Na bivalno ugodje človeka v prostoru vpliva več dejavnikov. Poleg primerne temperature, vlage in osvetljenosti, je pomemben tudi nivo hrupa v prostoru. Še posebej, če je ta prostor namenjen počitku in sproščanju.

Če živimo v večstanovanjskih zgradbah ali pa v prostorih, ki mejijo na hrupne prostore, je ta problem še posebej pereč. Velikokrat se, še posebej v individualnih stanovanjskih objektih, pozabi na zaščito proti hrupu ali pa se ta izvede površno. Posledica je poslabšana kvaliteta bivanja v takih prostorih, popravila so praktično neizvedljiva, če pa se jih vseeno lotimo, so zelo draga.

Hrup je neželeno zvočno valovanje, ki nastane v slišnem področju frekvenc (med 20 in 20.000 Hz), pri mehanskem nihanju materialnih delcev v nekem mediju, ki ima maso in elastičnost.

V gradbeništvu zvok delimo na:

• zvok, ki nastaja v okolju zaradi različnih dejavnikov in se prevaja po zraku (zračni zvok) in
• zvok, ki nastaja od udarcev (padci predmetov, premikanje predmetov, hoja, tresljaji strojev....) in se prevaja po nosilni konstrukciji (udarni zvok)

Pred zvokom, ki se širi po zraku se lahko zaščitimo s pomočjo eno ali več-slojne pregrade, ki mora imeti čim večjo maso. Pri zvoku, ki nastaja od udarcev - udarnemu zvoku, pa moramo preprečiti, da bi se le-ta prenesel na nosilno konstrukcijo. Ta način izvedbe medetažne kostrukcije imenujemo plavajoči pod.

Plavajoči pod

Prehajanje udarnega zvoka omejujemo z vstavljanjem elastičnega materiala med betonski estrih in spodnjo nosilno konstrukcijo in vseh vertikalnih delov stavbe (zidovi, instalacije, dvigala, dimniki, zračniki, preboji...). Elastični sloj deluje kot vzmet in duši vibracije, ki se prenašajo po konstrukciji. Take konstrukcije imenujemo plavajoči podi. Plavajoče talne konstrukcije se morajo izvajati med prostori za enake ali različne namene, ker se udarni zvok prenaša tudi bočno in navzgor. Enako velja tudi za pod na terenu ter pod nad zunanjostjo.

Materiali za elastični sloj

Elastični izolacijski material mora imeti čim manjšo dinamično togost (SD - stiffness dynamic), kar preprečuje prenos vibracij skozi konstrukcijo. Dinamična togost je lastnost, ki nam pove, kako se material odziva pri dinamični obremenitvi. Dinamična togost mora biti ustrezno izbrana v navezi s stisljivostjo (CP - compressibility). To pomeni, da se pri določeni obremenitvi material ne sme preveč stisniti, obenem pa mora imeti dovolj majhno dinamično togost zaradi funkcije dušenja udarnega zvoka.

Odličen material, ki dosega majhne vrednosti dinamične togosti (je elastičen) in ima hkrati majhno stisljivost, so po posebnem tehnološkem postopku izdelane plošče iz ekspandiranega polistirena: NOVOLIT STIROPOR EPS-T. 

Plošče NOVOLIT STIROPOR z oznako EPS-T (trittschall) so odličen izolator proti prehajanju udarnega zvoka, hkrati pa tudi odličen toplotni izolator, kar v primeru poda na terenu ni zanemarljiv podatek.  Hkrati pa imajo plošče EPS-T zelo majhno vpojnost vode in ima zato določene prednosti pred vlaknastimi materiali. Tako se na primer v primeru poškodbe cevnih razvodov pod finalnim tlakom, zvočna izolacija prepoji z vodo. V primeru vgradnje izolacije iz stiropora, lahko vodo enostavno odstranimo z nekaj izvrtinami iz spodnje strani AB plošče (medetažne konstrukcije). Odstranitev vode iz prepojene zvočne izolacije iz mineralne volne pa je praktično nemogoča.

Kot elastični materiali v plavajočih podih se uporabljajo tudi folije iz penjenega polietilena vendar imajo višje vrednosti dinamične togosti ter s tem tudi manj znižajo raven udarnega zvoka.

Iz grafa 1 je razvidna  primerjava izboljšanja nivoja udarnega zvoka med NOVOLIT stiroporom EPS-T in ostalimi materiali. Primerjava je narejena za AB nosilno konstrukcijo 12 cm in cementni estrih debeline 4 cm (cca 80 kg/m²) ter različne elastične sloje debeline do 22mm.

