Самара 2011

Алла Еженівна ВОРОНКОВА

Еміль Назарович КОРЕНЄВ

 

Техн. редактор Т.М. Дроговоз

Редактор Л.В. Бугакова

Оригінал-макет Г.Є. Федорова

 

 

Підписано до друку 01.03.09

 

Формат 60х84 Папір офсетний. Гарнітура Times.

Друк офсетний. Ум. друк. арк. 2,6 Обл. вид. арк. 2,9

Тираж 100 прим. Видавн. № ____. Замовл. №____ Ціна договірна.

Видавництво Східноукраїнського національного

університету імені Володимира Даля

Свідоцтво про реєстрацію,

серія ДК №1620 від 18.12.2003

Адреса видавництва: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а

Телефон: 8(0642) 41-31-60. Факс: 8(0642)41-34-12

E-mail [email protected]

http: www.snu.edu.ua

 

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания

Разработка инженерных шумозащитных мероприятий и расчет их эффективности на территории жилой застройки

Составители: О.Г. Орлов, А.А. Болотова

(СГАСУ)

Самара 2011

 

	Содержание
		Стр.
1.	Общие свойства шума
1.1	Основные понятия о природе шума
1.2	Классификация шумов, воздействующих на человека
1.3	Критерии оценки шума
2.	Нормируемые параметры и допустимые уровни шума в помещениях жилых, общественных зданий и территории жилой застройки
3.	Транспорт как источник шума в городе. Шумовые характеристики
4.	Определение уровней шума транспортных потоков
5.	Шумозащитные экраны
6.	Шумозащитные окна
	Список литературы
	Приложения

 

 

1. Общие свойства шума

 

1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПРИРОДЕ ШУМА

 

Шумом называют всякий неприятный, не­желательный звук или совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее воздействие на организм человека, снижающих его работоспособность.

Звук как физическое явление представля­ет собой волновое колебание упругой среды. Звуковые волны возникают в том случае, когда в упругой среде имеется колеблющееся тело или когда частицы упругой среды (газо­образной, жидкой или твердой) приходят в колебательное движение в продольном или по­перечном направлении в результате воздействия на них какой-либо возмущающей силы. Как физиологическое явление звук определяется ощущением, воспринимаемым органом слуха при воздействии на него звуковых волн. В газообразной среде (воздухе) могут распрост­раняться только продольные волны, в которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения воли. Направление распрост­ранения звуковой волны называют звуковым лучом. Фронт волны перпендикулярен зву­ковому лучу. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в практических случаях ограничиваются рассмотрением трех видов волн: плоской, сферической и цилинд­рической.

Звуковые волны распространяются с опре­деленной скоростью, называемой скоростью звука. В газообразных средах скорость звука зависит в основном от их плотности и атмосферного давления. Скорость звука в воз­духе при температуре 20 °С и нормальном ат­мосферном давлении равна 344 м/с.

Область пространства, в которой распро­страняются звуковые волны, называют звуко­вым полем. Физическое состояние среды в зву­ковом поле или, точнее, изменение этого сос­тояния, обусловленное наличием звуковых волн, характеризуется обычно звуковым давлением (р), т. е. разностью между значением пол­ного давления и средним статическим давле­нием, которое наблюдается в воздухе при отсутствии звукового поля. Звуковое давление, изменяющееся во времени от нуля до макси­мальной величины, оценивают не мгновенной величиной, а среднеквадратичным значением за период колебания. Звуковое давление пред­ставляет собой силу, действующую на единицу поверхности. Единица измерения звукового дав­ления — паскаль (1 Па = 1 Н/м²).

Длиной звуковой волны (λ) называют расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя ближайшими точками звукового поля, в кото­рых фаза колебаний частиц среды одинакова. В изотропных средах длина волны λ связана с частотой ƒ и скоростью звука с простой зависимостью λ = c/f.

