background image

 

D

RGANIA I WIBRACJE 

 POJ

Ę

CIA PODSTAWOWE

Drgania  s

ą

  to  zmiany  stanu  układu  fizycznego  za

nowagi. Zaliczane s

ą

 do zjawisk falowych. 

w o

ś

rodku materialnym (lub polu) zaburzenia pewnej wielko

(lub pola), np. fale elektromagnetyczne (

przestrzeniania si

ę

 fal w o

ś

rodku materialnym nazywane jest 

W in

Ŝ

ynierii 

ś

rodowiska pod poj

szych rozwa

Ŝ

aniach) rozumie si

ę

czasie,  mechaniczne  zaburzenia  (odkształce

wokół pewnego poło

Ŝ

enia równowagi. Rozprzestrzeniaj

fale  spr

ęŜ

yste.  Ciała  zewn

ę

trzne  powoduj

dłami drga

ń

Rozchodzenie si

ę

 fal spr

dziej  odległych  od 

ź

ródła  drga

ń

.  Do  opisu  wspomnianych 

przemieszczenie, pr

ę

dko

ść

, przyspieszenie.

K

LASYFIKACJA DRGA

Ń

1)  Klasyfikacja drga

ń

 ze wzgl

a)  drgania okresowe  (warto

stały okres T)i quasi-okresowe,

b)  drgania nieokresowe.

2)  Klasyfikacja drga

ń

 wg pochodzenia sil wywołuj

a)  drgania  własne  (swobodne)

drga

ń

  własnych  nale

Ŝą

zycznego;  ka

Ŝ

dej  cz

ę

sta

ć

 drga

ń

,  

b)  drgania  wymuszone

nych generowanych w 

3)  Klasyfikacja drga

ń

 wg udziału tłumienia

a)  drgania nietłumione 

 

b)  drgania tłumione – o 

 

 

Ę

CIA PODSTAWOWE

  to  zmiany  stanu  układu  fizycznego  zachodz

ą

ce  dookoła  pewnego  stanu  ró

 do zjawisk falowych. W uj

ę

ciu fizycznym fale s

ą

 to rozprzestrzeniaj

(lub polu) zaburzenia pewnej wielko

ś

ci charakteryzuj

ą

(lub pola), np. fale elektromagnetyczne (

ś

wiatło, fale radiowe) czy fale grawitacyjne. 

rodku materialnym nazywane jest propagacj

ą

 fali

rodowiska pod poj

ę

ciem drga

ń

 (ta nazwa b

ę

dzie stosowana 

aniach) rozumie si

ę

 drgania mechaniczne zwane wibracjami 

czasie,  mechaniczne  zaburzenia  (odkształcenia,  zmiany  poło

Ŝ

enia  cz

ą

stek  o

równowagi. Rozprzestrzeniaj

ą

 si

ę

 one w o

ś

rodku spr

trzne  powoduj

ą

ce  owe  zaburzenia  nazywa  si

ę

ę

 fal spr

ęŜ

ystych polega na wzbudzaniu drga

ń

.  Do  opisu  wspomnianych  zaburze

ń

 mechanicznych stosuje si

, przyspieszenie. 

ń

 ze wzgl

ę

du na ich powtarzalno

ść

(warto

ść

 funkcji charakteryzuj

ą

cej drgania powtarza si

okresowe, 

ń

 wg pochodzenia sil wywołuj

ą

cych drgania

(swobodne)  -  wywołane  jednorazowym  impulsem; 

własnych  nale

Ŝą

  do  podstawowych  charakterystyk  dynamicz

dej  cz

ę

stotliwo

ś

ci  drga

ń

  własnych  układu  odpowiada

drgania  wymuszone  -  powstaj

ą

  pod  wpływem  powtarzalnych  obci

generowanych w 

ź

ródle drga

ń

ń

 wg udziału tłumienia: 

- o stałej amplitudzie, 

 

o malej

ą

cej amplitudzie,  

ce  dookoła  pewnego  stanu  rów-

ą

 to rozprzestrzeniaj

ą

ce si

ę

 

ci charakteryzuj

ą

cej stan tego o

ś

rodka 

wiatło, fale radiowe) czy fale grawitacyjne. Zjawisko roz-

ą

 fali

dzie stosowana w skrócie w dal-

wibracjami S

ą

 to, zachodz

ą

ce w 

ą

stek  o

ś

rodka)  oscyluj

ą

ce 

rodku spr

ęŜ

ystym jako tzw. 

ce  owe  zaburzenia  nazywa  si

ę

 

ź

ródłami  fal  lub 

ź

ró-

drga

ń

 cz

ą

stek coraz bar-

 mechanicznych stosuje si

ę

 

cej drgania powtarza si

ę

 co pewien 

cych drgania: 

wywołane  jednorazowym  impulsem;  cz

ę

stotliwo

ś

ci 

  do  podstawowych  charakterystyk  dynamicznych  układu  fi-

odpowiada  odmienna  po-

  pod  wpływem  powtarzalnych  obci

ąŜ

e

ń

  dynamicz-

background image

 

4)  Klasyfikacja drga

ń

 ze wzgl

ę

du na czas ich trwania: 

Dla potrzeb analiz diagnostycznych przyjmuje si

ę

Ŝ

e czas trwania drga

ń

 to czas, w któ-

rym warto

ś

ci amplitud ocenianego parametru ruchu (funkcji F(t)) s

ą

 wi

ę

ksze ni

Ŝ

 0,2 warto

ś

ci ampli-

tudy maksymalnej. Podział drga

ń

 pod wzgl

ę

dem czasu ich trwania przedstawia si

ę

 (wg norm dia-

gnostycznych) nast

ę

puj

ą

co: 

a)  drgania sporadyczne - drgania o ł

ą

cznym czasie trwania nieprzekraczaj

ą

cym 30 min w 

ci

ą

gu doby; dziel

ą

 si

ę

 na: 

  drgania krótkotrwale - drgania o ł

ą

cznym czasie trwania nie przekraczaj

ą

cym 3 minut 

w ci

ą

gu doby (np. wywołane pojedynczym odstrzałem w kamieniołomie), 

  drgania długotrwale - drgania, których ł

ą

czny czas trwania w ci

ą

gu doby jest dłu

Ŝ

szy 

ni

Ŝ

 3 minuty i nie przekracza 30 minut (np. wywołane przejazdami kilku poci

ą

gów na 

dob

ę

), 

b)  drgania  wyst

ę

puj

ą

ce  stale  (ustalone)  -  drgania  ci

ą

głe  lub  przerywane,  o  ł

ą

cz- 

nym  czasie  trwania  w  ci

ą

gu  doby  dłu

Ŝ

szym  ni

Ŝ

  30  min  (np.  drgania  drogo- 

we  przy  ruchliwej  arterii  komunikacyjnej  czy  drgania  wywołane  przejazdami 

tramwajów lub metra). 

Ź

RÓDŁA DRGA

Ń

 

Ź

ródła drga

ń

 (działania generuj

ą

ce drgania) podzieli

ć

 mo

Ŝ

na wg ró

Ŝ

nych kryteriów, np.: 

a)  umiejscowienia wzgl

ę

dem budowli: 

 

ź

ródła wewn

ę

trzne - znajduj

ą

ce si

ę

 na konstrukcji budynku, np. maszyna na stropie, 

 

ź

ródła zewn

ę

trzne - drgania z tych 

ź

ródeł przekazuj

ą

 si

ę

 na budowl

ę

 poprzez podło

Ŝ

(grunt); dziel

ą

 si

ę

'one z kolei na: 

 

-

  sejsmiczne - drgania wywołane trz

ę

sieniami ziemi, 

-

  parasejsmiczne - drgania spowodowane działalno

ś

ci

ą

 człowieka. 

b)  poło

Ŝ

enia w przestrzeni: 

 

ź

ródła umiejscowione (stacjonarne) ~ np. maszyna ustawiona na stropie, 

 

ź

ródła ruchome (poruszaj

ą

ce si

ę

) - np. pojazdy, 

c)  sposobu wzbudzenia drga

ń

 

ź

ródła zale

Ŝ

ne i kontrolowane przez człowieka (np. wbijanie pali fundamentowych i 

elementów 

ś

cianek szczelnych w grunt, przejazdy pojazdów b

ę

d

ą

ce 

ź

ródłami drga

ń

 

komunikacyjnych, praca drogowych walców wibracyjnych), 

 

ź

ródła zale

Ŝ

ne i niekontrolowane przez człowieka (np. odstrzały w kamieniołomach, 

wybuchy), 

 

ź

ródła niezale

Ŝ

ne i niekontrolowane przez człowieka (sejsmiczne). 

