Posuzování vibrací v komunálním prostředí Ing. Zdeněk Jandák, CSc. SZÚ Praha
Ve vnitřním chráněném prostoru staveb se vibrace vyskytují vždy; Základním požadavkem z hlediska komunální hygieny je, aby byly nižší než hygienický limit, V ideálním případě z hlediska pohodlí, aby vibrace byly pod prahem vnímání; Práh vnímání vibrací poskytuje dolní mez přijatelných vibrací v budovách, Horní mez přijatelných vibrací může kolísat od prahu vnímání k vyšším hodnotám podle typu budovy, místu v budově, zdravotního stavu a činností lidí v budově, povědomí o vibracích, denní době, době trvání, charakteristikách mechanického pohybu, doprovodných jevech vnímaných sluchem a zrakem aj.
Za vibrace se označuje pohyb pružného tělesa nebo prostředí, jehož jednotlivé body kmitají kolem své rovnovážné polohy; vibrace mohou být trvalé nebo přerušované; Mechanický ráz je definován jako náhlá změna síly, polohy, rychlosti nebo zrychlení, který v mechanické soustavě vyvolá přechodový děj otřes lidského organismu; Komunální vibrace nejsou tak běžnou škodlivinou jako hluk, převládá vliv kolejové dopravy, průmyslové a podnikatelské činnosti, v menší míře pak vliv automobilové dopravy. V komunálním prostředí se zpravidla jedná o kombinovanou expozici vibracím a hluku; Pro působení vibrací na člověka je charakteristická interakce se zdrojem vibrací v komunálním prostředí se vibrace přenášejí z podlahy nebo prostřednictvím zařízení (židle, křeslo, postel); úroveň vibrací přenášených na člověka je mj. ovlivněna výrazně polohou těla a končetin vzhledem ke směru jejich působení, místem a velikostí plochy, přes kterou se přenášejí do lidského organismu v poloze vleže se vibrace přenášejí současně na hlavu, trup, končetiny)
Mechanické vibrace vnímá člověk pomocí soustavy, která ovlivňuje celkovou psychosomatickou citlivost. Jedná se o komplexní fyziologický a psychologický vjem zprostředkovaný velkým počtem různých receptorů. Vzruchy se přenášejí CNS do mozku, kde se integrují a kde vzniká daný vjem způsobený vibracemi. Vjem vibrací na kmitočtech pod 15 Hz je dán funkcí vestibulárního aparátu, který určuje odezvu člověk na lineární a úhlové zrychlení hlavy, celkové vibrace těla a jeho polohu v prostoru. Vjem vibrací na nízkých kmitočtech je zprostředkován také receptory v kloubech, šlachách a svalech. Vjem vibrací o kmitočtech nad 15 Hz je dán receptory citlivých na tlak, které se nacházejí v kůži.
Systémové účinky na lidský organismus: - snížená pozornost, zpomalené a zhoršené vnímání, pokles motivace a snížení pracovní výkonnosti, celková únava organismu; - omezená schopnost člověka adaptovat se na intenzivní vibrace, rozmrzelost při odpočinku, rušení při duševní činnosti, přesné práci a zejména spánku; - intenzivní vibrace, stejně jako hluk, snižují obecnou odolnost vůči zátěži, zasahují do normálních regulačních pochodů, ovlivňují pracovní výkon, způsobují rozmrzelost, vedou ke stížnostem na kvalitu bydlení a mohou být prvotním podnětem k psychickým, psychosomatickým a neurotickým potížím. Vliv vibrací na člověka lze posuzovat z hlediska jejich účinků na pohodlí, vykonávání různých činností a zdravotních účinků;
Expozice člověka vibracím je ovlivněna hlavně faktory: - fyzikálními (pracovní kmitočet zdroje, časový průběh a směr působení vibrací, denní a celková doba expozice), - biodynamickými (tělesná konstituce, hmotnost, poloha těla a končetin, velikost styčné plochy) a - individuálními (věk, zdravotní stav, vnímavost, kouření, léky aj.); Prevence systémové řešení: - odstranění zdroje vibrací; - omezení vibrací na zdroji - snížení emise vibrací; - utlumení vibrací přenosová cesta; - omezení vibrací v místě přenosu na člověka;
Zdroj vibrací místo, kmitočet, velikost, doba trvání, časový průběh Odezva podloží Složení podloží, druh zeminy, písek, jíl, skála, hladina spodní vody, Odezva budovy vnitřní zdroje (chůze, dupání, bouchání dveřmi, stroje), vlivy prostředí (poryvy větru) Vybavení místnosti Zemina/ písek Hladina spodní vody Skalní podloží
Odezva budovy na působení vibrací - projevy 1) Slyšitelné kmitání stěn, stropu, podlahy, oken, zařízení - k tomu navíc hluk 2) Vnímané vibrace nábytku, opěrný povrch člověka, židle, postel a podlaha 3) Viditelné kmitání oken, zařízení, rostlin, světel, ozdob. V souhrnu 1) až 3) se u člověka jedná o získání vjemu, očekávání, identifikaci zdroje Projevy komunálních vibrací: rozmrzelost, obtěžování, obava o poškození zdraví a/nebo majetku, rušení při duševní a fyzické činnosti a zejména při spánku
Šíření vibrací podložím, (k 33, zákona č. 258/2000 Sb.) Rozeznáváme tři druhy kmitavého pohybu: 1) podélné vlnění - kompresní vlna, rychlost šíření do 1000 m/s, 2) příčné vlnění smyková vlna, 3) povrchové vlnění - Rayleighovo vlnění (složka ve směru šíření vlnění a složka kolmá k povrchu, kmitavý pohyb částice probíhá po elipse, rychlost šíření 200 m/s, Rayleighovo vlnění se šíří na velké vzdálenosti. Podmínky pro šíření vibrací: povaha a umístění zdroje, druh zeminy, horizontální a vertikální homogenita podloží, hladina spodní vody, skupenství (zmrzlá půda). Útlum vibrací se vzdáleností v = k.x ß ß závisí na kmitočtu a průběhu vibrací, pro písek ß = -1, tzn. útlum 20 db/dekádu vzdálenosti pro jíl ß = -0,5, tzn. útlum 10 db/dekádu vzdálenosti Vlastní kmitočet vibrací podloží, rašelina 5 10 Hz, jíl 15 25 Hz, písčitá půda 30 40 Hz, skála 40-90 Hz
Obecně závazné předpisy Zákon č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví Nařízení vlády č. 272/2011 Sb., č. 217/2016 o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, (Metodický návod pro měření a hodnocení hluku v pracovním prostředí a vibrací, Věstník MZ ČR č. 4/2013) (ČSN ISO 2631-2 Vibrace a rázy Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím Část 2: Vibrace v budovách (1 Hz až 80 Hz))
Zákon č. 258/2000 Sb. DÍL 6 Ochrana před hlukem, vibracemi a neionizujícím zářením Hluk a vibrace, 30 (1) Osoba, která používá, popřípadě provozuje stroje a zařízení, které jsou zdrojem hluku nebo vibrací, provozovatel letiště, 31) vlastník, popřípadě správce pozemní komunikace, 32) vlastník dráhy 32a) a provozovatel dalších objektů, jejichž provozem vzniká hluk (dále jen "zdroje hluku nebo vibrací"), jsou povinni technickými, organizačními a dalšími opatřeními v rozsahu stanoveném tímto zákonem a prováděcím právním předpisem zajistit, aby hluk nepřekračoval hygienické limity upravené prováděcím právním předpisem pro chráněný venkovní prostor, chráněné vnitřní prostory staveb a chráněné venkovní prostory staveb a aby bylo zabráněno nadlimitnímu přenosu vibrací na fyzické osoby.
Zákon č. 258/2000 Sb. (2) Hlukem se rozumí zvuk, který může být škodlivý pro zdraví a jehož hygienický limit stanoví prováděcí právní předpis. Vibracemi se rozumí vibrace přenášené pevnými tělesy na lidské tělo, které mohou být škodlivé pro zdraví a jejichž hygienický limit stanoví prováděcí právní předpis. (3) Chráněným vnitřním prostorem staveb se rozumí obytné a pobytové místnosti, 15) s výjimkou místností ve stavbách pro individuální rekreaci a ve stavbách pro výrobu a skladování. Rekreace pro účely podle věty první zahrnuje i užívání pozemku na základě vlastnického, nájemního nebo podnájemního práva souvisejícího s vlastnictvím bytového nebo rodinného domu, nájmem nebo podnájmem bytu v nich.
31 Zákon č. 258/2000 Sb. (1) Pokud při používání, popřípadě provozu zdroje hluku nebo vibrací, s výjimkou letišť, nelze z vážných důvodů hygienické limity dodržet, může osoba zdroj hluku nebo vibrací provozovat jen na základě povolení vydaného na návrh této osoby příslušným orgánem ochrany veřejného zdraví. Orgán ochrany veřejného zdraví časově omezené povolení vydá, jestliže osoba prokáže, že hluk nebo vibrace budou omezeny na rozumně dosažitelnou míru. Rozumně dosažitelnou mírou se rozumí poměr mezi náklady na protihluková nebo antivibrační opatření a jejich přínosem ke snížení hlukové nebo vibrační zátěže fyzických osob stanovený i s ohledem na počet fyzických osob exponovaných nadlimitnímu hluku nebo vibracím.
33 Zákon č. 258/2000 Sb. V chráněných vnitřních prostorech nesmějí být instalovány stroje a zařízení o základním kmitočtu od 4 do 8 Hz. Osoba může instalovat takový stroj nebo zařízení v okolí bytových domů, rodinných domů, staveb pro školní a předškolní výchovu a pro zdravotní a sociální účely, jakož i funkčně obdobných staveb, jen pokud na základě studie o přenosu vibrací příslušnému orgánu ochrany veřejného zdraví prokáže, že nedojde k nadlimitnímu přenosu vibrací na fyzické osoby v těchto stavbách.??? 34 (1) Prováděcí právní předpis upraví hygienické limity hluku a vibrací pro denní a noční dobu, způsob jejich měření a hodnocení. (2) Noční dobou se pro účely kontroly dodržení povinností v ochraně před hlukem a vibracemi rozumí doba mezi 22.00 a 6.00 hodinou.
NV č. 272/2011 Sb.
NV č. 272/2011 Sb.
Metodický návod, Věstník MZ ČR č. 4/2013 (4) Celkové vibrace ve vnitřních chráněných prostorech staveb a na pracovišti se měří a hodnotí v souladu s ČSN ISO 2631-2 Vibrace a rázy - Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím - Část 2: Vibrace v budovách (1 Hz až 80 Hz). Jak v obou horizontálních směrech x a y, tak ve vertikálním směru z se používá kmitočtové vážení W m. Průměrné vážené hladiny (hodnoty) zrychlení vibrací a otřesů v budovách se vždy vztahují k době působení zdroje vibrací T. Otřesy, ke kterým dochází ve vnitřním chráněném prostoru staveb alespoň 4krát za den, se hodnotí jako přerušované vibrace.
89/391/EHS 2002/44/ES Zavedení Výjimky 1977 2000 2002 2004 2005 2006 2007 2011 2013 Vyhl. č.13 NV č.502 NV č.88 NV č.148 NV č.272 Hyg. předpisy Met. návod Met. návod Věstník č.1 Věstník č.4 ČSN ISO 2631-2 Spektrum Spektrum Váhová fce Váhová fce Váhová fce Směr x,y,z Směr x,y,z Směr x,y,z Celkové vib. Celkové vibrace Celkové vibrace
Soustava souřadnic lidského těla Hluk - 11 Ostatní - 396 Vibrace - 196 Přetěžování - 312 Dermatózy - 128
Celkové horizontální a vertikální vibrace, podrobné hodnocení, ±0,8 db
Soustavy souřadnic lidského těla, včetně polohy vleže
Vibrace ve stavbách, podrobné hodnocení, ±0,8 db
Vibrace ve vnitřních chráněných prostorech staveb, Požadavky na měřicí přístroje ČSN EN ISO 8041:2005
Hygienické limity vibrací ve vnitřních chráněných prostorech staveb, obytné místnosti, metoda váhové funkce den noc Vyhláška č. 13/1977 Sb. 82 db 79 db NV 502/2000 Sb. 77 db 74 db NV 148/2006 Sb. 77 db 74 db NV 272/2011 Sb. 81 db 78 db Hodnotí se vždy dominantní směr. Limity vibrací ve stavbách se vztahují k době působení zdroje!
Nejistoty měření vibrací Parametr přidružený k výsledku měření, který charakterizuje interval, ve kterém lze důvodně předpokládat, že v něm leží správná hodnota (95%). 1. Třída přesnosti <2,0 db 2. Třída přesnosti < 4,0 db 3. Třída přesnosti < 7,0 db
Příklad tří intervalů s různými časovými průběhy
Vibrace ve stavbách