ЛОКАЛНИ ИЗТОЧНИЦИ НА ШУМ В УРБАНИЗИРАНИ ТЕРИТОРИИНиколай Николов, Добриян Бенов

Институт по строителна физика, технологии и логистика, 1000, София, ул. А. Жендов 1АСМО-2006 ООД, 1836, София, ж.к. Левски-Г, бл. 34, вх. Г, ет. 7, ап. 110

LOCAL NOISE SOURCES IN URBAN AREASNikolai Nikolov, Dobriyan Benov

Institute of building physics, technology and logistics, 1000, Sofia, 1 A. Zhendov Str.ACMO-2006 LTD, 1836, Sofia, zh.k. Levski-G, b. 34, ent. G, floor. 7, app. 110

Abstract. As local sources of noise are determined public parkings and garages, sports facilities, schools and kindergartens, entertainment establishments, construction sites, quarries near urban areas and others. Deals with construction sites and quarries, which use different construction machinery, vehicles, engines and tools. Studies have shown that the simultaneous operation of two or more construction equipment and / or vehicles, construction site can be viewed as a source of limited length quazi-cylindrical sound waves. Have made specific conclusions and recommendations.

Keywords: local noise sources, urban areas, noise barriers, construction sites

Съвременният голям град (градска агломерация) е най-шумното място за работа и/или обитаване, което е избрано от значителна част от човечеството. При това трябва да отбележим, че

шумът е изключително агресивна и разпространена форма на замърсяване на урбанизираната среда, и

увеличаването на градското население и на неговата мобилност води до нарастване на шума, вкл. и до появата на нови източници.

Повечето изследователи, след като посочват многообразието на източниците на шум в градовете, на първо място поставят влиянието на транспортния шум. Това се определя от все по-развитата улична мрежа, увеличаването на броя на автомобилите, нерационалната организация на движението и др. п. фактори. Не бива обаче да се подценяват и други източници на шум, някои от които са свързани със специфичния характер на градския живот. Такива източници, които могат да се определят като локални, са например паркингите и гаражите, спортните съоръжения, училищата и детските градини, увеселителните заведения, строителните площадки, кариерите в близост до урбанизирани територии и др.

Значителна част от посочените източници на шум се проектират и строят в обособени територии при спазване на съответните хигиенно-защитни зони. За разлика от тях, строителните площадки, като правило, се намират в гъсто населени жилищни райони, а шумът от строително-монтажните работи (СМР), поради своите специфични акустични характеристики и продължителност, предизвиква сериозен дискомфорт всред обитателите на съседните сгради.

В отделните технологични етапи при строителството на обектите се използват едновременно различни строителни машини, агрегати и инструменти.

При изпълнението на земните работи участват основно багери, булдозери, автосамосвали, валяци.

При изпълнение на строително-монтажните работи до груб строеж участват пилото-набивни машини, кранове, бетон-помпи, бетоновози, строителни подемници, вибратори, заваръчни инструменти и апарати, подвижни ел. агрегати, компресори за сгъстен въздух, машини за рязане на дървен материал и др.

По време на довършителните работи се използват множество ръчни инструменти – бормашини, циркуляри, ъглошлайфи, машини за рязане на керамични и скалнооблицовъчни материали, машини за шлайфане и полиране и др.

1

Специално внимание изискват дейностите, които се класифицират като „много шумни“ – разбиване на бетон и къртене, взривни работи, фрезоване, пясъкоструйно почистване и др.п.

Нивата на шума, който се излъчва от строителните машини на разстояние 7.5 m от границите на строителната площадка достига 75-85 dB(A), а шумът от пилото-набивните машини – 100 dB(A).

Усилията за осигуряване на граничните нива на шума по хигиенно-защитни норми [1] в урбанизирани територии и в помещенията на сградите с различно предназначение са насочени в четири направления:

1. Намаляване на звуковата мощност на източниците (строителните машини).2. Намаляване на нивата на шума по пътя на неговото разпространение чрез

използването на мобилни шумозащитни екрани.3. Подходяща организация и график на работата на строителните машини и

транспортните средства.4. Оценка на възможността за осигуряване на граничните нива на шума в помещенията

на сградите.

