uglavnom nije šire poznata. Međutim, razumevanje te činjenice veoma je značajno za pravilno sagledavanje akustičkih pojava, posebno u oblasti zvučne izolacije. 1.1 Pojavni oblici zvuka Zvuk može postojati u svim sredinama. Najznačajnija je njegova pojava u vazduhu, jer je to čovekova životna sredina i čulo sluha radi u vazduhu, ali je takođe značajna njegova pojava u građevinskim materijalima. Zbog toga se u građevinskoj fizici uvodi podela na vazdušni i strukturni zvuk. Njihov smisao je ilustrovan na slici 1. Strukturni zvuk nastaje direktno pobudom čvrstog materijala, što u građevinarstvu znači strukture objekta, a vazdušni zvuk nastaje u vazduhu. Isti zvučni izvor može istovremeno stvarati obe komponente zvuka. Primer za to su razne mašine koje zvukom istovremeno pobuđuju i podlogu ispod sebe i okolni vazduh.

IZVORZVUKA

VAZDUŠNI ZVUK

STRUKTURNI ZVUK

Slika 1 - Ilustracija uz definiciju vazdušnog i strukturnog zvuka.

Zvučno polje je pojam koji označava prostor u kome postoji zvuk. Struktura zvučnog

polja može biti jednostavna, na primer kada se kroz neki prostor kreće samo jedan talas, ali i veoma složena, kao na primer u prostorijama ili u zidovima. Stanje zvučnog polja u takvim složenim okolnostima u bilo kojoj tački prostora rezultanta je mnoštva talasnih komponenti koje prolaze kroz tačku u kojoj se posmatra polje, nailazeći pri tome iz raznih pravaca.

U vazdušnoj sredini, ali i u ostalim fluidima, osnovna mera stanja u zvučnom polju je zvučni pritisak. On predstavlja brzo kolebanje vrednosti pritiska oko srednje vrednosti koja je jednaka stalno prisutnom atmosferskom pritisku. Pritisak se izražava u Paskalima (Pa). Zvukovi kojima je čovek okružen podrazumevaju relativno mali zvučni pritisak u odnosu na veličinu atmosferskog pritiska, i uglavnom su reda delova Paskala (atmosferski pritisak je 105 Pa). Najtiši zvuk koji uvo može čuti je čak reda veličine 10-5 Pa. U čvrstim telima pojava zvuka je složenija, pa je i njegovo kvantifikovanje složenije nego u vazduhu. Može se definisati parametrima kretanja čestica materije pri pojavi zvuka (brzina oscilovanja, ubrzanje).

Zbog činjenice da ljudsko uvo, kao i sva druga čula, ima logaritamsku karakteristiku odziva na pobudu (Veber-Fehnerov zakon), u akustici je za izražavanje stanja zvučnog polja u fluidima uvedena veličina koja u svojoj definiciji ima logaritam. Ova veličina se naziva nivo

zvuka (često nazivan nivo zvučnog pritiska, u anglosaksonskoj literaturi SPL - sound pressure level). Nivo zvuka se izražava u decibelima (dB). Referentna vrednost nivoa zvuka u vazduhu, koja odgovara nivou zvuka 0 dB, usvojena je svojevremeno konvencijom. Sa tako definisanom skalom tihi zvukovi u životnoj sredini su reda veličine 20-30 dB, normalan govor je nivoa 60-70 dB, a veoma glasni zvukovi (npr. glasna muzika) ima nivoe 90-110 dB, pa i više.

Za potrebe merenja i ocenjivanja nivoa zvukova u čovekovom okruženju uvedena je korekcija koja ima za cilj da simulira nelinearnosti mehanizma percepcije čovekovog uva. Iako je rad čula sluha u svakom pogledu veoma složen i nestacionaran, za praktične potrebe ta simulacija je utvrđena jednostavnom frekvencijskom korekcijom koja je po svojoj prirodi bliska frekvencijskoj karakteristici slušanja. Ostvaruje se jednim filtrom koji se uključuje ispred mernog instrumenta kojim se meri nivo zvuka. Taj filtar je konvencijom dobio oznaku ″A″ filtar, pa se tako dobijeni podaci o nivou zvuka izražavaju u jedinicama koje se nazivaju dBA (čita se ″decibeli a″).

Zvuk je talasna pojava. To znači da njegovo generisanje, prostiranje i interakcija sa preprekama podležu poznatim talasnim zakonima. Međutim, u mnogim okolnostima, posebno u oblasti građevinske akustike, moguće je zanemariti njegovu talasnu prirodu i posmatrati ga samo preko energetskog stanja medija. To u mnogome pojednostavljuje analizu i predikciju, ali zahteva stalnu pozornost jer uvek ostaju okolnosti kada se zvuk mora posmatrati i kao talas (slično je, na primer, u optici gde se uobičajeno primenjuje geometrijski model za opisivanje većine pojava iz prakse, ali se ipak za neke fenomene, poput difrakcije, svetlost mora posmatrati kao talas).

Prostiranje zvuka kroz homogenu sredinu podleže određenim fizičkim zakonima. Njihovo poznavanje omogućava predikciju stanja polja na poznatom rastojanju od zvučnog izvora, pa čak i u prostorima složenijih konfiguracija kao što su sobe. Međutim, procesi koji se dešavaju pri prelasku zvučne energije iz jedne sredine u drugu, na primer iz vazduha u čvrste građevinske materijale i nazad ili iz jedne vrste građevinskog materijala u drugi, relativno su složeni i ne mogu se uvek jednostavno analitički modelovati. Pojave na diskontinuitetima kada zvuk prelazi između dve sredine različitih fizičkih svojstava predstavljaju najloženije teme građevinske fizike. Istovremeno, takve pojave predstavljaju osnov zvučne zaštite u zgradama.

Veličina diskontinuiteta sredine kroz koju se prostire zvuk relevantna je za definisanje dela energije koja će preći iz jednog materijala u drugi. Osnovni parametar čija promena u akustici označava diskontinuitet sredine je gustina ρ (kg/m3). Prelazak zvučne energije iz jedne sredine u drugu manje je efikasan što je razlika u njihovim gustinama veća. 1.2 Zašto akustika u građevinarstvu? Interesantni su početni razlozi zbog kojih se uopšte razmatra akustika u građevinarstvu. U centru te inženjerske oblasti je čovekovo čulo sluha. Činjenica je da zvuk predstavlja fizičku pojavu, ali je on istovremeno i stimilus čula sluha. Tako je uvo povod, ali i mera stvari u građevinskoj akustici.

spoljašnje uvo centri u mozgu

fiziološki uticaj (>90 dB)

unutrašnje uvo

srednje uvo

psihološki uticaj(svaki nezeljeni zvuk)

mehanicki uticaj (>140 dB)

Slika 2 - Oblici uticaja zvuka na čoveka

Zvuk je značajna pojava u životu čoveka jer predstavlja sredstvo komunikacije. Međutim, zvuk može imati i štetno dejstvo, pri čemu ta šteta može biti različita. Evolucija živog sveta je išla tokovima koji nisu stvorili ugrađena zaštitna sredstva čulu sluha protiv prejakih pobuda, kao što to imaju ostala čula. Na slici 2 šematski je prikazana struktura čula sluha i mogući oblici delovanja zvukova na njega. Vidi se da negativan uticaj može biti kroz mehanička oštećenja, koja nastaju na pokretnim delovima u spoljašnjem i srednjem uvu pri veoma visokim nivoima pobude. Dugotrajno dejstvo relativno visokih nivoa zvuka može izazvati trajne fiziološke promene u unutrašnjem uvu. Najzad, neželjeni zvukovi koje čulo sluha registruje može ostvarivati razne psihološke uticaje. Bez obzira na poznate pojave štetnosti jakih zvukova, može se reći da je sa aspekta građevinske akustike psihološki uticaj centralna tema, jer on može biti štetan po čoveka i pri veoma niskim nivoima zvuka ako izaziva ometanje, skretane pažnje, ili ako iritira. Specifičnosti psihološkog dejstva zvuka u akustiku kao inženjersku oblast uvodi neke specifične psihološke kategorije. Iz toga proizilazi i pojam buke. Po međunarodno usvojenoj definiciji buka je svaki neželjeni zvuk. Ovde je značajno da se uvodi kategorija željenog i neželjenog zvuka da bi se merila štetnost, što dalje znači da je samo neki zvuk buka. Status zvuka koji dobija oznaku buke ne zavisi od apsolutne vrednosti njegovog nivoa, nego od činjenice da li on nekog ometa. Paradigma tog pojma je poznata scena iz crtanih filmova kada glavni junak ne može da spava zato što voda kaplje iz česme. U apsolutnim fizičkim merama zvuk vode koja kaplje je ekstremno niskog nivoa, ali ako nekoga ometa, i to je buka. Iz istih razloga ne može se reći da je buka zvuk enormno visokog nivo kakav se može čuti u diskotekama ili na rok koncertima. Šta više, publika plaća da bi ga slušala. Ova dva primera najbolje pokazuju suštinu problema sa kojim se susreće građevinska akustika koja treba da obezbedi da zvukovi koji normalno nastaju tokom eksploatacije objekta nikoga u njemu ne uznemiravaju. Taj zahtev može biti manje ili više složen u zavisnosti od toga u kakvim okolnostima su oni koji mogu biti uznemireni, i koliko su moćni izvori zvuka koji rade u objektu.

