HLUK, VIBRÁCIE A OTRASY OD TECHNICKEJ SEIZMICITY PRI VÝSTAVBE A PREVÁDZKE DIAĽNIC

V tomto príspevku je venovaná pozornosť dopadom hluku, vibrácií a otrasov od technickej seizmicity na životné prostredie pri výstavbe a prevádzke diaľnic. Pre účely ochrany, podpory a rozvoji verejného zdravia od dopadov hluku, vibrácií a otrasov od pozemnej dopravy sú v súčasnosti rozhodujúcimi kodifikovanými predpismi zákon č. 355/2007 Z.z. a vyhláška MZ SR č.549/2007 Z.z., STN ISO 4866 + Amd 1 + Amd 2 a Eurokód 8 STN EN 1998-1/NA/Z1. Na základe výsledkov merania povrchov vozoviek, vloženého útlmu, odrazivosti protihlukových stien, intenzitného mapovania cestných konštrukcií, predikcie vlastností zvukového poľa vizualizáciou, určovania vlastností zvukového poľa, lokalizácie zdrojov zvuku ručnou akustickou kamerou sa pripravujú podklady, ktoré slúžia na eliminovanie dopadov na životné prostredie. Cieľom merania vibrácií a otrasov je zistiť aktuálny dopad od technickej seizmicity indukovanej cestnou dopravou a na základe zákona útlmu seizmických vĺn posúdiť zraniteľnosti a únosnosti prírodných objektov a stupňa poškodenia základovej pôdy, odozvy stavebných technických objektov, citlivosti zariadení v objektoch a ochrany zdravia ľudí v objektoch. Merania hluku, vibrácií a otrasov od pozemnej dopravy sú východiskový podklad k návrhom opatrení na zníženie nepriaznivého dopadu hluku, vibrácií a otrasov od technickej seizmicity pri výstavbe a prevádzke diaľnic.

Ing. Mgr. Michal BUGALA, Ing. Ján SOBOTA, Ing. Ján ŠIMO, CSc.

Klub ZPS vo vibroakustike, s.r.o., Žilina


Úvod 

Hluk, vibrácie a technická seizmicita spôsobovaná prírodnou a ľudskou činnosťou pôsobí negatívne na vytváranie zdravých životných a pracovných podmienok. Ako zaťažujúce fyzikálne faktory životného a pracovného prostredia môžu spôsobiť poruchy zdravia a negatívne ovplyvňujú fyziologické a psychické funkcie ľudí. Každý občan Slovenskej republiky má právo na priaznivé životné prostredie a právo na ochranu zdravia pri práci. Požiadavky na zdravé životné a pracovné podmienky kladú povinnosti na fyzické a právnické osoby pri ochrane a podpore verejného zdravia. Verejné zdravotníctvo je systém zameraný na ochranu, podporu a rozvoj verejného zdravia. V správnom konaní pred regionálnym úradom verejného zdravotníctva objektivizáciu expozície obyvateľov a ich prostredia hluku, infrazvuku a vibráciám vykonávajú osoby odborne spôsobilé a ktoré sú držiteľom osvedčenia o akreditácii pre danú činnosť.

Na základe aplikácie vyhlášky MZ SR č. 549/2007 Z.z., ktorou sa ustanovujú podrobnosti o prípustných hodnotách hluku, infrazvuku a vibrácií v životnom prostredí pri hodnotení hluku z pozemnej dopravy, vyhláška definuje prípustné hodnoty pre hluk z pozemnej a vodnej dopravy ako celku, a to pre jednotlivé kategórie chráneného územia, resp. chráneného priestoru. Pozemná doprava je v prílohe tejto vyhlášky zadefinovaná ako doprava na pozemných komunikáciách vrátane električkovej dopravy. Pri objektivizácii a následnom hodnotení vo vzťahu k prípustnej hodnote je potrebné zohľadňovať pôsobenie všetkých pozemných komunikácií, električkových tratí, resp. vodných ciest, ktoré dotknuté chránené územie ovplyvňujú. Prevádzkovatelia pozemných komunikácií sú povinní zabezpečiť, aby expozícia obyvateľov a ich prostredia bola čo najnižšia a neprekročila prípustné hodnoty pre deň, večer a noc ustanovené vykonávacou vyhláškou MZ SR , ktorou sa ustanovujú podrobnosti o prípustných hodnotách hluku, infrazvuku a vibrácií a o požiadavkách na objektivizáciu hluku, infrazvuku a vibrácií v životnom prostredí. 

Ochrana zdravia pred hlukom, infrazvukom a vibráciami je zabezpečená, ak posudzované hodnoty určujúcich veličín hluku, infrazvuku a vibrácií nie sú vyššie ako prípustné hodnoty.

Obr. 1 Zdroje  hluku, vibrácií a technickej seizmicity v životnom prostredí


Objektivizácia hluku na základe merania

Merania hluku z cestnej dopravy, sa používajú na zistenie a hodnotenie hlukovej záťaže v okolí existujúcich cestných komunikácií v zmysle naplnenia Vyhlášky MZ SR č.237/2009 Z.z., ktorou sa dopĺňa Vyhláška č.549/2007 Z.z. zo 16. augusta 2007, ktorou sa ustanovujú podrobnosti o prípustných hodnotách hluku, infrazvuku a vibrácií a o požiadavkách na objektivizáciu hluku, infrazvuku a vibrácií v životnom prostredí. Merania hluku z cestnej dopravy, sa používajú aj na technické účely ako napríklad návrh protihlukových opatrení resp. overovanie a hodnotenie účinnosti realizovaných protihlukových opatrení. 

Meranie vo väčšine prípadov vykonávame za pomoci monitorovacej stanice. Používame dva základné typy monitorovacích staníc:

  1. Monitorovacia stanica zaznamenáva jedným všesmerovým mikrofónom zvuk zložený z viacerých blízkych a vzdialených zdrojov v danej situácií v danom čase bez určenia smeru šírenia, 
  2. Monitorovacia stanica zaznamenáva viacerými mikrofónmi a systémom vektorového intenzitného merania detekuje smer šírenia zvuku od dominantných zdrojov hluku.

Obr. 2 Monitorovacie stanice pre skalárny a vektorový záznam zvuku


Objektivizácia hluku na základe predikcie

Predikcia hluku a vibrácií upozorňuje na dodržanie/prekročenie prípustných hodnôt určujúcich veličín hluku a vibrácií v záujmovom území. Za účelom eliminácie rozdielov medzi informatívnymi hodnotami akustických veličín získaných predikciou a reálnymi hodnotami akustických veličín „in situ“ je nutné udržať predikciu na uzde používaním akreditovaných zavedených metód vizualizácie zvukových polí, kalibráciou a verifikáciou výpočtového modelu. V opačnom prípade výsledky predikcie napĺňajú podstatu akustického veštenia.

Obr. 3 Grafická vizualizácia 3D modelu záujmového územia

Objektivizácia vibrácií a otrasov na základe merania

Meranie zrýchlenia vibrácií sa vykonáva v zmysle naplnenia zákona NR SR č. 355/2007 Z.z. z 21. júna 2007 o ochrane, podpore a rozvoji verejného zdravia, v zmysle Vyhlášky MZ SR č.237/2009 Z.z., ktorou sa dopĺňa Vyhláška č.549/2007 Z.z. zo 16. augusta 2007, ktorou sa ustanovujú podrobnosti o prípustných hodnotách hluku, infrazvuku a vibrácií a o požiadavkách na objektivizáciu hluku, infrazvuku a vibrácií v životnom prostredí, v súlade NV č.416/2005 Z.z. a v súlade s STN ISO 2631–1:1999.

Merania vibrácií a otrasov na celé telo z cestnej dopravy v chránených miestnostiach vo vnútornom prostredí budov sa vykonáva na miestach zdržiavania sa ľudí a v smere osí bázicentrickej súradnicovej sústavy pričom hodnotenie sa vykonáva pre smer a miesto s najvyššími hodnotami vibrácií zistenými v chránenej miestnosti.

  • Meranie ekvivalentného aweq a maximálneho awmax váženého zrýchlenia vibrácií  vo frekvenčnom rozsahu od 1 Hz do 80 Hz. sa vykonáva (pre smery x, y, z) v súlade s Vyhláškou MZ SR č. 549/2007 Z.z. a slovenskou technickou normou STN ISO 2631 - 1,2 Mechanické kmitanie a otrasy.
  • Merania normalizovaného zrýchlenia miestnych vibrácií z cestnej dopravy, ktoré sa prenášajú na určitú časť tela sa hodnotí normalizované zrýchlenie v tretinooktávových pásmach so strednou frekvenciou 1 Hz až 1000 Hz  v smere osi s najväčším prenosom pre hodnotiace faktory kx = ky = kz= 1.
  • Meranie efektívnej vef  a vrcholovej vpeak hodnoty rýchlosti kmitania sa vykonáva v súlade s STN ISO 4866 + Amd 1 + Amd 2 Pokyny na meranie kmitania a hodnotenie jeho vplyvov na budovy.

Vyhodnotenie rýchlosti kmitania na seizmické zaťaženie dlhšie trvajúce rázové, prípadne ustálené periodické zaťaženie pre zdokumentovanie medzných stavov sa vykoná podľa Eurokódu 8 Navrhovanie konštrukcií na seizmickú odolnosť porovnaním posudzovanej hodnoty efektívnej rýchlosti kmitania vRef v troch smeroch x, y a z podľa triedy odolnosti a triedy významnosti objektu.

Kategorizácia dynamickej odozvy (s výnimkou odozvy na trhacie práce) dôležitého miesta konštrukcie pre dynamický výpočet sa vykoná podľa Eurokódu 8 Navrhovanie konštrukcií na seizmickú odolnosť porovnaním posudzovanej hodnoty efektívnej rýchlosti kmitania vRef v troch smeroch x, y a z podľa triedy odolnosti a triedy významnosti objektu.

Vyhodnotenie  vrcholovej hodnoty rýchlosti kmitania na seizmické zaťaženie v prípade trhacích prác sa vykoná porovnaním  posudzovaných vrcholových hodnôt rýchlosti kmitania vRpeak v troch smeroch x, y a z pre dominantné frekvencie určené z FFT analýzy s hodnotami pre orientačné závislosti stupňa poškodenia stavebných objektov vplyvom trhacích prác pre jednotlivé triedy odolnosti objektov a druhy horninového prostredia/ základovej pôdy v závislosti od rozsahu frekvencií.

Obr. 4 Schéma zdokumentovania dopadou technickej seizmicity na životné prostredie


 Tab. 1 Typické frekvenčné rozsahy budenia zdrojov technickej seizmicity

Zdroje technickej seizmicity

 Frekvenčný rozsah budenia zdroja

Rýchlosť kmitania mm.s-1 

Záznam veličiny

Cestná doprava
  1 Hz < f  < 80Hz

Vef,  vpeak

Časový priebeh, FFT analýza

Trhacie práce
  f < 10 Hz  /  10 Hz< f < 50Hz  /  f < 50Hz 

Vef,  vpeak

Časový priebeh, FFT analýza

Baranenie
 1 Hz < f  < 100Hz

Vef,  vpeak

Časový priebeh, FFT analýza

Zemné stroje
 1 Hz < f  < 300Hz 

Vef,  vpeak

Časový priebeh,FFT analýza
Zdroje v budovách
    1 Hz < f  < 1000Hz

Vef,  vpeak

Časový priebeh, FFT analýza


Záver

Kvalitne spracovaná projektová dokumentácia, vrátane súvisiacich odborných štúdií je vizitkou samotného investora. Vibroakustické štúdie vypracované podľa platných právnych predpisov chránia nielen investora, ale aj dotknutú verejnosť a zároveň sú v prípade potreby použiteľné v správnom konaní. Akreditovaný subjekt je pravidelne kontrolovaný zo strany národných inštitúcií a dobrovolne sa zaväzuje používať schválené metodické postupy. V prípade kontroly musí vedieť svoju prácu obhájiť. Neakreditovaný subjekt nepodlieha žiadnej kontrole a za svoje výstupy tak nenesie zodpovednosť, čím je v konečnom dôsledku na trhu práce zvýhodnený.

Literatúra

[1]    Archív Klubu ZPS vo vibroakustike, s.r.o.