Съгласно чл. 39 от [2], инвестиционните проекти на всички видове строежи трябва да съдържат анализ на източниците на шум на строителната площадка и описание на мерките за ограничаване на шума по време на строителството в зависимост от местоположението на строежа, разстоянията до съседните сгради, продължителността и фазите на строителството, продължителността на работите през денонощието и през седмицата, както и от използваните строителни машини и транспортни средства.

В този смисъл смятаме, че е целесъобразно предложеният материал да се ползва и като методика за анализа и проектирането на защитата от шума на строителните площадки, като се отчита спецификата на всяка една от тях.

I. Технически норми на шума, излъчван от строителните машиниЗа намаляване на звуковата мощност на строителните машини в Европейския Съюз са

разработени и действат технически норми [3], които ограничават допустимите нива на излъчвания от конкретната машина шум. С тези нива задължително се съобразяват конструкторите и производителите. За някои типове машини, за нормативна характеристика е прието коригираното ниво на звукова мощност LW A

, dB ( A ) , което се определя по формулата:

LW A=LA+10 lg

SS0

,dB ( A ) ,(1)

където LA е шумовата характеристика на съответната машина, dB(A);S – площта на измервателната повърхност, която се намира на разстояние R от центъра

на машината до изчислителната точка, определено по табл. 1; в частен случай S=2π R2 ,m2;S0=1m2 . Във формула (1) измервателната повърхност е полусфера, радиусът R на която зависи

от базовата дължина на машината ℓ, m, (табл. 1, фиг. 1). Базовата дължина ℓ е дължината на машината без спомагателните механизми към нея.

Таблица 1Базово дължина на

строителната машина ℓ, mРадиус на измервателната

полусфера R, mℓ < 1.5 4

1.5 < ℓ < 4.0 10ℓ ≥ 4.0 16

2

Фиг. 1.Техническите норми на шума, излъчван от строителните машини зависят от типа на

машината и мощността на двигателя (табл. 2).Таблица 2

Тип на машинатаМощност N,

kWНорма на коригираното ниво на

звукова мощност LW A, dB(A)

Уплътняващи машини (валяци, ударни вибратори)

N ≤ 88 < N ≤ 70

N > 70

105106

86 + 11lgNГъсенични: челни товарачи, булдозери, багери

N ≤ 55N > 55

10384 + 11lgN

Колесни: челни товарачи, булдозери, автогрейдери, кранове

N ≤ 55N > 55

10185 + 11lgN

КомпресориN ≤ 50N > 50

9495 + 11lgN

Колесни багериN ≤ 50N > 50

9380 + 11lgN

От табл. 2 се вижда, че разликата в нормираните параметри за различните машини достига 12 dB(A).

II. Методи за акустично изчисляване на нивата на шума, излъчван от строителни площадки.

Съгласно [1], еквивалентните нива на шума LAтер , dB ( A ) , от локални източници на шум в изчислителната точка през деня, вечерта и нощта (период T=12,4,8 h), се определят по формулата:

LAтер=LAекв(r0)−∆ LAраз−LAекр , dB ( A ) ,където LAекв(r0) е шумовата характеристика на източника, определена на базово разстояние r0=7.5 m, dB(A);

∆ LAраз – намалението на нивото на шума в зависимост от разстоянието между източника на шум и изчислителната точка, dB(A);

LAекр – намалението на нивото на шума от екраниращи съоръжения, dB(A).

Както посочихме, шумовите характеристики на строителните площадки зависят от вида на изпълняваните видове СМР, някои от които са дадени в табл. 3.