Budući da je priroda čoveku uskratila mogućnost zaštite od neželjenih zvukova, u savremenom životu postoje samo dva načina da se čovek zaštiti: pravilima ponašanja, odnosno zakonskom regulativom kojom će se sankcionisati stvaranje zvukova za koje se može očekivati da će biti štetni po druge, i raznim merama građevinske akustike kojim se zvučna energija u relevantnim prostorima svodi u zahtevane gabarite. Na taj način građevinska akustika postaje značajan oslonac na kome počiva komfor ljudi u stambenim i poslovnim objektima. 2. ELEMENTI ZVUČNE ZAŠTITE U ZGRADAMA Sa akustičkog aspekta posmatrano, zgrade predstavljaju jasno omeđenu zapreminu prostora u kome se relativno izmešano pojavljuju razni zvučni izvori, neposredno upravljani ljudima ili koji rade samostalno kao deo tehnoloških sistema, i drugih ljudi koji istovremeno zahtevaju određeni komfor i ne žele da budu ometani ili uznemiravani njihovim zvucima. Koegzistencija ovako različitih sadržaja u istoj zgradi tema je građevinske akustike.

Rešavanje problema njihovog zajedničkog smeštaja u zgradi nužno mora imati dva paralelna puta koja zajedno vode ka rešenju: administrativna kontrola upotrebe zvučnih izvora i adekvatna materijalizacija zgrada. Inženjerski zadatak u građevinskoj fizici je da u zadatim okvirima administrativne kontrole obezbedi minimalno potrebnu materijalizaciju građevinskog objekta koja će na dovoljan način rešiti istovremeno prisustvo zvučnih izvora i ljudi koji ne žele da budu ugroženi bukom. Pojam ″dovoljnog načina″ definisan je standardima ili može biti posebno zahtevan od strane investitora kroz projektni zadatak. Ovde

posebno treba staviti akcenat na ″minimalno potrebnu″ materijalizaciju, jer je zvučna zaštita i finansijska tema. Akustičke intervencije koje daleko premašuju nivo potrebnog u datim okolnostima predstavljaju razbacivanje novca investitora.

Tako sagledan zadatak inženjera u oblasti građevinske akustike bio bi veoma polivalentan, često i ne uvek sasvim jasan, pa su zbog toga uvedeni neki postulati koji treba da zvučnu zaštitu građevinskih objekata učine rešivom. To su:

- kategorizacija prostorija po bučnosti, - numerički kriterijumi za maksimalno dozvoljeni nivo buke u prostorijama i - numerički kriterijumi za akustički kvalitet pregradnih konstrukcija između standardnih prostorija.

Oni su zapisani u odgovarajućim standardima i pravilnicima [1,5,7,8] i postavljaju sistem u okviru koga se pristupa rešavanju projektantskih zadataka u oblasti građevinske akustike. 2.1 Definicije pojmova kojima se izražava zvučna zaštita Osnovna fizička veličina na kojoj se zasniva zvučna zaštita je izolovanost. To je, po definiciji, razlika nivoa zvuka u dve susedne prostorije: jedne u kojoj nastaje zvuk i druge koja se od tog zvuka štiti. Ako se predpostavi da je u prostoriji sa izvorom nivo zvuka L1 (dB) a u susednoj L2 (dB), onda je izolovanost, po definiciji:

D (dB) = L1 - L2 (1) Tražena vrednost izolovanosti između dve susedne prostorije ostvaruje se adekvatnim akustičkim kvalitetom pregrada koje ih razdvajaju.

Fizička karakteristika pregrade koja pokazuje njenu sposobnost da zadrži zvučnu energiju naziva se izolaciona moć. I ova veličina se izražava u decibelima, a način kako je fizički definisana pokazan je u narednom poglavlju. Smisao pojmova izolovanosti i izolacione moći prikazan je šematski na slici 3.

izolovanost

izolaciona moc

zvucni izvor

L1 L2

Slika 3 - Osnovni pojmovi koji definišu problem zvučne izolacije

2.2 Akustička podela prostora u zgradama Zadatak građevinske akustike, kako je ovde definisan, u sebi implicitno podrazumeva da unutar jednog građevinskog objekta postoje prostorije koje se međusobno razlikuju po akustičkim uslovima. Načelno se svi prostori u jednoj zgradi mogu podeliti na tri kategorije: - prostorije koje sadrže jače izvore zvuka, - prostorije u kojima se nalaze sadržaji osetljivi na buku i kojima treba obezbediti odgovarajuću zaštitu od buke iz okruženja i - neutralne prostorije koje ne sadrže izvore buke, ali istovremeno u njima nije predviđen duži boravak ljudi.

Takva klasifikacija prostorija uvodi u zgrade posebne linije podele, koje su principijelno slične linijama razdvajanja protivpožarnih zona ili u termici zone grejanih i negrejanih prostora. To su ravni po kojima se razdvajaju prostorije u kojima u nekim trenutcima mogu vladati visoki nivoi zvuka i prostorije koje se moraju štititi od njih. Razlika akustičkih linija razdvajanja u jednom građevinskom objektu u odnosu na razdvajanja koja uvode druge oblasti građevinske fizike je u njihovoj prostornoj gustini i složenosti. Na primer, ravni razdvajanja u stambenim objektima idu duž svih granica između stanova, između stanova i komunikacionih prostora, i slično. Tako zvučna zaštita stvara složenu prostornu mrežu akustičkih granica u zgradi koja moraju biti adekvatno materijalizovane.

Treba napomenuti da rešenje zvučne zaštite, odnosno adekvatno razdvajanje bučnih prostorija i prostora koje se akustički štite, nije samo pitanje materijalizacije u objektu. Početak rešavanja ne nalazi se u okvirima građevinske fizike već u organizaciji prostora, odnosno u arhitekturi. Adekvatna unutrašnja organizacija prostora u zgradi sa aspekta akustike treba da obezbediti dovoljnu udaljenost prostorija u kojima se nalaze jaki izvori buke i prostorija u kojima se nalaze sadržaji osetljivi na buku. Građevinska fizika rešava ono što se nije moglo postići organizacijom u zadatim uslovima. 2.3 Kategorizacija prostorija po bučnosti Da bi se potrebe u zvučnoj zaštiti mogle svesti u tehnički rešive okvire, normativima je uvedena kategorizacija prostorija prema mogućoj jačini zvučnih izvora u njima [1]. Tako su uvedene tri kategorije prostorija: - obične prostorije, - bučne (pogonske ili poslovne) prostorije i - vrlo bučne prostorije. Podela među njima je izvršena prema vrednostima nivoima buke koja se može javljati kao posledica aktivnosti u prostoriji. Buka se u ovoj podeli posmatra preko srednje vrednosti njene energije u petnaestominutnim vremenskim intervalima.

Obične prostorije su one u kojima tako posmatrana vrednost nivoa buke ne prelazi 70 dBA. U standarnim objektima, ako nije posebno naznačeno, pregrade između prostorija se svojim izolacionim svojstvima dimenzionišu za takve očekivane nivoe zvuka u njima, a stvar je zakona i kućnog reda da se ispoštuje takav akustički status stanova i drugih boravišnih prostora. Na osnovu toga su definisane prihvatljive strukture tavanica i zidova između boravišnih prostorija susednih stanova, kancelarija i sličnih boravišnih prostorija.