 

 

 

background image

 

D

IAGNOSTYKA WPŁYWÓW DRGA

Ń

 NA 

Ś

RODOWISKO

Najcz

ęś

ciej w ocenach wpływu drga

ń

 na 

ś

rodowisko chodzi o ocen

ę

 wpływu na otoczenie 

drga

ń

 pochodz

ą

cych ze 

ź

ródeł parasejsmicznych (a wi

ę

c zewn

ę

trznych, zale

Ŝ

nych od człowie-

ka), rzadziej ocena ta dotyczy drga

ń

 ze 

ź

ródeł wewn

ę

trznych. Diagnostyka wpływów dynamicz-

nych na 

ś

rodowisko obejmuje: 

a)  ocen

ę

 wpływu drga

ń

 na konstrukcj

ę

 budynków oraz innych konstrukcji in

Ŝ

ynierskich,  ta-

kich jak: mosty, maszty, zapory, gazoci

ą

gi tlp., 

b)  ocen

ę

  wpływu drga

ń

 na ludzi przebywaj

ą

cych w budynku, a  tak

Ŝ

e,  o  ile  to  potrzebne, 

ocen

ę

 wpływu drga

ń

 na urz

ą

dzenia wra

Ŝ

liwe na drgania, je

Ŝ

eli takie urz

ą

dzenia znaj-

duj

ą

 si

ę

 lub b

ę

d

ą

 si

ę

 znajdowa

ć

 w budynku. 

Podstaw

ą

  wykonania  powy

Ŝ

szych  ocen  jest  przeprowadzenie  pomiarów  drga

ń

.  Dotycz

ą

  one 

trzech  składowych  drga

ń

:  dwu  wzajemnie  prostopadłych  kierunków  poziomych  oznaczonych  x  i  

oraz składowej pionowej z. 

Szczegółowe uregulowania w zakresie wykonywania ocen wpływów dynamicznych zawarte 

s

ą

 w dwóch polskich normach: 

  PN-85/B-02170  Ocena  szkodliwo

ś

ci  drga

ń

  przekazywanych  przez  podło

Ŝ

e  na  bu-

dynki,  

  PN-88/B-02171 Ocena wpływu drga

ń

 na ludzi w budynkach. 

O

CENA WPŁYWU DRGA

Ń

 NA KONSTRUKCJ

Ę

 BUDYNKU

Pełna  ocena  wpływu  drga

ń

  (zarówno  w  przypadku  drga

ń

  parasejsmicznych,  jak  i   

ź

ródeł 

wewn

ę

trznych)  na  konstrukcj

ę

  budynku  powinna  by

ć

  wykonana  zgodnie  z  zasadami  dynamiki 

budowli. Ocena ta polega na: 

  wyznaczeniu charakterystyk dynamicznych konstrukcji budynku i sprawdzeniu, czy nie 

wyst

ą

pi zjawisko rezonansu (stan graniczny u

Ŝ

ytkowania), a nast

ę

pnie na 

  wyznaczeniu  sił  bezwładno

ś

ci  działaj

ą

cych  dodatkowo  na  konstrukcj

ę

  w  wyniku  wpły-

wów  dynamicznych,  obci

ąŜ

eniu  modelu  obliczeniowego  konstrukcji  wszystkimi  obci

ą

-

Ŝ

eniami statycznymi i dynamicznymi (siła wymuszaj

ą

ca i siły bezwładno

ś

ci) i sprawdze-

niu tak obci

ąŜ

onej konstrukcji pod wzgl

ę

dem wytrzymało

ś

ciowym zgodnie z wymaga-

niami obowi

ą

zuj

ą

cych norm na obliczenia statyczne i projektowanie konstrukcji. 

 

Charakterystyki dynamiczne konstrukcji (budynku) to: 

  wyznaczone analitycznie (z modelu) lub do

ś

wiadczalnie (z pomiaru) cz

ę

stotliwo

ś

ci (lub 

okresy) drga

ń

 własnych i odpowiadaj

ą

ce im postacie drga

ń

 własnych, 

  tłumienie. 

 

 

 

 

 

background image

 

Zjawisko  rezonansu  polega  na  znacznym  wzro

przypadku  zgodno

ś

ci  warto

ś

ci  cz

muszenia  p.  Zamieszczony  na  rys.  1!  wykres  rezonan

czynnika dynamicznego p od stosunku 

D. Współczynnik  dynamiczny  {3  jest  to  stosunek  warto

warto

ś

ci  przemieszczenia  uzyskanej  podczas  statycznego  obci

warto

ś

ci  co  amplituda  siły  wymuszaj

braku  tłumienia  (D  =  0)  amplitudy  drga

prowadzi do zniszczenia konstrukcji. Im 

amplitud w strefie rezonansu. W praktyce przyjmuje si

to

ś

ci  stosunkup/f  od 0,85  do  1,15.  Przyj

nansu p = f podyktowane jest nieuniknionymi rozbie

rzeczywist

ą

  konstrukcj

ą

,  wynikaj

ą

cymi 

lecz tak

Ŝ

e np. ze zmian obci

ąŜ

e

ń

 (mas) podczas u

 

Siły bezwładno

ś

ci mo

Ŝ

na wyznaczy

  analitycznie - w efekcie wykonania oblicze

nego  wymuszenia;  wymuszeniem  w  przypadku 

muszaj

ą

ca  przyło

Ŝ

ona  do  konstrukcji  budynku,  natomiast 

charakteryzuje  tzw.  wymuszenie  kinematyczne,  czyli 

miejscu posadowienia konstrukcji,

  do

ś

wiadczalnie  -  przez  pomno

przez pomierzone warto

 

Wymuszenie kinematyczne wyznacza si

  podanie amplitudy drga

  spektrum  odpowiedzi  (okre

chem podło

Ŝ

a), 

  czasowy przebieg drga

 

Nale

Ŝ

y  podkre

ś

li

ć

Ŝ

e  poniewa

przypadku wi

ę

kszo

ś

ci wpływów parasejsmicznych składowe piono

nego wpływu na konstrukcj

ę

 budynku, natomiast 

 

polega  na  znacznym  wzro

ś

cie  amplitud  przemieszcze

ś

ci  cz

ę

stotliwo

ś

ci  drga

ń

  własnych  konstrukcji/z  cz

Zamieszczony  na  rys.  1!  wykres  rezonansowy  przedstawia  zale

czynnika dynamicznego p od stosunku p/f przy 

Ŝ

nych warto

ś

ciach ułamka tłumienia krytycznego 

{3  jest  to  stosunek  warto

ś

ci  amplitudy  przemieszcze

ci  przemieszczenia  uzyskanej  podczas  statycznego  obci

ąŜ

enia  konstrukcji 

ci  co  amplituda  siły  wymuszaj

ą

cej.  Z  przedstawionego  wykresu  wynika, 

0)  amplitudy  drga

ń

  mog

ą

  teoretycznie  wzrasta

ć

  do  niesko

prowadzi do zniszczenia konstrukcji. Im wi

ę

ksza warto

ść

 tłumienia, tym mniejszy wzrost warto

zonansu. W praktyce przyjmuje si

ę

Ŝ

e strefa rezonansu obejmuje przedział war

0,85  do  1,15.  Przyj

ę

cie  strefy  o  szeroko

ś

ci  ±15%  od  punktu 

podyktowane jest nieuniknionymi rozbie

Ŝ

no

ś

ciami pomi

ę

dzy mode

,  wynikaj

ą

cymi  nie  tylko  z  przybli

Ŝ

e

ń

  modelowych  i  niedokładno

ąŜ ń

 (mas) podczas u

Ŝ

ytkowania budynku. 

na wyznaczy

ć

 dwoma sposobami: 

w efekcie wykonania oblicze

ń

 dynamicznych modelu konstruk

nego  wymuszenia;  wymuszeniem  w  przypadku 

ź

ródeł  wewn

ę

Ŝ

ona  do  konstrukcji  budynku,  natomiast  drgania  parasejsmiczne 

charakteryzuje  tzw.  wymuszenie  kinematyczne,  czyli  ruch  podło

miejscu posadowienia konstrukcji, 

przez  pomno

Ŝ

enie  warto

ś

ci  mas  znajduj

ą

cych  si

przez pomierzone warto

ś

ci przyspieszenia tych mas. 