Vidimo da  se z NOVOLIT stiroporom EPS-T doseže za od 3 do 6 dB boljšo izolacijo pred udarnim zvokom ΔL_w,R.

Plošče NOVOLIT stiropor EPS-T  imajo pri zelo majhni stisljivosti (2- 3mm) zelo majhno dinamično togost (s'=10-15 MN/m³). To pomeni, da so plošče izredno elastične, hkrati pa se pod obremenitvijo (estrih, ljudje, predmeti v prostoru ...) zelo malo stisnejo, kar pa ni možno doseči z materiali iz mineralne volne ali z ploščami iz stiropora proizvedenimi po drugačni tehnologiji.

Plošče NOVOLIT EPS-T proizvajamo na najnovejši tehnologiji tako izdelave v vakuumski blok formi, kot elastificiranja blokov. Bloke stiropora iz kalupa stisnemo na 1/3 prvotne debeline. Po končanem postopku se blok vrne na okrog 85% prvotne debeline.

Slika 3: Stiskanje bloka 

S tem postopkom vplivamo na molekularno strukturo materiala, rezultat tega pa sta večja elastičnost in nižja vrednost dinamične togosti (SD = 10 MN/m³). Dinamična togost nestisnjenega materiala pa se giblje od 60-200 MN/m³. Ko je blok stabiliziran na volumen, ki je za 10 – 15 % manjši od začetnega (iz kalupa), se reže na plošče, ki so za 10 % debelejše od njihove nazivne debeline. Rezanje bloka poteka po ravnini, ki je pravokotna na smer stiskanja.

Plošče izdelane s tem postopkom imajo nižje vrednosti dinamične togosti od plošč, proizvedenih s postopkom valjanja in po obremenitvi z betonskim estrihom (debeline 4- 6 cm) zadržijo svojo nazivno debelino. To pomeni, da bo Novolit Stiropor EPS – T debeline = 22/20 mm, obremenjen s silo do 6500 N (650 kg/m2), trajno zadržal debelino 20 mm, oziroma bodo plošče debeline 33/30 mm trajno zadržale svojo debelino 30 mm.

Standardi

Lastnosti toplotno izolacijski izdelkov v gradbeništvu iz ekspandiranega polistirena predpisuje standard SIST EN 13163.

Po tem standardu se elastificirane plošče EPS-T glede na dinamično togost delijo v naslednje razrede v Tabeli 1.

Tabela 1: Stopnje dinamične togosti po SIST EN 13163 

 Glede na standard SIST EN 13163 se elastificirane plošče EPS-T glede na stisljivost delijo v naslednje razrede v Tabeli 2.

Stisljivost je definirana kot razlika med debelino izmerjeno pri obremenitvi vzorca z 2 KPa (200 kg/m²)  in debelino izmerjeno pri 50 kPa (5000 kg/m²) obremenitve.

c = d_L - d_B [mm]

Priporoča se uporaba dveh debelin elastificiranega stiropora EPS-T in sicer:

• EPS-T 22/20 z dinamično togostjo SD15 in
• EPS-T 33/30 z dinamično togostjo SD10

Možno je uporabiti tudi manjšo debelino plošč (12/10) vendar moramo vedetida je dinamična togost je odvisna od debeline plošče.  Manjše debeline imajo večjo dinamično togost in posledično manjšo izolacijo pred udarnim zvokom.

Graf 2. Odvisnost dinamične togosti od debeline plošče EPS-T  

Neutemeljen je strah, da "mehki elastificirani stiropor" ne bo prenesel tlačne obremenitve. Zato se po nepotrebnem vgrajuje tako imenovani "trdi stiropor", ki ima visoke vrednosti dinamične togosti (SD = 60 – 80 MN/m³), vendar pa ne dosega dovoljenih vrednosti ravni udarnega zvoka.

Pravilnik o zvočni zaščiti stavb

Dovoljene vrednosti prehoda hrupa skozi gradbeni element obravnava Pravilnik o zvočni zaščiti stavb (Ur.l. 14/99). Gradbeni elementi med etažami morajo ustrezati minimalnim predpisom izolacije za zračni zvok R_w [dB] (hrup/zračni zvok) in maksimalnim vrednostim ravni udarnega zvoka L_n,w [dB] (prepuščanje zvoka). 

Tabela 3: Predpisane minimalne izolacije pred zvokom za nekaj najpogostejših konstrukcij.