Kategoriju bučnih prostorija čine one u kojima se može očekivati da na isti način definisani nivo zvuka premašuje 70 dBA, ali ne prelazi 85 dBA. Vrlo bučne prostorije su one u kojima vrednost nivo zvuka u pojedinim periodima premašuje 85 dBA.

Ovakva podela prostorija otklanja moguću disperziju u načinima rešavanja zvučne izolacije i na izvestan način kvantuje akustičke mere prema ove tri definisane kategorije prostorija. Tokom projektovanja neke zgrade, na početku rešavanja zvučne zaštite, neophodno je utvrditi podelu svih prostorija prema navedenim kategorijama i rešenja prilagoditi njihovim prostornim odnosima. 2.4 Kriterijumi za dozvoljeni nivo buke Osim kategorizacije prostorija u kojima se očekuju izvori buke, druga strana iste teme je definsanje dozvoljenog nivoa buke u prostorijama iz kategorije onih koje treba štititi. Te vrednosti, izražene u dBA, pitanje su konvencije, odnosno zakonskih odredbi, i utvrđene su odgovarajućim pravilnicima [7,8]. U stambenim i poslovnim objektima one su utvrđene za boravišne prostorije stana, gde je potrebno zadovoljiti uslove za odmor ljudi, i za kancelarije

gde se zahteva koncentracija pri radu i komuniciranje govorom. Postoje utvrđene vrednosti i za boravišne prostorije u drugim vrstama objekata (hoteli, domovi, bolnice itd.). Značajno je da se maksimalno dozvoljene vrednosti nivoa buke definišu samo za boravišne prostorije, u kojima je moguć duži boravak ljudi. Zakonske odredbe ne definišu dozvoljeni nivo buke u pomoćnim prostorijama, komunikacionim prostorima, sanitarnim čvorovima i sličnim delovima zgrada. Ovde treba razjasniti malo poznatu činjenicu o načinu kako su usvojene numeričke vrednosti koje su proglašene maksimalno dozvoljenim za buku u pojedinim vrstama prostorija. Kao što je na samom početku definisano, buka je svaki neželjeni zvuk koji svojom neželjenošću izaziva ometanje, dekoncentraciju ili nelagodnost. Međutim, ljudska populacija u svim aspektima uvek podrazumeva ogromnu disperziju u osobinama, pa se to odnosi i na pitanje osećanja ugroženosti zvukom. Zaštita od buke se ne bavi svođenjem neželjenih zvukova iz okruženja na nivo nečujnosti. To bi inženjerski i finansijski često bio gotovo nemoguć zadatak. Taj zadatak je definisan kao svođenje zvukova iz okruženja na nivo kada mogu biti čujni, ali su preslabi da bi skretali pažnju, pa time prestaje i uznemiravanje. Međutim, vrednost nivoa kada će se to dogoditi u istim okolnostima varira od osobe do osobe, što otvara pitanje koliko je dovoljno smanjiti nivo buke da prestane uznemiravanje. To je složeno pitanje koje se u literaturi naziva ″akustička dilema″.

nivo zvuka (dBA)0

100

usvojena vrednostmaksimalno dozvoljenog nivoa buke Slika 4 - Principijelni izgled krive koja

definiše akustičku dilemu. Deo populacije osećaće ugrožavanje bukom

čak i kada je važeći kriterijum zadovoljen.

Akustička dilema se može opisati krivom čiji je principijelni izgled prikazan na slici 4.

Povećavanje nivoa ambijentalne buke u čovekovom okruženju izaziva povećanje procenta onih koji će se osećati ugroženim. Usvajanje kriterijuma za maksimalno dozvoljeni nivo buke pri kome ni jedna osoba ne bi bila ugrožena nije racionalno, a često ni moguće. Zbog toga sve postojeće norme za buku imaju vrednosti pri kojima se očekuje da će procenat ugroženih biti manji od neke unapred zadate granice, što se određuje procenom realno ostvarivih dometa (5%, 10% ili slično). Postojanje akustičke dileme, ilustrovane dijagramom sa slike 4, značajno je u građevinskoj akustici jer objašnjava da se zvučnom zaštitom ne teži nečujnosti zvukova iz okruženja, već njihovom svođenju u prihvatljive okvire za najveći deo populacije. 2.5 Kriterijumi za akustički kvalitet pregradnih konstrukcija Podela prostorija po bučnosti omogućila je pojednostavljenje zadatka pri rešavanju zvučne zaštite u zgradama. Broj mogućih slučajeva sučeljavanja prostorija različitog akustičkog statusa takvom podelom je sveden na relativno mali broj mogućih varijanti, što je omogućilo da se za svaki takav slučaj sučeljavanja definiše minimalno potreban akustički kvalitet

pregrada koje ih razdvajaju. Tako je, na primer, ustanovljena minimalno potrebna izolaciona moć zida između bučne prostorije i boraviče prostorije stana, između dve boravišne prostorije, itd. Jednom izračunate potrebne minimalne vrednosti izolacione moći zapisane su kao kriterijum, pa se u projektovanju samo utvrđuje zadovoljenost tih zahteva.

Ovi kriterijumi su definsani standardnom JUS U.J6.201. U njemu su za standardne vrste objekata, kao što su stambeni, stambeno-poslovni, poslovni, hoteli, restorani, škole, bolnice, itd, tabelarno pobrojani mogući prostorni dodiri prostorija iz različitih akustičkih kategorija po bučnosti, i za njih definisana minimalna potrebna izolarciona svojstva koja se zahtevaju. Takav dokument je postao osnov za akustičko projektovanje zgrada. 3. PRINCIPI REŠAVANJA ZVUČNE ZAŠTITE Osnovi postupak u svođenju izolovanosti neke dve prostorije na zadatu vrednost je utvrđivanje svih puteva kojim zvučna energija prolazi između njih. Samo potpuno sagledavanje kuda zvuk sve prolazi omogućava adekvatne intervencije u meri koja je potrebna. Mnoge greške u rešavanju zvučne zaštite bile su posledica pogrešno sagledanog značaja pojedinih putanja energije. 3.1 Putevi prolaska zvuka u građevinskim objektima Kada se razmatra izolovanost dve susedne prostorije uobičajeno se razmišlja o prolasku zvuka kroz zid (ili tavanicu) koji ih deli. Međutim, putevi prolaska zvučne energije iz jedne prostorije u drugu uvek su složeniji i šematski su ilustrovani na slici 5. Zvučni izvor stvara polje u vazdušnom prostoru sobe. Energija iz vazduha pogađa sve unutrašnje površine, pa jedan njen mali deo prelazi u materijal zidova, plafona i poda. Dospevši u građevinski materijal zvuk nastavlja da se kreće ograničen samo eventualnim diskontinuitetima u njemu. Ove putanje su šematski prikazane na slici 5. Kroz građevinski materijal zvučna energija dospeva do unutrašnjih površina susedne prostorije, gde će jedan mali deo tako dospele energije biti izračen u njen vazdušni prostor. Prolazak zvuka između prostorija mimo pregradnog zida naziva se bočno provođenje. Nivo zvuka u drugoj prostoriji posledica je onoga što prolazi direktno kroz pregradu koja odvaja dve prostorije i bočnog provođenja. Značaj bočnog provođenja u ukupnoj izolovanosti prostorija funkcija je vrste materijala od kojih su napravljeni zidovi i tavanice. Postoje okolnosti kada je njegov doprinos relativno veliki i limitirajući za postizanje veće izolacije.

Slika 5 - Šema puteva prolaska zvuka između dve

prostorije

Složenost puteva kojim zvučna energija prolazi između delova zgrade omogućava da se zvuk iz neke prostorije, ako okolnosti dozvoljavaju, može čuti dijagonalno, ili na udaljenosti od nekoliko spratova. Ovi slučajevi su šematski ilustrovani na slici 6. Slabljenje zvučne energije pri prolasku kroz materijal konstrukcije zavisi samo od diskontinuiteta na tim

putevima. U zgradama čija je konstrukcija od monolitnog betona, betonske vertikale praktično nemaju nikakvih diskontinuiteta u svojoj strukturi, pa se u takvim zgradama pojavljuju okolnosti da se zvuk nekih izvora može čuti i na udaljenosti od nekoliko etaža. Stvaranje diskontinuiteta je jedna od mera ukupne zvučne zaštite u zgradama. U tom smislu primenjuju se rešenja kao što su dilatacije u kontrukciji, odvajanje pregradnih zidova od tavanice (gde je to moguće), i slične mere. U najzahtevnijim slučajevima zvučne zaštite, kakvi su radijski i TV studiji, primenjuje se i rešenje koja se naziva ″soba u sobi″ ili ″kutija u kutiji″. Ovaj princip je šematski prikazan na slici 7. Prostorija koja se štiti, najčešće je to studio, potpuno je odvojena od ostatka konstrukcije, postavljena na elastičnim osloncima. To je u tehničkom smislu i najviše što se u izolaciji može postići građevinskim merama.

