UKD 699.842
PN-88/B-02171 (neq 5555-86)
Zgłoszona przez Ministerstwo Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa
Ustanowiona przez Polski Komitet Normalizacji, Miar i Jakości dnia 13 września 1988 r. jako norma
obowiązująca od dnia 1 lipca 1989 r. (Dz. Norm. i Miar nr 13/1988, poz. 30)
1. WSTĘP
1.1. Przedmiot normy.
Przedmiotem normy są metody oceny wpływu drgań na ludzi znajdujących się w budynkach oraz
dopuszczalne wartości parametrów tych drgań.
1.2. Zakres stosowania normy.
Normę stosuje się przy ocenie wpływu drgań mechanicznych na ludzi znajdujących się w budynkach i
odbierających drgania w sposób bierny. Normę stosuje się takŜe przy projektowaniu budynków przy ocenie
prognozowanego wpływu drgań budynku na człowieka. Norma określa dopuszczalne wartości parametrów
drgań mechanicznych w celu zapewnienia wymaganego komfortu w róŜnych warunkach przebywania ludzi w
pomieszczeniach mieszkalnych, biurach, warsztatach pracy oraz w pomieszczeniach o przeznaczeniu
specjalnym, takich jak: szpitale, precyzyjne laboratoria itp. Ocenie podlegają drgania w pasmie
częstotliwości od 1 do 80 Hz.
W budynkach o róŜnym przeznaczeniu pomieszczeń ocena przeprowadzana jest niezaleŜnie dla tych
pomieszczeń, uwzględniając ich aktualne przeznaczenie.
Normę stosuje się do oceny drgań ustalonych (ciągłych albo przerywanych) i drgań sporadycznych. Wartość
współczynnika szczytu nie powinna przekraczać 3.
1.3. Określenia
1.3.1. bierny odbiór drgań
oznacza, Ŝe człowiek poddany wpływowi drgań nie obsługuje źródeł drgań i nie ma bezpośredniego wpływu
na pracę źródeł drgań.
1.3.2. czas trwania drgań
- czas, w którym wartości amplitud ocenianego parametru ruchu są większe niŜ 0,2 wartości maksymalnej.
1.3.3. drgania ustalone
mogą być ciągłe albo przerywane, o łącznym czasie trwania większym niŜ 30 min w ciągu doby.
1.3.4. drgania sporadyczne
- drgania o łącznym czasie trwania nie przekraczającym 30 min. w ciągu doby.
1.3.5. filtr dolnoprzepustowy
- filtr o tak dobranej charakterystyce tłumienia, Ŝe przepuszcza tylko drgania poniŜej częstotliwości
granicznej tego filtru.
1.3.6. filtr korekcyjny
- filtr o określonej charakterystyce tłumienia w dziedzinie częstotliwości tak dobranej, aby równej
odczuwalności drgań przez człowieka odpowiadała stała wartość wielkości mierzonej w całym ocenianym
pasmie.
1.3.7. kierunki X, Y, Z
POLSKI KOMITET
NORMALIZACYJI, MIAR I
JAKOŚCI
POLSKA NORMA
PN-88/B-02171
Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach
Grupa katalogowa
0702
Evaluation of vibrations
influence on people in
buildings
Evaluation d’influence des vibrations pour les hommes
dans les bâtiments
Оценка влияния колебании
на людей в зданиях
oraz x, y, z drgań - wg PN-91/N-01352.
1.3.8. próg odczuwalności drgań
- wartości skuteczne przyspieszenia (albo prędkości) drgań dla poszczególnych częstotliwości,
odpowiadające poziomowi odczuwalności drgań przez człowieka.
1.3.9. współczynnik szczytu
- stosunek wartości szczytowej analizowanego parametru ruchu do wartości skutecznej tego parametru.
1.3.10 Pozostałe określenia
- wg PN-82/N-01350.
2. PARAMETRY I CZYNNIKI OCENY
2.1. Parametry oceny.
Ocenę wpływu drgań mechanicznych na ludzi znajdujących się w budynkach przeprowadza się na podstawie
wartości następujących parametrów:
- skorygowanej w dziedzinie częstotliwości wartości skutecznej przyspieszenia drgań,
- wartości skutecznej (RMS) przyspieszenia drgań w pasmach 1/3 oktawowych.
