Bullerskärmar

Nya tystare däck och vägbeläggningar med mera utvecklas. Trots stora insatser på bullerbekämpningens område krävs ofta ytterligare åtgärder för att sänka bullernivåerna. Spridningen av bullret kan minskas med en skärm.

Hur en bullerskärm fungerar från akustisk synpunkt bestäms av de sätt på vilka ljud sprids, skärmens och omgivningens dämpning samt hur skärmen är utformad i detalj.

Utformning

Det är viktigt att bullerskärmen får en tilltalande utformning så den inte bara upplevs som en avskärmning utan som ett positivt inslag i miljön. En väg med bullerskärmar kan av vägtrafikanterna upplevas som en enformig korridor som minskar kontakten med omgivningen. För att inte inverka negativt på trafiksäkerheten bör långa bullerskärmar därför varieras i utseende och avstånd till vägen. Linjeföringen och placeringen är viktiga för att fånga upp de linjer och tendenser som finns i den miljö det gäller. Språng i sidriktning och i höjd ger avbrott och rytm och kan bidra till ett mindre dominerande intryck från bullerskärmen. Sidoförskjutningar kan också ge mönsterverkan genom skuggningar.

Bullerskärmar nära vägen förstärker vägens linjära struktur och barriäreffekt. Om skärmen står nära vägen behöver den inte vara så hög, men den måste göras lång för att skärma av ljudet. Vid avskärmning av enstaka hus kan det vara bättre att ställa en hög och kort skärm närmare huset. Vid järnväg placeras ibland en mycket låg skärm alldeles invid spåret. Vid ett brett vägrum kan skärmen anpassas till terrängen och bebyggelsen, men vid ett trångt vägrum begränsas valmöjligheterna. Avskärmningen kan avgränsa olika stora områden. Plank för avskärmning av tomter blir ofta en del av vägrummet.

Varierande materialval längs skärmen kan bidra till att bryta upp en lång och monoton skärm. Även lösningar baserade på glas kan bidra till att minska intrycket av en dominerande skärm, och samtidigt ge bibehållen utsikt.

Växtlighet

Vegetation längs en bullerskärm kan ha flera estetiska funktioner. Den kan ingå som en del av utformningen i kombination med andra material, dämpa skärmens exponering mot omgivningen och tjäna som en visuell barriär mot själva bullerskärmen.

Växterna kräver jord att växa i, de kräver vatten och att de skyddas mot salt från vägbanan. De ska vara robusta och kräva så lite skötsel som möjligt. Första året kan det behövas rensning, sedan kan det räcka med beskärning. Det är oftast en fördel om så mycket som möjligt av de träd som finns kan sparas, men det är inte alltid möjligt. Nyplantering bör inte göras så tätt inpå skärmen att underhåll av skärmen försvåras. Ett avstånd av 1–2 m är lämpligt.

Bullerdämpning

Buller är störande, ofta oönskat ljud. Människan är biologiskt anpassad till en i stort bullerfri miljö. Bullret kan ge upphov till fysiologiska förändringar, olika besvär och störningar. Barn påverkas i regel mer än vuxna. Där personer vistas utomhus brukar bullernivåer över 65 dB anses som oacceptabla. Helst bör de inte överstiga 55 dB.

Vägtrafikbuller sammansätts av däck- och vägbuller, vindbrus och fordonsbuller från motorer, transmissionssystem med mera. Vid hastigheter över 50 km/tim är däckljudet den dominerande bullerkällan. Buller från järnvägstrafik kommer främst från kontakten mellan hjul och spår.

Ljudets spridning

Ljudet sprids i form av ljudvågor. Ljudnivån anges i decibel, dB.

Ljud kan reflekteras, brytas eller absorberas. Bullrets utbredning från källor nära marken, till exempel bilar, påverkas starkt av markytans akustiska egenskaper, bland annat växtlighet och topografi. På större avstånd dämpas ljudet av luftens absorption, liksom av dimma och regn. Absorptionen är högre vid höga frekvenser; därför hör man på stora avstånd bara de mullrande lågfrekventa ljuden. Ett lågfrekvent ljud går lättare runt ett hinder och är därför svårare att avskärma än ett högfrekvent.

När ljudvågorna sprids ut från en ljudkälla minskar ljudnivån med ökande avstånd från källan. Hur snabbt ljudnivån minskar beror bland annat på vilken form ljudkällan har. Ljud från en punktformig källa i ett fritt utrymme, till exempel ett enstaka fordon, minskar i nivå (ljudtryck) med 6 dB när avståndet från källan fördubblas. Ljudnivån från en linjär ljudkälla, till exempel kontinuerlig vägtrafik, minskar med 3 dB, alltså betydligt mindre. Spridningen av ljud påverkas också av markytans beskaffenhet, andra omgivande ytor eller föremål, samt av väder, temperatur, vind med mera.

När en ljudvåg träffar ett föremål, exempelvis en skärm, reflekteras en del av ljudet. Av det ljud som inte reflekteras absorberas en del av skärmens yta och en del tränger genom skärmen, så kallad transmission.

Ljud reflekteras när en ljudvåg träffar en hård, reflekterande yta. En åhörare utsätts då för ett ljud två gånger, först för det direkta ljudet från den verkliga ljudkällan, och därefter för det reflekterade ljudet. Ljudet som reflekteras mot en bullerskärm höjer ljudnivån på vägens motsatta sida. Om allt ljud reflekteras kommer ljudnivån i genomsnitt att öka med 3 dB. På grund av interferens, samverkan mellan vågrörelser, kommer ljudnivån i praktiken att variera beroende på källans frekvensspektrum och aktuella avstånd.

Bild 1. Byggnaden ligger i ljudskugga av bullerskärmen.

När en skärm placeras i ett ljudfält reflekteras en del av ljudet, och ljudnivån minskar i skärmens skugga. Minskningen beror huvudsakligen på bullerskärmens höjd och längd, och på ljudets våglängd. Om skärmens höjd är stor i jämförelse med våglängden hos ljudet så kommer minskningen i det skuggade området att bli stor. Om skärmens höjd är av samma storleksordning som våglängden kan ljudet avlänkas, brytas över skärmen, och ljudet kommer att tränga in i skärmens geometriska skugga. Av praktiska skäl är skärmhöjden oftast begränsad till 3 – 4 m. Ljud kommer därför alltid att brytas över skärmens övre kant in i det ljudskuggade området. Avlänkning av ljud kan på samma sätt inträffa när ljud passerar genom ett hål i en skärm.

Bild 2. Genom ljudets brytning över skärmens kant kommer ljud att spridas även till det område som ligger i skärmens ljudskugga.

Vindens hastighet och riktning, temperaturen och den relativa fuktigheten kan påverka ljudets spridning. Temperaturskiftningar och vindförändringar kan leda till att ljudvågorna böjs av. Bullerskärmarnas effektivitet kan därför variera beroende på väderförhållandena. Vindens inverkan är störst vid högre frekvenser och när avlyssningspunkten ligger nära markytan.

När ljud sprids över en markyta utgör det totala ljudfältet en kombination av det direkta och det reflekterade ljudet. Den totala ljudnivån kan antingen vara dämpad som när markytan består av akustiskt mjuka ytor, till exempel gräs och snö, eller förstärkt av akustiskt hårda ytor som till exempel asfalt.

Ljudisolering

Den maximala dämpning, som i praktiken kan uppnås med bullerskärmar, är i storleksordningen 10–15 dB. Dämpningen beror främst på att ljud reflekteras när det träffar skärmen. När ljud går direkt genom ett material kallas det ljudtransmission. För att en bullerskärm ska vara effektiv måste den ha en viss minsta förmåga att isolera luftburet ljud, så att ljudtransmissionen inte minskar skärmens totala ljuddämpande effekt. För att detta inte ska inträffa bör bullerskärmen ha minst 10 dB högre ljudisolering än den dämpning som krävs, det vill säga i praktiken minst 20–25 dB. Detta uppnås bra med träkonstruktioner och bäst när skärmar med dubbla paneler används.

Bullerskärmens ljudisolering bestäms i laboratorium genom mätning. Enligt SS-EN 1793 Vägutrustning-Bullerskydd, indelas skärmarna i fyra klasser:

• B1 med <15 dB
• B2 med 15–24 dB
• B3 med >24 dB
• B0 för skärmar vars ljudisolering inte provats i laboratorium.

Tabellen visar en sammanfattning av några mätningar på olika typer av bullerskärmar med ensidig träpanel. Mätningarna med avseende på isolering av luftburet ljud DLR har gjorts enligt gällande standarder SS-EN 1793-2 och EN 20140-3:1995 genom viktning av de enskilda ljuddämpningsindexen i enlighet med det normaliserade trafikbullerspektrumet enligt SS-EN 1793-3.

Bullerskärm	DLR (dB)	Klass
Enkel brädvägg, 22 mm	22	B2
Spontad brädvägg, 20 mm	24	B2
Falsad panel, 28 mm	21	B2

Tabell 1. Sammanfattning av mätningar på bullerskärmar med ensidig träpanel.

Absorption

Materialet i bullerskärmar är i de flesta fall från akustisk synpunkt "hårda" och därmed reflekterar de ljudet i stor utsträckning. Denna reflexion kan höja ljudnivån med 1–3 dB på trafikledens motsatta sida. Ljudabsorberande material på skärmens yta kan användas för att minska inverkan av reflekterat ljud. Skärmar med absorberande yta används särskilt i tätbebyggda områden.

Det är möjligt att styra absorptionen genom val av material och form hos skärmytorna. I ett ljudabsorberande material omvandlas ljudenergin till värme genom att luftmolekylerna tvingas att röra sig. Fibrösa och mjuka material är exempel på goda ljudabsorbenter. Som absorptionsmaterial kan exempelvis träullsplattor, mineralull eller lättklinkerbetong användas. En mineralullsskiva med densiteten cirka 100 kg/m³ och tjockleken cirka 50 mm, kan minska reflexionen med 8 dB. Man kan också uppnå ljudabsorption genom att använda resonanta håligheter. De kan utformas för att bli mest effektiva inom vissa önskade frekvensområden, vilket används ibland i bullerskärmar. En skärm av trä kan ges relativt god absorptionsförmåga genom att ytan görs ojämn med olika slags mönster.

Enligt SS-EN 1793 Vägutrustning-Bullerskydd, klassas skärmens ljudabsorption i någon av fem klasser:

1. A1 med <4 dB
2. A2 med 4–7 dB
3. A3 med 8–11 dB
4. A4 med >11 dB
5. A0 för ej provade skärmar.

Otätheter och genomgångar

En bullerskärm måste vara helt tät. I en otät skärm går bullret igenom skärmen. Ljuddämpningen kan speciellt försämras av långsmala otätheter vid mark och mellan olika element.

Sprickor och spalter

Sprickor eller spalter i skärmar minskar ljudisoleringen. Till träskärmar är spontade paneler med tillräckligt bred fjäder att föredra framför falsade paneler eller lockpanel som kan glesna om brädorna slår sig.

Effekten av mindre sprickor eller öppningar i en bullerskärm är inte alltför dramatisk. Dämpningen försämras 0–1 dB, när mätpunkten ligger ett stycke ifrån skärmen. Långa spalter i enkla brädväggar har större inverkan. Flera frekvensband dämpas sämre, vid relativt stora spalter kan dämpningen försämras 2–3 dB.

Om kravet på ljudisolering är 15 dB kan vissa springor i skärmen tillåtas. Om kravet är 20 dB tillåts inga springor i en brädvägg med 22 mm brädor. När kravet är 25 dB eller högre tätas springorna, alternativt kan den enkla panelen kompletteras med en tunn skiva, av exempelvis plywood. Risken för att ljudisoleringen ska försämras minskar om skärmen utförs med dubbla paneler.

Genomgångar och öppningar

Öppningar krävs ibland för att trafikanter ska kunna passera genom skärmen. Där dörrar eller portar inte är lämpliga, bör skärmarna på vardera sidan om öppningen överlappa varandra 2–3 gånger öppningens bredd. Skärmarna som vetter mot öppningen bör vara ljudabsorberande.