Slika 6 - Šematski prikaz mogućih puteva prolaska zvuka kroz strukturu zgrade

Slika 7 - Šematski prikaz principa ″soba u sobi″ kao mera zvučne zaštite

koja unosi potpuni diskontinuitet u strukturu objekta

3.2 Principi smanjenja prodora zvuka Osnovni način zaštite od vazdušnog zvuka u zgradama su pregrade. Pregrade su zidovi, tavanice, kao i njihovi delovi koji se otvaraju - prozori i vrata. Kada energija nošena zvučnim talasom iz prostorije pogodi neku pregradu proces prelaska energije iz vazduha u materijal od koga je ona napravljena zavisi od fizičke prirode pregrade. U tom smislu može se uvesti izvesna klasifikacija mogućih pregrada po mehanizmima provođenja zvučne energije kroz njih. U građevinskoj akustici se definišu monolitne pregrade, napravljene od fizički

ujednačene supstance (takvi su svi zidovi od klasičnih građevinskih materijala, betonske tavanice i slično), dvostruke pregrade, sendvič konstrukcije, itd.

Priroda fizičkih procesa pri kretanju zvučne energije kroz prostor čini da postoji značajna neprilagođenost između zvučnog polju u vazduhu i u čvrstim materijalima od kojih se izrađuju pregrade. Zbog toga na graničnim površine pregrade samo mali deo energije može da pređe iz vazduha u materijal od koga je napravljena i stvori zvučno polje u njoj. Podela energije u procesu prelaska iz vazduha u pregradu šematski je prikazana na slici 8. Najveći deo energije se reflektuje i vraća nazad u prostor kao reflektovani talas.

Pa Pa tr

Pa ref

disipacija

širenje

Slika 8 - Šematski prikaz podele zvučne energije pri prolasku kroz masivnu pregradu: Pa - upadna snaga, Pa ref - snaga reflektovanog talasa, Pa tr - zvučna snaga koja je prošla kroz

pregradu

Interesantno je da ovoj tački nastaje značajna podela akustike u arhitekturi i

građevinarstvu. Oblast koja se naziva prostorna akustika (često se koristi i izraz akustika prostorija) bavi se kvalitetom zvučnog polja u prostorijama i načinima njegovog podešavanja prema zadatim kriterijumima. Sa aspekta prikaza na slici 8, prostorna akustika se bavi samo onim delom energije koja se reflektuje od pregrade i nastavlja svoje kretanje kroz prostor. Oblast zvučne zaštite, što je glavna tema građevinske akustike, bavi se sudbinom onog dela energije koji je dospeo u materijal pregrade.

Osnovni pokazatelj koji određuje odnos dela energije koji će se reflektovati i dela koji će preći u materijal pregrade je fizički diskontinuitet na graničnoj ravni površine zida. Gustina vazduha ρ je oko 1,2 kg/m3, a gustina standardnih građevinskih materijala je reda veličine 103 kg/m3. To znači da je veličina dikontinuiteta gustine približno tri reda veličine. U izražavanju diskontinuiteta i njegovih posledica u akustici je uveden jedan zbirni pokazatelj koji se naziva karakteristična impedansa sredine i koja je, po definiciji, proizvod ρc, gde je c brzina prostiranja zvuka. Postoje razlike i u brzini prostiraja zvučnog talasa u vazduhu i u građevinskim materijalima, u kojima je vrednost brzine veća za jedan red veličine.

Sudbina tog malog procenta energije koja dospeva u materijal pregrade može se razdvojiti. Jedan deo te energije će se prostirati duž pregrade, u smislu kako je to predstavljeno na slikama 5 i 6, jedan deo će se usled disipativnih procesa u materijalu pretvoriti u toplotu, što znači da će nestati iz zvučnog polja, i najzad jedan deo energije će preći u vazduh sa druge strane. Ovaj odnos je ilustrovan na slici 8. 3.3 Akustički kvalitet pregrade Osnovna osobina neke pregrade sa aspekta njenog akustičkog kvaliteta je funkcija odnosa zvučne snage koja pogađa njenu površinu (Pa sa slike 8) i snage koju zrači njena suprotna površina u prostor iza pregrade (Patr sa slike 8). Fizička veličina koja pokazuje njihov odnos naziva se koeficijent transmisije τ i on je, po definiciji:

a

atrP

P=τ (2)

Realne pregrade imaju koeficijent transmisije koji je veoma mali. I kod najlošijih vrata koja se mogu sresti vrednost τ je manja od 0,1. Pregrade kakve se javljaju između stanova imaju koeficijent transmisije koji je manji od 10-5.

S obzirom na pogodnost svođenja svih pokazatelja zvučnog polja na logaritamsku skalu, i za koeficijent transmisije je u praksi uvedena odgovarajuća logaritamska veličina koja se naziva izolaciona moć. Ona je po definiciji:

[ ]dBRτ1log10= (3)

Izolaciona moć je karakteristika pregrada koja se koristi u svakodnevnoj praksi za njihovo opisivanje sa aspekta zvučne izolacije. Realne pregrade imaju izolacionu moć koja se kreće od 20-30 dB kod veoma lakih pregrada, običnih vrata i sličnih konstrukcija, do 50-60 dB kod masivnih zidova. U retkim okolnostima (TV studiji, zidovi veoma bučnih prostorija i slično) zahtevaju se pregrade čija je izolaciona moć veća od 60 dB. Izolaciona moć je veličina koja se može meriti. Procedure takvog merenja su definisane standardima, a merenje se može vršiti u laboratorijskim uslovima ili u izgrađenom objektu. Fizički procesi u pregradama čine da je vrednost izolacione moći zavisna od frekvencije. To znači da se ona može potpuno definisati samo dijagramom ili vrednostima datim tabelarno. Zavisnost od frekvencije može se iskazati izrazom:

)log( smfR ∝ (4) odnosno R je srazmerno logaritmu frekvencije i površinske mase ms (kg/m2). Kao posledica toga, izolaciona moć svake pregrade ima manje vrednosti na niskim frekvencijama, a veće na visokim. Takva priroda izolacione moći ilustrovana je na slici 9 prikazom laboratorijskog rezultata merenja pregrade od armiranog betona debljine 16 cm. Vidi se monotono rastući tok u opseg frekvencija od 100 Hz do 3150 Hz, što predstavlja standardni opseg u kome se razmatraju izolaciona svojstva pregrada u zgradama. Relacija (4) između izolacione moći i mase pregrade utvrđuje još jednu značajnu činjenicu. Sposobnost pregrade da zadrži zvučnu energiju direktno je srazmerna njenoj masi. Takav odnos se naziva ″zakon mase″ i predstavlja jedan od osnovnih fizičkih zakona koji deluju u oblasti izolacije od zvuka. Logaritamski odnos u definiciji uslovljava da udvostručavanje povrinske mase pregrade prouzrokuje povećavanje vrednosti izolacione moći za 6 dB.

Iz toga proizilaze neki zaključci veoma važni za građevinsku akustiku. Prvo, nemoguće je postići veliku vrednost izolacione moći pregradama koje su veoma lagane. Izolacija se ″plaća″ masom. Drugo, povećavanje izolacione moći neke postojeće pregrade ne može se ostvariti nanošenjem na nju nekih laganih materijala, premaza, folija i slično. Povećanje mase jednog standardnog zida koje se time ostvaruje je zanemarljivo, pa je zanemarljiva i promena vrednosti njegove izolacione moći. Potreba za dovoljnim masama dalje vodi ka činjenici da se za ostvarivanje većih vrednosti izolacionih moći, odnosno većih izolovanosti između prostorija zahteva i izvesna debljina pregrada. Može se reći da se za potrebe zvučne izolacije mora obezbediti dovoljno prostora u objektu za smeštaj pregrada dovoljne širine.

