Analysis of influence of vibrations on humans in buildings in standards approach

• Autorzy: Kawecki J. , Kowalska A.

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu drgań na ludzi w budynkach w ujęciu normowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

People living in buildings may be exposed to dynamic actions. In the diagnosis and design of buildings there is an increasing need of taking into account these activities and verification of compliance of the building requirements for vibration comfort of people residing in buildings. This study presents the results of analysis of such criteria in the following standards: Polish PN-88/B-02171 [1], British BS 6472-1 [2], German DIN 4150 [3], and ISO international standards [4,5]. Basing on the results of this analysis and on the review of selected items of literature, the application of standards recommendations in diagnosis and design of buildings, as well as areas for further research on this subject is indicated. This article is an extended version of the conference paper [6] presented on the conference Urban Transport 2011.

PL

Coraz częściej w diagnozach dynamicznych i projektowaniu budynków zlokalizowanych w sąsiedztwie źródeł drgań konieczne staje się uwzględnienie wymagań odnośnie do zapewnienia ludziom przebywającym w budynkach niezbędnego komfortu wibracyjnego. Metody i kryteria oceny wpływu drgań na ludzi w budynkach podawane są w odpowiednich normach. W niniejszym opracowaniu przedstawiono wyniki analizy kryteriów zapisanych w normach: polskiej PN-88/B-02171 [1], brytyjskiej BS 6472-1 [2], niemieckiej DIN 4150 [3] oraz w normach międzynarodowych ISO [4,5]. Na podstawie analizy przeglądu wybranych pozycji literatury wykazano kierunki wykorzystania zapisów normowych w diagnostyce i projektowaniu budynków oraz obszary dalszych prac badawczych poświęconych temu tematowi. Rozważano kryteria oceny wyrażone za pomocą następujacych wielkości: a) skorygowana w całym paśmie częstotliwości wartość przyspieszenia (prędkości) drgań, b) widmo (struktura częstotliwościowa) wartości skutecznej (RMS) przyspieszenia (prędkości) drgań w pasmach 1/3 oktawowych, c) dawka wibracji. Wykazano, że najwięcej informacji przydatnych w ocenie wpływu drgań na ludzi w budynkach uzyskuje się na podstawie przedstawienia wibrogramu w postaci widma wartości skutecznej przyspieszenia drgań w pasmach 1/3 oktawowych. Przez porównanie tak wyznaczonej struktury częstotliwościowej pomierzonych drgań z poziomem odpowiadającym zapewnieniu ludziom w budynku niezbędnego komfortu wibracyjnego uzyskuje się nie tylko informacje o ewentualnym naruszeniu wymagań, ale również o paśmie częstotliwości, w którym to naruszenie wystąpiło. Zastosowanie w kryteriach oceny dawki wibracji uwzględnia z kolei odniesienie wpływu drgań na ludzi w budynkach do pełnego czasu oddziaływania wibracyjnego. Kryteria dotyczą drgań z przedziału od 1 do 80Hz. Wznoszenie wysokich i bardzo wysokich budynków powoduje, iż przedział ten powinno się rozszerzyć w kierunku niskich częstotliwości (mniejszych od 1Hz). Już obecnie w normie japońskiej [15] uwzględnia się wpływ drgań o częstotliwościach z przedziału od 0,1 do 6Hz. W normie ISO [16] również uwzględniono w ocenie drgania o częstotliwościach mniejszych od 1Hz. W opracowaniu wykazano, iż konieczne jest prowadzenie dalszych badań w zakresie uściślania informacji charakteryzujących wpływ na ludzi w budynkach drgań z przedziału niskich częstotliwości oraz bardziej precyzyjnego określenia zasad wyznaczania wartości współczynnika „n” (umożliwia on podanie górnego poziomu zapewnienia ludziom w budynkach niezbędnego komfortu wibracyjnego) i uwzględniania czasu ekspozycji człowieka na drgania. W podsumowaniu stwierdzono, że kryteria oceny wpływu drgań na ludzi w budynkach zapisane w analizowanych normach międzynarodowych i krajowych są podobne. Obecnie stosowane i doskonalone są dwie główne grupy kryteriów oceny. Jedne z nich odnoszą się do struktury częstotliwościowej drgań w pasmach 1/3 oktawowych, drugie zaś – do tzw. dawki wibracji. Prace badawcze są współcześnie prowadzone nad uściśleniem zapisów odnoszących się do obydwu wymienionych grup kryteriów. W artykule przedstawiono także kierunki rozwoju metod oceny wpływu drgań na ludzi przebywających w budynkach zawarte w literaturze w tym także wprowadzane w innych przepisach normowych. Niniejszy artykuł jest poszerzoną wersją prezentacji [6] na konferencji Urban Transport 2011.

