Norma PN-B 02170:2016-12 – kluczowa dla oceny wpływu drgań na budynki

Drgania mechaniczne, często nazywane wibracjami, są nieuniknionym elementem w życiu codziennym. Większości z nich nie jesteśmy świadomi, ale niektóre są wyraźnie odczuwalne, do tego stopnia, że stają się uciążliwe, a nawet niebezpieczne. W polskim prawodawstwie istnieją normy (jak na przykład norma PN-B 02170:2016-12), które ściśle określają zakres, w jakim wibracje mogą na nas oddziaływać.

Dotyczy to zarówno wpływu na budynek, jak i na ludzi w nim przebywających. Niniejszy artykuł jest próbą przedstawienia krótkich informacji na temat oceny wpływu drgań na budynki, przybliżając nieco ten temat.

Zakres normy PN-B 02170:2016-12

Norma PN-B-02170:2016-12 dotyczy oceny szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki. Określne zostały kryteria oceny wpływu drgań na budynki oraz urządzenia w nich umieszczone, które są wywołane działaniami zależnymi bezpośrednio lub pośrednio od człowieka.

Norma uwzględnia drgania, które mogą pochodzić zarówno z wewnątrz budynku (od urządzeń na oddzielnych fundamentach), jak i spoza niego, w odległości stałej lub zmiennej w czasie. Jej celem jest określenie parametrów opisujących te drgania, niezależnie od sposobu propagacji w podłożu od źródła drgań do budynku.

Być może zainteresuje Cię też:

Analiza spektrum odpowiedzi modalnej, a wymuszenia bezpośrednie konstrukcji

Analiza wytrzymałości konstrukcji: metody, narzędzia i przykłady zastosowań

Zastosowanie normy w diagnostyce i projektowaniu budynków

PN-B-02170:2016-12 znajduje zastosowanie w diagnostyce dotyczącej oceny wpływu drgań na istniejące budynki i urządzenia umieszczone w budynkach, pochodzących z eksploatowanych lub projektowanych źródeł drgań. Ponadto, jest stosowana w procesie projektowania budynków, które znajdą się w obszarze potencjalnego oddziaływania drgań.

W praktyce, norma ta ma zastosowanie przy badaniach drgań, w celu oceny ich wpływu na budynki i podejmowania odpowiednich działań projektowych lub diagnostycznych w zakresie redukcji szkodliwości drgań na budynki i urządzenia w nich umieszczone.

Ograniczenia i możliwości oceny przybliżonej i pełnej

W normie PN-B-02170 przewidziane są dwa sposoby oceny zarejestrowanych drgań odziaływujących na budynek tzw. ocena pełna oraz ocena przybliżona z zastosowaniem skal SWD.

Najczęściej wykorzystywany jest przybliżony sposób oceny drgań oparty na stosowaniu skal wpływów dynamicznych SWD-I oraz SWD-II. Stosowanie oceny przybliżonej charakteryzuje się znacznie mniejszym stopniem skomplikowania, a co za tym idzie jest znacznie tańszym rozwiązaniem. Jednakże stosowanie tej metody ograniczone jest do budynków z elementów murowych (tzw. drobnowymiarowych) oraz budynków z wielkowymiarowych elementów prefabrykowanych (tzw. wielka płyta).

Ponadto każda skala ma oddzielne wymagania do wymiarów i kształtu budynku, ściśle określając ich klasyfikacje. Stosując skale SWD zarejestrowane drgania przypisywane są do jednej z pięciu stref wpływu drgań na budynek, oddzielonych czterema liniami granicznymi, tym samym precyzyjnie określają możliwą szkodliwość drgań od pomijalnych w ocenie wpływu na budynek, kończąc na drganiach powodujących awarię budynku stanowiących zagrożenie bezpieczeństwa życia ludzkiego. Ten rodzaj oceny stosowany jest wyłącznie w celach diagnostycznych dla istniejących budynków

Wszystkich ograniczeń jakie są określone przy stosowaniu przybliżonej oceny szkodliwości drgań, pozbawiony jest sposób oceny pełnej, którą można ją stosować do dowolnego typu budynku. Wymaga ona od specjalisty przeprowadzenia pomiarów w celu określenia wymuszeń kinematycznych wymaganych do obliczeń sił bezwładności, które razem z siłami statycznymi stanowią obciążenie struktury budynku. Ponadto, należy opracować przestrzenny model budynku zbudowany według zasad metody elementów skończonych MES, zgodny z dokumentacją projektową. W ramach tej oceny sprawdza się zgodność nośności poszczególnych elementów konstrukcyjnych z normami budowlanymi. Zapewnienie odpowiednich parametrów wytrzymałościowych jest kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa budynku wobec oddziaływania drgań. Dlatego właściwe uwzględnienie tych kryteriów jest niezwykle istotne.