3

Таблица 3

Вид СМРШумова характеристика

LA(7.5) , dB(A)Товаро-разтоварни 71Земни 77Полагане на асфалт 80Фрезоване на асфалт 85Набиване на пилоти 90

Изследванията [4] показват, че при едновременната работа на две и повече строителни машини и/или транспортни средства, строителната площадка може да се разглежда като източник с ограничена дължина на квазицилиндрични звукови вълни. Тогава, намалението на нивото на шума при всяко удвояване на разстоянието е в границите от 3 до 6 dB(A). Конкретната стойност на намалението на нивото на шума зависи от броя на източниците и разстоянието между тях и е променливо в зависимост от разстоянието между източника и изчислителната точка (фиг. 2, табл. 4).

Фиг. 2. Намаление на нивата на звука в зависимост от разстоянието r .

Стойностите на сумарното и на относителното намаление на нивото на шума при удвояване на разстоянието са дадени в табл. 4.

Таблица 4r 15 30 60 120 240

∆ LA раз 4.0 9.1 14.8 20.8 26.8∆ LA (r )−∆ LA (2r ) 4.0 5.1 5.7 6.0 6.0

Най-ефективният строително-акустичен метод за регулиране на шумовия режим на територията и в помещенията на сградите е използването на акустични екрани. При строителните площадки е целесъобразно да се използват мобилни акустични екран (фиг. 3), които се монтират около тях.

4

Фиг. 3. Мобилни шумозащитни екрани

Изчислителният модел за оразмеряване на мобилния шумозащитен екран е даден на фиг. 4 [5,6].

Фиг. 4. Схема на изчислителния модел за акустично проектиране. 1 – Източник на шум – строителни машини; 2 – Мобилен шумозащитен екран; 3 – Базово разстояние за определяне на шумовата характеристика на строителната площадка; 5 – Изчислителна точка на 2 m от фасадата на сградата; 6 – Ограждаща конструкция на

сградата; 7 –Помещение в сградата

Източника на шум се характеризира с неговата шумова характеристика (1, фиг. 4), която се определя за строителни площадки на базово разстояние r0=7.5 m (3, фиг. 4). Полученото ниво на шума в изчислителната точка (4, фиг. 4), която се намира на 2 m от фасадата на най-близко разположената сграда, от една страна служи за сравнение с граничните нива на шума в урбанизирани територии, а от друга страна, неговата стойност определя акустичното натоварване върху фасадата на сградата. Ограждащата конструкция на сградата (5, фиг. 4) се характеризира с величината на звукоизолацията от въздушен шум RAвъз , dB( A) , или с величината на индекса на звукоизолация Rw , dB. Шумовият режим в помещенията на сградите (6, фиг. 4) зависи от шумовата характеристика на източника LA(7.5) и нормативното ниво на шума LAпом.

Необходимата акустична ефективност на мобилния шумозащитен екран (2, фиг. 4) се определя по формулата:

∆ LAекр .необ=LA (7.5 )−∆ LAраз−0.75 Rw−3.7−LAнорм . пом , dB ( A ) ,(2)

5

където ∆ LAраз е намалението на нивото на шума, dB(A), в зависимост от разстоянието между източника и изчислителната точка.

В зависимост от броя на единичните източници n и разстоянието между тях ℓ, ∆ LA раз се изчислява по една от формулите (фиг. 5):

Фиг. 5. Схема за изчисляване на намалението на нивата на шума при n=4.

- при два единични източника (n=2):

∆ LAраз=20 lg√ (2r )2+( l

2 )2

√r2+( l2 )

2;

- при три и четири единични източника (n=3,4):

∆ LAраз=20 lgδ r−1

δr

, dB ( A ) ;

δ r – параметър, който зависи от броя на единичните източници и разстоянията от тях до изчислителната точка:

- при n=3:

δ r=√ 4r1

2 +1r2

2 + 4r 1r2

,m ;

- при n=4:

δ r=√ 1r1

2 +1r2

2 + 1r 1r2

,m .

Необходимата височина на мобилния шумозащитен екран hекр. необ определяме като използваме числата на Френел и представяме уравнение (2) във вида (фиг. 6) [5]:

F=10 lg [ P ( A+B−d ) ] ,(3)където F е параметър, равен на дясната част на уравнение (2), в която всички величини са известни;

P – коефициент, зависещ от дължината на вълната;A , B и d са дължини, характеризиращи дифракцията, m.

