Q&A Drgania budynków – pomiary i ocena

W polskim prawie istnieją regulacje, które precyzyjnie określają dopuszczalny poziom wibracji, które mogą wpływać na nasze otoczenie. W odniesieniu do drgań przekazywanych przez podłoże na budynki obowiązuje standard PN-B-02170:2016-12, który reguluje ocenę szkodliwości. Jest ona również wskazana do stosowania, co potwierdzają informacje zawarte w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury.

Norma PN-B-02170:2016-12 jest istotna zarówno w diagnostyce istniejących budynków, jak i w procesie projektowania nowych. Norma ta określa procedury oceny wpływu drgań na budynki oraz urządzenia w nich umieszczone, pochodzące zarówno z aktualnie używanych, jak i projektowanych źródeł drgań. Jej zakres obejmuje również projektowanie budynków w obszarze potencjalnego oddziaływania drgań. W praktyce, norma ta jest wykorzystywana do przeprowadzania badań drgań, mających na celu ocenę ich wpływu na budynki oraz podejmowanie odpowiednich działań projektowych lub diagnostycznych w celu redukcji negatywnych skutków drgań na budynki oraz urządzenia w nich umieszczone.

Norma bierze pod uwagę drgania, które mogą wywodzić się zarówno z wnętrza budynku (np. od urządzeń na osobnych fundamentach), jak i spoza niego, w odległości stałej lub zmiennej w czasie. Jej celem jest ustalenie parametrów charakteryzujących te drgania, niezależnie od sposobu ich propagacji w podłożu od źródła drgań do budynku.

W standardzie PN-B 02170:2016-12 określono dwa sposoby oceny zarejestrowanych drgań oddziałujących na budynek: pełną ocenę oraz przybliżoną ocenę z wykorzystaniem skal wpływów dynamicznych SWD. W praktyce najczęściej stosowany jest przybliżony sposób oceny drgań oparty na skalach wpływów dynamicznych SWD-I oraz SWD-II.

Stosowanie oceny przybliżonej jest mniej skomplikowane i zazwyczaj tańsze niż pełna ocena. Jednakże metoda ta ma ograniczenia i dotyczy głównie budynków z elementów murowych lub prefabrykowanych (wielka płyta). Każda zastosowana skala ma szczegółowe wymagania co do wymiarów i kształtu budynku, klasyfikując go adekwatnie. Skale wpływów dynamicznych (SWD) pozwalają na przypisanie zarejestrowanych drgań do jednej z pięciu stref wpływu na budynek, co precyzyjnie określa ich potencjalną szkodliwość, począwszy od pomijalnych aż po te, które mogą stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa życia ludzkiego. Tego rodzaju ocena stosowana jest głównie w celach diagnostycznych dla istniejących budynków.

Ocena pełna, w przeciwieństwie do przybliżonej, nie jest ograniczona żadnymi specyficznymi warunkami dotyczącymi typu budynku. Pozwala także na określenie szkodliwości drgań w procesie projektowania budowli, które znajdą się w obszarze potencjalnego oddziaływania drgań. Jednakże jej zastosowanie wymaga od specjalisty przeprowadzenia pomiarów w celu określenia wymuszeń kinematycznych potrzebnych do obliczeń sił bezwładności, które wraz z siłami statycznymi obciążają strukturę budynku. Dodatkowo, konieczne jest opracowanie trójwymiarowego modelu budynku, zgodnego z zasadami metody elementów skończonych (MES), zgodnie z dokumentacją projektową. W ramach oceny pełnej sprawdzana jest zgodność nośności poszczególnych elementów konstrukcyjnych z normami budowlanymi. Zapewnienie odpowiednich parametrów wytrzymałościowych jest kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa budynku w kontekście wpływu drgań. Dlatego właściwe uwzględnienie tych kryteriów jest niezwykle istotne.

