Neprozvučnost příček a stěn

Příčky a stěny z keramických materiálů, z plných cihel a z lehčených cihel s malými otvory, lze pro účely akustického výpočtu a posouzení považovat s určitými omezeními za homogenní. Chování jednoduché homogenní stěny z hlediska vzduchové neprůzvučnosti je závislé na kmitočtu dopadajícího zvuku. Kmitočtový průběh neprůzvučnosti cihelné stěny nebo příčky obvyklé tloušťky je charakteristický tím, že ve zvukové izolační kmitočtové oblasti, tj. v rozsahu třetinooktávových kmitočtových pásem 100 Hz až 3 150 Hz, obsahuje všechny charakteristické oblasti kmitočtového průběhu neprůzvučnosti (obr. 1), a to:
Oblast rezonance – to je chování stěn v okolí nejnižších vlastních kmitočtů, které u cihlových stěn bývají v nejnižší části slyšitelného spektra. V této oblasti je neprůzvučnost nízká a proměnlivá, závisí na řadě okrajových podmínek, včetně rozměrů stěny a rozměrů a tvaru místností. U stěn z lehčených cihel s malými otvory může tato oblast zahrnovat poměrně široký rozsah kmitočtů, až několik oktáv, a to podle velikosti a tvaru dutin.
Oblast setrvačnosti hmoty – v této oblasti je neprůzvučnost stěny závislá téměř výhradně na její plošné hmotnosti a na kmitočtu. Platí zde, že neprůzvučnost se zvyšuje při každém zdvojnásobení plošné hmotnosti v průměru o 6 dB, a že neprůzvučnost roste s kmitočtem o 6 dB na oktávu, tedy s každým zdvojnásobením kmitočtu. Stěny mají proto vyšší neprůzvučnost při vyšší hmotnosti a při vyšších kmitočtech. 
U cihlových stěn je oblast setrvačnosti hmoty, kde platí tzv. „zákon hmotnosti“ a hmotnost je pro zvukovou izolaci nejvíce využita, v pásmu nižších a středních kmitočtů. Rozsah této výhodné oblasti se mění s tloušťkou stěny. Čím větší je tloušťka stěny, tím níže, do nižších kmitočtů zasahuje oblast koincidence.

V této oblasti dochází k vlnové koincidenci, kdy dopadající zvuková vlna, resp. průmět délky šikmo dopadající zvukové vlny je shodný s délkou ohybové vlny ve stěně. Za této podmínky se stěna rozkmitá s amplitudou rovnající se téměř amplitudě vzduchových částic dopadající zvukové vlny a stěna vyzařuje zvukovou vlnu, jejíž intenzita je snížena vůči intenzitě dopadající zvukové vlny jen ztrátami způsobenými vnitřním tlumením konstrukce. V oblasti koincidenčního efektu dochází k poklesu neprůzvučnosti v kmitočtovém rozsahu dvou až tří oktáv. U cihlových příček snižuje koincidenční efekt neprůzvučnost u všech běžných tlouštěk příček, až do tloušťky 450 mm až 500 mm. U příček malých tlouštěk, tj. okolo 100 mm, je koincidenční efekt patrný u vyšších a vysokých kmitočtů, mezi 1000 Hz a 4000 Hz. U větších tlouštěk se koincidence posunuje k nižším kmitočtům, až se při tloušťce stěny 450 mm až 500 mm posune kritický kmitočet, to je nejnižší koincidenční kmitočet, pod zvukověizolační kmitočtovou oblast, tj. pod 100 Hz.

Při kmitočtech nad oblastí koincidence roste neprůzvučnost s kmitočtem stejně jako v oblasti setrvačnosti hmoty, ale její absolutní hodnota je podstatně nižší než v této oblasti.
Neprůzvučnost je veličina kmitočtově závislá, měří a vyjadřuje se pro třetinooktávová kmitočtová pásma v rozsahu kmitočtů nejméně 100 Hz až 3 150 Hz (v tomto kmitočtovém rozsahu je 16 třetinooktávových kmitočtových pásem). Získaných 16 hodnot se porovnává se směrnými hodnotami směrné křivky tak, že směrná křivka se posunuje postupně po 1 dB směrem ke křivce změřených hodnot, až se hodnota nepříznivých odchylek co nejvíce přiblíží hodnotě 32 dB, ale tuto hodnotu nepřesáhne. Odchylka se považuje za nepříznivou, jestliže výsledek měření je nižší než směrná hodnota. Hodnota posunuté směrné křivky při kmitočtu 500 Hz je jednočíselným výsledkem, nazvaným vážená neprůzvučnost s označením Rw. Tato hodnota je katalogovým jednočíselným ukazatelem kvality vzduchové neprůzvučnosti konstrukce, a je výchozí hodnotou pro porovnání s požadavky.
Požadavkové hodnoty na příčky a stěny mezi místnostmi v budovách jsou stanoveny v ČSN 73 0532:2000 následujícími jednočíselnými veličinami, které se určí podle ČSN EN ISO 717-1 z veličin v třetinooktávových kmitočtových pásmech, definovaných v ČSN EN ISO 140-4,

  • pro neprůzvučnost mezi místnostmi se společnou celou plochou stěny, příčky nebo stropu váženou stavební neprůzvučností R´w,
  • pro neprůzvučnost vnitřních dveří váženou laboratorní neprůzvučností Rw,
  • pro neprůzvučnost mezi místnostmi, kde společná plocha dělicí konstrukce je menší než plocha příslušné stěny, příčky nebo stropu platí, že musí splňovat požadavky tabulky 1 alespoň jedna z jednočíselných veličin DnT,w nebo R´w,
  • pro neprůzvučnost mezi místnostmi, které nemají společnou dělicí konstrukci (bezprostředně spolu nesousední) váženým normalizovaným rozdílem hledin DnT,w,
  • pro hodnocení zvukové izolace mezi místnostmi váženým normalizovaným rozdílem hladin DnT,w.

Tabulka 1-Některé požadavky na neprůzvučnost mezi místnostmi v budovách podle ČSN 730532





Chráněný prostor (příjimací)
Polo ž.

                  Hlučný prostor(vysílací)

Požadavky na zvukovou
izolaci příčky

R´w, D nT,w dB

1.  Bytové domy (kromě rodin. domů)-Jedna obytná místnost vícepokoj. bytu
1 Všechny ostatní místnosti téhož bytu, pokud nejsou funkční součástí chráněného prostoru 42
2.  Bytové domy, - Byt
2 Všechny místnosti 52
3 Veřejně používané prostory (schodiště, chodby,....) 52
4 Veřejně nepoužívané prostory domu (půdy,...) 47
5 Průchody, podchody 52
6 Průjezdy, podjezdy, garáže 57
7 Provozovny s hlukem LA,max <85 dB 
s provozem do 22,00 h.
57
8 Provozovny s hlukem LA,max <85 dB 
s provozem po 22,00 h.
62
9 Provozovny s hlukem 85 dB<LA,max <95 dB 
s provozem po 22,00 h.
(72)
3.  Řadové rodinné domy a dvojdomy - Byt
10 Místnosti v sousedním domě 57-

Pro váženou stavební neprůzvučnost R´w platí vztah
w = Rw – k
kde k je korekce závislá na vedlejších cestách šíření zvuku (obr. 2)

Rw je neprůzvučnost určená podle ČSN EN ISO 140-3 měřením v laboratoři

Pro jednovrstvé homogenní plošné konstrukce z klasických stavebních materiálů (cihla, beton) k = 2 dB, jestliže na cihelnou stěnu navazují složitější konstrukce, k se určuje individuálně, pohybuje se cca od 1 dB do 4 dB, může v krajním případě dosáhnout až hodnoty 6 dB. Musíme proto počítat s tím, že vážená stavební neprůzvučnost změřená in situ v budově bude proti vážené neprůzvučnosti změřené na stejné cihlené stěně v laboratoři nejméně o 2 dB nižší. Znamená to tedy, že jestliže je normativní požadavek na vnitrobytovou příčku vyjádřen ve vážené stavební neprůzvučnosti hodnotou 42 dB, musí být hodnota laboratorní vážené neprůzvučnosti nejméně 44 dB.
Při posuzování neprůzvučnosti cihelných příček a stěn z nových typů zdicích materiálů nevystačíme s učebnicovými a literárními údaji. Na obr. 3 je vážená neprůzvučnost v závislosti na plošné hmotnosti zdiva příček, které byly zkoušeny v letech 1970 až 1989. Na obrázku 4 je totéž provedeno pro příčky, zkoušené v posledních letech. Z grafů je zřejmé, že u příček plošné hmotnosti nižší než 400 kg/m2, postavených po roce 1990, můžeme pozorovat vyšší neprůzvučnost než u starších příček. U vyšších plošných hmotností je to naopak. Výrazně lepší výsledky můžeme pozorovat u cihel s nelehčeným střepem typu AKU.