Wymuszenie kinematyczne wyznacza si

ę

 do

ś

wiadczalnie i mo

Ŝ

e by

ć

 opisane 

podanie amplitudy drga

ń

 i odpowiadaj

ą

cej jej cz

ę

stotliwo

ś

ci, 

spektrum  odpowiedzi  (okre

ś

la  odpowied

ź

  budynku  na  pomierzone  wymusze

czasowy przebieg drga

ń

 budynku w poziomie jego posadowienia.

e  poniewa

Ŝ

  budynki  projektowane  sana  obci

ąŜ

ci wpływów parasejsmicznych składowe pionowe drga

ń

 z

 budynku, natomiast decyduj

ą

cy jest wpływ drga

ń

cie  amplitud  przemieszcze

ń

  drga

ń

  w 

cji/z  cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

  wy-

sowy  przedstawia  zale

Ŝ

no

ść

  tzw.  współ-

ciach ułamka tłumienia krytycznego 

ci  amplitudy  przemieszcze

ń

  drga

ń

  do 

a  konstrukcji  sił

ą

  o  tej  samej 

su  wynika, 

Ŝ

e  w  przypadku 

ć

  do  niesko

ń

czono

ś

ci,  co 

 tłumienia, tym mniejszy wzrost warto

ś

ci 

e strefa rezonansu obejmuje przedział war-

od  punktu  idealnego  rezo-

dzy modelem obliczeniowym a 

  modelowych  i  niedokładno

ś

ci  danych, 

 dynamicznych modelu konstrukcji dla zna-

ródeł  wewn

ę

trznych  jest  sil

ą

  wy-

drgania  parasejsmiczne 

ruch  podło

Ŝ

a  (fundamentu)  w 

ą

cych  si

ę

  na  konstrukcji 

ć

 opisane przez: 

 

pomierzone  wymuszenie  ru-

 budynku w poziomie jego posadowienia. 

  budynki  projektowane  sana  obci

ąŜ

enia  pionowe,  to  w 

we drga

ń

 z reguły nie maj

ą

 istot-

cy jest wpływ drga

ń

 poziomych.  

background image

 

Bior

ą

c  pod  uwag

ę

  pracochłonno

ść

  omawianych  powy

Ŝ

ej  oblicze

ń

  podano  w  normie  PN-

85/B-02170  przybli

Ŝ

ony  sposób  oceny  wpływów  parasejsmicznych  (

ś

ci

ś

lej  wpływu  poziomych 

składowych drga

ń

) na budynek za pomoc

ą

 tzw. skal wpływów dynamicznych SWD-I i SWD-II. 

Skale te dotycz

ą

 najcz

ęś

ciej spotykanych typów budynków niskich i 

ś

rednio wysokich (do 5 kondy-

gnacji nadziemnych wł

ą

cznie) wykonanych z elementów murowych (przeznaczonych do r

ę

cznego 

układania jak cegła, pustaki itp.), wiełkoblokowych oraz wielkopłytowych. 

  Skala  SWD-I  odnosi  si

ę

  do  budynków  o  kształcie  zwartym  o  małych  wymiarach  ze-

wn

ę

trznych  rzutu  poziomego  (nie  przekraczaj

ą

cych  15  m),  jedno  -  lub  dwukondy-

gnacyjnych i o wysoko

ś

ci nie przekraczaj

ą

cej 

Ŝ

adnego z wymiarów rzutu poziome-

go. 

  Skala SWD-II odnosi si

ę

 do budynków nie wy

Ŝ

szych ni

Ŝ

 pi

ęć

 kondygnacji, których 

wysoko

ść

 jest mniejsza od podwójnej najmniejszej szeroko

ś

ci budynku w rzucie po-

ziomym oraz do budynków niskich (do dwóch kondygnacji), lecz nie spełniaj

ą

cych wa-

runków podanych dla skali SWD-1. 

O

CENA WPŁYWU DRGA

Ń

 NA LUDZI PRZEBYWAJ

Ą

CYCH W BUDYNKACH

Drgania mog

ą

 by

ć

 odbierane przez ludzi w sposób czynny lub w sposób bierny. Czynny od-

biór  drga

ń

  dotyczy  ludzi  maj

ą

cych  bezpo

ś

redni  wpływ  na  prac

ę

 

ź

ródeł  drga

ń

,  nadzoruj

ą

cych 

lub obsługuj

ą

cych urz

ą

dzenia wytwarzaj

ą

ce drgania: robotnik drogowy pracuj

ą

cy młotem pneuma-

tycznym  lub  obsługuj

ą

cy  walec  wibracyjny,  kierowca  lub  konduktor  w  poje

ź

dzie,  pilarz 

ś

cinaj

ą

cy 

drzewa itp.  Osoby  decyduj

ą

ce  si

ę

 na  wykonywanie  takiej pracy  podlegaj

ą

  prawu  pracy  i  zwi

ą

za-

nym z nim normom sanitarnym, chroni

ą

cym ich przed drganiami szkodliwymi dla ich zdrowia, nato-

miast nie mog

ą

 wymaga

ć

 zapewnienia im komfortu w tym zakresie. 

W ochronie 

ś

rodowiska rozwa

Ŝ

a si

ę

 tzw. bierny odbiór drga

ń

, czyli wpływ drga

ń

  na  czło-

wieka,  który  nie  obsługuje 

ź

ródeł  drga

ń

  ani  nie  ma  bezpo

ś

redniego  wpływu  na  ich  prac

ę

,  np. 

mieszka

ń

cy budynku, do którego docieraj

ą

 drgania komunikacyjne, pracownicy biurowca  znajduj

ą

-

cego si

ę

 obok hal produkcyjnych itp. W tych przypadkach diagnostyka wpływu drga

ń

 na ludzi wyko-

nywana jest w Polsce na podstawie normy PN-88/B-02173, zgodnej ze standardami ISO. Norma 

ta okre

ś

la dopuszczalne warto

ś

ci parametrów drga

ń

 mechanicznych w celu zapewnienia wyma-

ganego komfortu przebywania ludzi w pomieszczeniach, w zale

Ŝ

no

ś

ci od: 

  przeznaczenia  pomieszczenia  w  budynku  (mieszkalne,  biura,  warsztaty  pracy, 

szpitale, precyzyjne laboratoria itp.), 

  pory wyst

ę

powania drga

ń

 (dzie

ń

, tj. od godz. 6 do 22 lub noc, tj. od godz. 22 i    do 6), 

  charakteru i powtarzalno

ś

ci drga

ń

  kierunku  działania  drga

ń

  (drgania  poziome  lub  pionowe)  i  pozycji  człowieka 

podczas odbioru drga

ń

 (stoj

ą

ca lub le

Ŝą

ca). 

Warto

ść

 współczynnika szczytu analizowanych drga

ń

 nie powinna przekracza

ć

 5. 

Podstaw

ą

 oceny s

ą

 wyniki analizy cz

ę

stotliwo

ś

ciowej drga

ń

 zarejestrowanych w miejscu od-

bioru ich przez człowieka. Oceny tej dokonuje si

ę

 odr

ę

bnie dla kierunków poziomych i pio-

nowego z, przy zało

Ŝ

eniu, 

Ŝ

e: 

background image

 

  drgania w kierunku x i y oraz z traktowane s

ą

 odpowiednio jako poziome i pionowe 

dla ciała ludzkiego w ci

ą

gu dnia (w godzinach od 6 do 22), 

  drgania w kierunku x i y traktowane s

ą

 jako pionowe, a drgania pionowe z jako po-

ziome dla człowieka b

ę

d

ą

cego w pozycji le

Ŝą

cej, w ci

ą

gu nocy (w godzinach od 22 do 

6). 

 

Wspomniana norma dopuszcza dwie mo

Ŝ

liwo

ś

ci przeprowadzenia oceny wpływu drga

ń

 na 

ludzi: 

  na  podstawie  skorygowanej  w  dziedzinie  cz

ę

stotliwo

ś

ci  warto

ś

ci  skutecznej  (RMS)  przy-

spieszenia lub pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

 albo 

  na  podstawie  warto

ś

ci  skutecznej  (RMS)  przyspieszenia  lub  pr

ę

dko

ś

ci  drga

ń

  w  pasmach 

1/3 oktawowych (tercjowych). 