100 200 400 800 1600 315010

20

30

40

50

60

70Iz

olac

iona

moc

R, d

B

frekvencija, f, Hz

Slika 9 - Izmerena izolaciona moć pregrade od armiranog betona debljine

16 cm (punom linijom izvučena je standardna kriva za ocenu jednobrojne

vrednosti izolacione moći)

3.4 Izražavanje izolacione moći pregrade jednim brojem Na slici 9 je pokazan potpuni prikaz izolacione moći jedne građevinske pregrade, ali je jasno da dijagram, kao takav, nije uvek pogodan za kvantifikovanje stanja, a pogotovo za poređenje akustičkog kvaliteta više različitih pregrada. Da bi se taj problem prevazišao, definisana je procedura kojom se iz svakog dijagrama izolacione moći neke pregrade može izvesti jednobrojna vrednost u decibelima koja odslikava stanje izolacije. Ovakav podatak se naziva merodavna vrednost izolacione moći posmatrane pregrade. Naziv potiče od činjenice da je takva vrednost merodavna za upoređivanje sa raznim kriterijumima i za ocenu stanja u građevinskim objektima. Za utvrđivanje vrednosti merodavne izolacione moći posebno je definisana takozvana standardna kriva izolacione moći. Ova kriva je prikazana punom linijom na slici 9. U standardu JUS ISO 717 utvrđena je matematička procedura kojom se vrši poređenje dve krive i na osnovu toga određuje merodavna vrednost. Izolaciona moć koja bi se približno poklapala sa standardnom krivom imala bi merodavnu vrednost oko 52 dB. Svi kriterijumi u standardu JUS U.J6.201 utvrđeni su navođenjem minimalno potrebnih merodavnih vrednosti na pojedinim pozicijama u objektu. Samo za proračune koristi se dijagram da bi se pokazao izolacioni efekat neke pregrade. Sve druge informacije o njima zasnivaju se samo na ovakvoj jednobrojnoj vrednosti. 4. PRINCIPI ZAŠTITE OD STRUKTURNOG ZVUKA Slika 1 pokazuje da strukturni zvuk nastaje neposredno u građevinskom materijalu koji čini strukturu objekta. Ovakva pobuda se u praksi može javiti na dva načina: - lokalnom pobudom u jednoj tački i - uniformno raspoređenom pobudom na većim površinama.

Lokalna pobuda se javlja na mestima gde radi uređaj sa obrtnim mašinama, kao što su pumpe, kompresori, ventilatori i slično. Njihova pojava u zgradama uvodi pobudu udarnim zvukom u tačkama oslonaca. Raspoređena pobuda se javlja svuda gde su moguće neke ljudske aktivnosti. Koračanje po podu, pomeranje stolice, padanje predmeta sa stola na pod, udari vrata i slične, sasvim uobičajene pojave iz života predstavljaju generatore zvučne energije udarnog tipa na mestima dodira čvrstih tela sa građevinskim materijalom. Uobičajeno mesto nastanka takve pobude su podovi. Statistički najčešći pojavni oblik strukturnog zvuka u zgradama je takozvani ″udarni zvuk″. Njegov najčešći oblik je takozvani ″zvuk koraka″, koji nastaje neposredno u materijalu poda. 4.1Principi smanjenja pobude strukturnim zvukom Strukturni zvuk nastaje delovanjem spoljašnje sile na građevinski materijal pregrada, koja unosi dinamičku pobudu širokog spektra frekvencija. Zaštita od ovakvih zvučnih pojava moguća je povećavanjem izolacionih moći pregrada duž kojih se prostire zvučna energija kroz zgradu, ali je efikasna zaštita moguća samo delovanjem na samom mestu nastanka tog zvuka. Sve druge mere na putevima prostiranja imaju manju efikasnost. Princip zaštite na mestu nastanka strukturnog zvuka ilustrovan je na slici 10. On se principijelno zasniva na umetanju na putu pobude jednog mehaničkog sistema koji se sastoji od mase i elastičnosti. Ta dva elementa čine jedan mehanički filtar, odnoso mehaničko oscilatorno kolo, koji deluje na putu prenosa od tačke dejstva pobudne sile F1 do podloge. Sila F2 koja deluje na podlogu razlikuje se od sile F1 za uticaj tog filtra. S obzirom da je u pitanju zvučna zaštita koja štiti čovekovo čulo sluha, od značaja je njegov uticaj u oblasti frekvencija gde su te promene čujne.

F1

F2

podloga

masa

elasticnost

Slika 10 - Ilustracija principa smanjenja pobude građevinske konstrukcije strukturnim

zvukom.

Svaki mehanički sistem, odnosno filtar, poput onoga sa slike 10, ima svoju rezonantnu frekvenciju. Ona je određena veličinom mase i elastičnosti. Smanjenje prenosa sile se postiže samo na frekvencijama iznad rezonantne frekvencije sistema. Ispod rezonantne frekvencije sistem nema uticaja i sila F2 koja deluje na podlogu jednaka je pobudnoj sili F1. Zaštita od pobude strukturnim zvukom može se postići ako se između tačke dejstva sile i konstrukcije umetne mehanički filtar čija je rezonantna frekvencija dovoljno niska. U praksi se mogu realizovati sistemi čija je rezonantna frekvencija reda veličine desetina Herca, a u manje kritičnim okolnostima može biti i do 100 Hz. Način realizacije zvučne zaštite mehaničkim filtrom zavisi od oblika ugrožavanja. U slučaju pojave lokalne ponude, kada je izvor strukturne buke neka mašina, mehanički filtar se formira podmetanjem odgovarajućih elastičnih oslonaca. Ova vrsta intervencije se standardno primenjuje, a na tržištu postoji veliki broj različitih vrsta oslonaca, najčešće napravljenih od gume ili sa čeličnim oprugama. Oslonci se biraju prema masi uređaja koji stvara pobudu, pa je

svaki oslonac deklarisan za određenu težinu koju nosi. Neadekvatan izbor oslonaca kao rezultat daje neadekvatnu vrednost rezonantne frekvencije, a to dalje umanjuje efekat zvučne zaštite. U okolnostima kada se strukturna pobuda javlja distribuirano, mehaniči filtar sa slike 10 se realizuje u vidu plivajućih podova. Budući da je u tom slučaju masa mehaničkog sistema definisana debljinom košuljice koja se kreće u standardnim okvirima, efikasnost plivajućeg poda je određena izborom elastičnog materijala koji se primenjuje. Suviše tvrdi materijali utiču da je rezonantna frekvencija poda suviše visoka, pa je i efekat smanjenja prenosa pobudne sile na odlogu smanjen.

trajno elasti~ni kit

parketcementni estrihPVC folijaelasti~ni sloj

ivi~na lajsna

zidmalter

plo~icecementni estrihPVC folijaelasti~ni sloj

zidmalterplo~ice

trajno elasti~ni kit

Slika 11 - Primeri detalja u izvođenju plivajućeg poda u sobi i kupatilu, značajnih za efekat smanjenja udarnog zvuka.

Na slici 11 pokazani su akustički značajni detalji u izvođenju plivajućih podova. Da bi mehanički filtar postigao svoj zadatak neophodno je da se cementna košuljica, kao masa u filtru sa slike 10, ne dodiruje sa elementima konstrukcije zgrade. Ovaj zahtev se postiže pažljivim izvođenjem, pa je plivajući pod jedan od elemenata građevinskih objekata koji je najosetljiviji na izvođačke propuste. Svaki spoj cementne košuljice sa podlogom ili sa zidovima predstavlja takozvani ″zvučni most″ preko koga zvučna energija neoslabljena prelazi na građevinsku strukturu. Na slici 11 prikazani su detalji u izvođenju kojim se eliminišu spojevi sa zidovima u sobama i sanitarnim čvorovima. 5. AKUSTIČKI KVALITET PROZORA I VRATA Vrata i prozori, po pravilu, predstavljaju akustički najslabije mesto na svakoj građevinskoj pregradi. Sama činjenica da se oni otvaraju unosi tehnički problem zaptivanja koji je limitirajući za ostvarivanje većih vrednosti izolacione moći. Koliko je problem zaptivanja kritičan najbolje ilustruje jedan rezultat laboratorijskog ispitivanja prikazan u literaturi [12]. Odabrano krilo vrata kada se uzida u masivni zid, što znači da samo njegov materijal određuje izolacionu moć, ima izolaciona svojstva koja su uvek nešto veća od izolacione moći koja se može izmeriti sa istim krilom kada je ugrađeno u vrata, čak i kada je zaptivanje ostvareno na najbolji mogući način.