Частоты акустических колебаний в преде­лах от 20 до 20000 Гц называют звуковыми, ниже 20 Гц — инфразвуковыми, а выше 20 000 Гц — ультразвуковыми. Звуковые час­тоты делят на низкие, средние и высокие. Примерная граница между низкими и средни­ми частотами составляет 200—300 Гц, между средними и высокими 1000 — 1250 Гц.

При распространении звуковых волн проис­ходит перенос звуковой энергии в простран­стве. Отдельные источники шума характери­зуются звуковой мощностью (Р). Звуковой мощ­ностью называют общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума за едини­цу времени (единица измерения — Вт). Важной характеристикой всякого источника шума (ис­точника звуковых волн) является направлен­ность излучения. Обычно реальные источники шума имеют неравномерное излучение по различным направлениям. Неравномерность излу­чения характеризуется коэффициентом направ­ленности Q = р_r²/р_ср²

где р_r - звуковое давление на фиксированном расстоянии r от источника шума в данном направлении, Па; р_ср - звуковое давление, усредненное по всем возможным направлениям излучения при том же фиксированном расстоянии, Па.

Звуковое давление и звуковая мощность источников шума изменяются в очень широких пределах. Например, звуковое давление прак­тически может составлять примерно от 2·10^-5 до 2·10⁴ Па.

Уровень звукового давления L, дБ, опреде­ляется по формуле:

L = 10 lg(p²p₀²) = 20 lg(p/ p₀), (1)

где р — звуковое давление, Па; р₀ - пороговое звуковое давление, равное 2·10^-5 Па.

Уровень звуковой мощности L_P, дБ, определяется по формуле:

L_P = 10 lg(P/P₀), (2)

где Р — звуковая мощность, Вт; Р₀ — пороговая звуковая мощность, равная 2·10^-12 Вт.

Звуковая энергия, излучаемая источником шума, распределена по частотам. Поэтому необходимо знать частотный спектр, т. е. зна­чения уровней звукового давления или уров­ней звуковой мощности на отдельных час­тотах. Спектр случайных или непериодических процессов, которые характерны для значитель­ного большинства источников шума в горо­дах, является сплошным, поэтому он обычно представляется в полосах частот определенной ширины (Δλ). Эти полосы ограничиваются ниж­ней ƒ₁ и верхней ƒ₂ граничными частотами. За среднюю частоту полосы обычно прини­мают среднегеометрическую частоту ƒ:

ƒ = ƒ₁ ƒ₂ (3)

При проведении акустических расчетов и измерениях шумов чаще всего используют октавные полосы частот. Октавной полосой частот называется полоса частот, у которой отношение граничных частот ƒ₂/ƒ₁ = 2. Если ƒ₂/ƒ₁ = 1,26, то ширина полосы равна 1/3 октавы. Акустические расчеты, измерения и нормирование шума в городах производят­ся в звуковом диапазоне частот от 45 до 11200 Гц. Этому диапазону соответствуют октавные полосы частот с граничными средне­геометрическими частотами.

Уровни звукового давления или звуковой мощности, отнесенные к октавным полосам частот, называют октавными уровнями, а уров­ни, отнесенные ко всем полосам частот — общими уровнями.

Для оценки шума одним числом, учиты­вающим субъективную оценку его человеком, в настоящее время широко используется «уровень звука» (в дБА) — общий уровень звуко­вого давления, измеряемый шумомером на кривой частотной коррекции «А», характеризующей приближенно частотную характеристику восприятия шума человеческим ухом. (Эта кривая коррекции А соответствует кривой равной громкости с уровнем звукового давления 40 дБ на частоте 1000 Гц).

Методы оценки шума зависят в первую очередь от его временного характера. Пос­тоянный шум оценивается в уровнях звуково­го давления L в дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Этот метод оценки постоянного шума явля­ется основным. Для оценки непостоянных шумов, а также для ориентировочной оценки постоянных шумов используют уровень звука в дБА.

 

1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЧЕЛОВЕКА

 

По характеру спектра шума выделяют:

· широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;

· тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в 1/3 октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шума выделяют:

· постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно»;

· непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно».