След развитие на формула (3) за височината на екрана се получава нелинейното уравнение:

6

√d12+hекр .необ

2 +√d22+hекр .необ

2 =100.1 F

P+d .(4)

където d1 и d2 са разстояния, m, показани на фиг. 6.

Фиг. 6.В общия случай, уравнение (4) се решава итеративно (прог. Screen H Var) (фиг. 7) [5].

Фиг. 7. Резултат от изпълнение на програмата Screen H Var при променливо разстояние между екрана и изчислителната точка (30, 45, …, 120); височина на изчислителната точка – 12.5 m.

Следва да отбележим, че ограждането на строителните площадки с мобилни шумозащитни екрани е най-ефективният метод за намаляване на нивото на излъчвания от тях шум. Акустичната ефективност на тези екрани, в зависимост от тяхната височина, е 8-17 dB(A).

При изпълнение на СМР в урбанизирани територии трябва да се имат предвид и следните обстоятелства:

1. Когато строителните работи се извършват в изкоп, при наличието на мобилен шумозащитен екран, откосът на изкопа увеличава неговата акустична ефективност (фиг. 8,а,б), а при отсъствие на екран, служи като екран с дифракция на един ръб (фиг. 8,в).

2. Мобилният шумозащитен екран предпазва сградите, разположени в непосредствена близост до строителната площадка. Те от своя страна, служат като „екран“ за сградите, разположени зад тях.

7

Фиг. 8. Зони на звукова сянка от действието на екрана, въздействие на прекия звук.

III. Организация и график на работа на строителната площадкаСпоред нормативните изисквания [2], организацията на работата на строителната

площадка трябва да включва и мерки за ограничаване на шума при извършване на много шумни или шумни СМР и използване на значителен брой транспортни устройства.

Таблица 5Разстояние на строителната площадка до териториите и устройствените зони в урбанизираните територии и до

>600 m

Час (период) от деня7h 12h 13h 19h

без мерки600 m

8

съседните сгради с помещения с гранични стойности на показателните на шум

300 m Мерки в случай на: шумна строителна фаза ≥ една седмица продължителност на много шумните СМР ≥ една седмица

0 m

дискомфорт, създаден от шум в устройствени зони с нормиран шумов режим

В зависимост от очакваните вредни ефекти и дискомфорт, предвижданите мерки за времето от 19h до 7h в работни дни и в неработни дни се разделят на три групи (табл. 5, табл. 6). Мерките от група А изискват единствено използване на машини и съоръжения в нормално изпълнение. Мерките от група Б включват ограничено въздействие на шума и квалифицирано изпълнение на машините и съоръженията. Мерките от група В включват значително и най-високо ниво на използваната техника.

Таблица 6

Ниво на дискомфорт

Продължителност на много шумни СМРот една до осем

седмициот девет седмици до

една годинаповече от една

годинаI В В В

II и III Б Б ВIV А А А

Разбира се, посочените мерки не се предвиждат при извършване на спешни и неотложни СМР при аварии, бедствия или катастрофи.

IV. Оценка на възможността за осигуряване на граничните нива на шума в помещенията на сградите

Минималните изисквания за индекса на изолация от въздушен шум Rw , dB , на ограждащите конструкции и елементи на сградите са нормирани в приложение №2 на [2]. В зависимост от вида на сградите и акустичното натоварване върху тях, индексът на изолация варира от 30 до повече от 50 dB. Тъй като приложните акустични изчисления се извършват в dB(A), за оценка на звукоизолацията на ограждащите конструкции, се използва параметърът изолация от въздушен шум RAвъз , dB( A). Връзката между двете величини е:

RAвъз ≈ 0.6 Rw+6 , dB ( A ) .(5)Трябва да отбележим, че индексът на изолация Rw на специалната шумозащитна

дограма, по спецификация на производителите, достига 46-47 dB, което съответства на около 33 dB(A).

