Wpływ drgań na organizm człowieka
Wpływ drgań na organizm człowieka to oddziaływanie różnych czynników mechanicznych, takich jak drgania i wstrząsy, na ciało i układy wewnętrzne człowieka.
Wpływ drgań na organizm człowieka to oddziaływanie różnych czynników mechanicznych, takich jak drgania i wstrząsy, na ciało i układy wewnętrzne człowieka.
Wpływ drgań na organizm człowieka to efekt oddziaływania fal mechanicznych na nasze ciało. Ludzie mogą być biernymi odbiorcami drgań, a ich transmisja na nasz organizm może następować poprzez konstrukcję budynku.
Wysokie wartości drgań są niebezpieczne i mogą prowadzić do zaburzeń zdrowia, takich jak choroba wibracyjna czy zespół wibracyjny, zaburzenia naczyniowe, neurologiczne czy problemy z układem kostnym. Organizm człowieka jest narażony na drgania rezonansowe, które może powodować objawy takie jak mdłości, osłabienie, zawroty głowy, bóle stawów i mięśni, skurcze. Drgania są także częścią bodźców, które powodują chorobę lokomocyjną.
Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach jest kluczowym zagadnieniem w celu zapewnienia jakości życia i komfortu wibracyjnego. W tym celu obowiązuje norma PN-B-02171:2017-06, która definiuje kryteria oceny, odpowiednie wskaźniki oraz standardy pomiarów drgań. Źródła drgań, takie jak pracujące maszyny lub pojazdy na drogach, mogą mieć wpływ na ludzi w budynkach i powinny być ocenione przy pomocy wartości skutecznej drgań w pasmach ⅓-oktawy i VDV – wartości dawki wibracji. Komfort wibracyjny to poziom drgań, który zapewnia wymagany komfort w pomieszczeniach o określonym przeznaczeniu, a dawka wibracji to parametr oceny prawdopodobieństwa wystąpienia skarg ludzi na uciążliwość drgań w budynkach.
Analizując wpływ na ludzi znajdujących się w budynkach obowiązuje nas norma PN-B-02171:2017-06 „Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach”. Norma ta definiuje kryteria oceny wpływu drgań, odpowiednie wskaźniki oraz narzuca odpowiednie standardy do wykonywanych pomiarów. Norma też ujednoliciła oszacowanie wpływu drgań na ludzi w budynkach, które są dopiero w fazie projektowania.
Źródła drgań mogą znajdować się w budynku np. pracujące maszyny czy wentylacja, a mogą to być także źródła poza budynkiem takie jak przejazdy pojazdów ciężkich, pociągów lub tramwajów czy place budowy. Źródła te mogą generować drgania stale lub okresowo, a ich odległość do budynku może być stała lub zmienna.
Ludzie mogą być biernymi odbiorcami drgań, oznacza to, że nie mają oni bezpośredniego wpływu na źródło drgań. Jeżeli budynek jest narażony na drgania to poprzez konstrukcję może on je także transmitować na osoby znajdujące się wewnątrz budynku. Fale mechaniczne przenoszone przez konstrukcję zamieniają się w fale akustyczne, które słyszymy wewnątrz lub oddziałują na nas bezpośrednio w postaci drgań.
Kluczowym parametrem do oceny drgań jest wartość skuteczna drgań w pasmach ⅓-oktawy. Dzięki pomiarze lub obliczeniom możliwe jest stwierdzenie czy wartość drgań przekracza wartości dopuszczalne dla zapewnienia komfortu wibracyjnego ludziom w budynkach. Poprzez pomiar w pasmach tercjowych możliwa jest dokładna analiza dla jakich częstotliwości wartości są przekroczone. Warto także podczas pomiarów wyznaczyć VDV – wartość dawki wibracji.
Komfort wibracyjny to zgodnie z normą PN-B-02171:2017-06 ,,poziom drgań, który jeszcze zapewnia ludziom przebywającym w budynku jakość życia w zakresie oddziaływania drgań wymaganą przy czynnościach realizowanych w pomieszczeniu o określonym przeznaczeniu”.