Непостоянные шумы подразделяют на:

· колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

· прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

· импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБАI и дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются не менее чем на 7 дБ.

1.3 КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ШУМА

Шумовой режим жилых территорий определяется воздействием целого ряда источников внешнего шума. К таким источникам, прежде всего, относятся средства автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта, ряд промышленных предприятий и установок, открытые трансформаторные подстанции глубокого ввода, погрузочно-разгрузочные работы у магазинов, а также различные виды жизнедеятельности населения, связанные с эмиссией шума (спортивные игры, игры детей). Подавляющее большинство этих источников создают непостоянный шум, уровни звука которого значительно изменяются во времени.

В результате проведения широких исследований по изучению отрицательных последствий воздействия на человека какого-либо одного вида источника шума, например, рельсовых или моторных средств наземного транспорта, самолетов или промышленных предприятий были разработаны методы измерения и оценки различных видов шумов, многие из которых широко применяются.

Шум окружающей человека среды об­разуется в результате сложного суммирова­ния шумов многих источников, причем распре­деление разных видов шума способно изме­няться от одного момента времени к другому. Это вызвало необходимость установления одно­го критерия оценки шумового режима окру­жающей среды в населенных местах незави­симо от вида источников шума и их сочета­ния.

В качестве основной величины для оценки шумового режима в местах отдыха, прожи­вания и работы населения установлен экви­валентный уровень звука. Эквивалентным (по энергии) уровнем звука называется зна­чение уровня звука длительного постоянного шума, который в пределах регламентируемого интервала времени Т имеет то же самое среднеквадратическое значение уровня звука, что и рассматриваемый непостоянный шум, уровень звука которого изменяется во времени.

Эта величина определяется по формуле:

(4)

где L_AэквТ - эквивалентный уровень звука, полу­ченный для интервала времени T, начинающегося в t₁и заканчивающегося в t₂, дБА; р₀ — пороговое значение звукового давления, равное 2·10^-5Па; р_A(t) - мгновенное значение звукового давления, корректированного по кривой корреляции А шумово­го сигнала, Па.

Уровнем звука экспозиции шума отдель­ного шумового явления (события) называется величина (в дБА), определяемая по формуле:

(5)

где р_A(t) - мгновенное значение звукового давления, корректированного по кривой коррекции А шумового сигнала, Па; t₂-t₁ - установленный интервал времени, достаточно продолжительный для того, чтобы охватить все шумовые явления; р₀ - пороговое значение звукового давления, равное 2·10^-5 Па; t₀ — стандартная продолжительности действия шума, равная 1 с.

Интервалом времени измерений является интервал времени, в течение которого осуществляются интегрирование и осреднение уровней звука. Этот интервал зависит от типа временной характеристик шума. Базисным интервалом времени считается интервал, к которому может быть отнесен эквивалентный уровень звука. Он должен устанавливаться в национальных и международных стандартах или компетентными органами и охватывать все типичные периоды деятельности человека.

Длительный интервал времени - это регла­ментируемый интервал, для которого резуль­таты измерений шума являются репрезента­тивными. Длительный интервал времени состоит из серии базисных интервалов времени; он определяется для описания шума окружаю­щей среды и обычно устанавливается компе­тентными органами. В соответствии с этим опре­делением средний уровень звука за длитель­ный интервал времени представляет собой осредненные в течение длительного интервала времени эквивалентные уровни звука для серии базисных интервалов времени, заключенных в пределах длительного интервала времени. Осреднение должно проводиться по формуле:

(6)

где N - число базисных интервалов времени оценки; L_AэквТi - эквивалентный уровень звука в i -м базисном интервале времени оценки.

Наиболее важным является оценочный уровень звука, представляющий собой эквивалентный уровень звука в течение опреде­ленного регламентированного интервала времени с учетом установленных поправок на тональный характер и импульсность шума. В конечном счете, необходимо определить сред­ний оценочный уровень звука за длительный интервал времени - осредненные в течение длительного интервала времени оценочные уровни звука для серии базисных интервалов времени, заключенных в пределах длительного интервала времени. Осреднение должно проводиться по формуле:

 

(7)

где L_AZ,LT - оценочный уровень звука в i -м базис­ном интервале времени.

