Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Архитектура промышленных зданий

Шум и вибрации


Шум и вибрации

Звук возникает в воздухе при колебании какого-либо тела, например струны. Вследствие упругости и инерции воздуха, сгущения и разрежения его от места колебания по всем направлениям последовательно распространяются звуковые волны. Они могут распространяться во всех телах. Ухо человека воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц. Чем больше частота, тем меньше длина волны и выше тон. Избыточное давление в воздушной среде, возникающее при возбуждении звуковых колебаний, называется звуковым давлением р и измеряется в Па. Восприятие звука ограничено в пределах между значением порога слышимости и болевого порога.

Рис. 1. Распространение звука в воздушной среде:
а — сгущение: б — разрежение; X — длина звуковой волны

В теории и практике одной из важнейших гигиенических проблем в зданиях и помещениях является проблема звукоизоляции. При разработке вопросов звукоизоляции ограждающих конструкций всякий звук, проникающий в помещения извне, называют шумом. С гигиенической точки зрения под шумом понимают такой звук, который неблагоприятно воздействует на жизнедеятельность человека и раздражает его нервную систему.

По условиям возникновения и распространения через конструкции здания шум согласно СНиП 11-12—77 разделяют на два вида: воздушный, когда передача звуковой энергии происходит в результате колебания конструкций, разделяющих помещения, в случаях, при которых источник звука не связан с конструкцией (громкоговоритель и др.); ударный, возникающий в результате ударов по междуэтажным перекрытиям (передвижка мебели, ходьба, танцы), т. е. когда передача энергии также происходит за счет колебания конструкций. Однако бывают случаи, когда колебания, вызванные воздушным или ударным шумом, распространяются по конструкциям всего здания. При этом вибрирующие конструкции излучают шум в помещениях, находящихся на значительном расстоянии от его источника. Это явление обычно называют структурным шумом.

Борьба с шумом —одна из важных задач при проектировании и строительстве зданий. Можно предложить следующие меры по ограничению внутренних шумов: применение мало- и бесшумного оборудования, усовершенствование существующих машин и механизмов; максимальная локализация шума непосредственно у источников; поглощение возникающего шума звукопоглощающей отделкой или перегородкой; группировка помещений по их шумности.

Внешний шум может быть ограничен планировочными решениями, задерживаю-

щими его распространение по территории; учетом господствующих ветров в борьбе с формированием шумового поля на застраиваемых территориях; устройством шумоза-щитных экранов путем использования зеленых насаждений, рельефа местности, инженерных сооружений (насыпей, выемок); применением усовершенствованных покрытий дорог и вынесением магистралей в шумо-безопасные зоны; борьбой за снижение интенсивности источников внешних шумов.

Снижение шума в здании можно достичь усовершенствованием конструкций. Для повышения звукоизолирующей способности стен, перегородок и перекрытий без увеличения их массы целесообразно применять раздельные конструкции со сплошной воздушной прослойкой без жесткой связи. Улучшение звукоизоляционных качеств при наличии сплошной воздушной прослойки происходит за счет того, что воздух, подобно амортизатору, упруго воспринимающему колебания одной стенки, передает их второй стенке ослабленными. Значения средней звукоизолирующей способности воздушных прослоек различной толщины приведены ниже. Толщина воздушной прослойки, см 3456 7 8 9 10 Звукоизолирующая способность, дБ 1 3,5 4,5 5,5 6 6,5 7 7

Для экономии площади помещений воздушный промежуток обычно делают не более 60 см.

В целях обеспечения хорошей звукоизоляции без увеличения массы стены или перегородки целесообразно применять слоистые конструкции, состоящие из нескольких слоев материалов, резко отличающихся по своей плотности и жесткости (гипсобетон, гипс, минеральный войлок и т. п.). Междуэтажные покрытия необходимо звукоизолировать не только от воздушного шума, но и ударного. Упругое основание пола гасит звуковые колебания, возникающие при ходьбе и ударах. Энергия колебания затрачивается на сжатие упругого основания и, следовательно, передается на несущую часть перекрытия в значительной мере ослабленной. Поэтому следует предусматривать полы по сплошному упругому основанию или засыпке, ленточным или отдельным прокладкам.

При производстве работ необходимо проводить строгий контроль за качеством выполнения всех мероприятий по звукоизоляции. Только в результате комплексного осуществления мероприятий по звукоизоляции можно достигнуть более эффективной защиты от шума.

При установке машин и оборудования необходимо принимать во внимание наличие шумовых воздействий и вибрации. Проектирование и устройство фундаментов под машины является весьма сложной задачей строительной практики. Сложность связана в основном с характером тех сил, которые возникают при работе машин. Силы эти, быстро изменяющиеся во времени как по величине, так и по направлению, являются причиной возникновения вибраций фундаментов машин, которые в свою очередь вызывают сотрясение грунта, часто распространяющееся на значительные расстояния и передающееся окружающей застройке. В ряде случаев такие вибрации способствуют росту деформаций и осадке не только самих фундаментов машин, но и соседних сооружений.

Рис. 2. Нормативная частотная характеристика:
а — изоляции воздушного шума ограждающей конструкции; б — приведенного уровня ударного шума под перекрытием

С точки зрения строительной механики основными характеристиками машин являются показатель величины сил инерции, возникающих при работе машин (интенсивность), вид и частотная характеристика динамического воздействия машин на фундамент.

Конструкция фундамента под любую машину должна обеспечивать удобное ее размещение, надежное крепление и удовлетворять следующим требованиям: прочность, устойчивость и выносливость; отсутствие чрезмерных осадок и деформаций, нарушающих условия, необходимые для нормальной эксплуатации машин; отсутствие сильных вибраций, мешающих работе машин и обслуживающего их персонала, а также создающих помехи деятельности данного или соседнего объекта.

