Pomiary drgań budynków

Pomiary drgań budynków: metody pomiarowe, kryteria oceny, jakiego sprzętu należy używać i w jaki sposób prezentować wyniki pomiarów.

 

Jakie normy opisują pomiary drgań budynków?

W Polsce w kontekście drgań przekazywanych przez podłoże na budynki obowiązuje norma PN-B-02170:2016-12 „Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki”. Norma ta definiuje metody na pomiary drgań budynków, wskaźniki czy skale wpływów, a także jakiego sprzętu należy używać i w jaki sposób prezentować wyniki pomiarów.

 

W jaki sposób mierzyć wpływ drgań na budynki?

W Załączniku A do normy PN-B-02170:2016-12 zdefiniowano trzy parametry, które należy badać podczas pomiarów drgań. Są to prędkość, przyspieszenie lub przemieszczenie. Odpowiedni parametr należy wybrać po analizie konstrukcji budynku. Każdy parametr jest parowany z częstotliwością drgań, dla której jest określany. Zakres badanych częstotliwości powinien być od 0.5 Hz do 100 Hz, zakresy prędkości od 10-4 ms-1 do 1 ms-1. Dla drgań krótkotrwałych pomiary należy wykonać w pasmach tercjowych od 0.5 Hz do 100 Hz.

 

pomiary drgań budynków
drgania budynkow aparatura pomiarowa

Jakie mierniki na pomiary drgań budynków ?

Norma PN-B-02170:2016-12 narzuca, aby zestaw pomiarowy składał się z rejestratora lub analizatora wraz z dołączonym przetwornikiem drgań lub geofonem. Czułość geofonu powinna być równa co najmniej 15 V/ms-1, zaś sugerowana czułość dla przetworników to 10 V/g. Podobnie jak dla innych metod akredytowanych konieczne jest określenie niepewności wskazań. Docelowo niepewność ta powinna być mniejsza niż 20%. Konieczne jest aby na podstawie wykonanych pomiarów móc określić czas trwania drgań.

 

Jak rozmieścić punkty pomiarowe?

Punkty pomiarowe rozmieszcza się uwzględniając wykorzystaną metodę pomiarową. Punkty powinny wyznaczać trzy kierunki pomiarowe, zgodne z współrzędnymi układu prostokątnego – dwa poziome x i y oraz pionowy z. Przetworniki należy umieścić na sztywnych węzłach konstrukcji, powinny być mocowane bezpośrednio do konstrukcji budynku.

 

drgania budynków aparatura pomiarowa

Co powinno zawierać sprawozdanie?

Prawidłowo wykonane sprawozdanie z badań powinno zawierać sprecyzowany cel pomiarów, określenie według której normy dokonywano pomiarów, opis wybranej metody pomiarowej, opis źródeł drgań, aparatury i obiektu, który należy mierzyć. Wyniki pomiarów powinny być przedstawione w formie wibrogramów. W raporcie powinno być w jasny sposób określone, gdzie znajdowały się punkty pomiarowe. Raport powinien też zawierać prezentacje przebiegów czasowych drgań oraz precyzyjne informacje związane z warunkami meteorologicznymi oraz zakłóceniami.

 

drgania przekazywane przez elementy konstrukcyjne

W jaki sposób drgania przedostają się do budynku?

Drgania transmitowane są przez podłoże na konstrukcję budynków. Odbywa się to drogą materiałową. Źródła tych drgań mogą być bezpośrednio lub pośrednio zależne od człowieka. Przykładowymi źródłami drgań są przejeżdżające pociągi lub pojazdy ciężkie, budowy i remonty. Należy także pamiętać o drganiach, które są generowane poprzez wyposażenie techniczne budynków – takie jak np. systemy wentylacyjne. Takie drgania również mogą być transmitowane przez konstrukcję na wyższe lub niższe kondygnacje.

Pomiary drgań budynków: jaki wpływ mają drgania na budynek?

W zależności jak silne są drgania oddziałujące na budynek mogą prowadzić do wielu zniszczeń w konstrukcjach budynków. Zniszczenia mogą objawiać się na przykład pęknięciami tynków. Dźwięki materiałowe finalnie są emitowane do pomieszczeń wewnątrz budynku jako dźwięki powietrzne. Oprócz szkodliwości drgań na konstrukcję, należy także rozważać szkodliwość tych drgań w kontekście osób i maszyn znajdujących się wewnątrz budynków.

wibrogram

Co to jest wibrogram?

Wibrogram to zgodnie z PN-B-02170 „zapis zmiany prędkości, przyspieszenia lub przemieszczenia drgań w danym punkcie i kierunku podany w funkcji czasu”. Jest to zatem zapis parametrów drgań występujących w danym punkcie pomiarowym dla konkretnego kierunku drgań i dla określonego czasu. Pomiary drgań budynków wykorzystują wibrogramy drgań w raportach do przeprowadzonych pomiarów drgań lub modeli pomiarowych.

 

Co to są drgania krótkotrwałe, drgania długotrwałe i drgania występujące stale?

Drgania krótkotrwałe to drgania, których czas trwania przez całą dobę nie przekracza 3 min. Drgania długotrwałe to drgania, które trwają od 3 min do 30 min na dobę. Trzeci rodzaj drgań to drgania występujące stale i są to drgania, które trwają dłużej niż 30 min na dobę.

 

drgania krotkotrwale i dlugotrwale

Co to jest WODB?

ocena szkodliwosci drgan przekazywanych przez podloze na budynki

WODB to „wskaźnik odczuwalności drgań przez budynki”. Jest on ściśle powiązany z skalami SWD i pozwala określić jak bardzo odległe są parametry drgań wpływających na budynek od granicy uwzględnienia wpływów dynamicznych. WODB większy od 1 wskazuje na przekroczenie granicy. Wskaźnik wyrażamy w postaci dwóch liczb – bezwymiarowej w postaci stosunku oraz częstotliwości dla której wyznaczono ten stosunek.

 

Co to jest metoda MRSA i THA?

building acoustics insultation

Metody MRSA (ang. Modal Response Spectrum Analysis) i THA (ang. Time History Analysis) to metody pozwalające na wyznaczenie odpowiedzi modelu budynku na wymuszenie kinematyczne. Metoda MRSA opiera się na użyciu spektrum odpowiedzi, zaś metoda THA używa całkowania równań ruchu w czasie. Metoda MRSA dopuszcza stosowanie prędkościowego spektrum odpowiedzi. W normie PN-B-02170-16 można znaleźć odpowiednie wzory, z których należy korzystać przy wykorzystaniu powyższych metod.

 

drgania budynkow

Co to jest wymuszenie kinematyczne?

Wymuszenie kinematyczne to drgania budynku powodowane przez ruch fundamentów. Wymuszenie prezentujemy w postaci wibrogramów w osiach x, y i z. Wyznaczenie wymuszenia odbywa się przy wykorzystaniu metod MRSA lub THA. Punkt pomiarowy powinien być w sztywnym węźle konstrukcji od strony źródła drgań. Wymuszenie można wyznaczać w już eksploatowanym budynku lub na etapie projektowania. Jeżeli dysponujemy jedynie projektem budynku możliwe jest prognozowanie wymuszenia w oparciu o podobne przypadki.

 

Kiedy można pominąć wpływ drgań przy projektowaniu budynku?

Pierwszym warunkiem pozwalającym na pominięcie wpływu drgań jest wartość amplitudy przyspieszeń ruchu poziomego podłoża w miejscu budynku – powinna być mniejsza niż 0,05 ms-2. Aby spełnić ten warunek konieczne jest umieszczenie budynku w odległości co najmniej 25 m od osi toru kolejowego, co najmniej 15 m od osi toru tramwajowego lub osi najbliższego pasa drogi, co najmniej 20 m od źródła drgań związanego z pracami budowlanymi i odległości większej niż 60 m od trasy drogowych walców wibracyjnych. Budynek powinien być także poza obszarem strefy wpływu sejsmicznego.

 

wplyw drgan na projektowanie budynku

Jak może zostać uszkodzony budynek?

Norma PN-B-02170 rozróżnia dwa rodzaje uszkodzeń – uszkodzenia niekonstrukcyjne i uszkodzenia elementów nośnych. Pierwszy rodzaj uszkodzeń to przede wszystkim rysy i spękania tynków czy rozluźnienie mocowań drzwi i okien. Można także zauważyć odpadanie płytek ściennych i okładzin. Uszkodzenia elementów nośnych charakteryzują się rysami i spękaniami fundamentów, ścian nośnych, nadproży i filarów. Takie uszkodzenia mocno osłabiają wytrzymałość konstrukcji budynku.

 

Jakie są kryteria oceny wpływu drgań na budynki?