Dopuszcza się ocenę wpływu drgań na podstawie skorygowanej wartości skutecznej prędkości drgań albo
wartości skutecznej prędkości drgań w pasmach 1/3 oktawowych.
2.2. Czynniki oceny.
Uwzględnia się następujące czynniki oceny wpływu drgań na ludzi:
- przeznaczenie pomieszczenia w budynku,
- pora występowania drgań,
- charakter drgań i ich powtarzalność,
- kierunek działania drgań i pozycja ciała człowieka podczas odbioru drgań.
3. METODY OCENY WPŁYWU DRGAŃ
3.1. Stosowane metody.
Ocenę wpływu drgań mechanicznych na ludzi przebywających w budynkach przeprowadza się stosując
jeden z podanych sposobów pomiarów:
- pomiar wartości skorygowanej przyspieszenia (albo prędkości) drgań w całym paśmie częstotliwości,
- pomiar widma przyspieszenia (albo prędkości) drgań w pasmach 1/3 oktawowych.
3.2. Ocena na podstawie pomiaru wartości skorygowanej.
Ocenę wykonuje się przez porównanie, wg warunku (1), zmierzonej wartości skorygowanej przyspieszenia
a
k
dla analizowanego kierunku odbioru drgań (x i y albo z) z odpowiednią wartością dopuszczalną dla tego
kierunku (a
k dop
) określoną wg 4.1.
a
k
≤ a
k
dop
(1)
Korekcję prowadzi się za pomocą filtru korekcyjnego wg PN-91/N-01352.
W przypadku drgań przekazywanych na człowieka z trzech kierunków ocenę prowadzi się na podstawie
wartości a
k w
stanowiącej sumę geometryczną wyznaczoną wg wzoru
(2)
w którym: a
kx
, a
ky
i a
kz
- skorygowane wartości przyspieszenia drgań wyznaczone odpowiednio w
kierunkach x, y i z.
Wartość a
kw
wg wzoru (2) porównywana jest z wartością dopuszczalną dla kierunku z (a
k, z
dop
) wg
warunku
a
kw
≤ a
k, z dop
(3)
Ocena wpływu drgań wg wartości skorygowanej prędkości drgań wymaga zastosowania, wzoru (5) i
warunków (4) i (6).
V
kw
≤ V
k dop
(4)
(5)
V
kw
≤ V
k, z dop
(6)
w których:
V
k
- zmierzona skorygowana wartość prędkości drgań w analizowanym kierunku odbioru drgań (x, y albo z),
V
k
dop
- dopuszczalna wartość skorygowana prędkości drgań określona wg 4.1,
V
k w
- wypadkowa wartość prędkości drgań,
V
k,x
V
k,y
i V
k,z
- wartości skorygowane prędkości drgań wyznaczone odpowiednio w kierunkach x, y i z,
V
k,z dop
- dopuszczalna wartość skorygowana prędkości drgań w kierunku z.
Korekcję prowadzi się przy uŜyciu filtru korekcyjnego o charakterystyce opisanej współczynnikami korekcji
k
f
zestawionymi w tabl. 1 dla środkowych częstotliwości pasm 1/3 oktawowych.
Tablica 1
Częstotliwość
środkowa pasma Hz
Wartości współczynnika korekcyjnego filtru k
f
, przy odbiorze drgań z kierunku
z
x i y
1,0
0,063
0,500
1,25
0,088
0,630
1,6
0,126
0,800
2,0
0,178
1,000
2,5
0,250
1,000
3,16
0345
1,000
4,0
0,500
1,000
5,0
0,630
1,000
6,3
0,770
1,000
8,0
1,000
1,000
10,0
1,000
1,000
12,5
1,000
1,000
16,0
1,000
1,000
20,0
1,000
1,000
25,0
1,000
1,000
31,6
1,000
1,000
40,6
1,000
1,000
50,0
1,000
1,000
63,0
1,000
1,000
3.3. Ocena na podstawie pomiaru widma drgań.
Ocenę wykonuje się przez porównanie, wg warunku (7), zmierzonych wartości skutecznych przyspieszenia
drgań (a) w pasmach 1/3 oktawowych dla analizowanego kierunku drgań z odpowiednimi wartościami
dopuszczalnymi (a
dop
) określonymi wg 4.2.
a ≤ a
dop
(7)
Warunek (7) powinien być spełniony w kaŜdym pasmie 1/3 oktawowym o częstotliwości środkowej f
i
.
