ИСТОЧНИКИ ВИБРАЦИИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Природа человека такова, что, начиная с некоторого уровня, воздействие окружающей среды становится для него дискомфортным и даже неблагоприятным: нарушается общее самочувствие, сон, возникает повышенная раздражительность, депрессия, появляются болезни. Критерии неблагоприятного внешнего воздействия устанавливаются государственными стандартами (ГОСТ 12.1.012-90 - «Вибрационная безопасность. Общие требования») и Санитарными нормами (СН 2.2.4/2.1.8.566-96 - «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»), которые для случая вибрации регламентируют предельно доступные уровни колебаний ограждающих конструкции помещений жилых, административно-общественных зданий и рабочих мест. При этом амплитуда колебаний ограничиваются в диапазоне частот 1,4-88 Гц всего лишь несколькими микронами.
Источниками вибрации в жилых и общественных зданиях являются инженерное и санитарные-техническое оборудование, а так же промышленные установки, например крупное кузнечнопрессовое оборудование, поршневые компрессоры, строительные машины (дизельмолоты), а так же транспортные средства (метрополитен мелкого заложения, тяжёлые грузовые автомобили, железнодорожные поезда, трамваи), создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий. Эти вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий.
Для жилых и общественных зданий наиболее неблагоприятным внешним источником является рельсовые транспортные магистрали: метрополитен, трамвайные линии, железные дороги. Исследования показали, что колебания по мере удаления на различное расстояние от метрополитена затухают, однако этот процесс не монотонный, он зависит от составных звеньев на пути распространения вибрации: рельс - стена тоннеля - грунт - фундамент дома - строительные конструкции. В тех случаях, когда здания располагаются в непосредственной близости от железной дороги, вибрации в них могут превышать предельно-допустимые значения, установленные Санитарными нормами, в 10 раз (на 20 ДБ). В спектральном составе вибрации преобладают октавные полосы со среднегеометрическими частотами 31,5 и 63 Гц.
После принятия в 1975 г Санитарных норм оказалось, что десятки зданий, находящиеся вблизи линий метро, испытывают повышенное вибрационное воздействие, а уровни вибрации в жилых и общественных помещениях превышают допустимые значения. Такая же ситуация наблюдается и в зданиях, расположенных вблизи веток внутригородских железных дорог и трамвайных линий.
К сожалению, в крупных городах с развитием транспортных магистралей и увеличением транспортных потоков, площади вибро-опасных территорий с каждым годом увеличиваются. В г. Москве этот процесс усугубляется ещё и введением в действие строительных норм, которые для жилых зданий высшей категории комфортабельности устанавливают критерии вибрации в 1,4 раза (на 3 дБ) «жёстче», чем Санитарные нормы. В этих условиях, например, защитная зона тоннелей метрополитена мелкого заложения составляет уже около 60 м, что накладывает существенные ограничения на размещение и конструкции зданий.
Определяющим фактором в возникновении вибраций во всех случаях являются неровности поверхностей катания колёс и рельсов, возникающие при изготовлении и в процессе эксплуатации железнодорожного пути.
И в заключение, нужно упомянуть ещё один существенный источник вибрации - строительные машины и механизмы. В условиях плотной городской застройки строительство новых зданий, как известно, сопряжено со значительными неудобствами для жителей близлежащих домов. Эти неудобства в частности связаны с использованием технологических процессов, в которых, применяется динамическое оборудование. Большое количество нареканий вызывает, например, забивка свай и шпунта, которая сопровождается не только повышенными уровнями шума, но и вибрацией. Зона вибрационного воздействия такого источника может составлять 90 м, а при использовании вибропогружателей - более 100 м. замена технологии динамического погружения на технологию устройства буронабивных или задавливаемых свай практически полностью исключает неблагоприятный виброакустический фактор.