Допустимые уровни звука в помещениях зданий и на территории застройки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Проектирования зданий и градостроительства

Расчетно-практическая работа

По дисциплине «Экология городской среды»

«Оценка влияния автотранспортных потоков на шумовой режим жилой среды»

Выполнил:

Студент ИСА 3-22

Варавка М.В.

Проверил:

Профессор, к.н.

Маршалкович А.С.

Москва 2016

Содержание

Введение…………………………………………………………………… 3

Определение шумовой характеристики транспортного потока…. 6
Допустимые уровни звука в помещениях и на территории застройки....................………………………………….…… 8
Методы расчета ожидаемых уровней звука в расчетных точках…. 9

3.1. Общие формулы определения уровня звука в расчетных точках…….......................................................................................... 9

3.2. Особенности определения величин L_A_рас и L_Азел..............…...11

3.3. Расчет величин L_A_экр…………………………………………….14

4. Результаты определения шумовой характеристики транспортного потока ……………....………………………………………………..18

Вывод …………………………………………………………………..19

Используемая литература ……………………………………………….. 21

Введение

Задание: в расчетно-практической работе требуется дать оценку шумового режима территории микрорайона Московской области города Лыткарино.

Анализ территории: данная территория является селитебной и включает в себя следующие виды зданий:

· жилые здания (различной этажности),

· административные здания,

· торговые центры,

· места для парковки автотранспортных средств,

· детские школьные и дошкольные учреждения,

· места для отдыха и занятия спортом (спорткомплекс и стадион)

Данный район ограничен с северной и северо-восточной сторон улицей Советская, с западной стороны улицей Ленина, с юга улицей Октябрьская, с юго-востока улицей Первомайская.

На данный момент рассматривается шум от автотранспорта, движущегося по улице Советская.

Цель расчетно-практической работы – дать оценку акустическому режиму территории, в условиях того, что источником шума является автотранспорт, а рассматриваемым участком движения является улица Советская.

Задачи:

· определить шумовую характеристику автотранспортного потока;

· произвести расчет уровней шума в различных точках микрорайона;

· построить картограмма шумового режима обследуемой территории;

· выявить зона акустического (шумового) дискомфорта (т.е. территория, где уровни звука превышают нормативные значения 55 дБа (СНиП 23-03-2003 «Защита от шума»)).

Жизнедеятельность человека в условиях города сопровождается действием на него различных звуков. Слыша звук человек может испытывать самые различные эмоции: радость, страх, беспокойство. Звук как основа речи является средством общения между людьми; музыка, как сложный комплекс звуков, вызывает самые разнообразные ощущения и т.д. Но существует и такая специфическая форма звука, как шум, который в последние десятилетия стал бедствием для человечества.

Под шумом понимается комплекс звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека. Он не только мешает работе и отдыху, но и является причиной многих заболеваний, а также снижения физической и умственной работоспособности человека.

Звук как физическое явление представляет собой волнообразное движение в упругой среде, вызываемое колебательными движениями звучащего тела, и воспринимаемое органами слуха человека. Звук характеризуется уровнем звукового давления (интенсивностью), измеряемым в децибелах (дБ) и частотой колебаний, выраженной в герцах (1 Гц – 1 колебание в секунду). Для определения уровня звукового давления применяются специальные приборы – шумомеры. Шумомер имеет 3 коррекции частотной характеристики, в том числе и шкалу коррекции А, учитывающую понижение слуха человека при низких частотах. Следовательно, шкала А скорректирована таким образом, что шумомером измеряется звуковое давление (в дБА) в частотном диапазоне, воспринимаемом ухом человека.

Отрицательное влияние на здоровье людей оказывают длительные или чрезмерные по интенсивности действия звука (шума). В современных городах его основным источниками являются автотранспортные потоки на улицах и дорогах.

Учитывая свойство автотранспортного потока как источника шума – непрерывность излучения звука из-за расположения в ряд большого числа точечных источников, этот поток рассматривается как линейный источник, излучающий цилиндрические звуковые волны. Вместе с тем характерной особенностью шума, создаваемого транспортным потоком, являются резкие колебания его уровня, обусловленные неоднородностью потока транспортных средств и изменением режима их движения.

Для унификации методов измерений и оценки шума в городской среде разработан международный стандарт ISO 1996/I «Акустика. Описание и измерение шума окружающей среды. Часть I. Основные величины и методики». Этим стандартом установлено, что в качестве исходной величины для описания шумовых режимов в окружающей среде следует использовать эквивалентный уровень звука, выражаемый в дБА. В качестве же шумовой характеристики транспортных потоков в большинстве стран установлен эквивалентный уровень звука на определенном базисном расстоянии от транспортного потока. Так, в нашей стране это расстояние в соответствии с ГОСТ 20444-85 принято равным 7,5 м от оси ближайшей полосы движения транспортных средств до расчетной точки.

Следует подчеркнуть, что в современном урбанизированном обществе шум стал одним из весьма серьезных отрицательных факторов окружающей среды еще и потому, что его вредное влияние усиливается в сочетании с другими неблагоприятными факторами – запыленностью и загазованностью атмосферного и внутреннего воздуха, столь характерными для современной городской среды обитания.

Основным нормативным документом, регламентирующим уровни звука в помещениях зданий и на территориях застройки, методы определения уровней звука в расчетных точках, требования к средствам шумозащиты и др., является СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» (далее по тексту СНиП).

Нормы строительного проектирования базируются на обобщении многочисленных натурных и экспериментальных исследований шумовых характеристик транспортных потоков, закономерностей распространения шума в застройке, а также санитарно-гигиенических исследований.

Вместе с тем быстро изменяющиеся условия жизнедеятельности современных городов, соответствующие им изменения материальной структуры и планировки в процессе реконструкции и др. факторы, требуют уточнения трактовки и использования приведенных общих положений применительно к современным условиям

Определение шумовой характеристики автотранспортного потока.

Исходным моментом для анализа шумового режима участка застройки (группы зданий) является определение шумовой характеристики транспортного потока на прилегающей к территории участка дороге (или дорогах). В данном случае рассматриваются дороги с регулируемым движением автотранспорта, имеющие районное или местное (жилые улицы, внутриквартальные проезды) значение и – соответственно 4-6 и 2-4 полосное движения в обоих направлениях.

На основании обобщения большого массива натурных исследований установлено, что значение шумовой характеристики зависит главным образом от следующих показателей:

- количества проходящих в обоих направлениях автотранспортных средств N, ед/ч;

- средней скорости движения потока V, км/ч;

- доли грузового и общественного транспорта в потоке р, %.

Для рассматриваемых дорог, имеющих продольный уклон не более 20% и асфальтобетонное покрытие, шумовая характеристика LАэкв (дБА) транспортного потока определяется по эмпирической формуле:

LAэкв= 10lgN+13,3lgV+4lg(1+p)+15 (1)

Сложившаяся сегодня транспортная ситуация в крупных городах страны во многом сходна с существующей ситуацией в развитых странах. В связи с этим для определения шумовых характеристик транспортных потоков (в рассматриваемых случаях) представляется целесообразным использовать применяемые за рубежом следующие основные методы определения пропускной способности дорог в зависимости от скоростных режимов и факторов движения.

При беспрепятственном движении автомобилей в первом ряду дороги со средней скоростью V, км/ч пропускная способность этого ряда n₁, ед/ч характеризуется следующей зависимостью (табл. 1).

Таблица 1

Зависимость пропускной способности автомобилей первого ряда от средней скорости движения

Средняя скорость движения, км/ч	Пропускная способность n₁, ед/ч	Средняя скорость движения, км/ч	Пропускная способность n₁, ед/ч

При этом пропускная способность второго ряда движения принимается в размере 75%, а третьего – 50% от указанных в таблице 1 значений.

Примечание

1. Наличие частых перекрестков приводит к существенному снижению пропускной способности дороги, вплоть до n_I= 550 ед/ч, что соответствует средней скорости потока V6 км/ч.

2. Если на улице местного значения разрешена стоянка автомобилей, то пропускная способность 2-х полосной дороги составляет 300 ед/ч, а V6 км/ч.