В некоторых случаях описывают шумовой режим, исполь­зуя как эквивалентный длительный уровень звука, так и распределение уровней звука во времени. Для этого определяются процентные уровни звука, например L_Al или L_A95. Процент­ным уровнем звука называется уровень звука, полученный при использовании временной ха­рактеристики «F» (быстро), который превыша­ется в N % рассматриваемого интервала времени.

Под термином «шум окружающей среды» понимается общий шум в данной ситуации в рассматриваемый интервал времени, обычно состоящий из шумов (звуков) от многих источников, близких и удаленных.

Конкретным (определенным) шумом назы­вается составляющая шума окружающей среды, которую можно выделить, пользуясь средства­ми акустических измерений, и которую можно соотнести с определенным источником шума.

Иногда шум окружающей среды, остаю­щийся в данном месте и в данной ситуации, когда один или несколько конкретных источ­ников шума подавлены, называют остаточным (фоновым) шумом.

Начальным шумом называют шум окру­жающей среды, преобладающий в данном месте до каких-либо изменений в шумовой ситуации.

Для оценки, нормирования и экономи­ческих расчетов ущерба, причиненного воз­действием шума, можно использовать в пер­вую очередь оценочный уровень звука за опре­деленный регламентированный интервал време­ни и оценочный уровень звука за длительный регламентированный интервал времени.

К измеряемым и (или) рассчитываемым по результатам измерений величи­нам относятся процентный уровень звука, уровень звука экспо­зиции шума, эквивалентный длительный уровень звука. Средний уровень звука за длительный интервал времени, оценочный уровень звука, оценочный уровень звука за дли­тельный пе­риод обычно являются расчетными величинами.

Полученные в результате расчетов или из­мерений величины должны объективно отражать уровни звука в заданной точке. Методику измерений, т. е. средства измерений, число измеритель­ных точек, число и длительность интервалов измерений следует выбирать в зависимости от характера и природы источников шума, а также от значимости результатов для использования территории.

Можно предложить следующие общие рекомендации по методам определения экви­валентных длительных уровней звука.

Измерительная система должна позволять непосредственно или косвенным образом опре­делять эквивалентный длительный уровень звука. В качестве средств измерений можно использовать следующие приборы:

а) интегри­рующий — осредняющий шумомер, установлен­ный на частотную характеристику А;

б) из­меритель уровня звука экспозиции шумового явления;

в) шумомер, установленный на час­тотную характеристику А и постоянную вре­мени «Slow» (медленно);

г) регистратор-счетчик (накопитель) данных для определения текущих значений уровней звука;

д) анализатор статистического распределения для выбора текущих значений уровней звука.

Последние два средства измерений можно применять также для получения значений процентных уровней звука. При шумах импульсного или флуктуирующего (изменяющегося во времени) характе­ра обязательно следует использовать интегри­рующий шумомер или измеритель экспозиции шумового давления.

Для измерения постоянных шумов со сту­пенчатыми изменениями уровней звука можно применять обычный шумомер.

При флуктуирующих шумах приближенные результаты можно получить также выборочны­ми методами (методами статистической обра­ботки отдельных явлений), пользуясь регистра­тором-счетчиком и анализатором статистическо­го распределения.

Полученные в результате измерений значе­ния необходимо сравнивать с предельно допус­тимыми величинами.

Таким образом, оценку шумовых режимов в местах пребывания человека и сопоставление с нор­мами допустимого шума следует проводить отдельно за полные дневные или ночные периоды. Кроме того, если шум дорожного движения до настоящего времени оценивался только в часы пик, то теперь шумовой харак­теристикой транспортного потока следует счи­тать эквивалентный уровень звука в течение дневного или ночного времени.

