СПОСОБ ШУМОЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК E04B1/82 

Изобретение относится к способам шумозащиты зданий, возводимых вблизи естественных выемок (складки рельефа, овраги и т.п.) и искусственных выемок.

Шумозащиту территорий и помещений зданий осуществляют в случае, когда эквивалентный уровень шума от транспортных потоков у фасадов домов достигает 55 дБА, а в жилых комнатах превышает 40 дБА в дневное и 30 дБА в ночное время (СНиП II-12-77). Для снижения уровней шума в помещениях зданий используются различные шумозащитные сооружения.

К таким сооружениям относятся экраны - стенки, здания, насыпи, выемки (СНиП II-12-77), которые могут быть естественного или искусственного происхождения.

Известен способ шумозащиты здания, когда между самим зданием и источником шума (транспортной магистралью) расположены нежилые здания торгового или коммунально-бытового назначения. (Лалаев Э.М., Прохода А.С. Защита домов от транспортного шума//Архитектура и строительство Москвы. - 1988, 1. - С. 16).

Данный способ шумозащиты зданий малоэффективен, поскольку нежилые здания, используемые в качестве экранов, из-за своей малой высоты обеспечивают снижение шума лишь на нижних этажах возводимого здания.

Известен способ шумозащиты путем возведения шумозащищенных зданий-экранов большой высоты и протяженности, имеющих полузамкнутую форму в плане и расположенных вдоль транспортных магистралей. (Архитектура гражданских и промышленных зданий: Гражданские здания: Учеб. для вузов/А.В. Захаров, Т.Г. Маклакова, А. С. Ильяшев и др., Под общ. ред. А.В. Захарова. - М.: Стройиздат, 1993. - С. 138).

Такой способ шумозащиты преследует две цели - защиту квартир и защиту внутреннего пространства застройки, где в акустической тени здания-экрана располагают детские учреждения, площадки отдыха и др. Шумозащита помещений самих зданий-экранов осуществляется объемно-планировочными мерами. Эти меры направлены на то, чтобы все помещения квартир или хотя бы их спальные комнаты были обращены окнами в сторону, противоположную источнику шума (транспортная магистраль).

Данный способ защиты от транспортного шума также неэффективен, так как обеспечивает лишь частичную защиту внутренних помещений от шума. Даже если все комнаты в квартире ориентировать в сторону, противоположную источнику шума, другие помещения все равно останутся подверженными воздействию шума, а квартира может считаться шумозащищенной, когда все ее помещения (а не только отдельные комнаты) будут защищены от шума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому способу шумозащиты здания является способ шумозащиты здания путем использования экранирующих свойств выемки (естественной или искусственной), по дну которой проходит транспортная магистраль (Архитектура гражданских и промышленных зданий: Гражданские здания: Учеб. для вузов/А.В. Захаров, Т.Г. Маклакова, А.С. Ильяшев и др.; Под общ. ред. А.В. Захарова. - М.: Стройиздат, 1993. - С. 120 -121).

Данный способ защиты от шума недостаточно эффективен, так как обеспечивает лишь частичную защиту от шума в том случае, когда высота (этажность) здания превышает размер звуковой тени, создаваемой экраном-выемкой. При этом в звуковой тени будут находиться только нижние этажи, а большая часть здания вне звуковой тени будет подвержена воздействию транспортного шума. Таким образом, используя данный способ шумозащиты, приходится специально подбирать высоту (этажность) здания или его месторасположение с тем, чтобы здание полностью находилось в акустической тени экрана-выемки. Однако ограничения по этажности зданий или их возведение на значительном расстоянии от выемки сильно снижает эффективность использования городских земель.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты от шума помещений зданий, возводимых вблизи естественных или искусственных выемок, а также повышение эффективности использования городских земель.

Поставленная цель достигается тем, что в способе шумозащиты здания с использованием экранирующих свойств выемки наружную стену здания, обращенную в сторону источника шума, выполняют с уклоном, меньшим угла наклона прямой, соединяющей акустический центр источника шума и точку, расположенную на бровке выемки.

При выполнении этого условия здание наиболее эффективно с точки зрения использования земель вдоль выемки располагается в ее звуковой тени и при этом обеспечивается необходимая шумозащита помещений здания, т.к. его наружные ограждающие конструкции не подвергаются воздействию прямых звуковых волн от источника шума.

При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не обнаружены способы шумозащиты зданий, где наружная стена здания, обращенная в сторону источника шума, выполнялась бы с уклоном, учитывая тем самым экранирующий эффект выемки.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Выполнение наружной стены здания, обращенной в сторону источника шума в заявляемом способе с уклоном, меньшим угла распространения волнового фронта звуковых волн, причем волновой фронт звуковых волн не пересекает конструкций здания, не следует явным образом из существующего уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 схематично изображено здание, защищенное от шума транспортного потока предлагаемым способом.

На фиг. 2 представлена расчетная схема для определения снижения уровня звука экраном-выемкой.

Источник шума (ИШ) - транспортные потоки, проходящие по дну выемки. Акустический центр транспортных потоков располагается по оси, дальней от расчетной точки (РТ) полосы (колеи) движения транспортных средств на высоте 1 м от поверхности магистрали (Руководство по расчету и проектированию средств защиты застройки от транспортного шума/НИИ строит. Физики Госстроя СССР. - М. : Стройиздат, 1982. - С. 13.). Выемка характеризуется глубиной (Н) и уклоном стенок (α - острый угол наклона стенки к основанию).

На фиг. 1 заштрихованная область, обозначенная ЗТ, - область звуковой тени выемки. Отрезок a, соединяющий акустический центр источника шума и точку на верхней кромке выемки, - путь звукового луча (путь распространения волнового фронта прямых звуковых волн от ИШ). Прямая 1 - верхняя граница звуковой тени выемки, она является продолжением пути звукового луча a.

α₁ - угол, под которым распространяется волновой фронт прямых звуковых волн от ИШ (угол наклона прямой 1).

где h₁ - расстояние по вертикали, м, между верхней кромкой выемки и акустическим центром источника шума;
r₁ - расстояние по горизонтали, м, между верхней кромкой выемки и акустическим центром источника шума.

Уклон i наружной стены здания, обращенной в сторону источника шума, вычисляется как

где h₂ - длина вертикальной проекции наружной стены здания, м, выполняемой с уклоном;
r₂ - длина горизонтальной проекции наружной стены здания, м, выполняемой с уклоном;
α₂ - угол наклона наружной стены здания относительно горизонтальной плоскости (угол наклона прямой 2).

Для расположения здания в звуковой тени экрана-выемки с точки зрения эффективности использования городских земель и обеспечения требуемой защиты помещений здания от шума используется специальная форма здания. Для того чтобы здание, защищенное от шума предлагаемым способом, полностью находилось в звуковой тени экрана-выемки необходимо выполнение требования
tgα₂<tgα₁, (3)
где α₁ - угол, под которым распространяется волновой фронт прямых звуковых волн от ИШ (угол наклона прямой 1);
α₂ - угол наклона наружной стены здания относительно горизонтальной плоскости (угол наклона прямой 2).

Кроме того, здание необходимо располагать относительно кромки выемки таким образом, чтобы верхняя граница звуковой тени (прямая 1 на фиг. 1) не пересекала ограждающих конструкций здания. Это достигается подбором расстояния l между наружной стеной здания), обращенной в сторону ИШ, и бровкой выемки. Только при выполнении этих требований здание будет полностью находиться в акустической тени экрана-выемки.

Из фиг. 1 видно, что уклон наружной стены здания, обращенной в сторону источника шума, может быть различным и варьироваться в каждом конкретном случае в зависимости от местоположения источника шума (угол α₁), а также от глубины выемки H и угла α. Чем меньше угол α₁, тем меньшим должен быть и уклон i при прочих равных условиях. При уменьшении глубины выемки H будет уменьшаться и угол α₁, что при прочих равных условиях вызывает необходимость уменьшения величины уклона i, а именно наружная стена здания, обращенная в сторону источника шума, должна иметь меньший уклон, для того, чтобы здание полностью находилось в звуковой тени экрана-выемки.

Снижение уровня звука экраном-выемкой в расчетных точках определяется по формуле (19) (Руководство по расчету и проектированию средств защиты застройки от транспортного шума/НИИ строит. Физики Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1982. - 31 с.):
ΔL_Aэкр.в = ΔL_Aэкр.ст-ΔL_Aβ, (4)
где ΔL_Aβ - поправка, дБА, определяемая в зависимости от значения внешнего угла β_s в градусах (см. фиг. 2);
ΔL_{Аэкр.ст} - снижение уровня звука экраном-стенкой, дБА, определяемое по графику в зависимости от разности длин путей звукового луча δ.

Величина δ, м определяется в соответствии с расчетной схемой для определения снижения уровня звука экраном-выемкой, приведенной на фиг. 2, по формуле
δ=(a+b)-c, (5)
где a - кратчайшее расстояние, м, между акустическим центром источника шума (ИШ) и верхней кромкой (бровкой) выемки;
b - кратчайшее расстояние, м, между расчетной точкой и бровкой выемки;
с - кратчайшее расстояние, м, между акустическим центром источника шума и расчетной точкой.

Проведение расчета снижения уровня звука экраном-выемкой ΔL_Аэкр.в, дБА, необходимо для определения параметров шумозащищенного здания в каждом конкретном случае: высота (этажность) здания, уклон наружной стены здания, обращенной в сторону источника шума (уклон i), расстояние l до бровки выемки.

Предлагаемый способ шумозащиты здания повышает эффективность защиты от шума благодаря применению специальной формы здания, которая позволяет максимально использовать благоприятные экранирующие условия рельефа местности (естественных или искусственных выемок) и повысить эффективность использования земель вблизи выемок, в которых имеются источники шума.

Изобретение относится к способам возведения шумозащищенных зданий, в частности возводимых вблизи естественных выемок (складки рельефа, овраги и т. п.) и искусственных выемок. Задачей изобретения является повышение эффективности защиты от шума помещений зданий, возводимых вблизи естественных или искусственных выемок. Поставленная задача решается тем, что наружную стену здания, обращенную в сторону источника шума, выполняют с уклоном, меньшим угла наклона прямой, соединяющей акустический центр источника шума и точку, расположенную на бровке выемки. 2 ил.

Способ шумозащиты здания с использованием экранирующих свойств выемки, отличающийся тем, что наружную стену здания, обращенную в сторону источника шума, выполняют с уклоном, меньшим угла наклона прямой, соединяющей акустический центр источника шума и точку, расположенную на бровке выемки.