В табл. 7 са дадени шумовите характеристики на строителните площадки при изпълнението на различни видове СМР на базово разстояние 7.5 m от линията на площадката, акустичното натоварване на сградите при различно разстояние между тях и строителната площадка (15, 30, 60, 120 m) (колони А), същото, намалено с граничното ниво на шума за жилищни сгради – 35 dB(A) [1] (колони Б) и последното намалено със звукоизолацията от въздушен шум RAвъз от 33 dB(A) (колони В).

Таблица 7Разст., m Шумова характеристика на строителната площадка LA (7.5 ), dB(A)

9

70 75 80 85 90А Б В А Б В А Б В А Б В А Б В

15 66 31 - 71 36 3 76 41 8 81 46 13 86 51 1830 61 26 - 66 31 - 71 36 3 76 41 8 81 46 1360 56 21 - 61 26 - 66 31 - 71 36 3 76 41 8120 50 15 - 56 20 - 60 25 - 65 30 - 70 35 2Стойностите, дадени в колони В на табл. 7, показват случаите, в които е наложително

изграждането на мобилни шумозащитни екрани и тяхната необходима акустична ефективност.

V. Изводи1. От резултатите в настоящото изследване може да се направи общия извод, че за

ограничаване на шума от строителните площадки в урбанизираните територии и в сградите разположени в непосредствена близост до тях до граничните нива, във всички случаи следва да се използват подходящи строително-акустични методи и средства, като:

- ограждане на строителните площадки с мобилни шумозащитни екрани с необходимата височина;

- влагане на дограми с висок клас на изолация в сградите разположени в непосредствена близост до строителните площадки.

2. Важен фактор е спазването на изискванията за защита от източниците на шум на строителната площадка, като организация на изпълнение на СМР, използването на строителна механизация класове Б и В [2]. Също така съблюдаването на изискванията и правилата за контрол при изпълнението и приемането на СМР за защита от шум и изискванията към инвестиционните проекти по отношение на същественото изискване „защита от шум“ [2], които обаче, се подценяват и не се спазват.

3. Изложената методика е подходяща и за оценка на шума, излъчван от работата на механизацията в кариерите, разположени в близост до урбанизираните територии.

Литература1. Наредба №6 за показателите за шум в околната среда, отчитащи степента на дискомфорт през различните части на денонощието, граничните стойности на показателите за шум в околната среда, методите за оценка на стойностите на показателите за шум и на вредните ефекти от шума върху здравето на населението, ДВ, 58/2006.2. Наредба №4 от 27 декември 2006 г. за ограничаване на вредния шум чрез шумоизолиране на сградите при тяхното проектиране и за правилата и нормите при изпълнението на строежите по отношение на шума, излъчван по време на строителството.3. Директива 92/97/ЕИО на Съвета от 10 ноември 1992 година за изменение на Директива 70/157/ЕИО за сближаване на законодателствата на държавите-членки относно допустимото ниво на шума и изпускателната уредба на моторни превозни средства.4. Николов, Н. Моделирование квазицилиндрическими звуковыми волнами распространения звука, излучаемого источником конечной длиной. –„Академия”, Москва, 2009, №5, стр. 224-228.5. Николов Н., А. Писарски, И. Шубин. Проектиране на транспортни шумозащитни екрани. Теория, методика, практира. В печат (вж. acmo-2006.eu/library).6. Николов Н., И. Л. Шубин. Акустично оразмеряване на транспортни шумозащитни екрани. сп. Инженерни науки, София, В печат (вж. acmo-2006.eu/library).

Николай Денчев Николов, доцент, д.т.н., 1000, София, ул. А. Жендов 1, 0889 029 945, n.nikolov@acmo-2006.eu

10

Добриян Михайлов Бенов, 1836, София, ж.к. Левски-Г, бл. 34, вх. Г, ет. 7, ап. 110, 0878 700 626, d.benov@acmo-2006.eu

11