Zajcsökkentés rezgésszigeteléssel

Az Építészfórum idei első tematikus hetének fókuszában az akusztika áll. Mai cikkünkben az életminőségünket befolyásoló környezeti zajokról olvashatunk. Dr. Augusztinovicz Fülöp, a BME oktatója írásából megtudhatjuk, milyen módszerek állnak rendelkezésünkre a hangok felmérése, a zajcsökkentés, és a rezgésszigetelés terén. 

Lakókörnyezetünk, de munkahelyünk minőségét is jelentős mértékben befolyásolják a környe­zet zajai. Ha ezek a levegőn keresztül érik el az épületet, amelyben tartózkodunk, akkor lég­hangokról beszélünk. Olyan zajok is érhetnek bennünket, amelyek primer forrása valamilyen rezgés, mely az épületszerkezeteket rezgetve és energiáját azokról lesugározva kelt hangot. Ebben az esetben szerkezeti vagy testhangokkal állunk szemben, amelyek rendszerint alacsony frekvenciájú hangok. Közismert példa erre a Szent István Bazilika, amelyben jól hallható az M3-as metró szerelvényeinek elhaladása. Az ilyen testhangok kellemetlen tulajdonsága, hogy forrásukat nem tudjuk megállapítani; a zavaró hangok szinte körülvesznek bennünket, ami viszonylag kis hangerő mellett is nagyon kellemetlen lehet. Míg a léghangok csillapítására számos módszer, szabvány és elő­írás létezik¹, a szerkezeti zajok elleni védekezéshez sokkal kevesebb adat, eljárás és tapasztalat²  áll rendelkezésre. Ez az írás ezért ezzel a problémakörrel foglalkozik.

A fentiekből következően a szerkezeti zajok elleni védelem elsősorban rezgésszigetelést jelent, mely történhet a forrás, vagy az észlelő környezetében. Legjobb esetben úgy tudunk ellenük védekezni, hogy a rezgések útját a forrásuk közelében vágjuk el. A tervező pl. előírhatja, hogy a felvonók motorjait, a légtechnikai gépeket és más gépi rezgés­forrásokat jó minőségű rugalmas elemek segítségével kell az épület szerkezetéhez rögzíteni. Még családi házak esetén is célszerű a csővezetékeket rugalmas bilinccsel kötni a falakhoz és/vagy rugalmas csőhéjakkal burkolni a befalazás előtt.

A szerkezeti zajok problémája nehezebben kezelhető, ha a rezgések forrása felszíni vagy föld alatti vasútvonal. Ez Budapesten elsőként a Müpa tervezésekor került előtérbe, amikor két, akusztikai szempontból kritikus létesítmény került egy nagyforgalmú közúti hídtól mindössze 40 m és az ország legforgalmasabb vasúti acélhídjától kb. 90 m távolságban levő épületbe. A kérdés ma újra aktuális, mivel napirenden van a szentendrei és a dél-pesti HÉV vonal, valamint a Nyugati és a Déli pályaudvar alagúttal való összekötése és néhány további vasúti fejlesztés. A nagyvasutak, villamosok és metrók rezgése így újra meg újra megoldandó feladatot állít a tervezők elé: új vonalak építésekor a pályán, már meglevő vasutak közelébe tervezett épületek esetén pedig az épületen megvalósítandó rezgéscsökkentés válhat szükségessé. A léghangok csökkentésére szolgáló megszokott módszerek és eszközök. pl. zajárnyékoló fa­lak alkalmazása a testhangok terjedésének korlátozására alkalmatlan, sőt akár káros is lehet. További nehézséget jelent, hogy a tervezés során a vasúti járművek és a forgalom, a pálya- és épületszerkezetek mellett a talaj szerkezetét és rezgésátviteli tulajdonságait is figyelembe kell venni.

A Müpa tervezése során az egykori Ferencvárosi pályaudvar tárvágányai helyén végzett rezgésmérések (ld. 1. ábra) és előzetes laboratóriumi szimulációs vizsgálatok kimutatták, hogy a hangversenyterem és a színházterem csendjét csak úgy lehet biztosítani, ha az érintett épületrészeket rugalmas alátámasztással látják el. Az akusztikai szakértők és a statikus tervezők szoros együttműkö­désének eredményeként az építész tervező Zoboki Gábor és a beruházó Arcadom Zrt. egyetértésével végül acél fegyverzetek közé helyezett gumi-parafa támaszelemek kerültek a Fesztiválszínház, és különleges neoprén elemek a Bartók Béla Nemzeti Hangversenyterem tömbje alá (ld. a 3. ábrán). A jól tervezett és hibátlanul megvalósított szi­getelés következtében a Müpa épületében ma bármilyen napszakban zavaró háttérzaj nélkül lehet rendezvényeket tartani, hangfelvételeket készíteni.

3/5
A Müpa rezgésvédelmét biztosító rugalmas támaszelemek a Fesztiválszínház (bal oldali kép) és a Bartók Béla Nemzeti Hangversenyterem tömbje alatt (jobb oldali kép)

Új iroda- vagy lakóépületekbe Budapesten még nem építettek ilyen vagy ehhez hasonló rez­gésszigetelést, annak ellenére, hogy számos, a metróvonalak felett elhelyezkedő épületben jól hallható a metrószerelvények elhaladása. A magyar – és sajnálatos módon meglehetősen elavult – környezetvédelmi szabályozás ugyanis nem a pillanatnyi, hanem teljes napszakokra átlagolt zajszintre állít fel követelményeket, amibe „belefér" a három-öt percenként néhány másodpercre megjelenő mély, morgó hang. A 4-es metró tervezésekor szintén alapos előké­szítő vizsgálatok és elemzések alapján azonban kiderült, hogy a vonal kritikus szakaszain még ez a követelmény is csak rezgésszigeteléssel teljesíthető [2]. A kör keresztmetszetű alagút elké­szülte után és a fenéklemez betonozása előtt a vonal mintegy 25 %-án ezért egy vagy két rétegben speciális rezgésszigetelő lemezt fektettek le (4. ábra). Utólagos mérések szerint a szigetelt szakaszok feletti épületekben több, mint 10 dB-lel kisebb zajszintek lépnek fel. A vo­nal üzembe helyezése után a nem szigetelt szakaszok felett elhelyezkedő épületek némelyi­kében viszont komoly lakossági tiltakozás kezdődött, annak ellenére, hogy az érvényben levő előírások tel­jesültek.

4/5
Rezgésszigetelő paplan elhelyezése és az elkészült, szigetelt fenékbeton a 4-es metró alagútjában. (A CDM Magyarország Kft. szíves engedélyével)

Hogy a környezetvédelmi előírások megfelelően felépített rendszere mennyire hatásos a lakó- és irodaépületek minőségvédelme szempontjából, azt az utóbbi időben épülő prágai épületek példáján szemléltetjük. A cseh fővárost kelet-nyugati irányban átszelő, 25,7 km hosszú B met­róvonal felett a külvárosokban ma sorozatban épülnek új lakótelepek. Figyelmet érdemlő várostervezési döntés alapján először az új metróvonalat építették ki, szinte városhatártól városhatárig. A jó közlekedés lehetősége aztán vonzza a beruházókat, és ezáltal élhető, munkahelyeket, lakó- és kiszolgáló létesítményeket egyaránt magukban foglaló településrészek jönnek létre, tehermentesítve ezzel a zsúfolt belvárost. A cseh előírásokban az éjszakai időszakra és testhangokra vonatkozó határérték a magyar előírásokkal azonos számérték (30 dB), de ezt a szintet nem átlagolva, hanem minden pillanatban teljesíteni kell. Az elkészült lakásokban a hatóságok zajméréseket végeznek, és ha a követelmény nem teljesül, a lakás nem kap használatbavételi engedélyt, így legfeljebb irodaként lehet hasznosítani.