Pravilnik o zvočni zaščiti stavb

Predpisane maksimalne vrednosti ravni udarnega zvoka

Po tehničnih predpisih je za večino stavb dovoljena vrednost ravni udarnega zvoka med etažami Lw < 58 dB, kar lahko dosežemo s pravilno izdelavo plavajočega poda. Na osnovnem AB gradbenem elementu d > 14 cm zadostuje 2 cm debela plošča elastificiranega ekspandiranega polistirena, z vrednostjo dinamične togosti SD < 15 MN/m3. Za zahtevane vrednosti ravni udarnega zvoka Lw < 43 dB je potrebno vgraditi najmanj 3 cm debele plošče.

Pri individualnih stanovanjskih objektih dosežemo dovoljene vrednosti Lw < 58 dB z delno montažnimi stropnimi elementi - opečna polnila ali podobno (d = 14 + 6 cm) z dograjenim plavajočim podom.

Izračun vrednosti izolacije pred udarnim zvokom

Zagotavljanje dobre zvočne izolacije je odvisna od mase nosilne konstrukcije, ki naj bo vedno večja od 350 kg/m², cementni estrih nad izolacijo na stropu naj bo plavajoč, odmaknjen od vertikalnih nosilnih konstrukcij. 

Od vrednosti dinamične togosti (SD MN/m³) elastične plasti, od debeline/ površinske mase estriha in od strokovne izvedbe je odvisno, za koliko se bo zmanjšala vrednost udarnega zvoka L_w (dB). Deloma lahko širjenje udarnega zvoka zmanjšamo tudi z vgradnjo talnih ali stropnih oblog.

Potrebna debelina in trdota betonskega estriha se dimenzionira glede na namen stavbe, glede na nosilni podni gradbeni element in zahtevane vrednosti L_w dB.

Računsko vrednost ravni udarnega zvoka izračunamo iz sledeče enačbe

Kjer pomeni:

• L_{n,w,eq,R -} raven udarnega zvoka neobdelane konstrukcije
• L_n,w,R - raven udarnega zvoka obdelane konstrukcije
• ΔL_w,R -izboljšanje izolacije pred udarnim zvokom
• 2 dB - varnostni faktor

Če vzamemo za primer medetažne konstrukcije med ogrevanimi prostori z naslednjimi sloji:

Nosilna stropna konstrukcija ima površinsko maso m'= ρ * d = 2300 * 0.12 = 276 kg/m²

Iz tabele 4. za površinsko maso 276 kg/m² odčitamo ekvivalentno raven udarnega zvoka L_n,w,eq,R, ki znaša v našem primeru približno 79 dB.

Tabela 4: Ekvivalentna raven udarnega zvoka.

Ali pa za AB nosilne konstrukcije direktno iz Tabele 5.

Tabela 5: Ekvivalentna raven udarnega zvoka.

Izboljšanje izolacije pred udarnim zvokom ΔL_w,R odčitamo iz Grafa 3,  ki se nahaja v standardu SIST EN 13254-2 graf C.1.  Betonski estrih ima površinsko maso m'= ρ * d = 2000 * 0.04 = 80 kg/m²

Graf 1: Izboljšanje izolacije pred udarnim zvokom.

Ker smo uporabili izolacijo EPS-T 22/20, ki ima dinamično togost SD=15 MN/m³ iz grafa izhaja da je izboljšanje izolacije pred udarnim zvokom ΔLw,R okrog 29 dB.

Iz enačbe 1. izračunamo raven udarnega zvoka, ki ta znaša 52 dB, kar ustrezno za večino medetažnih konstrukcij.

Skrajšan postopek je, da raven udarnega zvoka odčitamo direktno iz tabele. Izberemo si debelino AB konstrukcije, debelino estriha in tip elastičnega sloja EPS-T.

Tabela 6: Skrajšan pregled izboljšanja izolacije pred udarnim zvokom.

Pravilna izvedba

Že pri samem projektiranju moramo biti pozorni na detajle ki lahko bistveno vplivajo na izolacijo proti udarnemu zvoku. Pozorni moramo biti predvsem na prehod inštalacij skozi horizontalno nosilno konstrukcijo (ploščo) in z izolacijo zapolniti stike z nosilno konstrukcijo.

Plošče NOVOLIT STIROPORA EPS – T, debeline 22/20 mm, prosto položimo na podlago. Podlaga mora biti ravna in čista. V primeru neravnin jo je najbolje poravnati s suho mivko, tako da ne pride do poškodb izolacijskih plošč (zvočni most). Ob vse zidove, stebre, prehode inštalacij in podobno, je potrebno postaviti Novolit stiropor EPS elastificirani trak debeline 1 cm, do višine, ki sega  nad predvideno višino estriha. Trakove lahko režemo tudi na gradbišču iz plošč.

