2. METODA OBLICZEŃ

Celem analiz i pomiarów hałasu, w zabudowie zlokalizowanej wzdłuż drogi, było opracowanie metodyki określania optymalnych parametrów projektowanych ekranów akustycznych ( długości, wysokości, odległości ) w zależności od lokalizacji i charakterystyki ukształtowania ekranowanych obiektów oraz ruchu drogowego.

Do obliczeń poziomu hałasu wykorzystano metodę opracowaną w Instytucie Inżynierii Drogowej i Kolejowej ( IIDiK ) Politechniki Krakowskiej przez Dr inż. S. Radosza [ ]. Jest ona dostosowana do charakterystyki akustycznej pojazdów samochodowych poruszających się po polskich drogach oraz nawierzchni tych dróg. Metodę te przedstawiono poniżej.

[ Radosz St.: Analiza wybranych parametrów ruchu i drogi w aspekcie ochrony akustycznej środowiska, Politechnika Krakowska, Praca doktorska Kraków 1984.

Radosz St.: Metoda obliczania poziomu hałasu drogowego, Drogownictwo 1/1981 ]

2.1. Założenia

Metoda opiera się na następujących założeniach:

• ruch drogowy stanowi liniowe źródło dźwięku zlokalizowane na wysokości 0,5 m nad jezdnią w odległości 3,5 m od jej krawędzi

• do określenia prognozowanego poziomu hałasu w punkcie odbioru wykorzystywany

jest wskaźnik równoważnego poziomu hałasu LAeq

• proces obliczania poziomu hałasu odbywa się w dwóch etapach:

• obliczenie poziomu hałasu u źródła ( podstawowy poziom hałasu )

• obliczenie poziomu hałasu u odbiorcy

• poziom hałasu u źródła określany jest w punkcie odniesienia znajdującym się w odległości d=10m, mierzonej w poziomie, od krawędzi jezdni w kierunku odbiorcy

• poziom podstawowy hałasu zależy od parametrów ruchu, rodzaju nawierzchni drogi jej pochylenia i nie zależy od czynników wpływających na rozchodzenie się hałasu w otoczeniu drogi i jest dla danego, jednorodnego elementu drogowego stały dla wszystkich odbiorców

20

• poziom hałasu u odbiorcy oblicza się z uwzględnieniem poprawek dotyczących czynników wpływających na rozchodzenie się hałasu od drogi i zależy od położenia odbiorcy w stosunku do drogi, cech geometrycznych drogi, ekranowania, rodzaju pokrycia terenu i poziomego kąta widzenia drogi z punktu odbioru

2.2. Tok postępowania

W celu określenia prognozowanego poziomu hałasu u odbiorcy należy podzielić drogę będącą źródłem hałasu, na odcinki jednorodne, a następnie dla każdego odcinka jednorodnego obliczyć poziom hałasu według schematu na rys. 2.1.

Rys. 2.1 Schemat obliczania poziomu hałasu dla jednorodnego odcinka drogi

21

2.3. Poziom podstawowy hałasu

Poziom podstawowy hałasu określa jego poziom u źródła i stanowi wartość wyjściową do dalszych obliczeń. Na jego wartość maja wpływ czynniki związane z parametrami potoku pojazdów i niektóre czynniki związane z drogą.

2.3.1. Wpływ parametrów potoku pojazdów

W metodzie uwzględnia się następujące parametry potoku pojazdów:

• natężenie ruchu q [P/h]

• średnia prędkość chwilowa potoku v [km/h]

• udział pojazdów ciężkich p [%]

Dobierając dane ruchowe do prognozy należy założyć że udział pory dnia w ruchu całodobowym w uproszczeniu stanowi 92%. Należy pamiętać, że w prognozie operujemy natężeniem wyrażanym na godzinę , czyli należy uwzględnić liczbę godzin przypadającą na porę dnia i nocy i rozłożyć równomiernie natężenie pojazdów.

Podstawowy poziom hałasu oblicza się ze wzoru:

LP

= 3

.

8

(

9 + 0

.

0 1 p + 0

.

0

v

1 ) log q + ( 1

− 7 1

. 8 +11 p − 0

.

0 3 q

2 ) log v + 1

.

0

v

8 +

Aeq

(2.1)

0

.

0 06 q

2 + 0

.

0 9 p + 60 [

9

. dB]

lub ze wzoru uproszczonego:

LP

= 9.7 log q + 4.2 log v + 0 1

. 1 p + 33 4

.

(2.2)

Aeq

[ dB]

2.3.2. Wpływ parametrów związanych z drogą

Na podstawowy poziom hałasu mają wpływ następujące parametry związane z drogą:

• pochylenie podłużne jezdni

• rodzaj i stan nawierzchni

Poprawkę, uwzględniającą zwiększoną emisję hałasu przez pojazdy podczas pokonywania wzniesień, wykonuje się dla pochyleń podłużnych większych od 2% według wzoru:

Li

= −0.022 v + 0 3

. 67 i + 0.2

(2.3)

Aeq

[ dB]

22

W przypadku drogi dwujezdniowej z pasem dzielącym szerszym niż 5 m lub drogi o ruchu jednokierunkowym poprawkę ze względu na pochylenie stosować należy tylko dla wzniesień.

