Приложение С (справочное). Примеры вибрационных критериев

Приложение С
(справочное)

Примеры вибрационных критериев

С.1 Размещение людей

С.1.1 Здания

С.1.1.1 Общие замечания

Допустимые уровни колебаний в местах размещения людей в зданиях назначаются в соответствии с видом индивидуальной деятельности одного человека или группы людей, средой окружения или "атмосферой" и сравнением с уровнем колебаний, который до этого ощущали люди. Они также имеют культурный компонент. Например, участники социально значимого события более терпимо относятся к большим амплитудам колебаний, чем люди, присутствующие на деловой встрече.

С.1.1.2 Критерии ускорения

Для оценки уровней вибрации при эксплуатации зданий, как правило, используется ускорение. Однако нормируемые уровни колебаний изменяются с частотой, следовательно, необходимо использовать специальные фильтры. Подходящие фильтры или параметры частотного взвешивания приведены в ИСО 2631-1 для ситуаций, когда задается основное направление вибрации, или в ИСО 2631-2, если основное направление неизвестно. В ИСО 2631-1 также приведен метод определения подходящих значений среднеквадратического (r.m.s.) ускорения из фильтрованного сигнала. ИСО 2631-2:2003 нельзя рассматривать как руководство по приемочным критериям, так как диапазон потенциальных применений выходит за рамки данного стандарта. Хотя ИСО 2631-2:1989 "Оценка незащищенности человека от вибрации всего тела. Часть 2: Непрерывные и вызванные ударом колебания в зданиях (от 1 до 80 Гц)" был отменен, некоторые его разделы все еще являются актуальными в качестве критериев оценки вибраций в здании, и они приведены здесь в пересмотренном формате в таблице С.1. Множители для r.m.s. ускорения в таблице С.1 применяются к базисным кривым, представленным на рисунках С.1, С.2 и С.3.

Таблица С.1 - Множители, принятые в ряде государств, с помощью которых устанавливаются удовлетворительные значения вибрации здания с точки зрения воздействия колебаний на людей

Место	Время	Множители к базисной кривой (рисунки С.1, С.2 и С.3)а)
		Непрерывная и прерывистая вибрацияb)	Возбуждение импульсной вибрации несколько раз в день
Специальные рабочие зоны (например, операционные, лаборатории и т.д.)	День	1	1
	Ночь	1	1с)
Жилые зоны (например, квартиры, дома, больницы)	День	2-4d)	30-90d), e), f)
	Ночь	1,4	1,4-20
Бесшумный офис с открытыми рабочими местами	День	2	60-128g)
	Ночь	2	60-128
Офисные помещения (например, школы)	День	4	60-128g)
	Ночь	4	60-128
Мастерские, цеха	День	8	90-128g)
	Ночь	8	90-128
Примечание 1 - Для оценки влияний сигнала вибрации, содержащего два или более дискретных частотных компонента, может быть использован метод среднеквадратического отклонения (r.m.q.) (см. ISO 2631-2:1989, приложение В). Примечание 2 - Эта таблица была адаптирована из ИСО 2631-2:1989, приложение А. a) Эти множители дают настоящие значения вибрации, ниже которых вероятность неблагоприятных случаев мала (любой акустический шум, вызванный вибрацией конструкций, не принимается во внимание). b) Удвоение предложенных значений вибрации может привести к жалобам, и их будет больше, если значения вибрации увеличатся в четыре раза (можно обратиться к кривым доза - отклик). "Непрерывные колебания" - вибрация длительностью больше 30 мин за 24 ч; "прерывистые колебания" - это более 10 событий за 24 ч. с) Значения импульсного воздействия в операционных больницы и специальных рабочих зонах учитываются в моменты времени, когда делаются операции или выполняется работа. При других условиях значения вибрации, рассчитанные для жителей домов, являются удовлетворительными при условии взаимного согласия и предварительного предупреждения. d) В пределах жилых районов у людей формируется различное отношение к интенсивности вибрации. Специальные значения зависят от социальных и культурных факторов, психологического состояния и ожидаемой степени нарушения покоя. е) Соотношение между числом событий в день, их значениями и длительностью четко не установлено. В случае проведения взрывных работ для более трех событий в день можно использовать следующие предварительные соотношения, чтобы скорректировать множители в четвертой графе. Это требует дополнительного умножения на множитель , где N - число событий за 16 ч в сутки; Т - продолжительность импульса и сигнала затухания для события в секундах; d - нуль при Т < 1 с. (Продолжительность события можно оценить с точностью до 10 % (-20 дБ) Для кратковременного импульса установлено, что реакция человека на деревянных перекрытиях (полов) d = 0,32, а для бетонных настилов d = 1,22. Это уравнение компромисса не применяется, когда значения ниже определенных множителями для непрерывной вибрации. f) При выемке скальных пород, когда подземные возмущения вызывают вибрацию на высоких частотах, множитель вплоть до 128 в некоторых странах считается удовлетворительным для условий проживания. Множители ниже 600 применяются только для легких строений или чувствительных зон. g) Допустимые значения импульсного удара в офисах и цехах не следует увеличивать без возможного значимого нарушения рабочей деятельности. h) Вибрация, действующая на операторов некоторых процессов, например при ковке или дроблении, которые возбуждают вибрацию рабочих мест, могут быть отдельной категорией от зон цеха, рассмотренных в таблице С.1. Значения вибрации, заданные в ИСО 2631-1, в таком случае применимы к операторам процессов, возбуждающих колебания.

