Műszerügyi és Méréstechnikai Közlemények 38. (1985)
Mérésszolgáltatás - Hargitai Árpád: Települési környezet rezgésviszonyainak rendszertechnikai megítélése korszerű mérési eljárással
A rezgések szubjektív megítélése során a helyszínen tartózkodó személyekben felmerül az épületkárosodásnak és az ebből eredő veszélynek gondolata, melyek sokszor nagyon súlyos emberi károsodáshoz vezetnek. Ismeretes tény, hogy az épületeket valóban veszélyeztető rezgések és az emberi érzékelési küszöb közötti gyorsulásszint különbség kb. 30 dB. Ezért az épületbiztonságot még szavatoló határérték alatti rezgések szubjektív megítélés szempontjából már „veszélyes, nagyon terhelő, nagyon zavaró”-ak lehetnek. Épületeinkben a közlekedésből eredő rezgések egyre nagyobb mértékben észlelhetők (az eddig nem észlelt helyeken is). Szubjektív megítélés alapján terhelő hatásúak lehetnek az épületben tartózkodó emberekre, de bizonyos esetekben a hatásintegrálódás miatt az épületeken kisebb károsodások közvetlenül is keletkezhetnek. A terület fehér foltjainak tényét azzal is magyarázni lehet pl., hogy a települési környezetben a rezgésterhelésre vonatkozó panaszok, észrevételek száma eddig messze elmarad a zajokra vonatkozó panaszok számától. Ez is az oka, hogy e szakterületen még nem került részletes vizsgálatra sor. Azonban a környezeti rezgés egyre fokozódik, az ellene való védekezés egyre sürgetőbb. E rezgések sok esetben a korszerű épületben a statikai, illetve dinamikai szempontból megengedhetetlen határértékeket ugyan nem érik el, azonban a történelmi múltú épületekre a rezgési utak kedvezőtlen alakulása esetén káros, akkumulált hatást, hatások integrálódásával jelentős károsodást és fokozódó avulást is eredményezhetnek. Az épületrezgések sztochasztikus módszerrel való értékelése A külső hatásokra vonatkozó, közel egységes humán reagálás alapján e szakterületen is eredményre vezet a légzajokkal kapcsolatban már alkalmazott sztochasztikus függvényekkel dolgozó módszer használata, ugyanis a települési környezet rezgésterhelése sztochasztikus jellegű. Nem elég csak a maximális értékek meghatározása, mivel az emberi reagálás és a műszaki hatás nemcsak a csúcsértéktől függ. Ugyanez az épített környezet rezgésterhelésére is igaznak bizonyulhat. Ezért kézenfekvő a rezgésterhelés sztochasztikus szempontok szerinti vizsgálata. Erre jó lehetőséget ad a közlekedés okozta sztochasztikus jellegű rezgéskeltés. A városi úthálózat és a jelenleg lebonyolított forgalom, valamint a korábbi építési mód, az alkalmazott szerkezeti megoldások kölcsönhatása következtében kedvezőtlen rezgéscsatolások alakulnak ki. Közlekedés okozta sztochasztikus rezgésgerjesztés tanulmányozására került sor a század elején épített kétemeletes épülettel kapcsolatban. Az 1. ábra a forgalomból eredő függőleges rezgéskitérés eloszlásfüggvény változását mutatja be az épület különböző mérési pontjain. A 2. ábra ugyanezen három mérési ponton kapott rezgéskitérés sűrűségfüggvényeit mutatja be. Jól szembetűnik a födémrezonancia következtében kialakuló rezgésszint növekedése és a sűrűségfüggvény „eltorzulása”, valamint a csúcsérték megnövekedése. Épületrezgések frekvencia spektrumával kapcsolatos tapasztalatok A 3. ábrán irodalomból vett adatokkal mutatjuk be az épületeket és az épületelemeket jellemző rezonancia frekvencia tartományokat. A 4., 5. és a 6. ábrákon mutatjuk be az úttest szélénél az épület II. emeleti magasságában a főfalon és a II. emeleti födém középen 0...10 Hz-es frekvencia tartományban mért rezgési spektrum függőleges rezgési komponens átlag-, és maximum szint spektrumait. A 7. ábrán a három mérési ponton mért függőleges rezgéskitérés maximum szint spektrumait együtt ábrázoltuk. Jól szembetűnik a rezonancia következtében kialakuló rezgési szint növekedése. A 8. ábrán a 0...20 Hz intervallumban a járdaszegélyen három merőleges irányban mért keskenysávú rezgési sebesség spektruma látható. A 9. ábrán a II. emelet magasságban a főfalon regisztrált három merőleges irányban mért keskenysávú rezgéssebesség spektruma látható. A 8. és a 9. ábra összehasonlításából kitűnik, hogy a talajon 90 Hz környékén észlelt frekvencia erős csillapodása mellett a 130 Hz frekvencia környékén a talaj síkjában észlelt frekvencia megjelent a főfal függőleges spektrumában is, és jelentősen megnövekedett a 60 Hz környéki vízszintes irányú rezgési frekvencia szintje. A 10. ábra a födém közepén mért rezgési sebesség spektrumát mutatja be. Jól láthatók, hogy a födém rezonancia frekvenciák mind a csúcs, mint az átlagérték spektrumban kiemelkednek. Az épületek rezgésterhelését meghatározó tényezők: a) rezgésforrás (emissziós) spektrum 0,1.. .20 Hz földrengés keltette frekvenciák, — 2... 150 Hz szikla robbantás rezgési spektrum, — 5...200 Hz szerkezet robbantás rezgési spektrum, — 5...200 Hz a közlekedés keltette rezgésfrekvencia spektrum; b) rezgést közvetítő (transzmissziós) közeg - a talaj és az épület főfalai saját frekvenciái az emissziós spektrumot torzítják a (transzmissziós) rezonanciák kialakítása következtében; c) rezgésterhelés (immissziós) spektruma - födémek, falak, saját frekvenciáin kialakuló rezonanciák és a rezonancia nagyságát befolyásoló csillapítási tényezők együttesen alakítják ki az immissziós rezgésterhelés nagyságát és jellemzőit.