Norma przewiduje, że można pominąć wpływ drgań przekazywanych przez podłoże w obliczeniach dotyczących projektowanego budynku, pod warunkiem spełnienia określonego kryterium maksymalnego ruchu poziomego podłoża w miejscu, gdzie budynek ma być usytuowany. Ta możliwość odnosi się do typowych warunków geotechnicznych występujących na drodze propagacji drgań od ich źródła do budynku oraz do płaskiego terenu. Niemniej jednak, konieczne jest także spełnienie warunku dotyczącego lokalizacji budynku względem źródła drgań, zachowując minimalną odległość określoną w normie dla wszystkich opisanych przypadków, na przykład odległość 25 metrów od osi toru kolejowego lub 15 metrów od osi toru tramwajowego. Należy jednak zauważyć, że warunek ten, pozwalający pominąć wpływ drgań przekazywanych przez podłoże na konstrukcję budynku, nie może być stosowany w kontekście opracowań diagnostycznych.

Norma umożliwia także ocenę wpływu drgań na urządzenia w budynku. Istotne jest jednak, aby przede wszystkim kierować się kryteriami dopuszczalnych wartości drgań, ustalonymi przez producenta lub użytkownika urządzenia. Jeśli te parametry nie są zdefiniowane, norma określa ogólne zasady oceny. Urządzenia są podzielone na dwie grupy: maszyny i urządzenia mechaniczne oraz urządzenia precyzyjne. Maszyny mechaniczne są dalej klasyfikowane według pięciu klas wrażliwości, z różnymi poziomami dopuszczalnych wartości. Pomiar drgań odbywa się z urządzeniem unieruchomionym w poziomie podstawy. Przekroczenie dopuszczalnych wartości drgań w danej klasie wrażliwości dla jednego kierunku pomiarowego podstawy jest uznawane za szkodliwe.

Odpowiednie umieszczenie punktów pomiarowych stanowi istotny aspekt w zastosowaniu normy PN-B 02170:2016-12. Na przykład, w przypadku diagnostyki opartej na skalach SWD, konieczne jest umieszczenie punktu pomiarowego po stronie źródła drgań, w stabilnym węźle konstrukcyjnym (np. przecięciu dwóch nośnych ścian) na fundamencie budynku lub w stabilnym węźle na kondygnacji podziemnej w poziomie otaczającego terenu. Umieszczenie czujników w miejscach niewłaściwych do zbierania danych o wymuszeniach oddziałujących na budynek jest jednym z częstych błędów popełnianych podczas pomiarów drgań. Dlatego też istotne jest, aby w zespole badawczym znajdował się inżynier budownictwa, który właściwie wskaże miejsce montażu czujnika. Wykonanie pomiarów zgodnie z normą PN-B 02170:2016-12 wymaga użycia aparatury pomiarowej o określonych parametrach użytkowych. Dlatego spełnienie minimalnych wymagań dotyczących czułości przetworników lub niepewności całego toru pomiarowego jest kluczowe dla uzyskania wiarygodnych danych do analizy.

Działamy szybko i cenimy Twój czas. Dotrzymujemy terminów realizacji, a wysokiej jakości praca zostanie dostarczona w odpowiednim czasie. Prace realizowane są przez doświadczony zespół inżynierów a osoby realizujące pomiary posiadają niezbędną wiedzę, przeszkolenie oraz certyfikaty. KOMES posiada certyfikat ISO wydany przez DNVGL w zakresie realizacji obliczeń wytrzymałościowych MES, pomiarów tensometrycznych oraz pomiarów drgań oraz wibracji. Laboratorium Komes Sp. z o.o. posiada akredytację Polskiego Centrum Akredytacji o numerze AB1873, o zakresie pozwalającym na badania przyśpieszeń i prędkości drgań zgodnie z normą PN-B 02170:2016-12. Jest to dowodem na nasze zaangażowanie w utrzymanie najwyższych standardów jakości i nieustanną chęć doskonalenia.