Poni

Ŝ

ej omówiono, jako cz

ęś

ciej stosowany, drugi sposób oceny, w którym ocena polega na 

porównaniu wg warunku; 

 

a<a    lub    v<v

dop

 

 

zmierzonych  warto

ś

ci  skutecznych  (RMS)  przyspieszenia  drga

ń

  a  lub  pr

ę

dko

ś

ci  drga

ń

  v  w 

pasmach  1  /3  oktawowych  dla  analizowanego  kierunku  drga

ń

  z  odpowiednimi warto

ś

ciami do-

puszczalnymi lub v

ć

o

Warto

ś

ci dopuszczalne przy spieszenia lub pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

 w pasmach 1/3 

oktawowych (tercjowych) wyznacza si

ę

 wg wzoru: 

a

dop

 = a

i

 - n    lub    v

dop

 = v

i

 * n 

gdzie: 

a

dop

 (v

dop

) - dopuszczalna warto

ść

 przyspieszenia (pr

ę

dko

ś

ci) w kierunku odbioru drga

ń

 dla 

pasma tercjowego o cz

ę

stotliwo

ś

ci 

ś

rodkowej f

i

 

a

i

  (v

i

)  -warto

ść

  przyspieszenia  (pr

ę

dko

ś

ci)  odpowiadaj

ą

ca  progowi  odczuwalno

ś

ci  drga

ń

 

przez człowieka dla pasma tercjowego o cz

ę

stotliwo

ś

ci 

ś

rodkowej f

 

n  - współczynnik przyjmowany w zale

Ŝ

no

ś

ci od przeznaczenia pomieszczenia, pory wyst

ę

po-

wania oraz charakteru drga

ń

 i ich powtarzalno

ś

ci 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

O

CENA WPŁYWU DRGA

Ń

 NA URZ

Ą

DZENIA ZNAJDUJ

Ą

CE SI

Ę

 W BUDYNKACH

Podstaw

ą

  dokonania  oceny  wpływu  drga

ń

  na  poszczególne  urz

ą

dzenia  jest  porównanie 

wyników pomiaru drga

ń

 z warto

ś

ciami dopuszczalnymi amplitud drga

ń

 podanymi przez producenta 

lub u

Ŝ

ytkownika urz

ą

dzenia. Ograniczenia wpływu drga

ń

 wynikaj

ą

 z wymaga

ń

 technologicznych w 

zakresie prawidłowego funkcjonowania urz

ą

dzenia, np. utrzymanie idealnie płaskiej powierzchni 

płynnego  metalu  w  procesie  produkcji  szkła  płaskiego  lub  elementów  optycznych,  prawidłowe 

funkcjonowanie dysków w urz

ą

dzeniach komputerowych du

Ŝ

ej mocy, stabilno

ść

 obrazu mikro-

skopów elektronowych itd. Warto

ś

ci dopuszczalne mog

ą

 by

ć

 podane przez producenta (lub u

Ŝ

yt-

kownika) w postaci warto

ś

ci szczytowej lub skutecznej (RMS): przemieszczenia – d

pr

ę

dko

ś

ci - v

u

 

lub przyspieszenia - a

u

 drga

ń

, okre

ś

lonej ogólnie lub dla pewnego pasma cz

ę

stotliwo

ś

ci. 

Je

Ŝ

eli  nie  s

ą

  znane  wymagania  producenta  urz

ą

dzenia,  to  mo

Ŝ

na  posłu

Ŝ

y

ć

  si

ę

  dopusz-

czalnymi  warto

ś

ciami  skutecznymi  pr

ę

dko

ś

ci  drga

ń

  v

a

  podanymi  normie  dla  urz

ą

dze

ń

  zakwalifi-

kowanych do poszczególnych klas wra

Ŝ

liwo

ś

ci na drgania. Klasa I – bardzo wra

Ŝ

liwe, klasa II – 

ś

rednio wra

Ŝ

liwe, klasa III – mało wra

Ŝ

liwe,  klasa IV – prawie niewra

Ŝ

liwe, klasa V –  zupełnie 

niewra

Ŝ

liwe. 

Ze wzgl

ę

du na kryteria oceny wyró

Ŝ

niono dwie grupy urz

ą

dze

ń

  maszyny i przyrz

ą

dy mechaniczne, 

  urz

ą

dzenia precyzyjne. 

W odniesieniu do pierwszej grupy (maszyny i przyrz

ą

dy mechaniczne) - do oceny przez po-

równanie z warto

ś

ciami dopuszczalnymi v

u

 nale

Ŝ

y przyjmowa

ć

 najwi

ę

ksze warto

ś

ci skuteczne pr

ę

d-

ko

ś

ci drga

ń

, zmierzone w jednym kierunku (jedna składowa) na poziomie podstawy przy unierucho-

mionej maszynie. 

W przypadku drga

ń

 harmonicznych o cz

ę

stotliwo

ś

ci f

u

 dopuszczalne warto

ś

ci skuteczne 

przemieszcze

ń

 d

u

 lub przyspiesze

ń

 a

U

 

mo

Ŝ

na oblicza

ć

 wg wzorów: 











2



 





 2







 

W stosunku  do  grupy  drugiej,  tj.  w  laboratoriach,  w  których  umieszczone  s

ą

  mikroskopy, 

wagi  precyzyjne,  optyczne  przyrz

ą

dy  pomiarowe  oraz  w  laboratoriach  hydraulicznych  nale

Ŝ

przyjmowa

ć

 dopuszczaln

ą

 warto

ść

 skuteczn

ą

 amplitudy pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

 v

t

 dla klasy I, przy czym 

wypadkowa pomierzonych warto

ś

ci skutecznych pr

ę

dko

ś

ci v

x

, v

i v

z

 z trzech wzajemnie prostopa-

dłych kierunków x, y powinna spełnia

ć

 warunek: 

  

 



 



 0,0001





 

 

 

 

 

 

background image

 

M

ETODYKA POMIARÓW DRGA

Ń

 DLA CELÓW DIAGNOSTYCZNYCH

Pomiar wibracji wymaga zastosowania aparatury specjalistycznej, przeznaczonej do tego 

celu.  

Elementy układu pomiarowego musz

ą

 by

ć

 dobrane pod wzgl

ę

dem: 

  rodzaju wielko

ś

ci mierzonej, charakteryzuj

ą

cej drgania (przemieszczenie - czujnik drogi, 

pr

ę

dko

ść

 - geofon, przyspieszenie - akcelerometr), 

  zakresu  pomiarowego,  tj.  maksymalnej  warto

ś

ci  amplitudy  (wielko

ś

ci  mierzonej),  jak

ą

 

mog

ą

 pomierzy

ć

 z zało

Ŝ

on

ą

 dokładno

ś

ci

ą

; wg definicji zakres pomiarowy jest to zbiór warto-

ś

ci wielko

ś

ci mierzonej, dla których przyjmuje si

ę

Ŝ

e bł

ą

d przyrz

ą

du pomiarowego jest za-

warty w okre

ś

lonych granicach(nic przekracza warto

ś

ci bł

ę

du granicznego), 

  zakresu  cz

ę

stotliwo

ś

ci,  w  którym  mog

ą

  pracowa

ć

  -  w  diagnostyce  wpływu  drga

ń

 na bu-

dynki i ludzi w budynkach musi by

ć

 to przedział od 1 do 100 Hz, 

  czuło

ś

ci,  wyra

Ŝ

onej  ilorazem  przyrostu  odpowiedzi  przyrz

ą

du  pomiarowego  (zmiennej  ob-

serwowanej,  np.  przesuni

ę

cia  wskazówki  na  podziałce)  przez  odpowiadaj

ą

cy  mu  przyrost 

sygnału wej

ś

ciowego (przyrost wielko

ś

ci mierzonej), 

  dokładno

ś

ci układu pomiarowego, charakteryzowanej przez bł

ą

d pomiaru jego elementów 

składowych. 

Do przybli

Ŝ

onej oceny wpływu drga

ń

 na budynki lub oceny wpływu drga

ń

 na ludzi mo

Ŝ

liwe jest 

wykorzystanie miernika (dozymetru) z wbudowanymi skalami wpływu. Miernik laki nie rejestruje 

przebiegów czasowych drga

ń

, a jedynie wskazuje warto

ś

ci przekroczenia poszczególnych progów 

wpływu drga

ń

 na budynki lub na ludzi w budynkach. Nale

Ŝ

y jednak pami

ę

ta

ć

Ŝ

e wskazania miernika 

maj

ą

  charakter  czysto  dozymetryczny,  nie  stanowi

ą

  pełnej  informacji  o  drganiach  i  nie  mog

ą

  by

ć

 

wykorzystane np. do pełnej (modelowej) analizy wpływu drga

ń

 na konstrukcj

ę

 budynku, sporz

ą

dza-

nia charakterystyk wymuszenia (np. w postaci spektrum odpowiedzi) czy do prognozowania wpływu 

drga

ń

 w sytuacjach podobnych do aktualnie mierzonej. 