Slika 4: Položene EPS-T plošče in robni stiroporni trak.

Plošče morajo ležati po vsej površini poda, tako da je estrih enake debeline po celotni površini poda. Posebna pozornost pri izvajanju del je potrebna pri stikih z vertikalnimi deli stavbe.
Na NOVOLIT STIROPOR EPS – T položimo PE folijo debeline 0,2 mm z 20 cm preklopi in sicer tako, da je dvignjena nad predvideno višino estriha za 2 cm. Namen PE folije je predvsem preprečiti vstop cementnega mleka v stike plošč in s tem nastajanje zvočnih mostov med estrihom in nosilnim gradbenim elementom.

Debelino betonske podlage - estriha je potrebno preračunati (najmanj 4 cm). Priporoča se izdelava estriha iz mikroarmiranega betona ali estrih, armiran z armaturno mrežo (Q). Po izvedbi estriha se poreže odvečni del NOVOLIT STIROPOR EPS elastificiranega traku in PE folije. Kotne letve na finalnem tlaku ne smejo biti hkrati v neposrednem stiku z vertikalnimi deli in podom. Tudi pri adaptacijah se predelne stene postavlja na nosilno stropno konstrukcijo in ne na estrih.

Pravilna izvedba		Napačna izvedba

Slika 5: Pravilna in napačna izvedba plavajočega poda.

Merjenje ravni udarnega zvoka

Kadar želimo preveriti pravilnost izračuna ali pa ugotoviti dejansko znižanje ravni udarnega zvoka že izvedenih medetažnih konstrukcij, lahko to tudi izmerimo.

Postopek je določen v standardu ISO 140 in poteka tako, da damo v prostor nad medetažno konstrukcijo normiran izvor udarnega zvoka, v spodnjem prostoru pa merimo zvok, ki se je prenesel preko konstrukcije. Kot normiran izvor udarnega zvoka je naprava ki z višine 40 cm spušča 500 g uteži, ki pri padcu naredijo 10 udarcev v sekundi.

 
Slika 6: Normiran izvor udarnega zvoka.  

Z upoštevanjem absorbcije zvoka v spodnjem sprejemnem prostoru izračunamo raven udarnega zvoka L_n po enačbi:

L_n = L_u - 10 log A_o/A

Kjer je:

L_u - izmerjena raven udarnega zvoka
A - ekvivalentna absorbcijska površina sprejemnega prostora
A_o - 10 m2

Raven udarnega zvoka L_n se meri v frekvenčnih pasovih širine ene tretjine oktave in sicer v frekvenčnem področju od 100 Hz do 3150 Hz. Na tak način se dobi krivulja, ki predstavlja frekvenčno odvisnost ravni udarnega zvoka stropne konstrukcije. Izmerjene ravni udarnega zvoka nato računsko pretvorimo v standardno krivuljo.

 
Tabela 7: Merjenje vrednosti in izračun negativnih odstopanj.   

Številčno vrednost ravni udarnega zvoka dobimo po naslednjem postopku. Standardno krivuljo spuščamo s korakom 1 dB in seštevamo negativna odstopanja od izmerjene krivulje. Standardno krivuljo spuščamo toliko časa, dokler se vsota negativnih odstopanj (oranžne puščica na grafu 4) najbolj ne približa vrednosti 32, vendar pa jo ne preseže. Nato pri frekvenci 500 Hz odčitamo vrednost na spuščeni standardni krivulji. V našem primeru je to 55 dB.

Graf 4: Grafični prikaz odčitavanja ravni udarnega zvoka iz standardne in izmerjene krivulje.    

 Zaključek

Razumljivo je, da se v večstanovanjskih stavbah vplivu hrupa iz sosednjih prostorov ni možno v celoti izogniti. Je pa možno z ustrezno tehnično zasnovo ter izgradnjo stavbe širjenje hrupa v njej precej omejiti in doseči vsaj minimalno predpisano zvočno zaščito. Stopnja zaščite pred hrupom, ki prihaja iz sosednjih stanovanj in drugih prostorov v zgradbi je odvisna predvsem od zvočne izoliranosti ločilnih konstrukcij, ki stanovanja ograjujejo. Za zaščito pred hrupom, so tako pomembne tudi ločilne stene med stanovanji, stene med stanovanjem in stopniščem, stene med stanovanjem in drugimi prostori ter tudi stanovanjska vhodna vrata in okna.