Słowa kluczowe

EN

vibration; influence on human; building; vibration comfort

PL

wibracje; oddziaływanie na człowieka; budynek; komfort wibracyjny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 58, nr 2
• Strony: 223--239
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il.

Twórcy

autor

Kawecki J.

autor

Kowalska A.

• Cracow Univesity of Technology

Bibliografia

• 1. PN-88/B-02171, Evaluation of vibrations influence on people in buildings, 1988, Polish Standard [in Polish].
• 2. BS 6472-1:2008, Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings, Part 1: Vibration sources other than blasting, 2008, British Standard.
• 3. DIN 4150-2, Structural vibration, Part 2: Human exposure to vibration in buildings, 1999, German Standard.
• 4. ISO 2631-2, Guide to the evaluation of human exposure to whole body vibration. Part 2- Vibration in buildings, 2003, International Organization for Standardization.
• 5. ISO 10137 Bases for design of structures – Serviceability of buildings and walkways against vibration, 2007, International Organization for Standardization.
• 6. J. Kawecki A. Kowalska, Analysis of vibration influence on people in buildings in standards approach, WIT Transactions on Ecology and the Environment, 148, pp. 355-366, 2012.
• 7. Y. Tamura, S. Kawana, O. Nakamura, J. Kanda, S. Nakata, Evaluation perception of wind-induced vibration in buildings. Structures & Buildings, 159, pp. 1-11, 2006.
• 8. J. Blume, Motion perception in the low-frequency range. Contract report AT(26-l)-99. US Atomic Energy Commission, Nevada Operations Office. July 1969.
• 9. A.J. Benson, E. Diaz P. Farrugia, The perception of body orientation relative to a rotating linear acceleration vector. Fortschr. zool., 23, pp. 264-274, 1975.
• 10. T. Goto, Studies on wind-induced motion of tall buildings based on occupant’s reactions. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 13, pp. 241-252, 1983.
• 11. A.P. Jeary, R.G. Morris, R.W. Tomlinson, Perception of vibration-tests in tall buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 28, pp. 361-370, 1988.
• 12. R.T. Hansen, J.W. Read, E.H. Vanmarcke, Human response to wind-induced motion of buildings. Proc. ASCE, ST7, 1973.
• 13. J.W. Reed, Wind-induced motion and human discomfort in tall buildings. Massachusetts Institute of technology, 1971.
• 14. J. Kawecki, K. Stypuła, Methods of determination of a building model useful in evaluation of paraseismic vibration effect on people; Technical Journal, Cracow University of Technology, 2-B, pp.39-6, 2007 [in Polish].
• 15. AIJ-GEH-2004. Guidelines for the evaluation of habitability to building vibration, 2007, Architectural Institute of Japan.
• 16. ISO 6897: Guidelines for the evaluation of the response of occupants of fixed structures, especially buildings and off-shore structures, to low-frequency horizontal motion (0,063 to 1 Hz), 1984, International Organization for Standardization.
• 17. J. Kawecki, K. Kozioł, K. Stypuła, Influence of underground tunnel structure on prognosed vibrations received by people staying in neighbouring building; Technical Journal, Cracow University of Technology, 3-B(11), pp.51-58, 2010 [in Polish].