Wpływ drgań na budynki i przebywających w nich ludzi oraz ochrona przed drganiami

1. przenoszone na budynek przez podłoże, będące wynikiem oddziaływania ruchu komunikacyjnego, zwłaszcza pojazdów ciężkich (autobusy, tramwaje, kolej naziemna i podziemna, samochody ciężarowe);
2. spowodowane pracą urządzeń mechanicznych znajdujących się w budynku i poza nim (stacje transformatorowe, kotłownie, hydrowęzły, dźwigi, urządzenia wentylacyjne i klimatyzacyjne itp.);
3. spowodowane przebywaniem w budynku ludzi i wykonywaniem przez nich czynności wynikających z funkcji budynku; dotyczy to pobudzania do drgań stropów i elementów klatek schodowych podczas przemieszczania się ludzi lub przesuwania ciężkich przedmiotów, np. mebli.

W pierwszych dwóch przypadkach występują drgania o częstotliwości do 50 Hz, które mogą wpływać destrukcyjnie na konstrukcję budynku i być uciążliwe dla przebywających w nim ludzi. Drgania mogą przyczynić się także do wzrostu poziomu hałasu w pomieszczeniu w zakresie niskich częstotliwości. W trzecim przypadku mamy do czynienia z drganiami rozprzestrzeniającymi się po konstrukcji budynku i powodującymi powstawanie w pomieszczeniu hałasu, który ze względu na rodzaj źródła nazywa się hałasem uderzeniowym, a drgania wywołujące go - dźwiękami uderzeniowymi.

Wpływ drgań komunikacyjnych na budynki i ludzi

Budynki usytuowane blisko arterii komunikacyjnych o intensywnym ruchu z udziałem samochodów ciężarowych, autobusów i innych ciężkich pojazdów, jak również budynki przy ulicach z liniami tramwajowymi oraz położone blisko linii kolejowych narażone są na drgania generowane przez te pojazdy. W dużych aglomeracjach miejskich źródłem drgań dla sąsiadujących budynków jest metro. Wszystkie te pojazdy są źródłem hałasu, a także generują fale, które rochodzą się w gruncie i przenoszą na konstrukcję budynku pobudzając ją do drgań.

Drgania te można zakwalifikować do jednej z pięciu stref szkodliwości:

• strefa I - drgania nieodczuwalne przez budynek;
• strefa II - drgania odczuwalne przez budynek, ale nieszkodliwe dla jego konstrukcji;
• strefa III - drgania szkodliwe dla budynku, powodujące zarysowania i spękania;
• strefa IV - drgania o dużej szkodliwości dla budynku, zagrażające bezpieczeństwu ludzi;
• strefa V - drgania powodujące awarię budynku, budynek nie może być użytkowany.

Podstawą oceny wpływu drgań jest norma PN-85/B-02170 Ocena szkodliwości dgrań przekazywanych przez podłoże na budynki. Dotyczy ona także oceny wpływu drgań na urządzenia znajdujące się w budynku, o ile zachodzi taka potrzeba.

Natomiast diagnostyka wpływu drgań na ludzi przebywającyh w budynkach wykonywana jest na podstwie normy PN-88/B-02171 (zgodnej ze standardami ISO). Określa ona dopuszczalne wartości drgań mechanicznych w celu zapewnienia wymaganego komfortu przebywania ludzi w pomieszczeniach w zależności od:

• przeznaczenia pomieszczenia (mieszkalne, biura, warsztaty pracy, szpitale, laboratoria, itp.);
• pory występowania dgrań (dzień, tj. w godzinach 6:00-22:00 lub noc, tj. w godzinach 22:00-6:00);
• charakteru i powtarzalności drgań;
• kierunku działania drgań (poziome lub pionowe) i pozycji człowieka podczas odbioru drgań (pozycja stojąca lub leżąca).

Drgania spowodowane pracą urządzeń stanowiących wyposażenie techniczne budynku

Urządzenia techniczne znajdujące się w budynku mogą oddziaływać w ten sam sposób jak źródła zewnętrzne, np. powodujące drgania komunikacyjne. Mogą doprowadzić do wstrząsów w stropach poszczególnych kondygnacji i mieć negatywny wpływ na ludzi przebywających w mieszkaniach, pomieszczeniach biurowych i innych, powodować drżenie, stukanie i przemieszczanie się szklanek itp. Może również dojść do pobudzenia dźwięku materiałowego w stropach i ścianach, wtórnej emisji dźwięku powietrznego i zakłócających pogłosów.

Dźwięki uderzeniowe

Hałasy wywołane dźwiękami uderzeniowymi powstającymi podczas przemieszczania się ludzi na klatkach schodowych, przenikają do mieszkań przez pobudzone do drgań podczas chodzenia elementy klatek schodowych (podesty, biegi schodowe, stropy korytarzy) połączone konstrukcyjnie z przegrodami przyległych mieszkań. Norma PN-B-021513:1999 nie stawia wymagań odnośnie do ograniczenia poziomu dźwięków udrzeniowych przenikających z klatek schodowych do pomieszczeń chronionych, z wyjątkiem ograniczenia przenoszenia dźwięków uderzeniowych z korytarzy mieszkań w budynkach wielorodzinnych o układzie korytarzowym. W założeniach do nowelizacji tej normy, które przewidują wprowadzenie trzech klas akustycznych budynków mieszkalnych uwzględniono wymagania dotyczące klatek schodowych w budynkach klasy II i III.

Ochrona przed drganiami

Ochrona przed drganiami w budynkach polega na ich właściwej diagnostyce oraz określeniu metod zabezpieczenia w celu ograniczenia destrukcyjnego wpływu na konstrukcję oraz zapewnienia odpowiedniego klimatu wibroakustycznego ludziom przebywającym w budynku.

W przypadku budynków mieszkalnych podlegających oddziaływaniu drgań komunikacyjnych można między innymi:

• zastosować elastyczne maty między gruntem a budynkiem;
• wykonać sprężyste oddzielenie całego budynku pod stropem powyżej kondygnacji podziemnej lub w obszarze ścian piwnic, np. między źródłem emisji a miejscem imisji.

W celu zmniejszenia emisji drgań od pojazdów szynowych można:

• częściej szlifować i smarować szyny;
• zastosować tor bezpodsypkowy ze sprężystymi podkładkami;
• zastosować torowisko z wypełnieniem z trawy.

By zmniejszyć emisję dgrań od pojazdów kołowych zaleca się:

• asfaltowanie dróg;
• wyeliminowanie z pasów ruchu odpływów wody opadowej, pokryw włazów do kanałów, łączeń, itp.;
• zmniejszenie prędkości pojazdów.

W przypadku urządzeń technicznych, maszyn itp. można w razie potrzeby zastosować odpowiednio izolacje od drgań, amortyzatory lub tłumiki.

Zabezpieczenia akustyczne przeciwdziałające rozprzestrzenianiu się dźwięków uderzeniowych z klatek schodowych do pomieszczeń chronionych

Istnieją 2 modele systemów takich zabezpieczeń:

• model A - połączenie biegów schodowych oraz podestów i spoczników w jeden scalony sztywny układ przestrzenny, oddzielony dylatacją od konstrukcji budynku; podesty i spoczniki zamocowane są w ścianach klatki schodowej za pomocą specjalnych konstrukcji mocujących, zaopatrzonych w elementy tłumiące dgrania (dźwięki uderzeniowe) w zakresie częstotliwości min. 100-3150 Hz;
• model B - zastosowanie odrębnych izolacji akustycznych biegów schodowych oraz podestów i spoczników; biegi schodowe są całkowicie oddzielone dylatacją od ścian klatki schodowej, ale połączone z podestami i spocznikami specjalnymi elementami tłumiącymi dgrania; podesty i spoczniki są sztywno połączone z konstrukcją budynku (ścianami klatki schodowej oraz stropami międzykondygnacyjnymi), a zabezpiecznie przed przenoszeniem dźwięków uderzeniowych z podestów i spoczników do pomieszczeń chronionych wykonane jest w postaci specjalnych podłóg izolacyjnych, np. typu podłogi pływającej.

Na podstawie referatów na konferencję „Ochrona budowli przed drganiami" (20.03.2009 r., Wrocław, autorstwa dr. inż. Marka Niemasa, prof. dr. inż. Wlademara Stühlera, dr. hab. inż. Krzysztofa Stypuły.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!