Вследствие относительной легкости, компактности, жесткости и прочности фундаментов под машины соблюдение проектировщиком двух первых требований, как правило, не вызывает затруднений. Осуществление третьего требования — не допускать возникновения сильных вибраций фундаментов машин, а также соседних с ними зданий и сооружений — представляет собой задачу значительной сложности.

При выборе рациональных форм и оптимальных размеров фундаментов под машины следует иметь в виду, что для большинства машин наилучшими являются сравнительно легкие фундаменты типа плиты с достаточно развитой подошвой, в то время как большой вес фундамента и большая глубина заложения не оказывают особенного влияния на повышение качества и надежность конструкции фундамента.

Основные положения современой методики выбора главных размеров фундаментов под машины, в полной мере отвечающие требованиям как надежности, так и экономичности, сводятся к следующим соображениям.

Определять размеры подошвы фундаментов нужно по расчету, причем указанные размеры следует назначать во всяком случае не меньшими, чем это необходимо по условиям размещения машины.

Главным условием выбора наивыгоднейших размеров массивных фундаментов под машины (за некоторым исключением) является определение минимальной глубины заложения. Назначение этого размера не связано с требованиями расчета и в общем случае зависит только от условий размещения и крепления машины, а также от характера грунтов строительной площадки.

Проектировщик в каждом случае обязан прежде всего определить минимальную высоту фундаментов по заданным условиям размещения и крепления машины. Затем он может окончательно установить глубину заложения и выбрать типы основания с учетом имеющихся грунтовых условий строительной площадки, а также предварительно наметить размеры подошвы фундамента.

Конструкции фундаментов под машины с динамическими нагрузками подразделяют на два основных вида: массивные (жесткие) и рамные фундаменты (с нежестким верхним строением). Массивные фундаменты получили наибольшее применение для установки машин всех видов. Такие фундаменты выполняют в виде сплошных блоков или плит с подошвами прямоугольного очертания, выемками, шахтами и отверстиями, необходимыми для размещения и крепления частей установки (машин, вспомогательного оборудования и коммуникаций), а также ее обслуживания в процессе эксплуатации. Конструктивные решения рамных фундаментов, относящихся к подвальному типу, крайне разнообразны. Однако общим для всех фундаментов этого типа является наличие несущей машину пространственной многостоечной жесткой рамы, заделанной стойками в мощную опорную плиту. Горизонтальные элементы указанной рамы образуют площадку, предназначенную для установки машины и ее обслуживания.

В многоэтажных зданиях машины и оборудование устанавливают по плитам междуэтажного перекрытия. На перекрытиях обычно монтируют сравнительно легкое оборудование, которое вызывает местные вибрации конструкций зданий или сооружений. Эти вибрации воспринимают несущие конструктивные элементы и передают их подошве фундаментов.

От работы машин и оборудования, расположенных на перекрытиях или отдельных фундаментах, здания испытывают сотрясения и вибрации, которые могут повредить конструкцию здания и вредно отражаются на здоровье рабочих. В связи с этим проблеме борьбы с вибрациями в производственных зданиях нужно уделять большое внимание. Вибрации конструкций зданий наблюдаются в тех случаях, когда двигатель жестко смонтирован на междуэтажном перекрытии или на фундаменте, непосредственно связанном с несущими конструкциями здания. Возникающие при работе механизмов инерционные силы могут вырвать анкерное крепление, передаваясь в виде импульсов фундаменту механизма. В тех случаях, когда отдельные части зданий обладают собственными колебаниями, частота которых совпадает с частотой импульсов, в здании могут возникать повреждения (трещины, смещения частей конструкций и т. п.). Погасить вибрации можно устранением жестких связей между машиной и ее фундаментом. Для этого применяют упругие элементы — амортизаторы, размещаемые между источником вибрации и его основанием, которые могут быть в виде прокладок из упругих материалов (например, резины, пробки, би-тумизированного войлока, асбеста и других эластичных материалов) или стальных пружин.

Агрегаты, возбуждающие вибрации, следует устанавливать в подвалах или первых этажах здания на массивных фундаментах, не связанных с конструкциями здания.

Для устранения распространения вибраций агрегата через грунт по периметру между фундаментом и грунтом оставляют разрыв, который заполняют рыхлыми материалами.

При расположении фундаментов под агрегаты нсгмеждуэтажном перекрытии задача виброизоляции усложняется, так как приходится применять упругие амортизаторы. Прокладки из резины, пробки или войлока не во всех случаях приводят к ослаблению передачи вибраций. Они хорошо задерживают их распространение при сравнительно высокой частоте колебаний, возникающих при большом числе оборотов машины. Наибольшие трудности возникают, когда необходимо ослабить вибрации низких частот, эффективное ослабление которых в большинстве случаев возможно лишь с помощью амортизаторов из стальных пружин.

Динамические воздействия на здания, вызываемые работой моторов, станков и различных машин, установленных в цехах, являются причиной возникновения не только вибраций конструкций, но и производственного шума, вредно действующего на нервную систему и вызывающего утомление рабочих.

Вредное воздействие шума на организм человека может быть снижено различными способами: ослаблением шума в местах его возникновения, изоляцией и поглощением. Если ослабить шум не удается, то стремятся изолировать источник шума от окружающей среды с помощью различного типа ограждений (например, кожухов). Если изоляция шума не приводит к значительному эффекту, то устраивают звукоизоляцию посредством облицовки внутренних поверхностей помещений звукопоглощаемыми материалами..





Похожие статьи:
Основные направления совершенствования архитектурно-строительных решений промышленных зданий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Архитектура промышленных зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум