Исследование вибрационного воздействия, обусловленного движением трамваев в городских условиях
1, 2, 1
1 - -Дорсервис»
2 - Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
*****@***ru
Для зданий и сооружений, расположенных в непосредственной близости к трамвайным путям, вибрационные воздействия, обусловленные движением трамваев, могут являться существенным фактором, влияющим как на комфортность проживания, так и на прочность строительных конструкций.
Вибрация при движении трамваев передается через рельсовые пути на их опору и далее через грунт к окружающим постройкам, являясь как самостоятельным источником воздействия, так и порождая переизлученный шум.
В настоящее время в РФ отсутствуют утвержденные в установленном порядке методики расчета вибрационного воздействия на здания и сооружения, а также на помещения жилых и общественных зданий, как от автотранспорта, так и от трамваев.
Следует отметить, что с 2008 г. в РФ введен в действие ГОСТ 7 «Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта» [1]. Этот стандарт устанавливает общее руководство по оценке вибрации, создаваемой при движении рельсовых транспортных средств, и ее воздействия на сооружения.
Согласно [1] при прогнозировании передаваемой через грунт вибрации следует учитывать, что характеристики источника, пути распространения и характеристики самого объекта воздействия зависят от многих факторов. Исходные данные для прогнозирования должны быть определены из опыта, литературных источников, экспертных оценок или по результатам измерений на месте.
Изложенные в стандарте рекомендации по моделированию процессов распространения вибрации носят сугубо теоретический характер. Практических рекомендаций по методам измерения и расчетных методик, основанных на результатах измерений, стандарт не содержит. В таких условиях приходится руководствоваться общими физическими соображениями в части возбуждения и распространения вибраций, опираться на опыт, который весьма скромно отражен в строительных нормах и правилах, а также использовать данные измерений на объектах – аналогах.
Таким образом, в условиях отсутствия методического обеспечения практически осуществим только прогноз вибрационного воздействия проектируемого объекта, который основывается на сопоставлении с существующими объектами-аналогами, для которых выполнены натурные измерения. При оценке величин и измерениях вибраций следует руководствоваться стандартами [1, 2 и 3] и санитарными нормами [6,7].
Подтверждение такого подхода можно найти в одном из немногих нормативных документов по оценке вибрационного воздействия от транспорта - Пособии к Московским городским строительным нормам МГСН 2.04-97 [4]. В Пособии приводятся удаления зданий от транспортных магистралей, трамвайных путей и железных дорог, которые гарантируют обеспечение требований по допустимым уровням вибрации. При этом указывается, что в случаях более близкого расположения зданий к источникам вибрации необходимо проведение инструментального обследования вибраций в месте предполагаемого строительства и, если это потребуется, проведение мероприятий по виброзащите.
Согласно п.5.3 [4] вибрации от трамваев определяются типом подвижного состава, состоянием рельсов, типом основания пути. Наиболее критическим является частотный диапазон в пределах октавных полос 16-63 Гц. Документ дает самые обобщенные представления о зонах воздействия вибраций и не вдается в такие немаловажные подробности как строение пути, состояние грунтов, тип подвижного состава, его скорость и т. п.
Согласно п.5.5 СП 98.13330.2012 «Свод правил. Трамвайные и троллейбусные линии» (Актуализированная редакция СНиП 2.05.09.90) [5] минимальное расстояние от оси пути до ближайших жилых и общественных зданий должно быть не менее 20 м. Для реконструируемых линий это расстояние допускается уменьшать по согласованию с местными исполнительными органами власти.
Таким образом, строительные нормы задают некоторые безопасные расстояния, на которых проблему вибрационного воздействия можно считать несущественной. Однако в условиях плотной городской застройки такие расстояния далеко не всегда удается выдержать, что приводит к необходимости определения, пусть и приближенных, параметров вибрации, а также учета различных особенностей и технических возможностей, влияющих на снижение вибраций.
Критерии определения опасных вибраций
Критерии опасных вибраций устанавливаются из условий нежелательного действия на здоровье и комфорт людей, а также на прочность зданий и иных сооружений. В первом случае критерии устанавливаются санитарными нормами, правилами и стандартами [6,7 и 10], а во втором - ГОСТ Р «Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию» [2] и ведомственными документами ВСН 490-87, ТСН [8,9].
1. Критерии воздействия на здоровье и комфорт людей.
Для помещений жилых и общественных зданий нормируется общая вибрация. В придорожной полосе и на территориях населенных мест вибрационное воздействие не нормируется.
В действующих на территории РФ СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» [7], определяющих нормативные значения допустимых уровней вибрации, для оценки используется только один параметр - величина среднеквадратичного значения корректированного виброускорения или виброскорости, или их логарифмические уровни (обозначается - RMS). Другие параметры вибрации в СН не рассматриваются и не нормируются. В СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях» [6] используется термин - максимальное значения измеряемого уровня вибрации, однако сам термин не раскрывается и его определение отсутствует.
Необходимо отметить, что в документах [6,7] предусматривают существенное ужесточение требований для непостоянных вибраций и для ночных условий (поправка -10 дБ в период с 2300 до 700). Для трамвайного движения характерны непостоянные вибрации и использование подвижного состава, как в дневной, так и в ночной период времени. Поэтому самые строгие гигиенические условия соответствуют критериям допустимых значений для непостоянных вибраций применительно к ночному периоду времени.
Кроме указанных санитарно-гигиенических нормативов, в РФ действуют стандарты на методы измерения: ГОСТ 31191.1-2004 «Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования» [10] и ГОСТ 31191.2-2004 «Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Вибрация внутри зданий» [11]. Использование этих ГОСТов для измерений общей вибрации в помещениях зданий предписано Роспотребнадзором РФ (письмо № 01/ от 01.01.2001 г.).
В п. С.3 [10] указано, что критерием комфортности может служить пиковое значение вибрации (обозначается - PEAK). Человек способен обнаруживать действие вибрации, как только пиковое значение корректированного по характеристике Wk виброускорения превысит 0,015 м/с2 (83,5 дБ).
2. Критерии воздействия на здания и сооружения.
Критерии для определения опасных вибраций, влияющих на прочность зданий и сооружений, рекомендованы ГОСТ Р [2]. Они сформулированы для пиковых значений виброскорости на фундаментах зданий и представлены в виде частотнозависимых графиков (см. рис. Б1 указанного стандарта). Критерии в [2] установлены для трех категорий зданий:
· зданий делового назначения, производственных зданий и сооружений, имеющих аналогичную конструкцию (категория 1);
· жилых зданий и зданий, имеющих аналогичную конструкцию или назначение (категория 2);
· сооружений, не относящихся к категориям 1 или 2, имеющие высокую социальную важность (например, охраняемых памятников архитектуры).
В стандарте указывается, что параметром вибрации, в наибольшей степени коррелированным с риском повреждения конструкции здания, является пиковое значение скорости. Однако, в зависимости от типа используемого датчика, измеряемой величиной, помимо скорости, может быть ускорение.
Для единообразия изложения предельные значения, указанные на графиках, приведенных в [2], пересчитаны в уровни виброускорений и представлены в табличной форме (табл. 1).
Таблица 1
Предельные значения пиковых виброускорений на фундаменте здания, дБ
Среднегеометрические частоты полос, Гц | Предельные значения по осям Xo, Yo, Zo | ||
Виброускорение, дБ | |||
Здания | |||
категория 1 | категория 2 | категория 3 | |
2 | 108 | 96 | 92 |
4 | 114 | 102 | 98 |
8 | 120 | 108 | 104 |
16 | 127 | 117 | 112 |
31,5 | 136 | 126 | 120 |
63 | 145 | 136 | 130 |
125 | 152 | 145 | 140 |
Примечание: указанные значения в дБ приведены к опорным значениям 1·10-6 м/с2 по виброускорению.
Экспериментальные исследования вибрационного воздействия на застройку при движении трамваев
Для получения информации о вибрационном воздействии от объекта с трамвайным движением и дальнейшего использования его в качестве объекта-аналога были проведены экспериментальные исследования на городских магистралях Санкт-Петербурга, которые выполнены испытательной лабораторией -Дорсервис».
Измерения проводились с учетом общих положений ГОСТ 31191.1-2004 [10] и ГОСТ 31191.2-2004 [11].
В соответствии с [10] при измерении вибрации всегда используется основной метод, при котором измеряемым параметром является среднеквадратичное значение корректированного виброускорения (RMS). Спектральная оценка воздействия проводится для получения дополнительной информации об источнике воздействия. Кроме того, в отдельных случаях стандартом предусмотрено использование альтернативных методов.
Функции частотной коррекции (корректирующие фильтры) выбирают согласно стандартам – Wk и Wd по табл. 1 ГОСТ 31191.1-2004 или Wm по табл. А.1 ГОСТ 31191.2-2004.
В СН 2.2.4/2.1.8.566-96 [7] для санитарно-гигиенической оценки используется нормируемый параметр - величина среднеквадратичного значения корректированного виброускорения или виброскорости, выраженная в абсолютных единицах или в логарифмических уровнях.
Функции частотной коррекции Wz и Wx-y, применяемые по [7] (см. табл. 2 документа), отличаются от устанавливаемых ГОСТами. Различие в получаемых результатах между фильтрами Wk и Wz составляет 2 - 4 дБ, а между Wd и Wx-y 1-2 дБ. Такие различия могут существенно сказаться на результатах санитарно-гигиенической оценки.
Для получения полной информации о вибрационном воздействии при проведении измерений одновременно определялись все указанные параметры, включая величины, определяемые альтернативными методами, предусмотренными [10]. Такая возможность имеется при использовании современной виброизмерительной аппаратуры.
В ходе проведения эксперимента рассмотрены и учтены следующие особенности, влияющие на уровень вибрационного воздействия от движения трамваев:
· Скорость движения составляла от 20 до 40 км/час. При этом не наблюдалось явно выраженной зависимости уровня виброускорения от скорости движения.
· Подвижной состав на всех обследованных участках примерно одинаков. Проведение измерений среднеквадратичного значения корректированного виброускорения проводилось при произвольном порядке движения трамваев разных типов. В таких условиях проведения эксперимента влияние особенностей подвижного состава нивелируется. Поэтому уровни вибрации определяются в основном типом и состоянием трамвайных путей.
· Наполненность трамвая пассажирами практически не оказывает влияния на результаты измерений.
· Значения максимальных и пиковых уровней вибрации, создаваемых при проходе трамваев по ближним и дальним путям, существенно отличаются между собой. Разность составляет от 4 до 8 дБ. Такая разница наблюдалась как для конструкций путей выполненных по новым, так и по старым технологиям. Учитывая, что измерения проводились на расстоянии более 12 м от головки ближнего рельса, а расстояние между путями составляет порядка 3 м, следует полагать, что такая разница в уровнях обусловлена не затуханием вибрации с расстоянием, а, предположительно, виброзадерживающими свойствами конструкции путей.
Измерения проводились на Лиговском и Заневском проспектах Санкт-Петербурга в сентябре-октябре 2012 г. Для измерений были выбраны трамвайные линии с путями, выполненными по старым технологиям (Заневский пр., рельсы на шпально-щебеночном основании, период эксплуатации 15-20 лет) и с путями, выполненными по новым технологиям (Лиговский пр., рельсы через резиновые прокладки установлены на монолитной железобетонной плите, уложенной на щебеночную подушку). Исследования проводились на 3-х участках:
Участок 1
Пути, выполненные по новой технологии, расположены по центру проезжей части Лиговского пр. (дом № 000) на выделенной полосе. Слева и справа от путей расположено по 3 полосы движения автотранспорта. Покрытие проезжей части находится в хорошем состоянии. Дефекты покрытия не обнаружены. Расстояние от головки ближайшего рельса до бортового камня проезжей части (тротуарам. Ширина тротуара, отделяющего проезжую часть от зданий, составляет 4-5 м. Здания 2-5 этажные. Точки измерения расположены на бортовом камне проезжей части (12 м) и фундаментной части 2-х этажного дома (16 м).
