RSS

Сравнение результатов измерений уровней вибрации полученных путем измерений ручной фиксации и при помощи автоматизированной станции мониторинга на примере строительных площадок г. Москвы

11:08 22.07.2019

1. Введение

Качество жизни жителя современного мегаполиса определяется многочисленными факторами, важную роль из которых составляют физические факторы окружающей среды. Среди них, вибрационное воздействие на человека занимает одно из лидирующих мест. Вибрация оказывает негативное воздействие на условия проживания человека, качество его труда, здоровье и т.д. Повышенные уровни вибрации также оказывают разрушающее воздействие на конструкцию зданий и сооружений.

Основными источниками вибрационного воздействия в городах являются: наземный и подземный транспорт, производство строительных работ, промышленные предприятия.

Для оценки воздействия вибрации на человека нормативно правовыми актами предусмотрено санитарно-гигиеническое нормирование, а для оценки воздействия на конструкцию зданий и сооружений установлены технические нормы и правила.

2. Санитарно-гигиеническое нормирование

Степень воздействия вибрации на человека зависит от ее спектрального состава, продолжительности, направления, места приложения и источника возникновения. Учет вышеперечисленных факторов необходим при осуществлении санитарно-гигиенического нормирования и обязателен, согласно требованиям действующей нормативной документации. Производится частотный анализ, интегральная оценка с учетом коррекций на восприимчивость человека, а также времени вибрационного воздействия (воспринимаемой дозы вибрации за нормируемый период).

В качестве нормируемых параметров используются уровни виброскорости и виброускорения, выражаемые в линейных единицах (м/с и м/с2, соответственно) или в децибелах (дБ). Частотный диапазон нормирования для общей вибрации составляет от ~1 до 100 Гц и разделен на шесть октавных полос частот со среднегеометрическими значениями 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц. Предельно допустимые уровни вибрации для рабочих мест, а также для помещений жилых и общественных зданий приведены в санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

3. Техническое нормирование

Воздействие вибрации на конструкцию жилых и общественных зданий выражается в риске возможного появления повреждений, способных снизить ее эксплуатационные характеристики: уменьшить устойчивость, ухудшить несущую способность перекрытий. Степени повреждений, в результате воздействия вибрации, разделяют на легкие, умеренные и тяжелые.

Постоянный или периодический контроль вибрационного воздействия зданий и сооружений необходим для определения степени опасности действующих нагрузок. Контролируемыми параметрами являются длительность возбуждения, спектральный состав (в диапазоне частот от 1 до 300 Гц) и уровни виброскорости (пиковое значение). Предельно допустимые уровни для зданий различных категорий приведены в государственном стандарте ГОСТ Р 52892-2007.

4. Проведение измерений вибрации

Гигиеническая оценка уровней вибрации в жилых и общественных зданиях предусматривает проведение измерений в помещениях, для которых установлены предельно допустимые уровни, наиболее приближенных к источникам. Точки проведения измерений выбираются в местах наибольших уровней вибрации, которые могут быть определены по результатам предварительных измерений. Измеряемые параметры фиксируются в трех взаимно перпендикулярных направлениях: одном вертикальном и двух горизонтальных, совпадающих с направлениями главных осей здания (рис. 1). Нормируемыми периодами контроля являются дневное (с 07:00 до 23:00) и ночное (с 23:00 до 07:00) время суток. Время проведения измерений выбирается таким образом, чтобы обеспечить получение значений уровней вибрации, представительных для всего периода контроля.

01.png

Рис. 1 – Направление измерительных осей

Измерение уровней вибрации с целью оценки влияния ее воздействия на конструкцию здания производятся непосредственно на его ограждающих конструкциях (внешние несущие стены здания), допускается проведение измерений на грунте в близи фундамента. Точки проведения измерений выбираются со стороны здания, обращенной к источнику вибрации на высоте не более 1 м от уровня грунта, расположенные вблизи углов и посередине стены. Для зданий выше 4-х этажей рекомендуется проведение измерений по всей высоте стены с шагом 12 м. Период контроля может составлять от одного дня до нескольких недель и устанавливается в зависимости от категории источника.

5. Методы контроля вибрации путем ручной фиксации

Прямые измерения уровней вибрации внутри помещений жилых и общественных зданий проводятся с использованием специального оборудования, а именно виброметров, состоящих из блока обработки данных и акселерометра в качестве чувствительного элемента измерительной цепи. Оператор и измерительное оборудование располагаются непосредственно в нормируемом помещении. На основании общего анализа информации об источниках и продолжительности вибрационного воздействия, оператором выбирается один или несколько периодов измерений. Основная задача выбора периодов наблюдения - обеспечить получение эквивалентного значения уровня вибрации, представительного для всего периода контроля.