Ocena pełna pozwala na określenie szkodliwości drgań zarówno w przypadku diagnostyki istniejących budynków, jak i stosowana jest w procesie projektowania budowli, które znajdą się w obszarze potencjalnego oddziaływania drgań. Jednakże norma przewiduje możliwość pomijania wpływu drgań przekazywanych przez podłoże w obliczeniach dotyczących budynku w przypadku spełnienia kryterium maksymalnego ruchu poziomego podłoża w miejscu posadowienia budynku. Podana możliwość odnosi się do przeciętnych warunków geotechnicznych występujących na drodze propagacji od źródła drgań do budynku oraz do płaskiego ukształtowania terenu. Jednakże dodatkowo należy spełnić warunek lokalizacji budynku w stosunku do źródła drgań zachowując minimalna odległość, dla wszystkich przypadków opisanych w normie np. odległość 25m od osi toru kolejowego lub 15m od osi toru tramwajowego. Podane wyżej warunek pominięcia wpływu na konstrukcje budynku drgań przekazywanych przez podłoże nie mogą być jednak stosowane w opracowaniach diagnostycznych.

Norma PN-B 02170:2016-12 pozwala również na sprawdzenie szkodliwości drgań na urządzenia umieszczone w budynku. Należy jednak podkreślić, że przede wszystkim należy kierować się kryteriami wartości dopuszczalnych drgań podanymi przez producenta bądź użytkownika urządzenia. Norma przewiduje jedynie ocenę na zasadach ogólnych wówczas, gdy parametry dopuszczalne nie są zdefiniowane. Urządzenia podzielono na dwie grupy: pierwsza dotyczy maszyn i urządzeń mechanicznych, druga urządzeń precyzyjnych. Urządzenia mechaniczne zostały podzielone na pięć klas wrażliwości o zróżnicowanych poziomach dopuszczalnych. Pomiarów dokonuje się przy unieruchomionym urządzeniu w poziomie podstawy. Drgania uznaje się za szkodliwe w przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnej w danej klasie wrażliwości dla jednego kierunku pomiarowego podstawy.

Wymogi i kryteria dla stosowania normy PN-B 02170:2016-12

Niezwykle istotnym elementem przy stosowaniu normy PN-B 02170 jest prawidłowe usytuowanie punktów pomiarowych. I tak na przykład dla prac diagnostycznych związanych ze stosowaniem skal SWD, punkt pomiarowy winien zostać umieszczony od strony źródła drgań, w sztywnym węźle konstrukcji (np. przecięcie dwóch ścian nośnych) znajdującym się na fundamencie budynku albo w sztywnym węźle na ścianie kondygnacji podziemnej w poziomie otaczającego terenu. Umieszczanie czujników w miejscach niereprezentatywnych do pozyskiwania danych o wymuszeniu oddziaływującym na budynek, jest jednym z częstych błędów pełnieniach przy pomiarach drgań. Stąd również wymaganie by w zespole badawczym był inżynier budownictwa który poprawnie wskaże miejsce montażu czujnika.

Wykonywanie pomiarów zgodnie z PN-B 02170 wymaga doboru aparatury pomiarowej o zdefiniowanych parametrach użytkowych. Tym samym spełnienie minimalnych wymagań co do czułości przetworników czy niepewności całego toru pomiarowego pozwala na uzyskanie wiarygodnych danych do analizy.

KOMES- ekspert  w dziedzinie oceny wpływu drgań na budynki

Firma KOMES posiada wysokiej klasy sprzęt pomiarowy i wysokospecjalistyczne narzędzia oraz niezbędną wiedzę i doświadczenie. Dzięki temu wykonujemy badania i analizy na poziomie eksperckim. PN-B 02170:2016-12 jest normą, z którą pracujemy na co dzień, zarówno zakresie analiz diagnostycznych sposobem przybliżonym jak i w ocenie pełnej z zastosowaniem oprogramowania MIDAS NFX.

Ponadto jesteśmy dystrybutorem firmy Syscom Instruments – producenta sprzętu, którego sami używamy – dzięki czemu dostarczamy sprawdzone rozwiązania najwyższej jakości zarówno w formie zakupu jak i wynajmu długoterminowego. 

Zapraszamy do współpracy!