Интенсивность движения: легковые – 3528 авт./час, грузовые (до 3 т) – 132 авт./час, грузовые (более 3 т) – 36 авт./час, автобусы – 96 авт./час, трамваи – 23 пары/час (46 составов/час).
Участок 2
Пути, выполненные по новой технологии, расположены по центру проезжей части Лиговского пр. (дом № 000) на выделенной полосе. Слева и справа от путей расположено по 3 полосы движения автотранспорта. Покрытие проезжей части находиться в хорошем состоянии. Обнаружены дефекты покрытия – небольшие вмятины с пологими краями. Расстояние от головки ближайшего рельса до бортового камня проезжей части (тротуарам. Ширина тротуара, отделяющего проезжую часть от зданий, составляет 4-5 м. Здания 4-5 этажные. Точки измерения расположены на бортовом камне проезжей части (12 м) и тротуаре (16 м), у фундамента 5-и этажного дома.
Интенсивность движения: легковые – 2260 авт./час, грузовые (до 3 т) – 160 авт./час, грузовые (более 3 т) – 0 авт./час, автобусы – 40 авт./час, трамваи – 24 пары/час (48 составов/час).
Участок 3
Пути, выполненные по старой технологии, расположены на газоне, отдельно от проезжей части Заневского пр (напротив дома № 77, фундамент дома б/н). Проезжая часть Заневского проспекта (6 полос движения) находится на расстоянии 20 м от трамвайных путей. Покрытие проезжей части находится в хорошем состоянии. Обнаружены дефекты покрытия – небольшие вмятины с пологими краями. Точки измерения расположены в стороне от трамвайных путей, противоположной проезжей части. Точки расположены на бортовом камне местного проезда, на расстоянии 12 м и 16 м от головки ближайшего рельса и на фундаментной части одноэтажного дома.
Интенсивность движения: легковые – 3216 авт./час, грузовые (до 3 т) – 180 авт./час, грузовые (более 3 т) – 28 авт./час, атобусы – 34 авт./час, трамваи – 36 пар/час (72 состава/час).
Результаты измерений представлены в сводных табл. 2 и 3. Значения уровней виброускорения в дБ приведены к опорным значениям 1·10-6 м/с2 по виброускорению.
Санитарно-гигиеническая оценка вибрационного воздействия трамваев
Оценка по среднеквадратичному значению корректированного виброускорения (RMS)
Измерение RMS выполнялось для сравнения с нормативными значениями, установленными СН 2.2.4/2.1.8.566-96 [7].
Функция частотной коррекции выбрана по СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Поскольку основное направление вибрационного воздействия от трамвая происходит в вертикальной плоскости, измерение и оценка проводились для вертикальной составляющей ускорения с использованием фильтра Wz.
В ходе эксперимента для каждой ситуации проводилось несколько измерений, результаты которых потом усреднялись. За время каждого измерения наблюдалось прохождение 4-6 трамваев в разных направлениях.
Учитывая, что на участке 3 интенсивность движения трамваев больше, чем на участках 1 и 2 в 1,5 раза, RMS для участков 1 и 2 откорректированы (увеличены на 1,8 дБ, исходя из оценки энергетического воздействия вибрационного процесса) по сравнению с измеренными.
В табл. 2 приведены результаты измерений RMS на участках 1 и 3.