 

Warunki  pomiaru  nale

Ŝ

y  okre

ś

li

ć

  w  programie  bada

ń

,  który  w  nawi

ą

zaniu  do  celu 

bada

ń

 powinien zawiera

ć

 m.in.: 

  inwentaryzacj

ę

 

ź

ródeł drga

ń

, maj

ą

cych wpływ na badane obiekty, 

  wybór  obiektów  (budynków)  do  bada

ń

,  je

Ŝ

eli  maj

ą

  one  reprezentowa

ć

  wi

ę

ksz

ą

  liczb

ę

  bu-

dynków, 

  dobór aparatury pomiarowej, 

  przewidywane rozmieszczenie punktów pomiarowych, 

  harmonogram bada

ń

 

Przy wyborze obiektów bada

ń

 bierze si

ę

 pod uwag

ę

  usytuowanie budynków wzgl

ę

dem 

ź

ródeł drga

ń

 (np. odległo

ść

 od jezdni), 

  typy konstrukcji budynków, ich stan techniczny i cechy dynamiczne oraz ich reprezentatyw-

no

ść

 dla całych grup s

ą

siednich obiektów, 

  warunki propagacji drga

ń

background image

 

  archiwalne materiały pomiarowe, 

  mo

Ŝ

liwo

ść

 dost

ę

pu do budynków i poszczególnych pomieszcze

ń

 

Pomiary mo

Ŝ

na podzieli

ć

 na: 

  pomiary dora

ź

ne (wyrywkowe), wykonywane sporadycznie w krótkim czasie, 

  monitoring, tj. pomiary wykonywane w sposób ci

ą

gły; stosowanie monitoringu zalecane w za-

rz

ą

dzaniu 

ś

rodowiskowym  powinno  odbywa

ć

  si

ę

  w  przypadku  istotnych  i  powtarzalnych  w 

czasie wpływów dynamicznych na 

ś

rodowisko. 

W trakcie pomiaru wyrywkowego nale

Ŝ

y sporz

ą

dzi

ć

 protokół pomiarowy, odnotowuj

ą

dane dotycz

ą

ce: 

  celu pomiaru, 

  podstawy pomiaru (normy), 

 

ź

ródeł drga

ń

  u

Ŝ

ytej aparatury i jej ustawie

ń

 (zakresów pomiarowych), 

  opisu budynku i jego stanu technicznego, 

  rozmieszczenia punktów pomiarowych (najlepiej ze szkicem), 

  przebiegu pomiarów oraz jego warunków (atmosferycznych, przypadkowych zakłóce

ń

 itp.), 

  składu osobowego zespołu pomiarowego. 

Protokół  powinien  tak

Ŝ

e  zawiera

ć

  zestawienie  warto

ś

ci  odczytanych  w  trakcie  pomiaru  (w 

szczególno

ś

ci dotyczy to odczytów z miernika dozymetrycznego). 

W  przypadku  systemu  monitoringu  powinien  zosta

ć

  sporz

ą

dzony  opis  systemu  zawieraj

ą

cy 

schemat systemu, dane wymienione powy

Ŝ

ej w punktach od a) do 0 waz instrukcj

ę

 obsługi sys-

temu. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

10 

 

B

Ł

Ę

DY WYKONAWSTWA W DIAGNOSTYCE WPŁYWU WIBRACJI NA 

Ś

RODOWISKO

Wadliwe  oceny  wpływu  wibracji  na 

ś

rodowisko  nie  s

ą

  niestety  rzadko

ś

ci

ą

. W

ś

ród najcz

ę

-

ś

ciej popełnianych bł

ę

dów wymieni

ć

 mo

Ŝ

na: 

  zastosowanie niewła

ś

ciwej aparatury pomiarowej, tj. nieprzystosowanej do pomiaru drga

ń

 o 

niskich  cz

ę

stotliwo

ś

ciach  (od  1  Hz  do  100  Hz)  albo  o  nieodpowiednim  zakresie  pomiaro-

wym; zdarzaj

ą

 si

ę

 np. przypadki stosowania aparatury wyspecjalizowanej do pomiaru ha-

łasu, 

  niewyeliminowanie wpływu hałasu na czujniki do pomiaru drga

ń

  wykonywanie pomiaru w niewła

ś

ciwych dla zastosowanej aparatury warunkach temperatury 

i wilgotno

ś

ci, 

  wynikaj

ą

cy  z  nieznajomo

ś

ci  pracy  dynamicznej  konstrukcji  -  pomiar  drga

ń

  w  niewła

ś

ci-

wych  punktach  budynku,  np.  pomiar  lokalnych  drga

ń

  elementów  konstrukcji  lub  pomiar  w 

miejscach, gdzie nie wyst

ą

pi

ą

 maksymalne warto

ś

ci wpływu drga

ń

 na ludzi czy urz

ą

dzenia 

w budynku, 

  mocowanie  czujników  pomiarowych  w  miejscach  niezwi

ą

zanych  z  konstrukcj

ą

  (odparzone 

tynki, niezwi

ą

zane z podło

Ŝ

em posadzki, np. lu

ź

ne klepki parkietu itp.), 

  niewła

ś

ciwe przyj

ę

cie wymuszenia kinematycznego w obliczeniach dynamicznych konstruk-

cji, np. w postaci przebiegu czasowego drga

ń

 gruntu bez uwzgl

ę

dnienia redukcji drga

ń

 wyni-

kaj

ą

cej z interakcji dynamicznej grunt-budynek, 

  analiza przesterowanych przebiegów drga

ń

 (przekroczony zakres pomiarowy) lub przebiegów 

o zbyt wysokim poziomie szumów w stosunku do analizowanego sygnału pomiarowego, 

  analiza  przebiegów  drga

ń

  wraz  z  zarejestrowanymi  lokalnymi  zakłóceniami  (np.  chodzenie 

ludzi w pobli

Ŝ

u czujnika pomiarowego, trzaskanie drzwiami) lub zakłóceniami aparaturowymi 

(w przypadku sprz

ę

tu pomiarowego słabej jako

ś

ci), 

  nieodfiltrowanie drga

ń

 o wysokich cz

ę

stotliwo

ś

ciach przed wykonaniem analizy sygnału, 

  zastosowanie do analiz (do podziału na pasma cz

ę

stotliwo

ś

ci) filtrów o niewła

ś

ciwych cha-

rakterystykach. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

11 

 

C

ZYNNIKI WPŁYWAJ

Ą

CE NA POZIOM DRGA

Ń

 PARASEJSMICZNYCH

A.  rodzaj  i  typ  mechaniczny  oraz  stan  zachowania  pojazdu  wywołuj

ą

cego  drgania.  W 

szczególno

ś

ci mog

ą

 odgrywa

ć

 rol

ę

  kształt pojazdu (przy du

Ŝ

ych pr

ę

dko

ś

ciach) i jego ci

ęŜ

ar własny, 

  wywa

Ŝ

enie elementów pojazdu, 

  stopie

ń

 obci

ąŜ

enia (załadowania) pojazdu, 

  rodzaj układu resorowania, 

  stan zachowania pojazdu, szczególnie układu resorowania i kół (niewywa-

Ŝ

enia kół, owa-

iizacja, lokalne spłaszczenia na obwodzie koła), 

  sposób przekazywania drga

ń

 na szyn

ę

  rozstaw osi zestawów kołowych (poruszaj

ą

cych si

ę

 po torze stykowym). 

B.  rodzaj  i  stan  nawierzchni  (np.  tor,  podtorze),  po  której  porusza  si

ę

  po 

jazd. W szczególno

ś

ci: 

  rodzaj szyny (styki szyn, styk z kołem, przekazanie obci

ąŜ

e

ń

), 

  sposób  podparcia  szyny,  rodzaj  i  wielko

ść

  podpór  (podkłady  drewniane,  betonowe,  po-

przeczne, podłu

Ŝ

ne, płyty itp.), 

  elementy przenosz

ą

ce drgania z szyny na otoczenie (podtorze, wibroizolacja itp.), 

  sztywno

ść

 pionowa i pozioma całej nawierzchni, 

  rozwi

ą

zania w miejscach osobliwych (skrzy

Ŝ

owania, rozjazdy, zwrotnice, łuki itp.), 

  stan nawierzchni (nierówno

ś

ci nawierzchni drogowej, falisto

ść

 szyn itp.) 