Dawka wibracji to zgodnie z normą PN-B-02171:2017-06 ,,parametr oceny prawdopodobieństwa wystąpienia skarg ludzi na uciążliwość drgań w budynkach”. Norma sugeruje wyznaczenie tego parametru dla budynków, które są narażone na drgania o współczynniku szczytu większym niż 9.
Norma definiuje odpowiednie wartości dawki wibracji VDV, na podstawie których wyznacza się niskie prawdopodobieństwo wnoszenia skarg oraz możliwe skargi. Wartość zdefiniowana jest dla 4-ech rodzajów pomieszczeń – szpitali i laboratoriów, pomieszczeń mieszkalnych, biur oraz warsztatów pracy. Ponadto dla wszystkich tych pomieszczeń rozważa się prawdopodobieństwo skarg w kontekście pory dnia.
Norma PN-B-02171:2017-06 „Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach” definiuje dwie metody oceny drgań.
Pierwsza z nich to ocena na podstawie wartości skutecznej parametru drgań w pasmach ⅓-oktawowych, a druga to ocena na podstawie skorygowanej wartości skutecznej parametru drgań. Obie te metody opierają się na analizie wibrogramów, zmierzonych lub obliczonych w miejscach, gdzie człowiek narażony jest na drgania.
Pierwsza metoda analizuje wartości skuteczne przyspieszenia drgań w pasmach ⅓-oktawowych – wszystkie te wartości powinny być mniejsze od wartości dopuszczalnych w każdym paśmie częstotliwości.
Druga metoda uwzględnia filtr korekcyjny. Drgania należy mierzyć w trzech kierunkach. Drgania koryguje się także zgodnie z współczynnikiem „n”, którego wartość jest zależna od pory występowania drgań, przeznaczenia pomieszczenia oraz charakteru drgań.
Co do charakteru drgań – rozróżnia się dwa typy – „drgania występujące stale oraz drgania krótkotrwałe o powtarzalności zdarzeń większej niż10 w ciągu doby” oraz „drgania krótkotrwałe o powtarzalności zdarzeń nie przekraczającej 10 w ciągu doby”. Odpowiednie wartości tego współczynnika znajdują się w normie PN-B-02171:2017-06 „Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach”.
Do wyrażenia wyniku oceny drgań stosuje się wskaźnik WODL. Jest to „największa spośród wyznaczonych w poszczególnych pasmach 1/3-oktawowych wartości wyrażających stosunek: wartości skutecznych prędkości/przyspieszenia drgań wyznaczonych w wyniku analizy wibrogramu”. Wskaźnik WODL ułatwia porównanie drgań, które oddziałują na ludzi w różnych pomieszczeniach i budynkach. Dzięki niemu łatwiej jest także oceniać skuteczność zastosowanych rozwiązań do redukcji drgań.
Czułość przetworników do pomiaru drgań musi wynosić co najmniej 1 V/ms-2. Oczekiwana rozdzielczość takiego pomiaru to minimum 10-4 ms-2 wartości skutecznej sygnału. Rejestrator powinien zapisywać drgania od 0,5 Hz. Czujnik powinien być przymocowany do dysku pomiarowego i rejestrować drgania w trzech kierunkach. Oczekuje się, że dysk będzie miał średnicę ok 30 cm i będzie ważył 30 kg. Dysk powinien mieć 3 punkty podporu.
Pomiar powinien być wykonany w momencie oddziaływania drgań. Mierzymy wtedy przyspieszenie lub prędkość drgań w trzech kierunkach – dwóch poziomych x, y i jednym pionowym z. Miejsce pomiaru to pomieszczenie przeznaczone do przebywania ludzi. Zakres częstotliwości do pomiaru drgań to często od 1 Hz do 80 Hz.
Norma precyzyjnie określa co powinno znaleźć się w sprawozdaniu. Są to informacje o celu pomiarów, wskazanie metody badań oraz zgodności z normą, opis źródeł drgań oraz wykorzystanej aparatury. Punkty pomiarowe wykorzystane podczas pomiarów powinny być jednoznacznie identyfikowalne. Sprawozdanie powinno zawierać także zestawienie wyników oraz analizę uzyskanych wyników.