На практике выбор интервала измерений оказывает решающую роль на итоговый результат. Например, при мониторинге уровней вибрации от строительных площадок г. Москвы, специалистами Государственного бюджетного учреждения города Москвы «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» возникали ситуации при которых разница в результатах измерений составляла свыше 5 дБ. Такое различие связано с видами строительных работ и их интенсивностью. Наибольшие уровни вибрационного воздействия фиксируются при проведении работ по погружению и извлечению шпунтового ограждения, погружению свай. Установлено, что даже при работе одних и тех же механизмов, в один и тот же строительный период может наблюдаться существенная разница в уровнях вибрации, что связано с геологическими особенностями местности (наличие уплотнений или камней в грунте на месте производства работ).

Практическим путем установлено, что уровни вибрации от строительных площадок могут существенно различаться в зависимости от периода наблюдения. Подобные эффекты для таких источников шума как городской автомобильный и рельсовый транспорт в ходе измерений не проявляются.

К особенностям контроля вибрации от строительных площадок путем ручной фиксации можно отнести:

· оценка на небольшом интервале времени;

· наличие дополнительной погрешности измерений, связанной с работой оператора и измерительной аппаратуры;

· выбор периода измерений основан на оценке лица, производящего измерение, что может привести к тому, что отклонение результата от представительного значения будет существенно превышать неопределенность измерений, обусловленную средствами измерений и условиями его применения.

6. Методы контроля вибрации при помощи автоматизированной станции мониторинга

При использовании станций мониторинга шума производится фиксация оцениваемых параметров уровней вибрации в режиме реального времени. Запись может происходить как во внутреннюю память устройства, так и в облачное хранилище в сети Интернет, что позволяет исключить нахождение оператора непосредственно на точке измерений. Применение данного подхода существенно расширяет границы периода наблюдения по сравнению с контролем при помощи ручной фиксации. Анализ результатов значений, измеренных станцией мониторинга (рис. 2) показывает, что уровни вибрации за дневное время суток внутри жилого помещения здания, расположенного на расстоянии ~25 м. от строительной площадки могут существенно отличаться в течение дня. Возникает большая вероятность ошибки в выборе периода измерений: уровни вибрации в первый и второй час наблюдений существенно отличаются (до 15 дБ), что связано с изменением интенсивности, вида работ и места их производства на строительной площадке.

02.jpg

Рис. 2 – Результаты измерений уровней вибрации с использованием станции мониторинга

Такой подход обеспечивает возможность обработки данных за любой интересующий интервал времени. Обработка результатов показывает, что при оценке за короткий период времени и оценке на протяжении долгосрочного интервала (дневное/вечернее/ночное время суток) могут наблюдаться существенные различия уровней вибрации. Важным положительным аспектом использования станций мониторинга является возможность оценки эквивалентного уровня (дозы воспринимаемого уровня) вибрации за долгосрочный интервал.

К особенностям контроля вибрации от строительных площадок при помощи автоматизированной станции мониторинга можно отнести:

· возможность оценки нормируемых параметров на любом временном интервале (день/ночь);

· отсутствие дополнительных погрешностей, связанных с влиянием оператора, выбора интервала измерений;

· необходимость подключения к электросети и интернету;

· необходимость дополнительного контроля для однозначной фиксации источника вибрации (например, установка видеонаблюдения).

Выводы

Научно-технический прогресс приводит к тенденции применения новых технологий во всех областях деятельности человека. Развитие средств измерений способствует повышению качества и достоверности получаемых результатов. Измерение вибрации изменяющихся во времени процессов, таких как воздействие от источников, расположенных на стройплощадках представляет собой многофакторную задачу, основной сложностью которой является выбор интервала измерений. Результаты многочисленных наблюдений внутри помещений жилых и общественных зданий от воздействия источников, расположенных на строительных площадках г. Москвы, показали, что уровни вибрации при осуществлении одного и того же вида работ могут различаться на 6–7 дБ. Для решения данной задачи специалистами ГБУ «ЦЭИИС» было освоено использование станций постоянного мониторинга уровней вибрации, опыт применения которых показал существенное улучшение качества результатов измерений и повышение их точности. Применение и внедрение станций постоянного автоматического мониторинга для нормируемых объектов, находящихся в непосредственной близости от строительных площадок, на текущий момент является актуальной и перспективной задачей организации

Список литературы

1. СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация. В помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы»

2. МУК 4.3.3221-14 «Методы контроля. Физические факторы. Инструментальный контроль и оценка вибрации в жилых и общественных зданиях. Методические указания»

3. ГОСТ Р 53964-2010 «Национальный стандарт Российской Федерации. Вибрация. Измерения вибрации сооружений. Руководство по проведению измерений»

4. ГОСТ Р 52892-2007 «Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию»


Статью написал и оформил инженер-эксперт Лаборатории «СЭиРК» Светлов В.В.

Статью утвердил Начальник Лаборатории «СЭиРК» Ипполитов Д.Е.