Таблица 2
Уровни среднеквадратичного значения корректированного виброускорения (RMS) для участков 1 и 3
№ | Расположение точек измерения | Участок 1 (городская улица с путями, выполненными по новым технологиям) | Участок 3 (городская улица с путями, выполненными по старым технологиям) |
RMS, дБ | RMS, дБ | ||
1 | 2 | 3 | 5 |
1 | Бортовой камень, 12 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | 66,1 | 71,9 |
2 | Бортовой камень, 12 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | 58,7 | 61,4 |
3 | Фундаментные части здания, 16 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | 60,8 | 66,7 |
4 | Фундаментные части здания, 16 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | 56,3 | 56,8 |
5 | Допустимые значения виброускорения в жилых помещениях согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96 (таблица 9, с учетом п. п. 1 и 2 примечаний) день/ночь | 67/62 | 67/62 |
Примечание: указанные значения в дБ приведены к опорным значениям 1·10-6 м/с2 по виброускорению.
В табл. 3 приведены результаты измерений RMS на участках 2 и 3. В отличие от измерений на фундаментных частях здания на участке 1, на участке 2 измерения проводились на тротуаре у фундамента. Сравнение результатов позволило оценить виброизолирующие свойства фундамента зданий.
Таблица 3
Уровни среднеквадратичного значения корректированного виброускорения (RMS) для участков 2 и 3
№ | Расположение точек измерения | Участок 2 (городская улица с путями, выполненными по новым технологиям) | Участок 3 (городская улица с путями, выполненными по старым технологиям) |
RMS, дБ | RMS, дБ | ||
1 | 2 | 4 | 5 |
1 | Бортовой камень, 12 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | 66,8 | 71,9 |
2 | Бортовой камень, 12 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | 61,4 | 61,4 |
3 | На тротуаре у фундамента, 16 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | 63,4 | 70,4 |
4 | На тротуаре у фундамента, 16 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | 58,6 | 61,5 |
5 | Допустимые значения виброускорения в жилых помещениях согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96 (таблица 9, с учетом п. п. 1 и 2 примечаний) день/ночь | 67/62 | 67/62 |
Примечание: указанные значения в дБ приведены к опорным значениям 1·10-6 м/с2 по виброускорению.
Для наглядности на рис. 1 и 2 представлены диаграммы результатов измерений RMS для участков 1 и 3 и 2 и 3.
На рис. 3 представлены усредненные спектры среднеквадратичного значения виброускорения на фундаменте зданий для трамвайных путей, выполненных по новым и старым технологиям. Спектр соответствуют общему уровню виброускорения (без частотной коррекции) 75 дБ.
Рис. 1. Результаты измерений RMS для участков 1 и 3.
Рис. 2. Результаты измерений RMS для участков 2 и 3.
Рис. 3. Усредненные спектры среднеквадратичного значения виброускорения на фундаменте зданий для трамвайных путей, выполненных по новым и старым технологиям.
По результатам эксперимента можно сделать следующие выводы:
· Трамваи, движущиеся по путям, выполненным по старым технологиям, создают среднеквадратичные уровни виброускорения более высокие (в среднем на 5-7 дБ), чем при движении по путям, выполненным по новым технологиям.
· Уровни виброускорения на тротуаре у фундамента и на фундаментных частях отличаются на 2-3 дБ. Следовательно, фундаменты домов обладают определенным виброизолирующим эффектом.
· Для городских улиц, где трамвайное движение (по выделенной центральной полосе) с интенсивностью 25-36 пар/час, совмещено с автотранспортным движением с интенсивностью авт./час, вибрационное воздействие от трамвая превышает воздействие от автотранспорта и в целом определяется трамваем.
· Вибрационное воздействие от движения трамваев по путям, выполненным по современным технологиям, на фундаментных частях зданий расположенных на расстоянии 16 м и более от головки ближайшего рельса не превышает нормативных уровней для ночного времени (для дневного тем более).