Wartości dopuszczalne dla obu metod pomiarowych można znaleźć w tablicach 2 oraz 4. Są to wartości odpowiadające progowi odczuwalności drgań w pasmach ⅓-oktawowych. Są one różne wartości w zależności od kierunku drgań
Jeżeli budynek jest w fazie projektowania możemy obliczeniowo wyznaczyć parametry drgań. Model budynku powinien być wykonany zgodnie z zasadami metody MES – metody elementów skończonych. Obliczenia potrzebne do oszacowania drgań należy wykonać zgodnie z normą PN-B-02170:2017-12 „Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki”.
Zbyt wysokie wartości drgań są niebezpieczne dla ludzi. Drgania mogą oddziaływać na nasz organizm i destabilizować jego funkcjonowanie. Najbardziej popularnym skutkiem długotrwałego narażenia na drgania jest choroba wibracyjna lub tzw. zespół wibracyjny, na który składają się różnorodne choroby powodowane drganiami. Znane są także zaburzenia naczyniowe, neurologiczne czy problemy z układem kostnym. Wiele z tych chorób może powstawać na zasadzie rezonansu.
Tak, poszczególne części naszego ciała mają swoje częstotliwości rezonansowe. Organy w jamie brzusznej takie jak wątroba, żołądek czy nerki mają częstotliwości rezonansowe w przedziale od 2 do 8 Hz. Pobudzenie tych narządów do drgań rezonansowych może objawiać się mdłościami, osłabieniem czy zmęczeniem. Podobnie sprawa wygląda dla poszczególnych części ciała – ręce, nogi czy głowa są także narażone na drgania rezonansowe. Charakterystycznym objawem mogą być zawroty głowy, bóle stawów i mięśni, skurcze.
Choroba lokomocyjna to zgodnie z Wikipedią „schorzenie wywołane podczas poruszania się dowolnymi środkami transportu. Przyczyną jest brak zgodności bodźców, sygnałów wzrokowych i błędnika, odbieranych przez mózg.”. Nie można zaprzeczyć, że część bodźców, które odbiera błędnik to właśnie drgania przenoszone na organizm człowieka. Zmniejszenie tych drgań może pomóc zredukować nieprzyjemne objawy choroby lokomocyjnej.
Do analizy drgań na stanowiskach pracy wykorzystuje się metodyki drgań opisane w normach PN-EN ISO 5349 „Pomiar i wyznaczanie ekspozycji człowieka na drgania przenoszone przez kończyny górne” , PN-EN ISO 14253+A1 „Pomiar i obliczanie zawodowej ekspozycji na drgania o ogólnym działaniu na organizm człowieka dla potrzeb ochrony zdrowia”, które precyzują wpływ drgań miejscowych – przenoszonych poprzez kończyny górne oraz wpływ drgań ogólnych – na które narażony jest cały organizm człowieka, a wnikają do organizmu głównie przez nogi i plecy. Poziomy dopuszczalne zdefiniowane są w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dn. 6 czerwca 2014 r.
W zależności od charakteru drgań można stosować np. rękawice antywibracyjne czy buty z odpowiednimi wkładkami antywibracyjnymi. Pod drgającymi maszynami często umieszcza się gumy izolujące lub tłumiki w celu izolacji drgań maszyny i ograniczenia ich przenoszenia na podłogę. W przypadku drgań ogólnych, na które mogą być narażeni kierowcy pojazdów ciężkich czy koparek stosuje się odpowiednie amortyzowane siedzenia czy nawet dobrej jakości opony.
W naszej praktyce laboratoryjnej najczęściej pomiary wpływu drgań na ludzi idą w parze z pomiarami szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki. Wszystkie te pomiary wykonujemy metodami akredytowanymi zgodnie z normami PN-B-02170:2016-12 „Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki” i PN-B-02171:2017-06 „Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach”. Naszymi klientami są klienci indywidualni obawiający się o swoje zdrowie lub budynki, a także firmy, które chcą zapewnić sąsiadom komfort akustyczny. Nasze pomiary poprzedzone są obszerną analizą źródła drgań i lokalizacji. Pomiary wykonujemy najwyższej jakości sprzętem pomiarowym, który spełnia wytyczne poszczególnych norm. Podsumowaniem sprawozdania z pomiarów jest informacja czy wartości dopuszczalne zostały przekroczone czy też nie.