Критерии для уровней колебаний в зданиях, вызванных ветром, представлены в приложении D.

С.1.1.3 Значения доз вибрации (VDV)

Если отношение пикового значения к r.m.s фильтрованного ускорения (взятого за полный период воздействия вибрации) больше 6, то приемочные критерии r.m.s. могут не подходить. Поэтому можно использовать значения доз вибрации (Vibration Dose Values - VDV), которые базируются на оценке среднего четырехугольника (root-mean-quad - r.m.q.). Выведенные значения VDV можно затем сравнить с приемочными критериями, представленными в таблице С.2. См. ИСО 2631-1 или ИСО 8041 для определений r.m.s. и VDV и ИСО 2631-2:1989, приложение В, для определения r.m.q.

Хотя значения величины вибрации (VDV) еще широко не используются, они применялись в ряде государств, если отношение пиковых значений к среднеквадратическим значениям фильтрованного ускорения превышает 6. Рекомендованные уровни приведены в таблице С.2.

Таблица С.2 - Значения величины вибрации (м/с²), при превышении которых можно ожидать жалобы разной степени от людей в жилых домах

Место	Низкая вероятность жалоб	Жалобы возможны	Жалобы вероятны
Жилые дома, 16-часовой день	0,2-0,4	0,4-0,8	0,8-1,6
Жилые дома, 8-часовая ночь	0,13	0,26	0,51

Для значений VDV также подходят множители для среднеквадратических значений вибраций, указанных в таблице С.1. Примеры использования VDV для колебаний пола приведены в [5].

С.1.2 Пешеходные переходы

Проектные решения пешеходного перехода следует выбирать в зависимости от интенсивности движения пешеходов, которую надо учитывать в течение расчетного срока его эксплуатации. Рекомендуется рассмотреть следующие сценарии.

- Один человек идет по пешеходному переходу, а другой (приемник) стоит в середине пролета.

- Усредненный поток пешеходов на основе ежедневной интенсивности движения, например, группа из 8-15 человек, в зависимости от длины и ширины пешеходного перехода.

- Наличие групп пешеходов (превышающих 15 человек).

- Проведение праздничных или хореографических мероприятий.

В отсутствие более определенных данных уровни колебаний в вертикальном направлении (по оси z) для пешеходных переходов через дороги или водные пути не должны превышать колебаний, которые получены с помощью множителя 60 к составляющей базисной кривой (рисунок С.1). Исключением является случай, когда необходимо учитывать одного человека или некоторое число людей, спокойно стоящих на пешеходном переходе (например, первый сценарий). В этом случае следует применять множитель 30. Множитель для горизонтальных колебаний при движении пешеходов или воздействия ветра не должен превышать в 60 и более раз базисную кривую в горизонтальном направлении (по осям х и у), см. рисунок С.2. Для пересмотра эксплуатационной надежности см. [16].

Для вычисления среднеквадратичных значений ускорения рекомендуется выбирать время усреднения 1 с.

С.2 Конструкция здания

С.2.1 Общие замечания

Базисным предельным состоянием эксплуатационной надежности при трещинообразовании или разрушении конструктивных элементов является превышение предела прочности на разрыв, сжатие или сдвиг хрупкого материала под действием динамической нагрузки или волнового воздействия. В существующих конструкциях деформацию при динамических воздействиях установить достаточно трудно, поэтому рекомендуется использовать косвенные измерения. Наиболее простым косвенным методом оценки динамической нагрузки является измерение скорости материальной точки или (менее распространенный метод) измерения ускорения или смещения. Корреляция с наблюдаемым повреждением дает необходимую связь между предельным состоянием и примененным критерием.

Если есть возможность установить непосредственно деформацию материала, то в этом случае измеренные значения следует сравнивать с критическими деформациями. Как для прямого, так и косвенного метода динамическая деформация может существенно превышать статические деформации, которые во многих случаях неизвестны. Поэтому существует значительная изменчивость в уровнях наведенной динамической деформации (или скорости материальной точки), которые соответствуют началу образования трещин в определенном материале. Таким образом, всегда имеется маловероятное событие, когда трещинообразование произойдет даже при очень небольших уровнях динамической нагрузки, т.е. уровней, которые ниже, чем уровни, заданные в разных критериях. В связи с этим до начала работ по оценке интенсивности колебания здания специалисту, ответственному за проект, рекомендуется провести предварительный анализ состояния зданий и зафиксировать существующие трещины. Допускается позже не принимать их в расчет в случае претензий на возможные повреждения, которые могут образоваться в результате проведения работ.

С.2.2 Вибрационные критерии для строительных конструкций

Так как здания сильно различаются по конфигурации, материалам, сроку эксплуатации, типу фундамента и другим факторам, вибрационные критерии были в значительной степени заданы эмпирическими правилами, которые различаются в каждом государстве, и типом возбуждения. Так как конструкции здания отличаются в разных государствах, то нельзя ожидать, что такие правила могут применяться универсально. Описание повреждений и классификация зданий в соответствии с их допуском на воздействия вибрации представлены в ИСО 4866. Для критических или нетипичных ситуаций надо провести специальные исследования на основе структурных динамических принципов и контрольные испытания на стройплощадке, руководство по которым приведено в [4].

С.2.3 Стадионы и полы в залах для собраний

Устойчивые колебания конструкций трибун, вызванные ритмичными движениями аудитории, могут возникать во время концертов на открытом воздухе, а также во время спортивных соревнований. При оценке влияния на отдельных людей приходится учитывать различие между пассивными и активными участниками. Что касается пассивных зрителей, т.е. людей, которые не участвуют в мероприятии, то относительно небольшие амплитуды колебаний могут быть для них ощутимыми, в то же время амплитуды колебаний должны быть большими, чтобы их замечали активные болельщики или зрители.

Необходимо рассмотреть два вибрационных критерия. Первый критерий касается комфорта пассивной части публики. Приемлемый уровень ускорений может зависеть от неуправляемых и/или непредсказуемых параметров, например погодных условий, шума окружающей среды и общего качества представления. При отсутствии более определенных данных предел максимальных уровней вибрации для комфорта пассивных участников при вертикальных колебаниях может быть получен как базисная кривая на рисунке С.1 с множителем 200.

Кроме того, должна быть принята во внимание безопасность публики. Большие амплитуды колебаний могут вызвать тревогу как пассивных, так и активных зрителей, а в экстремальных ситуациях вызвать панику. Уровни предельной вибрации при возникновении паники могут быть выше, чем для состояния комфорта, но в любом случае амплитуды колебаний с множителем 400 к базисной кривой не следует превышать. См. руководство по конструированию мест для зрителей в [7].

Для вычисления среднеквадратичных значений при измерениях рекомендуется принимать время усреднения 10 с для критерия комфортности и 1 с для критерия возникновения паники.

С.3 Предметы и оборудование, установленные в зданиях

С.3.1 Общие положения

Здания содержат большое разнообразие предметов: мебель, оборудование и компьютеры, сложную контрольно-измерительную аппаратуру. Их восприимчивость к колебаниям сильно различается. Данный фактор необходимо учитывать в каждом случае. Большое количество предметов в зданиях, например мебель и работающее машинное оборудование, имеют большой допуск по уровню колебаний, прежде чем они перестанут выполнять свою функцию по назначению. Часть предметов очень чувствительны к колебаниям, например оптические приборы, оборудование по выращиванию кристаллов и производству компьютерных чипов. Большинство компьютеров удовлетворительно воспринимают колебания. Вибрационные критерии для нормального функционирования оборудования необходимо получать от производителя.

С.3.2 Вибрационные критерии для прецизионного оборудования

Многие чувствительные части оборудования требуют защиты от окружающей вибрации для правильного функционирования и работы. Для достижения этих условий требуется тщательно выбирать место строительства, тип здания, применяемые материалы, архитектурно-планировочные решения зданий, расположение аппаратуры в пределах здания, с учетом транспортного потока работников в здании, расположения и работы других машин и транспортных средств внутри и снаружи здания. Программа мониторинга вибрации является существенным компонентом такого процесса (см. ИСО/ТС 10811-1 и ИСО/ТС 10811-2). Дополнительное руководство для проектирования здания приведено в приложении Е, [1] и [6].

а - ускорение (r.m.s.), м/с²; f - частота, Гц

Рисунок С.1 - Базисная кривая ускорения при колебаниях здания по оси z (направление колебаний снизу вверх)

а - ускорение (r.m.s.), м/с²; f - частота, Гц

Рисунок С.2 - Базисная кривая ускорения при колебаниях здания по осям х и у (направление колебаний по взаимно перпендикулярным горизонтальным осям)

а - ускорение (r.m.s.), м/с²; f - частота, Гц

Рисунок С.3 - Базисная кривая ускорения при пространственных колебаниях здания