· Вибрационное воздействие от движения трамваев по путям, выполненным по старым технологиям, на фундаментных частях зданий расположенных на расстоянии 16 м от головки ближайшего рельса превышает нормативные уровни для ночного времени. Нормативные уровни для дневного времени выполняются, но без запаса.
Оценка по максимальному текущему среднеквадратичному (MTVV) и пиковому значениям (PEAK) корректированного виброускорения
Кроме обязательных измерений по основному методу, предписанному ГОСТ 31191.1-2004 [10], проводились измерения параметров вибрации с использованием одного из альтернативных методов - измерение максимального текущего среднеквадратичного (MTVV). Также определялись пиковые значения корректированного виброускорения (PEAK). Эти параметры определялись для сравнения с нормативными значениями, установленными в СанПиН 2.1.2.2645-10* [6] и ГОСТ 31191.1-2004 [10].
Примечание: * в СанПиН 2.1.2.2645-10 используется термин - максимальное значение измеряемого уровня вибрации, однако сам термин не раскрывается и его определение отсутствует. Соответствие содержания этого термина вводимому в ГОСТ 31191.1-2004 определению максимального текущего среднеквадратичного значения корректированного виброускорения (MTVV) не установлено. Нормативное значение максимального значения измеряемого уровня вибрации согласно СанПиН не должно превышать допустимые (СН 2.2.4/2.1.8.566-96) более чем на 10 дБ.
Для санитарно-гигиенической оценки максимальных значений использовался параметр MTVV (по ГОСТ 31191.1-2004 [10]) и функция частотной коррекции (корректирующий фильтр) Wz по СН 2.2.4/2.1.8.566-96 [7]. Нормативные значения, приведенные в таблице 4, указаны согласно СанПиН 2.1.2.2645-10 [6] и используются как справочные значения, в силу сказанного выше (см. Примечание выше).
ГОСТ 31191.1-2004 [10] не содержит санитарно-гигиенических нормативов, но устанавливает условия комфортности проживания (см. п. С.3 стандарта). Порог чувствительности к пиковому значению корректированного виброускорения (PEAK), приведенный в таблице 4, использован в качестве критерия комфортности.
Для оценки пиковых значений использовалась функция частотной коррекции (корректирующий фильтр) Wk.
В ходе эксперимента для каждой ситуации проводилось несколько измерений, результаты которых потом усреднялись. За время каждого измерения наблюдалось прохождение 15-20 трамваев в разных направлениях.
Следует отметить, что максимальные и пиковые значения виброускорения не зависят от интенсивности движения. Поэтому коррекция результатов с учетом интенсивности не проводилась.
В табл. 4 приведены результаты измерений максимального и пикового значения виброускорений на участках 1, 2 и 3. Измерения проводились в тех же точках и при тех же условиях, что и измерения среднеквадратичного корректированного виброускорения (RMS).
Таблица 4
Уровни максимального текущего среднеквадратичного (MTVV) и пикового значений (PEAK) корректированного виброускорения для участков 1, 2 и 3, дБ
№ | Расположение точек измерения | Участок 1 (городская улица с путями, выполненными по новым технологиям) | Участок 2 (городская улица с путями, выполненными по новым технологиям) | Участок 3 (городская улица с путями, выполненными по старым технологиям) | |||
MTVV | PEAK | MTVV | PEAK | MTVV | PEAK | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1 | Бортовой камень, 12 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | 76,8 | 91,2 | 76,6 | 91,1 | 84,3 | 99,6 |
2 | Бортовой камень, 12 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | 68,2 | 83,4 | 70,9 | 87,5 | 74,0 | 84,9 |
3 | Фундаментные части здания, 16 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | 66,8 | 79,8 | - | - | 74,2 | 91,9 |
4 | Фундаментные части здания, 16 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | 65,5 | 77,8 | - | - | 62,1 | 72,9 |
5 | На тротуаре у фундамента,16 м от головки рельса (автотранспорт с учетом проходящих трамваев) | - | - | 72,7 | 85,9 | 81,9 | 96,5 |
6 | На тротуаре у фундамента, 16 м от головки рельса (только автотранспорт, фоновые значения) | - | - | 68,9 | 83,0 | 73,8 | 80,6 |
5 | Допустимые значения виброускорения жилых помещениях согласно СанПиН 2.1.2.2645-10 день/ночь* | 77/72* | 77/72* | - | 77/72* | ||
6 | Порог чувствительности к вибрации согласно п. С.3 ГОСТ 31191.1-2004 (пиковое значение по характеристике Wk) | - | 83,5 | - | 83,5 | - | 83,5 |
Примечание:
* - приведено для справки;
** - указанные значения в дБ приведены к опорным значениям 1·10-6 м/с2 по виброускорению.
По результатам эксперимента можно сделать следующие выводы:
· Все характерные особенности, отмеченные для RMS, практически полностью присущи как для значений MTVV, так и для значений PEAK. Отличие заключается в большем разбросе полученных значений. Это закономерно, поскольку максимальные уровни определяются на временном интервале 1с, а пиковый уровень определяется пиковым детектором прибора практически мгновенно.
· Максимальные уровни от движения трамваев по путям, выполненным по современным технологиям, на фундаментных частях зданий (16 м и более) не превышают нормативных уровней для ночного времени (для дневного тем более). Пиковые уровни виброускорения не превышают порог чувствительности к вибрации.
· Максимальные уровни виброускорения от движения трамваев по путям, выполненным по старым технологиям, на фундаментных частях зданий (16 м) превышают нормативные уровни для ночного времени. Нормативные уровни для дневного времени выполняются с некоторым запасом. Пиковые уровни виброускорения от движения трамваев по путям, выполненным по старым технологиям, на фундаментных частях зданий существенно (до 8 дБ) превышают порог чувствительности к вибрации.
Оценка по критериям воздействия на здания и сооружения
В процессе эксплуатации трамвайных линий расположенные вблизи здания подвергаются воздействию вибрации. Вибрация может стать причиной повреждения конструкции здания, снизив ее эксплуатационную надежность. Поэтому, кроме санитарно-гигиенической оценки, в ходе экспериментальных исследований проводилась и оценка вибрационного воздействия на здания и сооружения.
В ходе эксперимента измерялось пиковое значение виброускорения без частотной коррекции. Критерии для определения опасных вибраций приведены в табл. 1.
Измерение пиковых значений ускорения проводились одновременно с измерениями, проводившимися для санитарно-гигиенической оценки. Из полученных результатов выбирались наибольшие значения, которые и сравнивались с предельными значениями.
Следует отметить, что пиковое значение (PEAK) это мгновенное значение модуля виброускорения, получаемое на выходе пикового детектора виброметра. Однако, поскольку мгновенное значение величины нельзя разложить в спектр с помощью преобразования Фурье, то в качестве пиковых значений виброускорения в октавных полосах использовались среднеквадратичные значения ускорения с временем выборки 50 мсек, как и описывается в п. п. 6 и 7 ГОСТ Р .
Из полученных результатов, характеризующих вибрационное воздействие при разных условиях расположения точек измерения относительно источника вибрации и разном состоянии трамвайных путей, наибольший интерес представляет сравнение результатов, полученных при следующих условиях:
· Трамвайные пути выполнены по старым и новым технологиям. Точка измерения расположена на бортовом камне (12 м от рельса).
· Трамвайные пути выполнены по старым и новым технологиям. Точка измерения расположена на фундаментных частях расположенных вблизи зданий (16 м от рельса).
Результаты измерений приведены в табл. 5 и отображены на графиках на рис. 4 и 5.
Таблица 5
Сравнение измеренных пиковых уровней виброускорения с предельными значениями виброускорений, дБ
№ | Частота, Гц | Пиковый уровень виброускорения на бортовом камне проезжей части (12 м) | Пиковый уровень виброускорения на фундаментных частях расположенных вблизи зданий (16 м) | Предельные значения на фундаментах зданий | ||||
Виброускорение, дБ | ||||||||
новые техно логии | старые техно логии | новые техно логии | старые техно логии | Здания | ||||
категория 1 | категория 2 | категория 3 | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | 2 | 52,3 | 48,2 | 46,6 | 47,4 | 108 | 96 | 92 |
2 | 4 | 59,4 | 65,9 | 55,9 | 64,4 | 114 | 102 | 98 |
3 | 8 | 67,7 | 78,9 | 63,8 | 70,9 | 120 | 108 | 104 |
4 | 16 | 80,4 | 94,1 | 73,3 | 85,4 | 127 | 117 | 112 |
5 | 31,5 | 100,1 | 99,8 | 87,0 | 90,9 | 136 | 126 | 120 |
6 | 63 | 97,3 | 97,4 | 82,9 | 79,3 | 145 | 136 | 130 |
7 | 125 | 77,1 | 79,5 | 64,9 | 56,4 | 152 | 145 | 140 |
Примечание: указанные значения в дБ приведены к опорным значениям 1·10-6 м/с2 по виброускорению.
Рис.4. Спектральные пиковые уровни виброускорения на бортовом камне проезжей части (12 м).
Рис. 5. Спектральные пиковые уровни виброускорения на фундаментных частях, расположенных вблизи зданий (16 м).
По результатам эксперимента можно сделать следующие выводы:
Как видно из сравнения результатов с допустимыми значениями, вибрации, возникающие в процессе эксплуатации трамвайных линий, не оказывают сверхнормативного воздействия на здания и сооружения, расположенные более чем на 12 м от ближайшего рельса, и не могут стать причиной повреждения конструкций зданий.
Рекомендации по применению полученных результатов к оценке вибрационного воздействия при проектировании
Информацию о вибрационном воздействии от объектов с трамвайным движением, полученную в ходе эксперимента, предполагается использовать для проведения прогнозных оценок вибрационного воздействия от проектируемых объектов.
При расчете ожидаемых уровней вибрации для учета разности в интенсивности движения по проектируемым объектам и объекту-аналогу можно исходить из методики, основанной на сравнении мощностей вибрационных воздействий (см. Технический отчет ») [12]. В основе методики лежит тезис о том, что ожидаемые уровни вибрации пропорциональны уровням вибрационных мощностей транспортных средств, а, следовательно, и логарифмическому отношению интенсивностей транспортных потоков.
Прогнозный уровень вибрационного воздействия оценивается исходя из формулы:
Lэкв= Lэкв изм+10log(Nx/Nизм)
где:
Lэкв – прогнозируемый эквивалентный уровень вибрационного воздействия при интенсивности трамваев Nx;
Lэкв. изм – измеренный на объекте-аналоге уровень вибрации при интенсивности трамваев Nизм.
Список литературы:
1. ГОСТ Р ИСО 7. Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта.
2. ГОСТ Р . Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию.
3. ГОСТ Р . Вибрация. Измерения вибраций сооружений. Руководство по проведению измерений.
4. Пособие к МГСН 2.04-97. Проектирование защиты от транспортного шума и вибраций жилых и общественных зданий.
5. СП 98.13330.2012. Свод правил. Трамвайные и троллейбусные линии. Актуализированная редакция СНиП 2.05.09.90.
6. СанПиН 2.1.2.2645-10 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях.
7. СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Санитарные нормы. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.
8. ВСН 490-87. Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки. Минмонтажспецстрой СССР. Москва 1988.
9. ТСН . Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. Правительство Санкт-Петербурга. Санкт-петербург 2004.
10. ГОСТ 31191.1-2004 «Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования».
11. ГОСТ 31191.2-2004 «Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Вибрация внутри зданий».
12. Технический отчет ».