Jak bylo uvedeno výše, neprůzvučnost cihlových příček obvyklých tlouštěk je vždy ovlivněna koincidenčním efektem, u příček menších tlouštěk i vlastní rezonancí, a u příček z cihel s dutinami ještě rezonancí těchto dutin. Na neprůzvučnost mají vliv i další okrajové podmínky, jako objemová hmotnost střepu, druh zdicí malty, tloušťka spár a kvalita jejich vyplnění, druh omítkové malty, tloušťka a jakost omítky, tvar a rozměry cihel, přesnost jejich rozměrů a v neposlední řadě jakost zdění. Z obr. 5 je zřejmé, že příčky z jmenovitě stejného materiálu mohou mít různou neprůzvučnost. Jedná se zde o příčky z cihel 115 P+D, ale od různých výrobců. Pro srovnání je uveden i průběh neprůzvučnosti příčky s maltovanou svislou spárou na pero a drážku. Na obr. 6 jsou srovnány dvě příčky stejného druhu od stejného výrobce, avšak vyzděné a omítnuté na těžkou a lehkou maltu.

Vzhledem k množství těžko definovatelných okrajových podmínek je výpočtové určení neprůzvučnosti příček z cihel, zejména lehčených, jen velmi přibližné a jeho shodnost je velmi nízká. Je nutno vždy vycházet z měření. Vzhledem k relativně velké náročnosti měření je však k dispozici statisticky malé množství výsledků zkoušek cihelných stěn a zejména chybí výsledky zkoušek ucelených řad a souborů cihlářských výrobků.
Protože rozhodující pro neprůzvučnost je zejména hmotnost, je výhodné, jestliže výchozí objemová hmotnost střepu je co nejvyšší, stejně tak je výhodný vyšší poměr hmoty a nižší poměr dutin.
Z akustického hlediska je obecně výhodné, jestliže dutiny nejsou stejně velké (vzhledem k jejich rezonanci) a jestliže mají nepravidelný tvar (ne pravoúhlý).
Neprůzvučnost může výrazně ovlivnit tloušťka omítkové vrstvy a její hmotnost.
Z výsledku zkoušek vyplývá, že výrazný vliv na neprůzvučnost má přesnost rozměrů zdicího materiálu, která umožňuje zdění s co nejmenšími spárami. Důležitá je kvalita zdění. Rovnoměrné a úplné vyplnění spár je podmínkou dobré neprůzvučnosti. Dobré výsledky neprůzvučnosti některých zděných konstrukcí mají kořeny právě v přesnosti rozměrů tvárnic a v propracované technologii zdění nebo lepení.
Neprůzvučnost stěn z cihel, kde vertikální spoj je suchý, „na zámek“, může být závislá také na tvaru a přesnosti spoje.
Cihlové zdivo má z akustického hlediska některé nepopiratelné výhody, týkající se zejména šíření zvuku zděnou konstrukcí. Kromě dobré neprůzvučnosti cihelné stěny spočívají tyto výhody zejména v nižší rychlosti šíření zvukových ohybových vln zdivem a ve vysokém útlumu při šíření podélných zvukových vln na rozhraních cihla – spára. Cihelné zdivo je proto výhodné i pro dobrou ochranu proti šíření zvuku konstrukcí od různých zdrojů zvuku (větrací a vytápěcí zařízení, vodovodní instalace apod.) do prostor, které je nutné chránit před hlukem.