C.  sposób poruszania si

ę

 pojazdu (tzw. stany jazdy), w tym: 

  pr

ę

dko

ść

 pojazdu, 

  tor ruchu (prosta, łuk), 

  zatrzymywanie si

ę

 i ruszanie pojazdu, 

  nakładanie 

si

ę

 

drga

ń

 

wywołanych 

ruchem 

wi

ę

kszej 

liczby 

pojazdów 

(np. 

równoczesne mijanie si

ę

 pojazdów). 

D.  rodzaj i stan podło

Ŝ

a, przez które propaguj

ą

 sie drgania: 

  budowa geotechniczna podło

Ŝ

a, 

  warunki wodne w podło

Ŝ

u, 

  wyst

ę

powanie przegród w gruncie, szczelin, infrastruktury podziemnej itp. 

E.  odległo

ść

 i usytuowanie obiektu odbieraj

ą

cego drgania w stosunku do 

ź

ródła drga

ń

F.  rodzaj i stan obiektu odbieraj

ą

cego drgania: 

  typ budynku, jego konstrukcja i geometria, 

  sposób posadowienia, 

  stan zachowania obiektu, 

  obci

ąŜ

enia i inne wpływy dodatkowe, 

  cechy dynamiczne konstrukcji (cz

ę

stotliwo

ś

ci drga

ń

 własnych, tłumienie). 

G.  w odniesieniu do metra dochodz

ą

 dodatkowo dwa czynniki: 

  zagł

ę

bienie tunelu metra, 

  rodzaj obudowy tunelu, przez któr

ą

 propagowane s

ą

 drgania na zewn

ą

trz. 

background image

12 

 

W przypadku innych 

ź

ródeł drga

ń

 czynniki wymienione w grupach D, E i F (czyli zwi

ą

zane 

z  propagacj

ą

  i  odbiorem  drga

ń

  przez  budynki)  zachowaj

ą

  swoj

ą

  wa

Ŝ

no

ść

,  natomiast  zmianie 

ulegn

ą

  czynniki  zwi

ą

zane  z  generowaniem  drga

ń

.  I  tak  poziom  drga

ń

  wywołanych  wbijaniem 

pali fundamentowych lub 

ś

cianek szczelnych b

ę

dzie zale

Ŝ

ał m.in. od: 

  rodzaju  i  konstrukcji  pala  lub  elementu 

ś

cianki  szczelnej  (wbijanie  rury  obsa-dowej  lub 

bezpo

ś

rednio pala, przekrój poprzeczny wbijanego elementu oraz kształt stopy wbijane-

go elementu itp.), 

  technologii wbijania (udarowe, wibracyjne), 

  parametrów pracy urz

ą

dzenia wbijaj

ą

cego (cz

ę

stotliwo

ść

 pracy wibratora i warto

ść

 wzbu-

dzanej siły dynamicznej, wysoko

ść

 spadania młota kafara itp.), 

  budowy podło

Ŝ

a w miejscu wbijania pala (opory wbijania). 

 

Poziom drga

ń

 wywołanych prac

ą

 wibracyjnych walców drogowych b

ę

dzie zale

Ŝ

ał m.in. od: 

  typu walca wibracyjnego b

ę

d

ą

cego 

ź

ródłem drga

ń

  parametrów  pracy  walca,  takich  jak  amplituda  i  cz

ę

stotliwo

ść

  wibracji  oraz  warto

ś

ci  wzbu-

dzanej siły dynamicznej, 

  typu zag

ę

szczanego podło

Ŝ

a, jego naturalnej sztywno

ś

ci i stanu zag

ę

szczenia. 

 

W  przypadku  drga

ń

  wywołanych  wybuchami  i  odstrzałami  (np.  w  kamieniołomach  lub  kopal-

niach odkrywkowych) charakteryzuj

ą

cymi to 

ź

ródło drga

ń

, czynnikami, które trzeba bra

ć

 pod uwa-

g

ę

 s

ą

 m.in.: 

  rodzaj zapalników i materiału wybuchowego oraz wielko

ść

 zastosowanego ładunku, 

  technologia strzelania: ładunki całe lub dzielone, długo

ść

 otworów strzelniczych i ich układ w 

stosunku do górotworu i miejsca odbioru drga

ń

, rozmieszczenie poziome j pionowe otworów 

strzelniczych, 

  budowa geologiczna eksploatowanego zło

Ŝ

a, morfologia terenu, poziom wody gruntowej. 

P

RZYKŁADY WPŁYWU WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA POZIOM DRGA

Ń

 PARASEJSMICZNYCH

  wpływ stanu kół pojazdu 

  wpływ sztywno

ś

ci podło

Ŝ

  wpływ pr

ę

dko

ś

ci pojazdu i obci

ąŜ

enia u

Ŝ

ytkowego 

  wpływ odległo

ś

ci od 

ź

ródia drga

ń

 (propagacja drga

ń

  interakcja dynamiczna - przenoszenie si

ę

 drga

ń

 z gruntu na budynek 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

13 

 

P

ROCEDURY OCHRONY 

Ś

RODOWISKA PRZED DRGANIAMI

Stref

ę

, w której zabudowa wymaga uwzgl

ę

dnienia (zarówno w projektowaniu, jak i eksplo-

atacji) wpływów dynamicznych (parasejsmicznych) wywołanych przez dane 

ź

ródło drga

ń

 nazy-

wa  si

ę

  stref

ą

  oddziaływa

ń

  dynamicznych  (lub  stref

ą

  wpływów  dynamicznych)  tego 

ź

ródła. 

Rozmiar  tej  strefy  okre

ś

la  si

ę

  poprzez  podanie  zasi

ę

gu  strefy  oddziaływa

ń

  dynamicznych

czyli  odległo

ś

ci  od 

ź

ródła  drga

ń

  do  granicy  strefy.  Zasi

ę

g  strefy  powinien  zosta

ć

  ustalony  dla 

danego; go 

ź

ródła drga

ń

 i w nawi

ą

zaniu do istniej

ą

cych warunków gruntowo-wodnych na pod-

stawie pomiarów dynamicznych.  

W praktyce,  w  odniesieniu do  zabudowy  w  strefie  oddziaływa

ń

  dynamicznych,  mog

ą

  wy-

st

ą

pi

ć

 nast

ę

puj

ą

ce sytuacje diagnostyczne: 

  istniej

ą

cy budynek podlega wpływom dynamicznym z istniej

ą

cego 

ź

ródła drga

ń

  projektowany  budynek  b

ę

dzie  podlegał  wpływom  dynamicznym  z  istniej

ą

cego 

ź

ródła 

drga

ń

  istniej

ą

cy  budynek  b

ę

dzie  podlegał  wpływom  dynamicznym  z  projektowanego 

ź

ródła 

drga

ń

 (np. inwestycji komunikacyjnej), 

  projektowany budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z projektowanego 

ź

ródła 

drga

ń

   

1)  Istniej

ą

cy budynek podlega wpływom dynamicznym istniej

ą

cego 

ź

ródła drga

ń

 

Jest to sytuacja stosunkowo prosta: nale

Ŝ

y wykona

ć

 pomiary dynamiczne  w budynku i do-

kona

ć

 ocen diagnostycznych oraz, je

ś

li to konieczne, poda

ć

 sposoby ochrony budynku przed nad-

miernym poziomem drga

ń

2)  Projektowany budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z istniej

ą

cego 

ź

ródła 

drga

ń

 

W tej sytuacji konieczne jest wykonanie prognozy wpływu drga

ń

 na projektowany budynek na 

podstawie  pomiarów  drga

ń

  wywołanych  przez  istniej

ą

ce 

ź

ródło  drga

ń

  w  istniej

ą

cych  budynkach 

podobnych  do  projektowanego  (pod  wzgl

ę

dem  konstrukcji,  usytuowania  wzgl

ę

dem 

ź

ródła  drga

ń

warunków posadowienia  itp.). Je

Ŝ

eli nie ma mo

Ŝ

liwo

ś

ci skorzystania z wyników takich pomiarów 

(np.  nie  istnieje  porównywalny  budynek),  to  nale

Ŝ

y  wykona

ć

  pomiary  drga

ń

  gruntu  w  miejscu 

przyszłego  posadowienia  projektowanego  budynku,  a  nast

ę

pnie  sporz

ą

dzi

ć

  prognoz

ę

,  uwzgl

ę

d-

niaj

ą

c redukcj

ę

 drga

ń

 na styku grunt-budynek. Nie uwzgl

ę

dnienie zjawiska redukcji drga

ń

 przeka-

zuj

ą

cych si

ę

 z gruntu na budynek grozi znacznym przewymiarowaniem konstrukcji budynku oraz 

ewentualnym wykonaniem zb

ę

dnych, a kosztownych, zabezpiecze

ń

 wibroizolacyjnych. 

