Monitoring drgań budynków przy budowie: PN-B-02170, skale SWD i tercje

Palowanie, wibrowanie ścianek, zagęszczanie i wyburzenia przenoszą drgania przez grunt na sąsiednie budynki. Jak ocenia je PN-B-02170 (skale SWD-I i SWD-II), co i gdzie mierzyć, po co analiza tercjowa i jak ustawić alarm, żeby mieć dowód, a nie tylko wykres.

Monitoring drgań budynków przy budowie to ciągły pomiar drgań przekazywanych przez podłoże z placu budowy na sąsiednie obiekty i ich ocena według PN-B-02170:2016-12 (szkodliwość dla konstrukcji, skale SWD-I i SWD-II) oraz PN-B-02171:2017-06 (wpływ na ludzi). Mierzysz maksymalne wartości prędkości lub przyspieszenia drgań poziomych na fundamencie, rozkładasz sygnał na pasma tercjowe i porównujesz ze strefą szkodliwości. Alarm to obwiednia dopuszczalnych wartości w pasmach, a każde zdarzenie ma surowy przebieg i znacznik czasu.

W skrócie

  • Drgania na budowie generują głównie: palowanie, wibrowanie ścianek szczelnych, zagęszczanie dynamiczne, wyburzenia i ruch ciężkiego sprzętu. Różnią się charakterem (impuls czy drganie ciągłe) i zakresem częstotliwości, dlatego sama wartość szczytowa nic jeszcze nie mówi.
  • PN-B-02170:2016-12 ocenia szkodliwość drgań dla budynku w pięciu strefach (I–V) na skalach SWD-I (budynki zwarte, 1–2 kondygnacje) i SWD-II (do 5 kondygnacji), w pasmach tercjowych. PN-B-02171:2017-06 odpowiada na inne pytanie: czy ludzie w budynku drgania odczują i czy są dla nich uciążliwe.
  • Dla konstrukcji mierzysz składowe poziome na poziomie fundamentu lub terenu, w sztywnym węźle konstrukcji od strony źródła; dla ludzi – na stropie pomieszczenia, w trzech kierunkach. Prędkość i przyspieszenie da się przeliczać, ale wybór zapisujesz przed montażem.
  • Inżynier potrzebuje trzech widoków tego samego zdarzenia: przebiegu czasowego, widma FFT i rozkładu w 21 pasmach tercjowych od 1 Hz do 100 Hz. Dopiero trzeci z nich przekłada się wprost na skalę SWD.
  • Alarm dynamiczny obwiedni porównuje każde pasmo ze swoją wartością graniczną i reaguje na najgorsze z nich, nie na pojedynczy pik. Zdarzenie bez surowego przebiegu, znacznika czasu i wpisu w dzienniku budowy jest w sporze bezużyteczne.

Ogólne wprowadzenie znajdziesz w kompletnym przewodniku po monitoringu konstrukcji (SHM). Tutaj schodzimy do jednego tematu: drgań z budowy – jak je mierzyć, oceniać i dokumentować.

Wyobraź sobie kierownika budowy, który za dwa tygodnie zaczyna palowanie udarowe kilkanaście metrów od kamienicy z lat 30. Boi się dwóch rzeczy: że pierwsza skarga mieszkańców przyjdzie po drugim dniu robót, a roszczenie za rysy – pół roku po odbiorze, kiedy nikt nie pamięta, gdzie wtedy stał kafar. Ten wpis daje mu to, czego potrzebuje przed pierwszym uderzeniem: co mierzyć, gdzie przykręcić czujnik, jak ma wyglądać alarm i jaki zapis obroni się przed rzeczoznawcą.

Skąd się biorą szkody od drgań na budowie

Drgania z placu budowy rozchodzą się w gruncie jako fale i docierają do fundamentów sąsiednich budynków. Tam część energii przechodzi w konstrukcję. Szkoda nie powstaje dlatego, że budynek „się trzęsie”, tylko dlatego, że drgania wywołują dodatkowe, cyklicznie zmienne odkształcenia w elementach zaprojektowanych na obciążenia statyczne. Rysy w tynkach, pęknięcia nadproży, rozszczelnienie styków – to typowe skutki na poziomie daleko od zagrożenia konstrukcji, ale dobrze widoczne dla właściciela kamienicy obok.