5/5
A garázsszint felett beépített, CDM gyártmányú, diszkrét elasztomer támasz¬elemekből álló rezgésszigetelés elhelyezése egy prágai lakóépületben (A szerző felvétele)

A veszteségek elkerülésére a beruházók előzetes helyszíni és laboratóriumi vizsgálatokat végeztetnek, és szükség esetén rezgésszigetelést terveztetnek az épület alá. A gyakorlatban kétféle módszer szokásos: vagy a sík alaplemezt teljes egészében beterítik megfelelően méretezett rugalmas paplannal, vagy kb. a terepszint magasságában a falakra és pillérekre kerülnek támaszelemek megfelelő számban és minőségben (ld. az 5. ábrán). Ez utóbbi meg­oldás általában költséghatékonyabb, de tervezése és kivitelezése nagy gondosságot igényel, míg a teljes alapsíkra kerülő paplanok esetében a talajvíz elleni védelmet kell megbízhatóan biztosítani. (Ha ugyanis a szivacsszerű anyagba víz kerül, annak összenyomhatatlansága mi­att a szigetelés hatását veszíti.)

Mondandónkat összegezve elmondható, hogy új épületek testhangok elleni védelmére ma már megfelelő anyagok és szerkezetek, valamint méretezési módszerek állnak rendelkezésünkre. A tervezési folyamat az alábbi lépéseket igényli: 1. a területen uralkodó rezgésállapot felmé­rése talajrezgések mérésével; 2. a tervezett épületben szigetelés nélkül várható zajszint előrebecslése szimulációs számítások segítségével; 3. ha zajszint túllépés várható, akkor elvi rezgésszigetelési változatok kidolgozása és egyeztetése az építész- és statikus tervezővel; 4.  a kiválasztott rezgésszigetelési megoldás és a beépítendő támaszelemek elhelyezésének, számának és kialakításának optimalizálása és véglegesítése. Miután az elasztomer támasz­elemek terhelés-deformáció összefüggése nem lineáris, a végleges kialakítás érdekében ál­talában több lépésből álló iterációs statikai számítások szükségesek. Különösen nagy rezgés­szintek esetén acél csavarrugók alkalmazása szükséges, amit könnyebb ugyan tervezni, de jóval költségesebb megoldást jelent.

Nagyon fontos továbbá, hogy a tervező és/vagy a rugalmas elemek szállítója a kivitelezés során folyamatosan ellenőrizze a munkát, nehogy a jól megtervezett szigetelésen valamilyen kivitelezési hiba következtében „mechanikai rövidzár" jöjjön létre (leggyakrabban a támaszele­mek körüli vagy a fix és a rezgetett épületrész közötti légrésbe befolyt beton következtében), ami hatástalanná teszi a szigetelést. Ha mindez teljesül, akkor a teljes beruházási érték mintegy 1-3 %-ának megfelelő költségtöbblettel akár metróalagutak fölött vagy azok közvetlen közelében is megfelelő akusztikai komforttal rendelkező, versenyképes lakó- és irodaépületek készülhetnek.

Hazai viszonylatban – a jelenlegi, laza környezetvédelmi előírások káros hatásaként – sajnos alig készülnek tervek és épületek, ahol a testhangok problematikáját is figyelembe veszik. Ezek az épületek azonban könnyen korszerűtlenné válhatnak, mihelyt az előírásokat végre hozzáigazítják az európai követelményrendszerhez.

Dr. Augusztinovicz Fülöp, professor emeritus, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék, Akusztikai és Stúdiótechnikai Laboratórium

1: P. Nagy József: A hangszigetelés elmélete és gyakorlata. Akadémiai Kiadó, Budapest, 2004.

2: F. Augusztinovicz, P. Forián Szabó, P. Fiala, B. A. Nagy, F. Márki and Z. Horváth, Design, construction and verification measurements of vibration isolation of the new Budapest metro line M4, with special regard to structure-borne noise levels in surrounding buildings.
Proc. International Conference on Noise and Vibration Engineering (ISMA 2014), Leuven, Katholieke Universiteit Leuven, pp. 3397-3411