Prognoza powinna zawiera

ć

 ocen

ę

 wpływu przewidywanych drga

ń

 na konstrukcj

ę

 budynku, 

a tak

Ŝ

e na ludzi (i ewentualnie urz

ą

dzenia) w budynku, obliczenia dynamiczne w celu okre

ś

lenia sił 

bezwładno

ś

ci  obci

ąŜ

aj

ą

cych  konstrukcj

ę

  (je

ś

li  to  konieczne  do  uwzgl

ę

dnienia  w  projekcie  budyn-

ku),  zalecenia  konstrukcyjne  wraz  z  proponowanymi  w  uzasadnionych  przypadkach 

ś

rodkami 

technicznymi maj

ą

cymi na celu obni

Ŝ

enie poziomu drga

ń

 budynku. 

 

background image

14 

 

3)  Istniej

ą

cy budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z projektowanego 

ź

ródła 

drga

ń

 (nowej inwestycji) 

Ze  wzgl

ę

du  na  wpływy  dynamiczne,  przed  rozpocz

ę

ciem  prac  zwi

ą

zanych  z  budow

ą

  lub 

modernizacj

ą

 

ź

ródła  drga

ń

  (np.  drogi,  linii  tramwajowej,  metra  itp.),  powinny  zosta

ć

  wykonane 

nast

ę

puj

ą

ce prace: 

  inwentaryzacja stanu technicznego (uszkodze

ń

) zabudowy istniej

ą

cej w strefie oddziaływa

ń

 

dynamicznych 

ź

ródła drga

ń

  badania tła dynamicznego, tj. wpływów dynamicznych na istniej

ą

c

ą

 zabudowy pochodz

ą

cych 

z dotychczasowych 

ź

ródeł drga

ń

 działaj

ą

cych przed rozpocz

ę

ciem budowy nowej inwesty-

cji, 

  prognoza wpływu na istniej

ą

c

ą

 zabudow

ę

 drga

ń

 wywołanych budow

ą

 i eksploatacj

ą

 nowej 

inwestycji. 

Inwentaryzacja  stanu  technicznego  poszczególnych  obiektów  istniej

ą

cej  zabudowy  powinna 

zawiera

ć

  obok  danych  ogólnych  (adres,  wła

ś

ciciel,  rok  budowy,  przeznaczenie  itd.)  podstawowe 

dane materiałowo-konstrukcyjne budynku .(w tym tak

Ŝ

e sposób i gł

ę

boko

ść

 posadowienia), dane o 

budowie geotechnicznej podło

Ŝ

a, dane o usytuowaniu poziomym i pionowym projektowanego 

ź

ródła 

drga

ń

 wzgl

ę

dem obiektu, a tak

Ŝ

e o technologii budowy w s

ą

siedztwie  inwentaryzowanego obiektu 

oraz szczegółowy opis uszkodze

ń

 wyst

ę

puj

ą

cych w inwentaryzowanym obiekcie. 

W  celu  okre

ś

lenia  tła  dynamicznego  powinny  zosta

ć

  przeprowadzone  pomiary  drga

ń

  pocho-

dz

ą

cych ze 

ź

ródeł działaj

ą

cych przed rozpocz

ę

ciem budowy nowej inwestycji. Pomiary powinny zo-

sta

ć

 wykonane w wybranych budynkach, reprezentatywnych (pod wzgl

ę

dem konstrukcji, lokalizacji, 

warunków posadowienia i propagacji drga

ń

 itd.) dla zabudowy znajduj

ą

cej si

ę

 w strefie oddziaływa

ń

 

dynamicznych nowej inwestycji. Pomiary powinny uwzgl

ę

dnia

ć

 ocen

ę

 wpływu drga

ń

 na konstrukcj

ę

 

budynków, jak i na ludzi w tych budynkach przebywaj

ą

cych. 

Prognoza wpływu drga

ń

 wywołanych budow

ą

 i eksploatacj

ą

 nowej inwestycji na istniej

ą

c

ą

 za-

budow

ę

 powinna zawiera

ć

a)  inwentaryzacj

ę

 

ź

ródeł drga

ń

, jakie wyst

ą

pi

ą

 w czasie budowy nowej inwestycji, wytypowanie 

obiektów  budowlanych,  które  mog

ą

  si

ę

  znale

źć

  w  zasi

ę

gu  wpływów  dynamicznych  pocho-

dz

ą

cych z tych 

ź

ródeł oraz okre

ś

lenie sposobów zabezpieczenia zabudowy przed nadmier-

nym wpływem tych drga

ń

b)  wst

ę

pne  okre

ś

lenie  obiektów  najbardziej  nara

Ŝ

onych  na  wpływy  dynamiczne  wywołane 

przyszł

ą

 eksploatacj

ą

 nowej inwestycji, przewidywany poziom tych wpływów oraz propono-

wane  w  uzasadnionych  przypadkach 

ś

rodki  techniczne  maj

ą

ce  na  celu  lokalne  obni

Ŝ

enie 

tego poziomu, 

c)  wskazanie obiektów, w których drgania powinny by

ć

 monitorowane przez pomiary dynamicz-

ne prowadzone w sposób ci

ą

gły lub przez okresowe pomiary kontrolne. 

 

Niezale

Ŝ

nie od lego, czy nowa inwestycja b

ę

dzie stanowi

ć

 w przyszło

ś

ci 

ź

ródło drga

ń

, czy 

te

Ŝ

 nie, bardzo wa

Ŝ

ne (a niestety czasem pomijane) s

ą

 wpływy dynamiczne wyst

ę

puj

ą

ce w czasie 

budowy. Niektóre urz

ą

dzenia i technologie budowlane mog

ą

 by

ć

 

ź

ródłem znacznych szkodliwych 

oddziaływa

ń

 na s

ą

siednie budynki, wymieni

ć

 tu nale

Ŝ

y m.in. drogowe walce wibracyjne, wbijanie pali 

background image

15 

 

fundamentowych w grunt, wibracyjne lub udarowe wbijanie w grunt 

ś

cianek szczelnych, wybuchowe 

lub  udarowe  prace  wyburzeniowe  itd.  W  razie  konieczno

ś

ci  ograniczenia  poziomu  drga

ń

  powinny 

zosta

ć

  okre

ś

lone  parametry  pracy  urz

ą

dze

ń

  wywołuj

ą

cych  drgania  (np.  dopuszczalne  wysoko

ś

ci 

spadania młota kafara, dopuszczalne cz

ę

sto

ś

ci i amplitudy pracy urz

ą

dze

ń

 wibracyjnych) oraz od-

legło

ś

ci od zabudowy, w jakich te urz

ą

dzenia mog

ą

 pracowa

ć

 przy zachowaniu zaleconych pa-

rametrów pracy. Bior

ą

c pod uwag

ę

 tymczasowy charakter 

ź

ródeł drga

ń

 wyst

ę

puj

ą

cych w trakcie bu-

dowy mo

Ŝ

na najcz

ęś

ciej pomin

ąć

 wpływ tych drga

ń

 na ludzi przebywaj

ą

cych w budynkach, o ile nie 

s

ą

 to prace prowadzone w godzinach nocnych, tj. od godziny 22 do godziny 6. 

 

4)  Projektowany  budynek  b

ę

dzie  podlegał  wpływom  dynamicznym  z  projektowanego 

ź

ródła drga

ń

 

W tym przypadku nale

Ŝ

y wykona

ć

 prognoz

ę

 drga

ń

, przy czym podstaw

ą

 prognozy powinny 

by

ć

 pomiary wykonane w istniej

ą

cym, podobnym (pod wzgl

ę

dem konstrukcji, usytuowania wzgl

ę

dem 

ź

ródła drga

ń

, warunków posadowienia itp.) do projektowanego budynku, który jest poddany wpły-

wom dynamicznym z podobnego do projektowanego 

ź

ródła drga

ń

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

16 

 

S

PEKTRUM ODPOWIEDZI

Spektrum  odpowiedzi  zawiera  informacje  o  wymuszeniu  kinematycznym.  Jest  to  funkcja 

podaj

ą

ca maksymalne warto

ś

ci bezwzgl

ę

dne odpowiedzi oscylatorów na wymuszenie kinema-

tyczne w zale

Ŝ

no

ś

ci od okresów drga

ń

 własnych oscylatorów przy zało

Ŝ

onej warto

ś

ci tłumienia.  