Drugi mechanizm jest pośredni i często gorszy: drgania zagęszczają luźne grunty niespoiste pod fundamentem sąsiada, budynek osiada nierównomiernie, a rysy wyglądają jak uszkodzenia od osiadań. Bez pomiaru drgań i inwentaryzacji stanu zerowego nie rozstrzygniesz później, co było przyczyną.

Źródła drgań na budowie różnią się charakterem i to decyduje, czego szukać w sygnale.

Źródło Charakter drgań Co jest typowe Na co uważać
Palowanie udarowe (kafar, młot) impulsowe, powtarzalne uderzenia seria krótkich zdarzeń o dużej amplitudzie, energia skupiona w niższych częstotliwościach pojedyncze uderzenie może przekroczyć próg, a średnia z minuty będzie „w normie”
Wibrowanie ścianek szczelnych / pali ciągłe, quasi-harmoniczne wyraźna składowa przy częstotliwości roboczej wibromłota i jej wielokrotnościach rezonans z elementami budynku; rozruch i zatrzymanie wibromłota przechodzą przez niskie częstotliwości
Zagęszczanie dynamiczne, walce wibracyjne ciągłe lub seria impulsów źródło się przemieszcza, amplituda zmienia się z odległością „wędrujące” zdarzenia – ten sam walec różnie wygląda na różnych czujnikach
Wyburzenia (młoty, upadek elementów) impulsowe, nieregularne pojedyncze silne zdarzenia, trudne do przewidzenia brak powtarzalności utrudnia porównanie z tłem
Ruch ciężkiego sprzętu i transportu ciągłe, nieregularne niskie amplitudy, długi czas ekspozycji, zależne od nierówności podłoża uciążliwość dla ludzi (PN-B-02171) częściej niż szkoda konstrukcyjna

Jak daleko drgania „niosą”, zależy od odległości, rodzaju gruntu, głębokości posadowienia i stanu technicznego budynku. PN-B-02170:2016-12 podaje orientacyjne odległości, od których przy projektowaniu nowych budynków trzeba liczyć się z drganiami: 20 m od źródeł budowlanych (pale, ścianki szczelne, wibromłoty) i 60 m od walców wibracyjnych. To wskazówka projektowa, nie kryterium diagnostyczne dla istniejącej zabudowy – ale jako pierwsza odpowiedź na pytanie „czy kamienica 18 m od osi pali jest w zasięgu” wystarczy. Doświadczenie z jednej budowy nie przenosi się na drugą; ocena wymaga pomiaru na konkretnym obiekcie. Kontekst organizacyjny i prawny opisujemy we wpisie o monitoringu budynków sąsiednich podczas budowy i roszczeniach.

Co z tego dla Ciebie: jeśli w promieniu kilkudziesięciu metrów od robót udarowych lub wibracyjnych stoi budynek murowany, przyjmij, że drgania tam dotrą, i zaplanuj pomiar, zanim ktoś zrobi to za Ciebie.

Norma PN-B-02170:2016-12 i skale SWD

PN-B-02170 to polska norma do oceny szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki i na urządzenia w budynkach. Nie zajmuje się ludźmi – od tego jest PN-B-02171. Odpowiada na pytanie: czy drgania zmierzone na fundamencie mogą uszkodzić ten budynek. Aktualne wydanie PN-B-02170:2016-12 (z poprawką Ap1:2017-10) zastąpiło normę PN-85/B-02170 z 1985 r. Jeżeli umowa, decyzja albo ekspertyza powołuje numer normy bez roku, ustal, o którą edycję chodzi – skale w wydaniu z 2016 r. są podane w układzie częstotliwość–przyspieszenie i częstotliwość–prędkość, a wersje przemieszczeniowe usunięto.

Dwie metody oceny

Norma daje dwie drogi: ocenę pełną (obliczeniową, z analizą dynamiczną budynku) oraz ocenę przybliżoną na podstawie skal SWD – skal wpływów dynamicznych. Skale SWD dotyczą budynków murowanych z elementów drobnowymiarowych oraz z prefabrykatów (wielki blok, wielka płyta). W monitoringu przy budowie niemal zawsze chodzi o skale SWD, bo właśnie taka jest typowa zabudowa sąsiednia: kamienice, domy jednorodzinne, niskie bloki. Dla obiektów poza zakresem skal – większych, wyższych, o innej konstrukcji – próg alarmowy trzeba oprzeć na ocenie pełnej albo na innym, uzasadnionym kryterium.

SWD-I i SWD-II: dla jakich budynków

Skala SWD-I dotyczy budynków o kształcie zwartym i małych wymiarach rzutu poziomego (nieprzekraczających 15 m), jedno- lub dwukondygnacyjnych, o wysokości nieprzekraczającej żadnego z wymiarów rzutu. Skala SWD-II dotyczy budynków nie wyższych niż pięć kondygnacji, których wysokość jest mniejsza od podwójnej najmniejszej szerokości budynku, a także budynków niskich (do dwóch kondygnacji), które nie spełniają warunków SWD-I. Wymagania co do konstrukcji, posadowienia i stanu technicznego norma opisuje szczegółowo – zweryfikuj je z tekstem normy, zanim przypiszesz obiekt do skali. Dobór skali to decyzja inżynierska, którą zapisuje się w programie monitoringu razem z uzasadnieniem.

Strefy I–V: idea oceny

Skale SWD są wykresami: na osi poziomej częstotliwość środkowa pasma tercjowego, na pionowej amplituda drgań – przyspieszenie lub prędkość – a na wykresie cztery linie graniczne (A–D) rozdzielające pięć stref. Wykresów i wartości granicznych nie przedrukowujemy – odczytujesz je z normy. Idea stref, w parafrazie:

  • Strefa I – drgania pomijalne dla budynku. Linia A to dolna granica, od której wpływy dynamiczne w ogóle się uwzględnia.
  • Strefa II – drgania nieszkodliwe dla konstrukcji, ale mogą przyspieszać zużycie i powodować pierwsze rysy w tynkach i wyprawach. Linia B to dolna granica zarysowań elementów konstrukcyjnych.
  • Strefa III – drgania szkodliwe: lokalne zarysowania i spękania, osłabienie konstrukcji. Linia C to dolna granica ciężkich szkód.
  • Strefa IV – drgania o dużej szkodliwości: liczne spękania, lokalne zniszczenia, zagrożenie bezpieczeństwa ludzi. Linia D to granica stateczności konstrukcji.
  • Strefa V – drgania powodujące awarię budynku (walenie się ścian, spadanie stropów); obiekt nie może być użytkowany.

Procedura: dla każdego pasma tercjowego wyznaczasz maksymalną wartość ze zdarzenia, nanosisz punkty na skalę i odczytujesz, w której strefie leży najwyższy z nich. Decyduje najgorsze pasmo, nie średnia; norma wprowadza do tego wskaźnik WODB – stosunek wartości w paśmie do linii A. Konsekwencja dla alarmów: próg musi działać per pasmo, nie na jedną liczbę z całego sygnału.

Co i gdzie mierzyć według normy

Ocenie podlegają wartości szczytowe (maksymalne) przyspieszeń lub prędkości składowych poziomych drgań (x, y), w pasmach tercjowych, pomierzone w poziomie fundamentu lub terenu, w sztywnym węźle konstrukcji – na przecięciu ścian nośnych – od strony źródła drgań. Składowa pionowa ma znaczenie dla ludzi i stropów, ale do skal SWD nie wchodzi. Załącznik A normy stawia wymagania torowi pomiarowemu: rejestracja częstotliwości od 0,5 Hz do 100 Hz (z tolerancją ±5 %), zakres prędkości od 10⁻⁴ m/s do 1 m/s, przyspieszeń od 10⁻³ m/s² do 10 m/s², czułość akcelerometru co najmniej 1 V/g (zalecana 10 V/g). Zanim podpiszesz umowę na pomiar, porównaj z tym kartę katalogową czujnika.

Co z tego dla Ciebie: zapisz w programie monitoringu trzy rzeczy – skalę (SWD-I czy SWD-II i dlaczego), wielkość (prędkość czy przyspieszenie) i miejsce czujnika – i nie zmieniaj ich w trakcie robót. To one decydują, czy wynik da się w ogóle nanieść na skalę.

PN-B-02171:2017-06: wpływ drgań na ludzi w budynkach

PN-B-02171 to norma do oceny wpływu drgań na ludzi przebywających w budynkach i odbierających drgania biernie. Odpowiada na inne pytanie niż PN-B-02170: nie „czy budynek się uszkodzi”, tylko „czy człowiek w mieszkaniu, biurze, szpitalu te drgania odczuje i czy będą dla niego uciążliwe”. Próg odczuwalności człowieka jest wielokrotnie niższy niż próg szkody konstrukcyjnej, więc skargi mieszkańców pojawiają się na długo przed pierwszą rysą – i to zwykle pierwsze źródło konfliktu na budowie.

Idea normy: ocenia się drgania w pasmach o częstotliwościach środkowych od 1 Hz do 80 Hz, w miejscu odbioru drgań przez człowieka – na stropie pomieszczenia, nie na fundamencie – w trzech kierunkach względem osi ciała (wzdłuż kręgosłupa i dwa prostopadłe). Wielkością jest skorygowana (ważona częstotliwościowo) wartość skuteczna RMS przyspieszenia lub prędkości w całym paśmie albo wartości RMS w pasmach tercjowych porównywane z krzywymi progu odczuwalności. Dopuszczalny poziom to próg odczuwalności pomnożony przez współczynnik zależny od przeznaczenia pomieszczenia (sala operacyjna, szpital, mieszkanie, biuro, warsztat), pory doby (dzień/noc) i charakteru drgań (stałe lub krótkotrwałe, z rozróżnieniem liczby zdarzeń na dobę). Szczegółowe współczynniki i krzywe – w normie.

Kryterium PN-B-02170:2016-12 PN-B-02171:2017-06
Czego dotyczy szkodliwość dla konstrukcji budynku odczuwalność i uciążliwość dla ludzi
Gdzie mierzyć poziom fundamentu lub terenu, sztywny węzeł konstrukcji od strony źródła strop pomieszczenia, w którym przebywają ludzie
Kierunki dwie składowe poziome (x, y) trzy kierunki względem osi ciała człowieka
Wielkość maksymalne wartości prędkości lub przyspieszenia w pasmach tercjowych ważona wartość skuteczna RMS przyspieszenia lub prędkości, w paśmie 1–80 Hz lub w tercjach
Wynik strefa I–V na skali SWD-I / SWD-II porównanie z progiem odczuwalności pomnożonym przez współczynnik dla pomieszczenia, pory doby i charakteru drgań
Kto pyta konstruktor, rzeczoznawca, ubezpieczyciel mieszkańcy, zarządca, sanepid, inwestor

Program monitoringu przy budowie obejmuje zwykle obie normy: czujniki na fundamentach pod PN-B-02170 i – tam, gdzie są skargi albo wrażliwe pomieszczenia – na stropach pod PN-B-02171. Co z tego dla Ciebie: jeśli masz jeden czujnik i stawiasz go na fundamencie, to odpowiesz rzeczoznawcy, ale nie mieszkańcom; odwrotnie też nie działa.