Dopuszcza się stosowanie w ocenie wpływu drgań zmierzonych wartości skutecznych prędkości drgań (V) w
pasmach 1/3 oktawowych dla analizowanego kierunku drgań i porównanie ich, wg warunku (8), z
wartościami dopuszczalnymi określonymi wg 4.2.
V ≤ V
dop
(8)
4. WARTOŚCI DOPUSZCZALNE
4.1. Skorygowane wartości dopuszczalne
przyspieszenia drgań wyznacza się wg wzoru
a
k
dop
= a
k1
x n
(9)
w którym:
a
k dop
- dopuszczalna wartość skorygowana przyspieszenia w kierunku odbioru drgań,
a
kl
- wartość przyspieszenia odpowiadająca progowi odczuwalności drgań przez człowieka odczytana z tabl.
2,
n - współczynnik odczytany z tabl. 5.
Skorygowane wartości dopuszczalne prędkości drgań wyznacza się wg wzoru
V
k dop
= V
kl
x n
(10)
w którym:
V
k dop
- dopuszczalna wartość skorygowana prędkości w kierunku odbioru drgań,
V
kl
- wartość prędkości odpowiadająca progowi odczuwalności drgań przez człowieka odczytana z tabl. 2,
n - współczynnik odczytany z tabl. 5.
Tablica 2
4.2. Wartości dopuszczalne w pasmach 1/3 oktawowych.
Wartości dopuszczalne przyspieszenia drgań w pasmach 1/3 oktawowych wyznacza się wg wzoru
80,0
1,000
1,000
Opis wielkości
Kierunek odbioru drgań przez człowieka
z
x i y
Skorygowana wartość przyspieszenia a
kl
, ms
-2
0,0050
0,0036
Skorygowana wartość prędkości V
kl
, ms
-1
0,00010
0,00029
(11)
w którym:
a
dop
- dopuszczalna wartość przyspieszenia w kierunku odbioru drgań dla pasma 1/3 oktawowego o
częstotliwości środkowej f
i
,
a
1
- wartość przyspieszenia odpowiadająca progowi odczuwalności drgań przez człowieka odczytana z tabl.
3 dla pasma 1/3 oktawowego o częstotliwości środkowej f
i
,
n - współczynnik odczytany z tabl. 5.
Wartości dopuszczalne prędkości drgań w pasmach 1/3 oktawowych wyznacza się wg wzoru
(12)
w którym:
V
dop
- dopuszczalna wartość prędkości w kierunku odbioru drgań dla pasma 1/3 oktawowego o
częstotliwości środkowej f
i
,
V
1
- wartość prędkości odpowiadająca progowi odczuwalności drgań przez człowieka odczytana z tabl. 4 dla
pasma 1/3 oktawowego o częstotliwości środkowej f
i
,
n - współczynnik odczytany z tabl. 5.
Tablica 3
Tablica 4
Częstotliwość
środkowa pasma, f
i
, Hz
Wartość przyspieszenia a
1
, ms
-2
, przy odbiorze drgań przez
człowieka z kierunku
z
x i y
1,0
0,0100
0,0036
1,25
0,0089
0,0036
1,6
0,0080
0,0036
2,0
0,0070
0,0036
2,5
0,0063
0,0045
3,16
0,0057
0,0057
4,0
0,0050
0,0072
5,0
0,0050
0,0090
6,3
0,0050
0,0114
8,0
0,0050
0,0144
10,0
0,0062
0,0180
12,5
0,0078
0,0225
16,0
0,0100
0,0289
20,0
0,0125
0,0361
25,0
0,0156
0,0451
31,6
0,0197
0,0568
40,0
0,0250
0,0721
50,0
0,0313
0,0902
63,0
0,0394
0,1140
80,0
0,0500
0,1440
Na rys. 1 i 2 podano linie 1 odpowiadające progowi odczuwalności drgań przez człowieka (a
1
oraz V
1
). Rys.