(м-4, V= 60 км/ч, р= 15%)

По таблице 1 при заданной средней скорости движения потока пропускная способность первого ряда движения n_I = 2120 ед/ч. При 2-х рядном движении в одном направлении общий поток автомобилей составит:

N = 2120 (1+0,75) = 3710 ед/ч, а в обоих направлениях:

N = 23710 = 7420 ед/ч. Подставив известные величины в формулу (1), получим:

L_A_экв= 10lg7420+13,3lg60+4lg(1+15)+15= 82,17 дБА

Допустимые уровни звука в помещениях зданий и на территории застройки

Анализ шумового режима застройки предполагает выделение на картограмме зон акустического дискомфорта в помещениях зданий и на участках территории, т.е. зон, где, определяемые расчетом ожидаемые эквивалентные уровни звука, превышают допустимые по санитарно – гигиеническим требованиям. Так как элементами селитебных территорий городских поселений являются группы зданий жилой и смешанной жилой застройки, то соответствующие требования СНиП учитывают функциональное назначение зданий и прилегающих к ним территорий (табл. 2). Приводимые данные относятся к средней величине времени вероятной максимальной акустической нагрузки в дневное время с 7 до 23 часов.

Таблица 2

Допустимые эквивалентные уровни звука в помещениях зданий и на территории застройки L_A_{экв доп}, дБА (с 7 до 23ч)

№ п/п	Помещения и территории	L_A_{экв доп}, дБА

	Жилые комнаты квартир, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях и школах – пансионатах, жилые помещения домов- интернатов для престарелых
	Жилые комнаты общежитий и номера гостиниц
	Рабочие помещения управлений, конструкторских и проектных организаций
	Залы кафе, ресторанов и т.п.
	Торговые залы магазинов, спортзалы
	Уличные территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, обращенным в сторону источников транспортного шума
	Площадки для отдыха в группе жилой застройки, территории детских дошкольных учреждений и школ
	Спортивные площадки в группе жилой или смешанной застройки

Для обеспечения указанных требований используется комплекс различных мероприятий: архитектурно-планировочных, конструктивно-защитных, технических, организационных и др. Это позволит ориентироваться в основных направлениях оптимизации акустического режима застройки.

Методы расчета ожидаемых уровней звука в расчетных точках

3.1. Общие формулы для определения уровня звука в расчетных точках:

С учетом расположения источника шума и расчетных точек расчет ожидаемых уровней звука на территории (в дБА) производится по формуле:

L_A_тер= L_A_экв – L_Арас – L_Азел –L_Аэкр (2),

где

L_A_экв– шумовая характеристика транспортного потока, дБА;

L_Арас –снижение уровня звука над поверхностью земли за счет расстояния от источника шума да расчетной точки, дБА;

L_Азел – снижение уровня звука полосами зеленых насаждений, дБА;

L_Аэкр – снижение уровня звука экранирующими шум сооружениями, дБА.

2. Если источник шума расположен на прилегающей к защищаемому зданию территории, а шум проникает через ограждающие конструкции в изолируемое помещение, где расположены расчетные точки, то ожидаемые уровни звука в этом помещении определяются по формуле:

L_A_пом = L_A_тер2– R_Аок – L_Аобс, (3)

где

L_A_тер2 – уровень звука на территории на расстоянии 2 м от центра ограждающей конструкции окна защищаемого от шума здания, дБА, определенный по формуле (2), но без учета снижения уровня звука полосами зеленых насаждений;

R_Аок – снижение уровня звука конструкцией окна защищаемого от шума объекта, дБА (см. раздел 3.4);

L_Аобс – снижение уровня звука в помещении за счет его поглощения обстановкой, дБА. Это явление имеет реальную физическую основу, но его величина зависит от функционального назначения помещения и многих прочих факторов. Для жилых помещений зданий массовой застройки эту величину принято считать равной 3 дБА.

