Вибрация – невидимая, но могущественная и коварная сила. Она может годами незаметно разрушать здоровье человека или целостность здания, а может за минуту уничтожить целый город и всех его обитателей. И на этом моменте можно было бы сказать «спокойно, ребята, мы просто хотели вас заинтриговать, не все так страшно», но увы, если бы это было так, то и статья бы эта не родилась. Не было бы написано множество книг о вибрации, не были бы разработаны методики ее измерения и не придумывали бы, как защитить наши хрупкие тела и дома от разных видов вибраций.
В этой статье мы попробуем кратко описать, как вибрации влияют на нас, на здания, в которых мы обитаем и каковы источники этих вибраций. Ну и конечно же, как лаборатория, попробуем разобраться в методике ее определения для разных ситуаций.
Влияние вибраций на человека
Начнем с термина, что же такое вибрация:
Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил. Простым языком – колебания твердых тел. Измеряется в герцах (Гц).
Самые известный и самый наглядный (и самый опасный) пример вибрации — это землетрясения. Некоторые читатели наверняка на себе ощущали эту дрожь земли и никогда ее забудут. Ведь что может быть страшнее здания, которое вот-вот рухнет тебе на голову?
Но, как мы уже заметили выше, вибрация может быть коварна и не так явно и быстро разрушать наше здоровье, а именно:
- Воздействуя на костно-мышечную систему: постоянное воздействие вибраций может вызвать боли в суставах, мышцах и костях. А при долгосрочном воздействии могут развиться остеохондроз и артрит.
- Воздействуя на нервную систему: вибрации могут вызвать раздражение и повреждение нервных волокон, а далее онемение, покалывание и даже потерю чувств. Пожалуй, самым неприятным результатом продолжительного вибрационного воздействия могут стать неврологические расстройства.
- Воздействуя на внутренние органы: некоторые исследования свидетельствуют о том, что длительное воздействие вибраций может повлиять на почки и сердце, а даже могут вызвать изменения в работе желудочно-кишечного тракта и дыхательной системы.
Получаем же мы это вредное воздействие из разных источников, а именно:
- Из транспортных средств: движение автомобилей, поездов, самолетов и пр. Наверняка вы ни раз просыпались в ночи от дрожи окон, потому что мотоциклист решил отправиться в романтическое путешествие по городу?
- От промышленной техники: использование тяжелых строительных машин, таких как бульдозеры, грейдеры и даже коперы. Все они создают интенсивные вибрации.
- От ручных инструментов: интенсивные вибрации могут возникнуть при использовании дрелей, шлифовальных машин и пр.
Для того, чтобы уберечь нас от вредного воздействия вибрации существует документ СанПиН 1.2.3685-21, опубликованный на сайте Роспотребнадзора. В нем подробно описаны гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности для человека, а также определены максимально допустимые уровни вибраций в жилых и общественных зданиях, в транспортных средствах и на территории населенных пунктов.
Влияние вибраций на строительные объекты
Надеюсь, мы помогли разобраться с негативными последствиями влияния вибраций на организм человека, а теперь давайте посмотрим, как они влияют на строительные объекты.
Построенное здание испытывает на себе разные воздействия: влажность, изменение температуры, ветер, деятельность людей и оборудования внутри здания и прочее и прочее. Все это может стать причиной образования микротрещин в несущих конструкциях (особенно если материалы были некачественные, а технологии нарушались), а вибрация может значительно ускорить этот процесс. Нетрудно догадаться, что трещины в здании это главный «симптом тяжелого заболевания», которое нельзя пускать на самотек.
Однако доказать, что именно вибрации послужили появлению или раскрытию трещин, можно только в результате обследований, которые были проведены непосредственно до воздействия и сразу после.
Вибрации могут влиять на здание напрямую и на грунт в основании здания. Результатом такого воздействия являются изменения свойств грунта, например – локальное уплотнение. В результате произойдет неравномерная осадка под фундаментом, а далее повреждение конструкции. В слабосвязанных и водонасыщенных почвах может произойти еще более опасная ситуация – разжижжение грунта и потеря им несущей способности.
Эти явления являются косвенными воздействиями вибраций на здание, поэтому для проведения комплексной оценки лучше привлечь специалистов-геотехников.
Методы измерений
Методики измерения вибраций очень схожи как для оценки воздействия на человека, так и на строительные объекты. Ниже мы рассмотрим основные положения.
Измерение общей вибрации состоит из следующих этапов:
- Выбор точек измерения вибраций на опорных поверхностях, таких как сидение, спинка, пол, педали и т.д.; выбор точек измерения вибрации на конструкциях зданий или на грунте вблизи зданий, в зависимости от цели измерения.
- Установка датчиков вибрации на этих точках с помощью специальных креплений, обеспечивающий контакт с поверхностью.
- Подключение датчиков к измерительному прибору.
- Настройка параметров измерений: диапазон частот, длительность, функции частотной коррекции и др.
- Запуск измерения вибрации в реальных условиях или в лабораторных с использованием стенда вибрации.
- Считывание и обработка результатов измерения.
- Оценка воздействия, с учетом нормативов, рекомендаций и факторов риска.
Для измерения общей вибрации используется оборудование, которое состоит из следующих элементов:
- Датчики вибрации, такие как акселерометры, способные измерять вибрацию в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
- Измерительный прибор, такой как анализатор вибрации, виброметр или виброграф, способный преобразовывать сигналы датчиков в цифровую форму, выполнять спектральный анализ, применять функции частотной коррекции и вычислять параметры вибрации.
- Крепления для датчиков, обеспечивающие контакт датчиков с поверхностью (присоски, магниты, скотч или ремни).
- Кабели и разъемы для подключения датчиков к измерительному прибору.
- Калибратор.
- Компьютер и ПО для обработки, хранения и визуализации результатов измерений.
Все это выглядит незамысловато, однако требует специальных навыков и имеет множество подводных камней, которые мы конечно же не будем описывать в этой статье, иначе статья превратится в книгу.
Более подробно об оценке воздействия на организм человека можно прочитать в разных нормативах, например в ГОСТ 31191.1-2004 или СанПиН 1.2.3685-21. Для оценки воздействия ее на зданиях также существуют несколько нормативов, ГОСТ Р 52892-2007 и ГОСТ Р 53964-2010 лишь часть из них.
Заботьтесь о себе и обращайтесь к специалистам!
Автор: Яна Меджидова, строительный обозреватель, материаловед