Ovaj primer pokazuje da linija spoja krila sa okvirom predstavlja glavni element koji praktično ograničava mogućnosti vrata i prozora u zvučnoj zaštiti. Kao dodatna ilustračija može poslužiti činjenica da postoje prozori koji se postavljaju u radio i TV studijima (takozvani ″studijski prozori″) koji mogu imati veoma velike vrednosti izolacione moći, ali se oni ne otvaraju, već samo predstavljaju providne delove pregrada. 5.1 Putanje prolaska zvuka kroz vrata i prozore Postoje tri osnovne putanje kojima zvučna energija prolazi kroz vrata, odnosno prozor, i one su ilustrovane na slici 12. Najočigledniji je put zvuka kroz materijal od koga je napravljeno krilo (označen na slici sa 3). Izborom ukupne debljine krila vrata i materijala od koga je ono napravljeno njegova samostalna izolaciona moć može se učiniti skoro proizvoljno velikom. Ograničenje pri tome je samo praktično ostvarljiva težina, s obzirom na potrebu manipulacije s vratima, i nosivost šarki. U slučaju prozora struktura krila je ograničena mogućnostima stakla. Dovoljno velika izolaciona moć se ostvaruje adekvatnom debljinom stakla i rastojanjem između njih. Veće vrednosti izolacione moći zahtevaju veća rastojanja između stakala i deblje staklo.

Slika 12 - Putevi prolaska zvuka kroz vrata ili prozor: 1 - kroz fugu između okvira i zida, 2 - između krila i okvira, 3 - kroz materijal

krila.

Druga putanja zvučne energije je kroz fugu na spoju krila sa vratima (označena na

slici sa 2). Da bi se minimizirao uticaj ovog puta u ukupnoj izolaciji potrebno je da širina fuge bude minimalna, i da na spojevima postoji neki materijal za zaptivanje (gumeni profili). Na vratima i prozorima većih vrednosti izolacione moći postavljaju se dva, ili čak tri reda zaptivnih guma. Problem kvalitetnog zaptivanja je osnovni nedostatak koji se javlja u praksi. Tako vrata koja nemaju prag ne mogu postići veliku izolaciju bez obzira na materijal od koga je napravljeno njihovo krilo (osim ako se primeni neki od mogućih mehanizama za posebno zatvaranje fuge prema podu kada su vrata u zatvorenom položaju). U istom negativnom smislu deluju detalji kao što je otvor ključaonice, otvor za kvaku i slično.

Najzad, zvuk prolazi i kroz fugu koja postoji na spoju okvira vrata, odnosno prozora, i zida (označena na slici sa 1). Minimiziranje uticaja ove putanje se takođe ostvaruje maksimalnim zaptivanjem, što znači podešavanjem veličine građevinskog otvora i načinom ugradnje. Uobičajene ukrasne lajsne oko vrata u praksi često kriju široke fuge zbog kojih vrata predstavljaju problem u zvučnoj zaštiti. Vrata najviših izolacionih svojstava se, po pravilu, ugrađuju ulivajem rama u malter ili beton.

Pojedinani udeo tri putanje zvuka u izolaciji vrata i prozora u svakom konkretnom slučaju zavisi od okolnosti. Nije retko da se neadekvatnim ugrađivanjem ili nedovoljnim zaptivanjem na spoju krila sa okvirom značajno dezavuiše uloženi materijal u izradu kvalitetnog krila.

Kada se u zgradama pojavljuje potreba za velikom izolovanošću između dve prostorije, vrata na pregradi koja ih odvaja će, po pravilu, onemogućiti ostvarivanje tog cilja. Bez obzira koliko vrata nominalno bila akustički dobra, njihovi dometi su znatno manji od klasičnih zidova. Rešenje takvih problema leži u načinu rešavanja konfiguracije prostorija i komunikacije kroz objekat, tako da se na kritičnim pregradama izbegnu vrata (ili prozor). U okolnostima kada to ipak nije moguće, neophodno je u konfiguraciji prostora predvideti ″tampon″ zonu koja u razdvajanju prostorija uvodi dvoja vrata i međuprostor kao način za obezbeđenje dovojnog slabljenja zvučne energije. 5.2 Akustička klasifikacija vrata i prozora Da bi se pojednostavilo projektovanje zvučne zaštite, standardom JUS U.J6.201 uvedene su klase akustičkog kvaliteta prozora i vrata. Gradacija među njima definisana je na osnovu vrednosti izolacione moći. Utvđeno je pet klasa prozora i četiri klase vrata. Podela na klase sa vrednostima odgovarajućih izolacionih moći prikazana je u tabeli 1. Vidi se da je klasa najboljih označena kao ″specijalna klasa″, a zatim slede oznake rimskim brojevima, pri čemu veći broj klase označava manju izolacionu moć.

Tabela 1 - podela prozora i vrata na klase akustičkog kvaliteta prozori vrata

klasa izolaciona moć klasa izolaciona moć specijalna klasa > 40 dB specijalna klasa > 35 dB

I klasa 35 - 39 dB I klasa 30 - 34 dB II klasa 30 - 34 dB II klasa 25 - 29 dB III klasa 25 - 29 dB III klasa 20 - 24 dB IV klasa 20 - 24 dB / /

Pri izgradnji objekata proizvodjač prozora i vrata dužan je da klasu zvučne izolacije

svojih proizvoda dokumentuje odgovarajućim atestom koji je dobijen merenjem u nekoj ovlašćenoj instituciji. Uz atest mora biti priložen i precizan opis konstrukcije, verifikovan od strane institucije koja je atest izdala. Ovo je potrebno da bi se moglo proveriti da li merena konstrukcija prozora, odnosno vrata, odgovara isporučenim primercima. Poželjno je da se investitor zaštiti zahtevajući da se kvalitet proveri merenjem u ugrađenom stanju.

U okviru arhitektonsko-građevinskog projekta sva stolarija, odnosno bravarija, sa akustičkog aspekta se definiše isključivo svojom klasom prema utvrđenoj kategorizaciji. U projektu se, osim akustičke klase, određuju samo dimenzije i eventualni estetski aspekti (površinska obrada, posebni dodaci i slično).

U praksi se pokazalo da navođenje detalja o konstrukciji vrata i prozora u projektima (na primer struktura krila vrata, profil okvira i slično), nekada uobičajen projektantski pristup, krije opasnosti da pruže ″alibi″ isporučiocu za vrata koja po tim skicama mogu biti izrađena od materijala neadekvatnog kvaliteta, sa nedovoljnom preciznošću izrade i slično. Sve to vodi ka njihovoj neadekvatnoj izolacionoj moći. Zbog toga se u projektima mora zahtevati određeni akustički kvalitet i forma, odnosno dimenzije. Nevidiljvi detalji izrade takvih vrata i prozora ostaju stvar proizođačkih specifikacija i tehnologije, a ne arhitekture.

6. OSTALI ELEMENTI OD ZNAČAJA ZA ZVUČNU ZAŠTITU Zvučna zaštita u zgradama ostvaruje se odgovarajućim izolacionim svojstvima pregrada, ali to nikada nije jedini uslov za uspešno rešenje zadatog akustičkog kvaliteta. S obzirom na složenost puteva prolaska zvučne energije, osim izbora adekvatnih pregradnih konstrukcija neophodno je kontrolisati i sva druga mesta na kojima zvuk može nesmetano prolaziti između prostorija. U tom smislu, značajna je obrada svih otvora, kanala, instalacija, mašinskih sistema i slično. Najčešći praktični problem u postizanju potrebne izolovanosti između prostorija su prodori instalacija kroz pregrade. Po pravilu, otvori u pregradama su veći od preseka elementa instalacije koji kroz njih prolaze (kanali, cevi ili slično). Takav prostor koji ostaje može značajno da degradira kvalitet zida ili tavanice u kome se javlja prodor. Da bi se ovaj problem rešio, neophodno je da na svim takvim mestima postoji sredstvo za zaptivanje prodora. Na slici 13 prikazana su dva primera zaptivanja instalacionih prodora: oko cevi koja prolazi kroz tavanicu i oko ventilacionog kanala koji prolazi kroz zid.

trajno elasti~ni kit

cevrozetatrajno elasti~ni kit

mineralna vuna

rozeta od L profila

zid kanala

mineralna vuna

trajnoelasticni kit

Slika 13 - Primeri zaptivanja prodora instalacija kroz pregrade.