Распространение шума на территории застройки – сложный процесс характеризующийся такими явлениями, как дивергенция, интерференция, дифракция, рефракция, рассеяние, поглощение звука элементами внешней среды и др. Все эти явления оказывают определенное влияние на звуковое поле застройки и должны учитываться при его расчете. Особого рассмотрения требуют закономерности распространения звуковых волн таких типичных комплексных источников шума на территории жилой застройки, как транспортные потоки.

3.2 Особенности определения величин L_A_раси L_A_зел

В реальных условиях застройки целесообразно использовать эмпирическую зависимость, полученную на основе статистической обработки большого количества результатов натурных исследований по распространению шума на примагистральных территориях с типичными покрытиями. Она учитывает зависимость снижения эквивалентного уровня звука при свободном распространении звуковой энергии, влияние поверхности примагистральной территории и поглощение звука в воздухе. Снижение эквивалентного уровня звука транспортного потока на расстояниях 7,5 – 500 м под влиянием этих факторов определяется по следующей формуле (которая в этом диапазоне учитывается в действующем СНиП):

L_A_рас =14 lg (S/7,5), (4)

где

S, м – расстояние от источника шума до расчетной точки, расположенной на примагистральной территории или перед фасадами зданий, представляющими так называемый первый эшелон застройки, подверженный наиболее значительному акустическому воздействию.

На рисунке 1 показано построение треугольников видимости для трех расчетных точек (1,2,3). Треугольники являются равнобедренными, их высота - X, м, а основание - l, м. При построении треугольника косого видения дороги (расчетные точки 2,3) соблюдалось равенство отрезков aa' и bb' (точка 2), а также сс' и dd' (точка 3).

Величина снижения эквивалентного уровня звука (в дБА) для i-той расчетной точки территории в данном случае определяется с учетом величин x_i и l_i:

L_A_рас_i=14 lg (x_i/7,5) (5)

где = 1 + 0,185(x_i/l_i – 0,3) при 3 x_i/l_i 0,3 (6)

= 1,5 + 0,04 (x_i/l_i – 3) при 8 x_i/li 3 (7)

Расчет величин L_A_рас_I изображен на рис.1 и отражен в таблице 3.

Таблица 3

Снижение эквивалентного уровня звука

Расчетная точка	x_i	l_i	x_i/l_i	Коэф.	14 lg (x_i/7,5)	L_A_рас_i, дБА
РТ₁	46,61	24,51	1,90	1,30	11,11	14,43
РТ₂	40,43	17,98	2,25	1,47	10,24	15,05
РТ₃	40,43	17,98	2,25	1,47	10,24	15,05

(1) = 1 + 0,185(1,90– 0,3) = 1,30;

(2) = 1,5 + 0,04 (2,25 – 3) = 1,47;

(3) = 1,5 + 0,04 (2,25 – 3) = 1,47;

L_A_{рас 1}= 14 lg (x_i/7,5) = 1,30*11,11 =14,43;

L_A_{рас 2}= 14 lg (x_i/7,5) = 1,47*10,24 =15,05;

L_A_{рас 3}= 14 lg (x_i/7,5) = 1,47 *10,24 = 15,05.

На распространение звуковых волн в приземном пространстве определенное влияние оказывают зеленые насаждения. Роль растительности типа травы в затухании звука заключается лишь в изменении структуры верхнего слоя почвы, повышения степени ее пористости. Зеленые насаждения в виде деревьев и кустарников наряду с изменением структуры почвы (ведущем к изменению ее импеданса) служат своеобразными рассеивателями и поглотителями звуковой энергии.

Целесообразно принять ориентировочные значения снижения уровня звука полосами зеленых насаждений в городах L_Азел, приведенные в таблице 4 (там же в скобках показано снижение уровня звука с учетом его затухания в воздушном пространстве по ширине зеленой полосы, что приведено в СНиП)

Таблица 4

Снижение шума специальными полосами зеленых насаждений

Полоса зеленых насаждений	Ширина полосы, м	Снижение уровня звука L_Азел , дБА
Однорядная при шахматной посадке деревьев внутри полосы	10-15	0-1 (4-5)

3.3 Расчет величин L_A_экр

Снижение уровня звука за экранирующими шум сооружениями L_A_экр, расположенными на пути распространения шума от линейного источника определяется следующим образом:

а) вычерчивают в произвольном масштабе принципиальную схему (в разрезе) расположения источника шума, экранирующего шум сооружения (в данном случае – здания) и расчетной точки (рис. 2а). Источник шума следует изображать точкой ИШ, взятой на оси, наиболее удаленной от расчетной точки полосы движения транспорта, на высоте 1,2 м от поверхности проезжей части;

б) графическим (или расчетным по геометрическим формулам) определяют следующие расстоянии в метрах: а – между источником шума и вершиной экрана, b - между расчетной точкой и вершиной экрана и с – между источником шума и расчетной точкой;

в) разность длин путей прохождения звукового луча в метрах рассчитывается по формуле = (а+b) – c

= (а+b) – c= (28 + 48,7)-57,5 =19,2 м

г) в зависимости от разности длин путей звукового луча по таблице 5 определяют максимальное снижение уровня звука L_A_{экр max}, обеспечиваемое экраном, полностью изолирующим расчетную точку от проникания шума с боковых сторон экрана (что практически достигается при условии ₁=₂ = 85º);

Таблица 5

Максимальное снижение шума экраном

, м	0,005	0,01	0,02	0,04	0,06	0,1	0,14	0,2	0,28	0,36
L_A_экр_max, дБА
, м	0,48	0,63	0,83	1,0	1,4	1,8	2,4	3,3	6
L_A_экр_max, дБА

L_A_{экр max}= 24 дБА.

д) вычерчивают в произвольном масштабе принципиальную схему расположения в плане расчетной точки и экрана (рис. 2б);

е) опускают перпендикуляр из расчетной точки на экран и соединяют прямыми линиями расчетную точку с концами экрана;

ж) определяют в градусах углы ₁ и ₂ между перпендикулярами и линиями, соединяющими расчетную точку с краями экрана;

(а)

(б)

Рис.2Расчетная схема для определения снижения уровня звука экраном – зданием.

з) действительное снижение уровня звука экраном в расчетной точке следует определять по формуле:

L_A_экр =L_A_экр + (8)

где L_A_экр- меньшая из величин L_A_{экр 1} и L_A_{экр 2}, дБА, определяемых по таблице 6; – поправка, дБА, определяемая по таблице 7 в зависимости от разных величин L_A_{экр 1} и L_A_{экр 2}.

Таблица 6

Снижение шума за экраном в зависимости от углов ₁ и ₂

L_A_экр_max , дБА	Снижение уровня звука экраном L_A_{экр 1}, дБА при ₁=₂, град
	50	55	60		70	75		85
	1,2	1,7	2,3	3,0	3,8	4,5	5,1	5,7	6,1
	1,7	2,3	3,0	4,0	4,8	5,6	6,5	7,4	8,0
	2,2	2,9	3,8	4,8	5,8	6,8	7,8	9,0	10,1
	2,4	3,1	4,0	5,1	6,2	7,6	8,8	10,2	11,7
	2,6	3,4	4,3	5,4	6,7	8,1	9,7	11,3	13,5
	2,8	3,6	4,5	5,7	7,0	8,6	10,4	12,4	15,0
	2,9	3,7	4,7	5,9	7,3	9,0	10,8	13,0	16,8
	3,1	3,9	4,9	6,1	7,6	9,4	11,3	13,7	18,7
	3,3	4,1	5,1	6,3	7,9	9,8	11,9	14,5	20,7
	3,5	4,3	5,3	6,5	8,2	10,2	12,6	15,4	22,6

Согласно таблице 6: L_A_экр1=3,5 дБА (32), а L_A_экр2=8,2 дБА(61).

Таблица 7

Снижение шума в зависимости от величин L_A_{экр 1} и L_A_{экр 2}

Разн. между L_A_экр ₁ и L_A_экр ₂
Поправка , дБА		0,8	1,5		2,4	2,6	2,8	2,9	2,9

Согласно таблице 7: L_A_{экр 1} - L_A_{экр 2}=8,2 – 3,5 = 4,7;

= 2 дБА.

В соответствии с формулой (8) и данными таблице 7 , получим:

L_A_экр=3,5+2=5,5 дБА.