Co mierzyć: prędkość czy przyspieszenie, w jakich kierunkach, gdzie montować

Drgania opisuje się przemieszczeniem, prędkością albo przyspieszeniem. Dla sygnału harmonicznego o częstotliwości f wielkości te łączy prosty związek: amplituda przyspieszenia a = 2πf · v, gdzie v jest amplitudą prędkości. Ilustracyjnie: przyjmijmy prędkość 2 mm/s przy 20 Hz – odpowiada jej przyspieszenie 2π · 20 · 0,002 m/s ≈ 0,25 m/s². Przy 5 Hz ta sama prędkość daje już tylko ok. 0,06 m/s². Dlatego nie wolno porównywać „liczb” bez częstotliwości: to samo przyspieszenie przy różnych częstotliwościach oznacza inną prędkość, a to prędkość lepiej koreluje z uszkodzeniami murów.

Prędkość czy przyspieszenie

W kryteriach szkodliwości dla budynków tradycyjnie używa się prędkości drgań (PPV, ang. peak particle velocity – szczytowa prędkość drgań cząstki). PN-B-02170:2016-12 ocenia maksymalne wartości prędkości lub przyspieszenia; skale istnieją w obu wersjach. Akcelerometry (MEMS, piezoelektryczne) mierzą przyspieszenie i łatwo wpinają się w tor ciągły; prędkość uzyskuje się z nich przez całkowanie po odfiltrowaniu składowej stałej. Czujniki prędkości (geofony) to osobna klasa sprzętu: mierzą prędkość wprost, ale mają ograniczenia w dolnym zakresie częstotliwości, który dla skal SWD ma znaczenie. Decyzja zależy od skali, na której oceniasz, i powinna być zapisana w programie, żeby nie kłócić się o nią po fakcie.

Czujniki strunowe (vibrating wire), standard w pomiarach statycznych, do drgań się nie nadają – odczyt częstotliwości struny trwa zbyt długo, by zarejestrować zdarzenie o częstotliwości kilkudziesięciu herców (piszemy o tym we wpisie o czujnikach strunowych i ich ograniczeniach). Do drgań potrzebujesz toru dynamicznego: czujnika o wysokiej częstotliwości próbkowania i rejestratora zapisującego surowy przebieg.

Kierunki i miejsce montażu

Skale SWD dotyczą drgań poziomych, więc czujnik musi mierzyć dwa prostopadłe kierunki poziome, zorientowane względem ścian budynku (równolegle i prostopadle do ściany od strony źródła). Trzecia oś, pionowa, służy diagnostyce i ocenie według PN-B-02171 – czujniki trójosiowe są standardem.

Cel pomiaru Miejsce montażu Uwagi
Szkodliwość dla konstrukcji (PN-B-02170) poziom fundamentu lub terenu, sztywny węzeł konstrukcji (przecięcie ścian nośnych), od strony budowy sztywne połączenie z konstrukcją; nie na tynku, nie na posadzce pływającej
Wpływ na ludzi (PN-B-02171) strop pomieszczenia, w którym przebywają ludzie w praktyce środek rozpiętości stropu, z dala od ścian
Diagnostyka odpowiedzi budynku dodatkowo wyższe kondygnacje, elementy wrażliwe (kominy, szczyty) pomaga odróżnić drgania gruntu od wzmocnienia przez konstrukcję

Dwa częste błędy: czujnik przykręcony do tynku (mierzy drgania tynku, nie ściany) i czujnik „gdzieś w piwnicy” bez orientacji osi względem ścian – takiego pomiaru nie przypiszesz potem do kierunków ze skali. Co z tego dla Ciebie: montaż zajmuje godzinę, ale źle zrobiony unieważnia miesiące zapisu. Szczegółową kwalifikację punktu, mocowania, osi i kabla opisuje poradnik o montażu czujnika drgań i błędach pomiarowych.

Analiza: przebieg czasowy, widmo FFT i pasma tercjowe

Wartość szczytowa z całego sygnału to jedna liczba – wygodna, ale niewystarczająca, bo skala SWD zależy od częstotliwości. Inżynier potrzebuje trzech widoków jednego zdarzenia.