Drugi karakterističan problem su ventilacioni mašinski kanali, koji svojom formom predstavljaju lak put za prostiranje zvuka. U zgradama gde se javljaju sistemi ventilacije sa kanalima moguća je pojava da izolovanost između dve susedne prostorije bude narušena prolaskom zvučne energije obilaznim putevima kroz ventilacione kanale. Takva pojava se naziva ″preslušavanje″ i ona dezavuiše građevinske efekte zvučne zaštite. To uvodi u temu izolacije pri projektovanju i projektante mašinskih sistema da bi se uticaj ovakvih puteva prolaska zvuka usaglasio sa građevinskim merama. 7. ZVUČNA ZAŠTITA U PROJEKTNOJ DOKUMENTACIJI Zvučna zaštita u projektnoj dokumentaciji mora imati svoje mesto još na nivou projektnog zadatka. Pri tome, u slučaju jednostavnijih zgrada kao što su obični stambeni i stambeno-poslovni objekti, nivo definisanosti akustičkih zahteva u standardima iz oblasti akustike u građevinarstvu je takav da je, čak i ako se propusti pominjanje zvučne zaštite u projektnom zadatku, obaveza projektanata sasvim jasna. Ipak, i u takvim slučajevima postoji mogućnost da investitor postavi zahteve u pogledu zvučne zaštite koji su strožiji od onih minimalnih koje propisuju standardi, pa je projektni zadatak mesto gde se to konstatuje.

U objektima u kojima su zahtevi u pogledu zvučne zaštite složeniji, kakvi su na primer složeni poslovni objekti ili tehnološki objekti poput RTV centara, pozorišta, bioskopa i slično, ne postoji jednoznačnost u akustičkim zahtevima koji bi se podrazumevali, kao kod stambenih zgrada. Zato svi zahtevi u pogledu njihove zvučne zaštite moraju biti detaljno obrađeni projektnim zadatkom. Pri projektovanju takvih objekata uobičajeno je da se još na nivou idejnog rešenja utvrde načini rešavanja zvučne zaštite i postave osnovi za dalju razradu.

Projektovanje zvučne zaštite građevinskih objekata predstavlja zadatak koji se u izvesnoj meri razlikuje od ostalih projektantskih poslova. Svi fizički elementi koji utiču na prolazak zvuka kroz građevinski objekat, odnosno koji određuju kvalitet zvučne zaštite u njemu, predstavljaju predmet rada drugih projektanata, izvan akustičkog zanata. Sredstva kojima se postiže akustički kvalitet sastavni su deo konstrukcije, arhitekture, enterijera, mašinskih instalacija, vodovoda i kanalizacije. Svaki od njih može na svoj način narušiti kvalitet zvučne zaštite. Ukratko, ono što je predmet projektantskog rada akustičara pojavljuje se u grafičkoj dokumentaciji i predmeru radova svih drugih učesnika u projektovanju, a u najvećoj meri u arhitekturi i konstrukciji. Zbog toga se može reći da projektovanje u oblasti građevinske akustike nije nezavistan proces i kao rezultat ne daje dokument na nivou glavnog projekta, već se javlja kao uskostručna konsultantska delatnost u procesu rada ostalih projektanata. To dalje znači da nije moguće izolovano raditi na nečemu što bi se zvako akustičko projektovanje. Projektant zvučne zaštite je savetnik, koji u procesu projektovanja treba da usmeri ostale projektante, svakog u svom domenu, ka rešenjima koja obezbeđuju traženi akustički kvalitet. On je istovremeno i ″policajac″ koji mora da kontroliše sva rešenja relevantna za zvučnu zaštitu. Zato ″glavni projekat akustike″, pojam koji se često pojavljuje u razgovoru projektanata, ne može postojati, jer se svi elementi koji određuju zvučnu zaštitu po prirodi stvari nalaze u drugim delovima projekta, iskazuju u drugim predmerima i mogu se videti u drugoj grafičkoj dokumentaciji.

Ono što se pri izradi projekta zgrade izdvaja kao nezavistan rad akustičkog konsultanta jeste obrazloženje mera kojim je postignut traženi akustički kvalitet, razni tehnički uslovi za izvođenje radova i akustički uslovi za pojedine specifične delove objekta. Sve to treba da se nalazi u posebnom delu projekta koji se naziva Elaborat zvučne zaštite. Ovaj elaborat se uobičajeno koriči sa ostalim elementima građevinske fizike. Da bi Elaborat zvučne zaštite bio svrsishodan deo projektne dokumentacije mora da sadrži nekoliko bitnih poglavlja. To su: - akustički kriterijumi za pregradne konstrukcije u objektu, - dokazi da projektovani objekat zadovoljava postavljene kriterijume, - akustički kriterijumi za prozore i vrata u objektu, - akustički uslovi za projektovanje i izvođenje instalacija koje se javljaju u objektu. Ovo su obavezni delovi koje mora sadržati svaki Elaborat zvučne zaštite. Svaki od ovih delova utemeljen je u određenim zahtevima za informacijama koje projektna dokumentacija mora da pruži vršiocima tehničke kontrole i izvođačima radova na objektu. U projektima akustički zahtevnijih objekata postoje i druge teme koje se u Elaboratu zvučne zaštite obrađuju.

Akustički kriterijumi koji važe u delovima objekta ili u objektu u celini predstavljaju polazne podatke za projektovanje, ali i pokriće za materijalizaciju pregrada na pozicijama bitnim za zvučnu zaštitu. Skup akustičkih kriterijuma u elaboratu podrazumeva:

- minimalne zahtevane vrednosti izolacionih moći pregrada po pozicijama, - maksimalne zahtevane vrednosti zvučne propustljivosti,

- maksimalno dozvoljene nivoe buke u objektu, - maksimalno dozvoljene nivoe buke van objekta, - akustičke zahteve za prozore i vrata, - druge kriterijume, ako postoje.

Potpun skup akustičkih kriterijuma za objekte standardnih namena utvrđen je relevantnim standardima i pravilnicima. Zadatak akustičkog konsultanta je da utvrdi koji od njih se odnose na projektovani objekat i u kojim njegovim delovima. U elaboratu se na samom početku svi oni moraju taksativno navesti.

Nakon pobrojavanja kriterijuma u elaboratu treba da budu prezentirani potrebni dokazi da zidovi, tavanice i ostali projektovani pregradni elementi zadovoljavaju postavljene kriterijume. Postoje četiri načina da se u tom smislu dokaže akustički kvalitet zvučne zaštite: proračuni, podaci dobijeni merenjem, podaci iz literature i paušalne mere koje je teško dokazati proračunom ali su iskustveno proverene. Postupak proračuna za pregradne konstrukcije od osnovnih građevinskih materijala nije potrebno svaki put iznova prikazivati u Elaboratu jer se podaci o njima mogu naći u svakom priručniku građevinke akustike. Zbog toga detaljno izlaganje toka proračuna izolacione moći, na primer zida od opeke ili od armiranog betona standardne debljine, nema velikog smisla. Šta više, danas postoje baze podataka u kojima se mogu naći izmereni podaci o standardnim vrstam pregrada, pa je kao dokaz u elaboratu dovoljno navesti preuzete podatke. Proračuni izolacionih moći su neophodni u složenijim uslovima, kada se javlja nestandardan sklop konstrukcija, kod složenih pregrada sastavljenih iz više paralelnih segmenata ili kada bočno provođenje ima značajnu ulogu.

Posebno poglavlje u elaborati mora sadržati sve akustičke zahteve koji se odnose na kvalitet prozora i vrata. U tom smislu, potrebno je taksativno pobrojati sve pozicije na kojima se javljaju vrata i prozori određene izolacione moći, navedeni prema kategorijama iz standarda JUS U.J6.201. Ovo je posebno značano da bi se u predmeru i predračunu projekta definisali neophodni dodatni zahtevi za stolariju, odnosno bravariju.