Для окна, расположенного в середине здания, ₁₂93º. Поэтому

L_A_экр=8,2 +0=8,2 дБА.

Учитывая величину L_A_рас =14 lg (57,5 /7,5) 12 дБА, получим, снижение уровня звука от источника шума с учетом факторов расстояния и экранирования здания для первого из рассмотренных окон на 3,5+12=15,5 дБА, а для второго: 8,2+12 =20,2 дБА.

4. Результаты определение шумовой характеристики транспортного потока

Ожидаемый уровень звука в расчетной точке на территории (дБА) вычисляется по формуле:

L_A_тер= L_A_экв – L_Арас – L_Азел –L_Аэкр (2),

где

L_A_экв– шумовая характеристика транспортного потока, дБА;

L_Азел – снижение уровня звука полосами зеленых насаждений, дБА;

L_Аэкр – снижение уровня звука экранирующими шум сооружениями, дБА.

№ РТ	L_A_экв, дБА	L_A_рас_i, дБА	L_Азел, дБА	L_A_экр_, дБА	L_A_тер_, дБА
	82,17	14,43			67,74
	15,05		8,2	58,92
	15,05		8,2	58,92

Вывод

На данной территории выполнен расчет уровней шума от транспортного потока.

На основании выполненных расчетов представлена зона шумового дискомфорта.

Измеренные уровни звука:

В двух расчетных точках значения превышают допустимые показатели, приведенные в СН, для дневного временя суток (58,92дБ). Необходимо провести мероприятия по защите от шумового загрязнения.

Для снижения уровней звукового давления воздушного шума используют следующие мероприятия:

а) снижение уровня звуковой мощности источников шума.Этого достигают п р и помощи совершенных с акустической точки зрения вентиляторов и концевых приспособлений, используя рациональный режим их работы;

б) снижение уровня звуковой мощности по пути распространения звука путем оборудования глушителей, рациональной планировки зданий, применения звукоизоляционных конструкций с повышенной звукоизоляцией (стены, пере крытия, окна, двери) и звукопоглощающих конструкций в помещениях с источниками шума;

в) изменение акустических свойств помещения, в котором расположена расчетная точка, путем увеличения звукопоглощения (применение звукопоглощающего покрытия и искусственных звукопоглотителей).

Возможные для рассматриваемой территории варианты:

· устройство древесно-кустарниковой полосы;

· применение шумозащитных экранов, насыпей;

Из-за существующей ныне застройки территории возможны лишь установка экранов или устройство экранов. Однако данные мероприятия не будут способствовать снижению уровня шума до допустимого.

Единственными способами по-прежнему остаются звукоизоляция ограждающих конструкций (по возможности) и установка шумозащитных окон.

Используемая литература

Защита от шума в градостроительстве/ Г.Л. Осипов, В.Е. Коробков, А.А. Климухин и др./ Под ред. Г.Л. Осипова. – М.: Стройиздат, 1993. – 96с.
Щербина Е.В., Ковальская А.И., Маршалкович А.С. Оценка влияния автотранспортных потоков на шумовой режим городской среды / Учебн. пособие. – М.:МГСУ, – 2013. – 71 с.
Маршалкович А.С., Афонина М.И. Экология городской среды [Электронный ресурс]: учебно-практическое пособие; Минобрнауки РФ, Моск. гос. строит. ун-т. – М.:МГСУ, – 2015. –129 с. 1 электр. опт. диск (CD-ROM). Режим доступа: http: // www. iprbookshop
Хомич В.А. Экология городской среды: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2006. – 240 с.
Предтеченский М.В., Шубина Е.В. Акустические экраны-стенки: Учебн.пос./ Моск. Гос. Строит. Ун-т. – М.: МГСУ, 2003. – 60 с.
СНиП 23-03-2003 «Защита от шума».
ГОСТ 20444-85 «Шум. Потоки транспорта. Методы определения шумовой характеристики».
Пособие к МГСН 2.04-97 «Проектирование защиты от транспортного шума и вибрации жилых и общественных зданий». Утверждено указанием №35 Москомархитектуры от 24.08.99.