Rozró

Ŝ

nia  si

ę

  spektrum  przemieszczeniowe  /S

d

/,  pr

ę

dko

ś

ciowe  /S

v

/  i  przyspieszeniowe  

/S

a

/.  Wyra

Ŝ

aj

ą

  one  odpowied

ź

  oscylatora  odpowiednio  w  przemieszczeniach  i  pr

ę

dko

ś

ciach 

wzgl

ę

dnych oraz   w przyspieszeniach bezwzgl

ę

dnych. 

 

Zale

Ŝ

no

ś

ci mi

ę

dzy spektrami: 











 



! 

"

   



#





 

! 

"

   



$%

 

%

&'( )

 



*

- zapis EC8 

Punktem wyj

ś

cia dla idei spektrum odpowiedzi jest przyj

ę

cie modelu obiektu w postaci 

oscylatora, którego drgania s

ą

 wymuszone ruchami podło

Ŝ

a. Dla konkretnej warto

ś

ci 

/przy 

ustalonym D/ oblicza si

ę

 przemieszczenie wzgl

ę

dne oscylatora y/t/, wyznaczaj

ą

c jego ekstre-

mum. Absolutna warto

ść

 tego ekstremum nazywana jest przemieszczeniem spektralnym. Przy 

wykorzystaniu rachunku ró

Ŝ

niczkowego mo

Ŝ

na obliczy

ć

 warto

ść

 wzgl

ę

dnej pr

ę

dko

ś

ci oraz 

bezwzgl

ę

dnego przyspieszenia oscylatora. Wyznaczane w ten sposób warto

ś

ci pr

ę

dko

ś

ci spek-

tralnej oraz przyspieszenia spektralnego daj

ą

 w efekcie odpowiednio pr

ę

dko

ś

ciowe oraz bez-

wzgl

ę

dne przyspieszeniowe spektrum odpowiedzi. 

 

 

 

 

 

 

background image

17 

 

S

POSOBY OGRANICZENIA WPŁYWÓW DYNAMICZNYCH

Je

Ŝ

eli  rozwa

Ŝ

any budynek  znajduje  si

ę

  w  zasi

ę

gu  znacznych oddziaływa

ń

 dynamicznych,  to 

nale

Ŝ

y d

ąŜ

y

ć

 do ograniczenia tych oddziaływa

ń

. Podstawowym i najbardziej skutecznym sposo-

bem jest ograniczenie emisji w 

ź

ródle drga

ń

  regulacja  parametrów  pracy 

ź

ródła  drga

ń

,  np.  cz

ę

stotliwo

ś

ci  pracy  walca  wibracyjnego  czy 

młota  wibracyjnego,  wysoko

ś

ci  spadania  młota  kafara,  wielko

ś

ci  ładunku  wybuchowego, 

pr

ę

dko

ś

ci pojazdów itp., 

  utrzymywanie  wła

ś

ciwego  stanu  technicznego 

ź

ródła  drga

ń

  (zlikwidowanie  nierówno

ś

ci 

jezdni, reprofilacja kół itd.), 

  wprowadzenie  wibroizolacji  w 

ź

ródle  drga

ń

  (w  konstrukcji  pojazdów,  w  poł

ą

czeniu  szyny  z 

podtorzem, pomi

ę

dzy podtorzem a podbudow

ą

 torowiska) -rys. 36 i 37. 

Drug

ą

 mo

Ŝ

liwo

ś

ci

ą

  jest ograniczenie propagacji drga

ń

 poprzez  wprowadzenie przegrody wi-

broizolacyjnej pomi

ę

dzy 

ź

ródłem drga

ń

 a budynkiem . Przegroda taka musi by

ć

 dobrana do charak-

teru  izolowanych  drga

ń

  pod  wzgl

ę

dem  jej  konstrukcji  (cech  materiału),  wymiarów  i  usytuowania 

wzgl

ę

dem 

ź

ródła drga

ń

 i chronionego obiektu. 

Trzecia grupa zabezpiecze

ń

 dotyczy budynku, szczególnie takiego, który ma by

ć

 dopiero bu-

dowany.  Mo

Ŝ

liwe  jest  wprowadzenie  wibroizolacji  pomi

ę

dzy  pod  ło

Ŝ

em  lub  fundamentami  a 

konstrukcj

ą

 budynku. Je

Ŝ

eli przewiduje si

ę

 niewielkie przekroczenia progów komfortu w zakre-

sie wpływu drga

ń

 na ludzi, to mo

Ŝ

liwe jest zmniejszenie tego wpływu poprzez wprowadzenie war-

stwy wibroizolacyjnej w konstrukcji tzw. podłogi pływaj

ą

cej, a tak

Ŝ

e poprzez zastosowanie wykładzin 

podłogowych o odpowiednio dobranych wła

ś

ciwo

ś

ciach. 

We  wszystkich  omawianych  tu  sytuacjach  uprowadzenie  wibroizolacji  powinno  by

ć

  poprze-

dzone  obliczeniami  dynamicznymi  (symulacj

ą

  numeryczn

ą

)  potwierdzaj

ą

cymi  skuteczno

ść

  wy-

branego  wariantu  wibroizolacji.  Podstaw

ą

  oblicze

ń

  symulacyjnych  s

ą

  dane  materiałowe  dostar-

czone  przez  producenta  materiału  wibroizolacyjnego,  a  obejmuj

ą

ce  m.in.  warto

ś

ci  modułu  od-

kształcenia  podłu

Ŝ

nego  (moduł  Younga)  i  tłumienia  drga

ń

  w  poszczególnych  pasmach  cz

ę

-

stotliwo

ś

ci. Dobieraj

ą

c wibroizolacj

ę

 nale

Ŝ

y zwróci

ć

 uwag

ę

 na jej skuteczno

ść

 w niskich pasmach 

cz

ę

stotliwo

ś

ci od 1 do ok. 30 Hz. Jest to szczególnie istotne ze  wzgl

ę

du  na  wpływ  drga

ń

  nisko-

cz

ę

stotliwo

ś

ciowych na budynki oraz wyst

ę

puj

ą

ce na ogół trudno

ś

ci z wytłumieniem tych drga

ń

Z  reguły  w  wy

Ŝ

szych  pasmach  cz

ę

stotliwo

ś

ci  wytłumienie  drga

ń

  jest  łatwiejsze  i  bardziej  sku-

teczne,  st

ą

d  informacje  handlowe  cz

ę

sto  dotycz

ą

  głównie  tego  zakresu  cz

ę

stotliwo

ś

ci.  Istotna 

jest  tak

Ŝ

e  informacja  na  temat  starzenia  si

ę

  materiału  wibroizolacyjnego,  tj.  w  jakim  stopniu 

zmieniaj

ą

 si

ę

 jego wła

ś

ciwo

ś

ci w czasie. 

Konieczno

ść

  wykonania  oblicze

ń

  (lub  bada

ń

  do

ś

wiadczalnych)  potwierdzaj

ą

cych skutecz-

no

ść

 wibroizolacji w przypadku konkretnego jej zastosowania wynika m.in. z faktu, 

Ŝ

e przewidywa-

nia  co  do  tej  skuteczno

ś

ci  przekraczaj

ą

  mo

Ŝ

liwo

ś

ci intuicyjnej oceny. Na podstawie odczu

ć

 aku-

stycznych panuje np. przekonanie, 

Ŝ

e im mniej sztywna (bardziej „mi

ę

kka") wibroizolacja, tym wi

ę

k-

sza jej skuteczno

ść

, tymczasem w okre

ś

lonych rozwi

ą

zaniach mo

Ŝ

e ona gorzej spełnia

ć

 swoj

ą

 rol

ę

 

od materiału o wi

ę

kszej sztywno

ś

ci. W skrajnych przypadkach 

ź

le zaprojektowana wibroizolacja 

mo

Ŝ

e  by

ć

  nieskuteczna  lub  nawet  powodowa

ć

  wzrost  poziomu  wpływów  dynamicznych  w  sto-

background image

18 

 

sunku  do  sytuacji  sprzed  wprowadzenia  wibroizolacji.  Niekiedy  istotne  jest  tak

Ŝ

e  sprawdzenie, 

jakie zmiany mog

ą

 zaj

ść

 w samym 

ź

ródle drga

ń

 po wprowadzeniu wibroizolacji (np. czy nie wzrosn

ą

 

nadmiernie wychylenia wagonów poruszaj

ą

cych si

ę

 po torze z wibroizolacj

ą

).