Najzad, postoje okolnosti kada u Elaboratu zvučne zaštite moraju biti definisani svi akustički zahtevi koji se odnose na instalacije, pre svega mašinske sisteme, ako postoje u objektu. Ako u instalacijama postoje kritična mesta, potrebno je precizirati način montaže, način obrade prodora kroz pregrade, i slično. U nekim objektima javljaju se posebni zahtevi koji se odnose na izvođenje radova na akustički delikatnim specifičnim pozicijama u objektu. U praksi se to najčešće odnosi na plivajuće podove, pregradne zidove od lakih materijala i ″sendvič″ konstrukcije, spuštene plafone i slično. Na takvim delovima objekta zvučna zaštita često zavisi od načina izvođenja detalja koji se ne mogu definisati u standardnim prezentacijama AG projekta. 8. ZVUČNA ZAŠTITA U PROCEDURI TEHNIČKOG PRIJEMA Akustički kvalitet građevinskog objekta, defnisan projektnim zadatkom ili samo odgovarajućim standardima, kontroliše se dva puta: kroz uobičajenu tehničku kontrolu projekta (reviziju) i pri njegovom tehničkom prijemu po završetku izgradnje. Osnovni standard iz oblasti akustike u građevinsrstvu, JUS U.J6.201, definiše obavezu provere akustičkog kvaliteta zgrada pri njihovom tehničkom prijemu. To podrazumeva određena merenja u izgrađenom objektu. Merenja obuhvataju ispitivanje ostvrenih izolacionih svojstava relevantnih pregradnih konstrukcija i, eventualno, merenje nivoa buke ako u samom objektu postoje neki ugrađeni izvori zvuka (ventilatori, rashladni sistemi, dizel agregati i slično). Merenja u objektu se obavljaju po posebnim procedurama koje su definisane relevantnim

standardima. Tekst ovih standarda koji kod nas danas važe dobijen je prevodom odgovarajućih ISO standarda.

Ispitivanje zvučne zaštite u objektu podrazumeva merenje izolacionih svojstava pregrada na ograničenom broju pozicija, čiji broj zavisi od veličine objekta. Broj mernih pozicija se utvrđuje tako da pokazuje relevantan statistički uzorak. Na slici ... prikazan je standardni formular sa rezultatima takvog merenja. Kao rezultat ispitivanja akustičkog kvaliteta objekta dobija se izveštaj koji je sastavni deo kompleta dokumentacije o njemu i predaje se komisiji za tehnički prijem. Izveštaj sadrži komplet pojedinačnih rezultata poput onih sa slike 14.

Narucilac: XXXXXXXXX Beograd

datum merenja: 5.09.2003.

Opis ispitivane pregrade i postupak merenja:

Objekat XX, blok XX, BeogradIzolacija od udarnog zvuka izmedju zajednickog stepenista i stana

Sklop konstrukcija izmedju stepenista i sobe stana broj 5.

povrsina ..................................... / m2

zapremina prijemne prostorije...65,5 m3

zapremina predajne prostorije...... / m3 referentna kriva (JUS ISO 717-2)

Ocena prema JUS ISO 717-2

Ln = 53 dB

Broj izvestaja o ispitivanju: 1131 Elektrotehnicki fakultet, Laboratorija za akustikuDatum: 8.09.2003. Potpis:

frekvencijaf

Hz

LntercadB

506380

100125160

49,240,842,6

200250315

47,146,047,5

400500630

45,547,450,0

80010001250

47,647,648,0

160020002500

47,348,346,7

315040005000

46,0 100 200 400 800 1600 315010

20

30

40

50

60

70

frekvencija, f, Hz

Narucilac: XXXXXXXXX Beograd

datum merenja: 5.09.2003.

Opis ispitivane pregrade i postupak merenja:Objekat XX, blok XX, BeogradTavanica izmedju sobe stana stana broj 10 i sobe stana broj 5 parket 2 cm cementna kosuljica 5 cm stiropor 4 cm armirani beton 16 cm malter 2 cm

povrsina .................................... 24,5 m2

zapremina prijemne prostorije....66,5 m3

zapremina predajne prostorije....66,5 m3 referentna kriva (JUS ISO 717-1)

Ocena prema JUS ISO 717-1

Rw(C, Ctr) = 52 (-3,-6) dB

Broj izvestaja o ispitivanju: 1131 Elektrotehnicki fakultet, Laboratorija za akustikuDatum: 8.09.2003. Potpis:

frekvencijaf

Hz

R!tercadB

506380

100125160

29,736,139,2

200250315

44,844,947,4

400500630

51,452,553,9

80010001250

48,251,249,8

160020002500

47,651,655,2

315040005000

57,9 100 200 400 800 1600 315010

20

30

40

50

60

70

frekvencija, f, Hz

Slika 14 - Izgled formulara sa izveštajem o merenju zvučne propustljivosti (levo) i izolacione

moći (desno).

U izveštaju se utvrđuje i finalni zaključak o konstatovanom stanju zvučne zaštite u ispitivanom objektu. U tom smislu, standard JUS U.J6.291 definiše moguću gradaciju akustičkog kvaliteta zgrade. U njemu su utvrđene granične vrednosti izolacionih svojstava koje svaki građevinski objekat svim svojim relevantnim pregradama mora da zadovolji. jednostavno zadovoljavanje standarda minimalnim prebacivanjem graničnih vrednosti naziva se ″minimalna zvučna zaštita″. Međutim, standard ostavlja mogućnost da investitor može zahtevati objekat u kome će zvučna zaštita biti značajno bolja od postavljenih minimalnih zahteva. U tom slučaju klasa zvučne zaštite trebala bi da bude definisana projektnim zadatkom. Standardom je definisano da ako sve testirane pregrade u objektu imaju vrednosti koje su bolje od minimalnog kriterijuma za 4 ili više decibela, objekat ima takozvanu ″poboljšanu zvučnu zaštitu″. Činejnica da testirani objekat ima minimalnu ili poboljšanu zvučnu zaštitu konstatuje se u izveštaju o ispitivanju.

Iako standard JUS U.J6.201 propisuje obavezu ispitivanja akustičkog kvaliteta pri tehničkom prijemu, činjenica je da to još uvek kod nas predstavlja nepoznatu kategoriju svuda izvan najvećih gradskih centara. Stanje u toj oblasti još uvek podrazumeva ulaganje napora na širenju informacija o zakonskim obavezama u oblasti zvučne zaštite.

LITERATURA [1] JUS U.J6.201 - Akustika u gradjevinarstvu. Tehnički uslovi za projektovanje i

gradjenje zgrada. [2] JUS ISO 717 - Akustika u gradjevinarstvu. Utvrđivanje vrednosti zvučne izolacije u

zgradama i građevinskih elemenata. [3] JUS ISO 140 - Akustika u gradjevinarstvu. Merenje zvučne izolacije u zgradama i

građevinskih elemenata. [4] JUS ISO 6242-3 - Visokogradnja. Izražavanje zahteva korisnika. Deo 3: Akustički

zahtevi. [5] JUS U.J6.001 Akustika u građevinarstvu. Osnovni termini i definicije. [6] Zakon o zaštiti životne sredine, Službeni glasnik RS, broj 66, 1991. [7] Pravilnik o dozvoljenom nivou buke u životnoj sredini, Službeni glasnik RS, broj 4,

1992. [8] Pravilnik o merama i normativima zaštite na radu od buke u radnim prostorijama,

Službeni list SFRJ, broj 21, 1992. [9] Kurtović, H.: Osnovi tehničke akustike, Naučna knjiga, Beograd, 1982. [10] Mijić, M.: Akustika u arhitekturi, Nauka, 2001. [11] Simonović, M., Kalić, D., Pravica, P.: Buka - štetna dejstva, merenje i zaštita,

Institut za dokumentaciju zaštite na radu, Niš, 1982. [12] Fasold, W., Sonntag, E.: Bauakustik, VEB Verlag fur Bauwesen, Berlin, 1976. [13] Templeton, D, Lord.P.: Detailing for acoustics, The Architectural Press, London,

1988. [14] Kurtović, H.: Zaštita od buke u stambenim zgradama i sličnim objektima,

Arhitektonski priručnik, 190-221, Savez arhitekata Srbije, Beograd, 1983. [15] Kurtović, H., Mijić, M.: Uticaj obilaznih puteva prenošenja buke iz bučnih

prostorija, IX Jugoslovensko savetovanje ″Zaštita od buke i vibracija u životnoj i radnoj sredini″, Zbornik radova, 1-5, Beograd, 1986.

[16] Mijić, M., Kurtović, H., Perolo, Z.: Izolaciona svojstva pregradnih konstrukcija u praksi, Revija rada, broj 206-207/88, 54-59, Beograd, 1988.

[17] Mijić, M.: Akustički komfor, poglavlje u knjizi ″Održavanje, obnova i rekonstrukcija objekata višeporodičnog stanovanja i poslovanja″, Arhitektonski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 2003.