1 odpowiada przypadkowi, w którym parametrem oceny jest wartość skuteczna przyspieszenia, zaś rys. 2 -
w którym parametrem oceny jest wartość skuteczna prędkości. Linie oznaczone liczbami 1,4, 2, 4, 8, 16,
32, 64 i 128 odpowiadają poziomom drgań tyle razy większym w stosunku do podstawowego poziomu, ile
wynosi liczba podana przy linii.
Rys. 1
Częstotliwość
środkowa pasma f
i
, Hz
Wartość prędkości V
1
, ms
-1
, przy odbiorze drgań przez
człowieka w kierunku
z
x i y
1,0
0,00159
0,00057
1,25
0,00113
0,00046
1,6
0,00079
0,00036
2,0
0,00056
0,00029
2,5
0,00040
0,00029
3,16
0,00029
0,00029
4,0
0,00020
0,00029
5,0
0,00016
0,00029
6,3
0,00013
0,00029
8,0
0,00010
0,00029
10,0
0,00010
0,00029
12,5
0,00010
0,00029
16,0
0,00010
0,00029
20,0
0,00010
0,00029
25,0
0,00010
0,00029
31,6
0,00010
0,00029
40,0
0,00010
0,00029
50,0
0,00010
0,00029
63,0
0,00010
0,00029
80,0
0,00010
0,00029
Rys. 2
4.3. Wartości współczynnika n.
Współczynnik n występujący we wzorach (9)-(12) przyjmowany jest w zaleŜności od: przeznaczenia
pomieszczenia, pory występowania oraz charakteru drgań i ich powtarzalności.
Wartości współczynnika n zestawiono w tabl. 5.
W celu przeprowadzenia całkowitej oceny poziomu drgań prowadzi się pomiar przy uŜyciu odpowiednich
filtrów korekcyjnych, a wynik pomiaru porównuje z wartościami dopuszczalnymi.
Tablica 5
Przeznaczenie pomieszczenia w budynku Pora
występowania
drgań
Wartość n w zaleŜności od charakteru drgań i ich
powtarzalności
drgania ustalone (ciągłe
albo przerywane) oraz
drgania sporadyczne o
krotności większej niŜ
10 na dobę
drgania sporadyczne o
krotności nie
przekraczającej 10 na
dobę
Sale operacyjne w szpitalach, precyzyjne
laboratoria i pomieszczenia podobnego
przeznaczenia
1)
dzień
1
1
noc
Szpitale, sale chorych w normalnych
warunkach i pomieszczenia podobnego
przeznaczenia
dzień
2
8
noc
1
4
Mieszkania, internaty i pomieszczenia
podobnego przeznaczenia
dzień
4
32
2)
noc
1,4
4
Biura, urzędy, szkoły i pomieszczenia
podobnego przeznaczenia
dzień
4
64
2)
noc
Warsztaty pracy i pomieszczenia
podobnego przeznaczenia
dzień
8
3)
128
noc
1)
Wartość współczynnika n dotyczy czasu, w którym w salach operacyjnych odbywają się operacje albo w
laboratoriach - bardzo precyzyjne czynności.
2)
Współczynnik n moŜe być podwojony (n = 64 i n = 128), jeŜeli dotyczy drgań sporadycznych uprzednio
zapowiedzianych np. sygnałami ostrzegawczymi, komunikatami.
5. POMIARY DRGAŃ
5.1. Wielkości mierzone.
Wielkością mierzoną jest przyspieszenie drgań albo prędkość drgań.
5.2. Miejsce i kierunki pomiaru.
Pomiar prowadzi się w miejscu przebywania człowieka w punktach przenoszenia się drgań z konstrukcji na
człowieka. JeŜeli połoŜenie człowieka w stosunku do drgającego środowiska jest ustalone i znane, pomiary
wykonuje się w kierunkach odbioru drgań przez człowieka (kierunek z albo kierunki x, y). JeŜeli połoŜenie
człowieka moŜe ulegać zmianie, albo nie są znane kierunki odbioru drgań przez człowieka, naleŜy wykonać
pomiary w trzech kierunkach: pionowym Z oraz dwóch poziomych X i Y wyznaczonych przez nieruchomy
układ współrzędnych związany z geometrią miejsca wykonania pomiarów.
5.3. Sposób pomiaru.
Podstawowym sposobem jest magnetyczna rejestracja czasowego przebiegu drgań w całym pasmie
częstotliwości, którą wykorzystuje się w dalszym opracowaniu.
Pomiar wykonuje się w warunkach najbardziej niekorzystnych dla człowieka odbierającego drgania w całym
ocenianym pasmie częstotliwości.
6. ZASADY OBLICZENIOWEGO WYZNACZENIA PARAMETRÓW DRGAŃ DLA
POTRZEB OCENY
JeŜeli budynek lub źródło drgań jest w fazie projektowania, moŜna w sposób obliczeniowy przeprowadzić
wstępną ocenę prognozowanych drgań przekazywanych z konstrukcji budynku na człowieka znajdującego
się w tym budynku.
Prognozowane wartości przyspieszeń konstrukcji budynku w miejscu przebywania człowieka moŜna
wyznaczyć:
- wg wymagań PN-85/B-02170 w przypadku przekazywania się drgań podłoŜa na budynek,
- wg wymagań PN-80/B-03040 w przypadku przekazywania się drgań wywołanych pracą maszyn i urządzeń
umieszczonych w budynkach.
KONIEC
Załącznik
Informacje dodatkowe
ZAŁĄCZNIK
POSTĘPOWANIE W PRZYPADKU ZMIENIAJĄCEGO SIĘ KIERUNKU PRZEKAZYWANIA DRGAŃ NA
CZŁOWIEKA
1. Zakres stosowania załącznika obejmuje przypadki, w których kierunek przekazywania na czł
owieka
mierzonych drgań moŜe się zmieniać albo nie jest jednoznacznie określony. Wówczas przeprowadzając
ocenę na podstawie pomiaru wartości skorygowanej albo pomiaru widma drgań naleŜy uwzględnić podane
niŜej uwagi.
2. Ocena na podstawie pomiaru wartości skorygowanej. W pomiarze skorygowanych przyspieszeń
w
kaŜdym z trzech kierunków X, Y, Z stosuje się filtr korekcyjny, dolnoprzepustowy o częstotliwości granicznej
5,6 Hz i tłumieniu, określonym wzorem
(Z-1)
3)
Współczynnik moŜe być podwojony (n = 16) w warsztatach pracy przemyślą cięŜkiego, np.:
mechanicznych, odlewniczych.
w którym f - częstotliwość, Hz.
W pomiarze skorygowanych prędkości w kaŜdym z trzech kierunków X, Y, Z stosuje się filtr korekcyjny o
charakterystyce opisanej współczynnikiem korekcyjnym k
f
, zestawionym w tabl. Z-1 dla częstotliwości
środkowych pasm 1/3 oktawowych.
Ocenę przeprowadza się przez porównanie pomierzonych wartości skorygowanych z wartościami
dopuszczalnymi określonymi wg 4.1 dla drgań w kierunkach x, y.
Tablica Z-1
3. Ocena na podstawie pomiaru widma drgań. Wartości dopuszczalne przyspieszenia albo prędkości
drgań w pasmach 1/3 oktawowych wyznacza się ze wzorów (11) i (12), przyjmując z tabl. Z-2 wartości
przyspieszenia a
1
i prędkości V
1
odpowiadające progowi odczuwalności drgań przez człowieka.
Tablica Z-2
Częstotliwość środkowa
pasma, Hz
Wartość współczynnika
korekcyjnego filtru k
f
1,0
0,173
1,25
0,217
1,6
0,278
2,0
0,345
2,5
0,417
3,16
0,476
4,0
0,588
5,0
0,714
6,3
0,833
8,0
1,000
10,0
1,000
12,5
1,000
16,0
1,000
20,0
1,000
25,0
1,000
31,6
1,000
40,6
1,000
50,0
1,000
63,0
1,000
80,0
1,000
Częstotliwość
środkowa
pasma, Hz
Wartość
przyspieszenia a
1
ms
-2
prędkości V
1
ms
-1
przy zmieniającym się kierunku przekazywania
drgań przez człowieka
1,0
0,0036
0,00057
1,25
0,0036
0,00046
1,6
0,0036
0,00036
2,0
0,0036
0,00029
2,5
0,0038
0,00024
Na rys. Z-1 oraz Z-2 podano linię (1) odpowiadającą progowi odczuwalności drgań przez człowieka (a
1
oraz
V
1
) przy zmieniającym się kierunku przykazywania drgań. Rys. Z-1 odpowiada przypadkowi, gdy
parametrem oceny jest wartość skuteczna przyspieszenia drgań, zaś rys. Z-2 - gdy parametrem oceny jest
wartość skuteczna prędkości drgań. Linie oznaczone liczbami 1,4, 2, 4, 8, 16, 32, 64 i 128 odpowiadają
poziomowi drgań o parametrach tyle razy większych w stosunku do podstawowego poziomu a
1
(albo V
1
), ile
wynosi liczba podana przy krzywej.
Rys. Z-1
Rys. Z-2
3,16
0,0040
0,00021
4,0
0,0042
0,00017
5,0
0,0045
0,00014
6,3
0,0047
0,00012
8,0
0,0050
0,00010
10,0
0,0062
0,00010
12,5
0,0078
0,00010
16,0
0,0100
0,00010
20,0
0,0125
0,00010
25,0
0,0156
0,00010
31,6
0,0197
0,00010
40,0
0,0250
0,00010
50,0
0,0313
0,00010
63,0
0,0395
0,00010
80,0
0,0500
0,00010
INFORMACJE DODATKOWE
1. Instytucja opracowująca normę
- Centralny Ośrodek Badawczo-Projektowy Budownictwa Ogólnego, Warszawa.
2. Normy związane
PN-85/B-02170 Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoŜe na budynki
PN-80/B-03040 Fundamenty i konstrukcje wsporcze pod maszyny. Obliczenia i projektowanie
PN-82/N-01350 Drgania. Terminologia
PN-91/N-01352 Drgania. Zasady wykonywania pomiarów na stanowiskach pracy
3. Normy międzynarodowe
ISO 2631/1:1985 Evaluation of human exposure to whole - body vibration - Part 1: General requirements
RWPG CT CЭB 5555-86 - nierównowaŜna z PN-88/B-02171 poniewaŜ zawiera tylko postanowienia o
charakterze ogólnym. W Polskiej Normie wykorzystano z normy RWPG postanowienia o pomiarze w
przypadku zmieniającego się kierunku przekazywania drgań na człowieka z zastosowaniem oceny na
podstawie wartości skorygowanych. PN-88/B-02171 zawiera więcej postanowień tak o metodach pomiaru
(pomiar widma drgań) jak i o pomieszczeniach w których przebywają ludzie.
4. Autorzy projektu normy
- zespól pracowników Instytutu Mechaniki Budowli Politechniki Krakowskiej w składzie: prof. dr hab. inŜ.
Roman Ciesielski (przewodniczący zespołu), dr inŜ. Andrzej Flaga, doc. dr hab. inŜ. Janusz Kawecki, prof. dr
hab. inŜ. Edward Maciąg, mgr inŜ. Mieczysław Pieronek, dr inŜ. Krzysztof Stypuła.
5. Przypadki szczególne
W szczególnych przypadkach łączny wpływ drgań mechanicznych i akustycznych moŜe okazać się
niekorzystny dla człowieka, pomimo Ŝe oddzielnie rozpatrywane drgania mechaniczne oceniane wg
niniejszej normy i drgania akustyczne oceniane wg obowiązujących norm dotyczących akustyki budowlanej
są niŜsze niŜ dopuszczalne.
Dotychczasowe znane wyniki badań nie pozwalają na podanie w takich przypadkach jednoznacznych
kryteriów oceny. Zagadnienia te mogą być rozpatrywane na podstawie oddzielnych ocen lub uzasadnienia
naukowego.
6. Deskryptory
0144403 drgania,
0197809 przyspieszenie mechaniczne,
ØØØØØØØ ochrona przed drganiami,
0353968 ochrona osób.
7. Wydanie 2
- stan aktualny: lipiec 1995 - uaktualniono normy związane.