Во многих случая цель описания шума ок­ружающей среды (шумового режима) состоит в том, чтобы разработать прогноз шумовой ситуации, которая возникает в результате строительства проектируемых, пока несу­ществующих зданий и сооружений, например, промышленных предприятий или предприятий автомобильного, рельсового и воздушного тран­спорта. Для тихих селитебных территорий зада­чи необходимо решать, пользуясь соответст­вующими расчетами или проводя исследования на моделях.

На селитебных территориях шумовой ре­жим, создаваемый планируемыми видами дея­тельности, обычно представляют в виде шумовых зон (карт). Рекомендуется использо­вать кривые (контуры), обозначающие грани­цы между шумовыми зонами, кратными 3 дБ. Границы зон следует обозначать их верхними и нижними предельными значениями в дБА.

Для обозначения участков, занимаемых на карте различными шумовыми зонами, рекомен­дуется использовать различные цвета с графи­ческими способами выделения в зависимости от уровней шума.

Шумовая карта должна составляться на основе официальных изданий карты определен­ного масштаба, изображающей существенные детали отдельных зданий, автодорожных соору­жений, промышленных зон, сельскохозяйствен­ных территорий, зеленых насаждений, горизон­талей, указывающих высоту над уровнем моря. Рекомендуется принимать следующие масшта­бы или кратные им десятичные масштабы: 1:20 000, 1:50 000, 1:10 000. На шумовой карте обозначаются зоны с одинаковыми уровнями или вычерчиваются границы шумовых зон. Целе­сообразно также указывать на карте точки, в которых были получены рассчитанные или измеренные уровни.

 

 

2. Нормируемые параметры и допустимые уровни шума в помещениях жилых, общественных зданий и территории жилой застройки

 

 

2.1. Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах со среднегеомет­рическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Для ориентировочной оценки допускается использовать уровни звука L_A, дБА.

2.2. Нормируемыми параметрами непостоянного шума являются эквивалентные (по энергии) уровни звука L _Аэкв., дБА, и максимальные уровни звука L _Амакс., дБА.

Оценка непостоянного шума на соответствие допустимым уровням должна проводиться одновременно по эквивалентному и максималь­ному уровням звука. Превышение одного из показателей должно рассматриваться как несоответствие настоящим санитарным нормам.

2.3. Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот, эквивалентных и максимальных уровней звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные уровни звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки

 

№ пп

Вид трудовой деятельности, рабочее место

Время суток

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровни звука и эквива­лен­тные уровни звука (в дБА)

Макси­маль­ные уровни звука LАмакс, дБА

31,5

Палаты больниц и сана­то­риев, операционные больниц

с 7 до 23 ч. с 23 до 7 ч.

Кабинеты врачей поликлиник, ам­бу­латорий, диспансеров, больниц, санаториев

Классные помещения, учебные кабинеты, учительские комнаты, аудитории школ и других учебных заведений, конференц-залы, чи­таль­ные залы библиотек

Жилые комнаты квартир, жилые помещения домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях и школах-нтернатах

с 7 до 23 ч. с 23 до 7 ч.

Номера гостиниц и жилые комнаты общежитий

с 7 до 23 ч. с 23 до 7 ч.

Залы кафе, ресторанов, столовых

Торговые залы магазинов, пасса­жир­ские залы аэропортов и вокзалов, приемные пункты пред­приятий бытового обслуживания

Территории, непосредственно при­­легающие к зданиям больниц и санаториев

с 7 до 23 ч. с 23 до 7 ч.

Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, зданиям поликлиник, зданиям амбулаторий, диспансеров, домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских дошкольных учреждений, школ и других учебных заведений, библиотек

с 7 до 23 ч. с 23 до 7 ч.

Территории, непосредственно прилегающие к зданиям гостиниц и общежитий

с 7 до 23 ч. с 23 до 7 ч.

Площадки отдыха на территории больниц и санаториев

Площадки отдыха на территории микрорайонов и групп жилых домов, домов отдыха, пансионатов, площадки детских дошкольных учреждений, школ и др. учебных заведений