Aby ocenić jak bardzo poszczególne drgania wpływają na budynki określono skale wpływów dynamicznych SWD. Metoda wykorzystująca skale SWD jest przybliżoną oceną drgań wpływających na budynek. Zdefiniowano dwa rodzaje skali SWD – skalę SWD-I oraz SWD-II. Pierwsza z nich odnosi się do budynków o wymiarach rzutu poziomego nie większych niż 15 m i maksymalnie jedno- lub dwu-kondygnacyjnych. Ponadto wysokość budynku nie powinna przekraczać wymiarów rzutu poziomego. Skala SWD-II to skala dla budynków do 5ciu kondygnacji, których finalna wysokość jest mniejsza niż dwukrotność szerokości budynku. Dodatkowo skalę SWD-II można stosować także do budynków 2-kondygnacyjnych lub mniejszych jeżeli nie spełniają one warunków skali SWD-I. Aby zastosować skale SWD należy zmierzyć wibrogramy w osiach poziomych. Wartości prędkości powinny znajdować się w odpowiednio zdefiniowanych strefach.

 

Jakie strefy definiują skale SWD?

Skale SWD definiują 5 stref, które są oddzielone liniami granicznymi. Strefa pierwsza jest oddzielona linią A, która jest dolną granicą uwzględniania wpływów dynamicznych na budynek. Strefa druga to drgania nieszkodliwe dla konstrukcji, oddzielona linią B – granicą sztywności budynku. Budynki narażone na drgania z strefy B zużywają się szybciej. Trzecia strefa to drgania szkodliwe dla budynku, linia C to wytrzymałość pojedynczych elementów budynku, dolna granica ciężkich szkód budowlanych. Przed ostatnią strefą jest strefa IV – która definiuje drgania o dużej szkodliwości dla budynku. Budynki te są zagrożeniem dla ludzi, przedmioty zawieszone mogą spadać, płaty sufitowe i gzymsy mogą ulegać zniszczeniu. Dla drgań w tej strefie konieczne jest zabezpieczenie budynku poprzez usunięcie źródła drgań lub redukcji wpływu. Strefa ta jest oddzielona od strefy V poprzez linię D – granicę stateczności konstrukcji. Strefa V to drgania powodujące zawalenie się ścian i spadanie stropów. Budynek taki nie powinien być użytkowany.

 

skala swd
strefy skali swd

Dwa rodzaje granic stref na wykresie

Norma uwzględnia dwa rodzaje granic stref szkodliwości. Pierwszy typ to granice niższe, które mają zastosowanie dla budynków o większym narażeniu na drgania. Zdefiniowano cztery kryteria dla tych budynków – stan budynku materiał i konstrukcja budynku, typ podłoża i posadowienia oraz rodzaj drgań. Niższa granica obowiązuje dla budynków starych, uszkodzonych, wykonanych niestarannie, z kamienia, bez fundamentów i wieńców posadowionych na niestabilnym podłożu i narażonych na drgania długotrwałe lub stałe. Wyższe granice obowiązują dla budynków nieuszkodzonych, z cegły pełnej na fundamentach i sztywnym podłożu, które są narażone na drgania krótkotrwałe.

 

Ile kosztują pomiary drgań budynków?

Cena pomiarów drgań zależy od rodzaju i źródeł wibracji. Przykładowo, pomiary drgań budynków kosztują średnio 3200 zł. Dodatkowym kosztem pomiarów mogą być są analizy obliczeniowe i raporty. W ofercie laboratorium znajduje się też stały monitoring drgań, którego koszt jest wyceniany indywidualnie.

 

Jakie są źródła drgań, które mogą uszkodzić budynek?

Źródłami drgań, które mogą uszkodzić budynek są na przykład ruchy wywołane robotami budowlanymi na sąsiednich posesjach, ruchy gruntu spowodowane wstrząsami sejsmicznymi związanymi z działalnością kopalni lub stałe drgania związane z przejazdami pojazdów ciężkich, tramwajów czy pociągów.

 

vibration analysis tool

A co jeżeli konstrukcja narażona na drgania nie jest budynkiem?

W praktyce laboratorium badawczego SVANTEK wielokrotnie zdarzały się sytuacje, że mierzono wpływ drgań na konstrukcje, które nie spełniają wytycznych skal SWD. Nie możliwe jest wtedy wykorzystanie skal SWD zgodnie z PN-B-02170:2016-12. Laboratorium badawcze SVANTEK korzysta w takich sytuacjach z normy DIN 4150-3 „Vibrations in buildings – Part 3: Effects on structures”, która pozwala mierzyć wpływ drgań na inne konstrukcje niż budynek.

 

Monitoring okresowy i stały

Na potrzeby inwestycji budowlanych Laboratorium Badawcze SVANTEK może monitorować wpływ drgań na sąsiednie budynki podczas wykonywania prac budowlanych. Dzięki temu możliwa jest kontrola drgań i dostosowanie odpowiednich metod budowlanych, które będą bezpieczne dla budynków obok. Systemy monitoringu wysyłają w czasie rzeczywistym alerty, informujące o przekroczeniach poziomów dopuszczalnych.

 

monitoring drgan okresowy i staly

Nasza realizacja

Laboratorium badawcze SVANTEK na zlecenie firmy odpowiedzialnej za budowę wykonywało pomiary drgań, które mogą propagować się z budowy na sąsiednie budynki. Do tego typu zleceń wykorzystujemy metody akredytowane zgodne z PN-B-02170:2016-12.  Nasze raporty zawierają pełne opisy przestrzeni oraz precyzyjne określenie położenia punktów pomiarowych. Ponadto w raporcie można znaleźć też informacje o naszych niepewnościach pomiarowych. Efektem końcowym pomiarów jest obszerny raport z wynikami pomiarów, a także analiza tych wyników i wnioski. W raporcie znajduje się jasne określenie czy drgania były szkodliwe dla budynku czy nie.

 

Zapytaj o ofertę pomiarów lub szkoleń
Hałas i Drgania













    Podaj temat zapytania:

    Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych w postaci imienia i nazwiska oraz adresu poczty elektronicznej przez SVANTEK Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul. Strzygłowskiej 81 w celu przesyłania mi informacji marketingowych dotyczących produktów i usług oferowanych przez SVANTEK Sp. z o.o. za pomocą środków komunikacji elektronicznej, w szczególności poczty elektronicznej, stosownie do treści przepisu art. 10 ust. 1 i 2 ustawy o świadczeniu usług drogą elektroniczną.

    Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych w postaci imienia i nazwiska oraz numeru telefonu przez SVANTEK Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul. Strzygłowskiej 81 w celu prowadzenia działań marketingowych przy użyciu telekomunikacyjnych urządzeń końcowych oraz automatycznych systemów wywołujących w rozumieniu ustawy Prawo telekomunikacyjne.

    Wyrażam zgodę otrzymywanie od SVANTEK Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul. Strzygłowskiej 81 drogą elektroniczną na wskazany przeze mnie adres e-mail newslettera i innych informacji handlowych, dotyczących produktów i usług oferowanych przez SVANTEK Sp. z o.o. w rozumieniu ustawy o świadczeniu usług drogą elektroniczną.


    Oświadczam, że zostałem poinformowany, że moje dane mogą być przekazywane podmiotom przetwarzającym dane osobowe w imieniu Administratora, w szczególności dystrybutorom – przy czym takie podmioty przetwarzają dane na podstawie umowy z administratorem i wyłącznie zgodnie z jego instrukcjami. W takich przypadkach Administrator wymaga od podmiotów trzecich zachowania poufności i bezpieczeństwa informacji oraz weryfikuje czy zapewniają odpowiednie środki ochrony danych osobowych.

    Niektóre spośród podmiotów przetwarzających dane osobowe w imieniu Administratora mają siedzibę poza terytorium EOG. W związku z przekazaniem Twoich danych poza terytorium EOG, Administrator weryfikuje, aby podmioty te dawały gwarancje wysokiego stopnia ochrony danych osobowych. Gwarancje te wynikają w szczególności ze zobowiązania do stosowania standardowych klauzul umownych przyjętych przez Komisję (UE). Masz prawo żądać przekazania kopii standardowych klauzul umownych kierując zapytanie do Administratora.

    Oświadczam, iż zostałem poinformowany, że przysługuje mi prawo cofnięcia wyrażonej zgody na przetwarzanie moich danych osobowych w każdym czasie oraz prawo dostępu do podanych danych osobowych, a także prawo do ich sprostowania, usunięcia, ograniczenia przetwarzania oraz wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania danych, jak też wniesienia skargi do Prezesa Urzędu Ochrony Danych Osobowych, w przypadku naruszeń przepisów RODO.

    svantek consultant

    Konsultanci Svantek odpowiedzą na Twoje pytania i pomogą Ci podjąć decyzję na temat pomiarów hałasu i drgań. 

    processing...