Przebieg czasowy

Przebieg czasowy to surowy zapis wartości mierzonej w funkcji czasu. Odpowiada na pytania: kiedy zdarzenie się zaczęło, ile trwało, czy to był pojedynczy impuls (uderzenie kafara), seria impulsów (palowanie), czy drganie ciągłe (wibromłot), ile wynosiła wartość szczytowa i w której osi. Bez przebiegu nie ma dowodu – widmo, tercje i alarm są przetworzeniem, a rzeczoznawca zapyta o dane źródłowe.

Widmo FFT

Widmo FFT (szybka transformata Fouriera) to rozkład amplitudy sygnału w funkcji częstotliwości – pokazuje, z jakich „tonów” składa się zarejestrowany przebieg. Dla wibromłota zobaczysz ostry prążek przy częstotliwości roboczej; dla uderzenia kafara szerokie widmo z energią w niskich częstotliwościach; dla ruchu drogowego rozmyte widmo bez prążków. FFT jest narzędziem diagnostycznym: mówi, co drga i czy coś w budynku wchodzi w rezonans. Ma jednak rozdzielczość, której skala SWD nie potrzebuje – i tu wchodzą tercje.

Pasma tercjowe: 21 pasm i po co one inżynierowi

Tercja to pasmo częstotliwości, którego górna granica jest 2^(1/3) ≈ 1,26 razy wyższa od dolnej; trzy tercje składają się na oktawę. Pasma tercjowe mają stałą szerokość względną – przy 2 Hz pasmo jest wąskie (ok. 0,46 Hz), przy 63 Hz szerokie (ok. 14,6 Hz). Znormalizowane częstotliwości środkowe pasm tercjowych (ISO 266) od 1 Hz do 100 Hz to: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 Hz – razem 21 pasm. Skale SWD są podane w pasmach tercjowych do 100 Hz, a norma wymaga rejestracji sygnału od 0,5 Hz do 100 Hz. Stąd „21 pasm tercjowych” w systemach do drgań budowlanych: to liczba pasm pokrywająca zakres skal, nie dowolny wybór.

Po co inżynierowi rozkład energii w pasmach, skoro ma FFT? Z trzech powodów:

  1. Bo tak zbudowana jest skala. Ocena według PN-B-02170 to naniesienie maksymalnych wartości z każdego pasma tercjowego na wykres skali. Analiza tercjowa jest wprost „wejściem” do normy; FFT trzeba by dopiero przeliczać.
  2. Bo tercje są odporniejsze. FFT rozmywa energię impulsu po wielu prążkach i zależy od długości okna. Pasmo tercjowe zbiera energię z całego zakresu, daje stabilniejszą liczbę i lepiej odpowiada temu, jak konstrukcje reagują na drgania.
  3. Bo próg ma sens per pasmo. Budynek murowany nie jest jednakowo wrażliwy w całym zakresie; kryterium w jednym paśmie może być przekroczone, gdy globalna wartość szczytowa wygląda niewinnie.

Przykład ilustracyjny (hipotetyczny). Przyjmijmy dwa zdarzenia o identycznej wartości szczytowej przyspieszenia na tym samym czujniku. Pierwsze to uderzenie kafara: energia skupiona w pasmach od kilku do kilkunastu herców, tam gdzie budynek zwarty odpowiada najsilniej – punkt na skali ląduje wysoko. Drugie to przejazd ciężkiej wywrotki po progu: ta sama wartość szczytowa, ale energia rozłożona na pasma kilkudziesięciu herców, w których skala jest łagodniejsza – punkt ląduje niżej. Alarm na „wartość szczytową bez względu na częstotliwość” potraktuje oba zdarzenia tak samo. Analiza tercjowa je rozróżni – to różnica między alarmem, który coś znaczy, a alarmem, który wszyscy wyciszą po tygodniu.

Filtry Butterwortha, jednym zdaniem

Filtr Butterwortha to filtr o maksymalnie płaskiej charakterystyce w paśmie przepustowym; w analizie tercjowej zestaw takich filtrów pasmowych wydziela z surowego przebiegu każde z 21 pasm osobno, bez zniekształcania amplitudy w paśmie, które oceniasz, a wartość skuteczna (RMS) i maksimum (MAX) policzone po filtracji są liczbami, które porównujesz z progiem.