Na drodze o ruchu jednokierunkowym, na którym występują strome spadki należy hałas pomierzyć bezpośrednio.

Poprawkę ze względu na rodzaj i stan nawierzchni dla nawierzchnie szorstkiej oblicza się według wzoru:

∆ L = 4 − 0.3 p [dB] (2.4) eq

Dla nawierzchni gładkiej poprawki tej nie uwzględnia się.

2.4. Wpływ ekranowania

Wpływ ekranowania w powyższej metodzie prognozowania hałasu, oblicza się na podstawie różnicy dróg ( δ ): fali załamanej na krawędzi ekranu ( a + b ) i fali biegnącej bezpośrednio do punktu odbioru (c ). Wartości a, b, c są wielkościami geometrycznymi, które można obliczyć z wzorów

2

2

a = ( d +

)

5

.

3

+ ( h −

)

5

.

0

(2.5)

1

1

2

2

b = ( d − d ) + ( h − h ) (2.6) 2

1

1

2

2

2

c = ( h −

)

5

.

0

+ ( d +

)

5

.

3

(2.7)

2

2

gdzie: h1 – wysokość ekranu [m]

h2 – wysokość punktu odbioru [m]

d1 – odległość ekranu od krawędzi jezdni [m]

d2 – odległość punktu odbioru od krawędzi jezdni [m]

23

Rys. 2.2. Schemat do obliczania wpływu ekranowania

Wartość poprawki oblicza się ze wzoru:

∆ L = f [log( a + b − c)] [dB] (2.8) e

gdzie: x = log ( a + b – c ), funkcja f ma postać:

2

n

A = A

[dB] (2.9)

0 + A x

1

+ A x

2

+ ... + A x

n

a wartości współczynników A0...An przyjmuje się w zależności od położenia punktu odbioru ( w strefie cienia akustycznego lub poza nią) według tabl. 2.1.

Tablica 2.1. Wartości współczynników A0...An

Strefa cienia

Strefa iluminowana

akustycznego

A0

-15.4

0

A1

-8.26

+0.109

A2

-2.787

-0.815

A3

-0.831

+0.479

A4

-0.198

+0.3284

A5

+0.1539

+0.04385

A6

+0.12248

0

A7

+0.02175

0

Zakres

- 3.0 ≤ x ≤ 1.2

- 4.0 ≤ x ≤ 0

ważności

Dla x z poza zakresu ważności należy przyjmować:

- jeżeli x < - 3.0 to A =

0

.

5

−

- jeżeli x > 1.2 to A - nieokreślone

- jeżeli x < 4.0 to A =

0

.

5

−

- jeżeli x > 0 to A = 0

24

2.5. Wpływ odległości oraz pokrycia terenu

Odległość punktu odbioru od źródła można obliczyć z prostej zależności geometrycznej:

2

2

d ′ = ( d +

)

5

.

3

+ ( h −

)

5

.

0

[m] (2.10)

Rys. 2.3 Schemat do obliczenia odległości d`

Jeśli teren między źródłem a punktem odbioru jest w ponad 50% utwardzony ( tzn. na terenie tym występują: płyty betonowe, bruk, nawierzchnia bitumiczna lub lustro wody ) to poprawkę ze względu na odległość oblicza się ze wzoru:

d

'

'

∆ Ld = 1

− 0.8log

[dB] (2.11)

eq

13.5

Natomiast jeśli teren między źródłem a punktem odbioru w ponad 50% porośnięty jest trawą d + .

3 5

lub niskimi uprawami rolnymi, to dla wysokości odbiorcy 1 ≤ h ≤

[m] należy

3

uwzględnić tłumiący wpływ pokrycia terenu, według wzoru:

25

d '

3 h

∆ Ld

[dB] (2.12)

eq =

1

− 0.8log

+ 5.2log

13.5

d + 3.5

Dla większych wysokości nie uwzględnia się wpływu tłumiącego pokrycia terenu, a poprawkę dla odległości oblicza się jak dla terenu o utwardzonej powierzchni.

2.6. Wpływ poziomego kąta widzenia

Poprawkę ze względu na wpływ wartości poziomego kąta widzenia odcinka jednorodnego oblicza się według wzoru:

Θ

Θ

∆ L = 10log

[dB] (2.13)

°

180

gdzie: Θ - poziomy kąt widzenia odcinka jednorodnego drogi z punku odbioru [°].

Rys. 2.4. Poziomy kąt widzenia odcinka

2.7. Wpływ odbicia fal dźwiękowych

Poziom hałasu w punkcie odbioru należy zwiększyć o 2.5 dB jeśli znajduje się on w odległości nie większej niż 1m od ściany budynku. Natomiast jeśli po przeciwległej stronie jezdni znajduje się rząd zwartej zabudowy lub element ekranujący poziom hałasu należy zwiększyć o 1 dB.

2.8. Poziom hałasu w punkcie odbioru

Poziom hałasu w punkcie odbioru dla jednorodnego odcinka drogi oblicza się ze wzoru: 26

p

L

= L

+ Σ L

∆

Aeq

Aeq

eq [dB] (2.14)

Natomiast łączny poziom hałasu u odbiorcy od „n” odcinków jednorodnych oblicza się ze wzoru:

n

0 LAi

L

1

.

= 10log 10

Σ

[dB]

(2.15)

AS

i 1

=

27