Alarm dynamiczny obwiedni: próg per pasmo, nie na pojedynczy pik

Obwiednia w tym znaczeniu to krzywa wartości dopuszczalnych narysowana nad pasmami tercjowymi – dla każdego pasma jedna wartość referencyjna (RMS lub maksymalna). Alarm dynamiczny obwiedni to próg, który porównuje wynik zdarzenia w każdym paśmie z tą wartością referencyjną i ocenia zdarzenie po najgorszym stosunku wartość/referencja, a nie po pojedynczej próbce surowego przebiegu.

Dlaczego to lepsze niż zwykły próg na wartość szczytową:

  • Zgodność z normą. Skoro ocena według skali SWD jest per pasmo i decyduje najgorsze pasmo, to próg powinien działać tak samo. Obwiednię można poprowadzić wprost wzdłuż linii granicznej strefy, którą chcesz wykluczyć, z zapasem.
  • Odporność na artefakty. Pojedyncza próbka może być zakłóceniem elektrycznym albo uderzeniem w czujnik. Wartość w paśmie policzona z całego zdarzenia wymaga, by energia rzeczywiście tam była.
  • Dwa poziomy. Próg ostrzegawczy (WARNING) – jako ułamek obwiedni – daje czas na reakcję (mniejsza energia młota, zmiana technologii, inna trasa dostaw); alarmowy (ALARM) – osiągnięcie obwiedni – zatrzymuje roboty do wyjaśnienia. Histereza pilnuje, żeby stan nie migotał przy wartościach blisko progu.

Skąd brać wartości obwiedni? Ze skali SWD właściwej dla budynku (granica strefy, którą chcesz wykluczyć, z marginesem), z ekspertyzy stanu technicznego i – po kilku dniach rejestracji tła – ze statystyki zdarzeń, żeby próg ostrzegawczy nie strzelał przy każdej dostawie. Metodykę doboru i strojenia progów opisujemy we wpisie o progach ostrzegawczych i alarmowych w monitoringu konstrukcji. Wartość graniczną z normy odczytujesz sam, z aktualnego wydania, dla właściwej skali i kierunku – w tym wpisie jej nie podajemy.

Jak to wygląda z Twojej strony: kafar uderza, rejestrator zapisuje zdarzenie, platforma liczy pasma i porównuje z obwiednią, a Ty dostajesz SMS o 10:42 z nazwą czujnika i stanem WARNING – zanim sąsiad zdąży zadzwonić. Wchodzisz, potwierdzasz przejęcie zgłoszenia, dzwonisz do operatora kafara. To potwierdzenie zostaje w historii z Twoim nazwiskiem i godziną.

Dokumentowanie zdarzeń pod roszczenia

Roszczenie sąsiada pojawia się tygodnie lub miesiące po robotach. Wtedy nie liczy się, czy „mieliście monitoring”, tylko czy potrafisz pokazać konkretne zdarzenie, jego wielkość, moment i to, co wtedy robiliście. Zapis, który broni się w sporze, ma kilka cech:

Element Po co Bez tego
Znacznik czasu zdarzenia (z jednoznaczną strefą czasową, zsynchronizowany) powiązanie z dziennikiem budowy i z harmonogramem robót „to było mniej więcej w środę”
Surowy przebieg czasowy dowód źródłowy, z którego rzeczoznawca sam policzy, co chce wykres „z systemu”, którego nie da się zweryfikować
Widmo i rozkład tercjowy zdarzenia przypisanie do strefy SWD, identyfikacja źródła spór o to, czy drgania w ogóle mogły zaszkodzić
Lokalizacja i orientacja czujnika, typ, kalibracja wiarygodność pomiaru „skąd wiadomo, że czujnik był sprawny”
Wpis w dzienniku budowy: co, gdzie, czym robiono korelacja źródło–skutek nie wiadomo, czy to kafar, czy autobus
Inwentaryzacja stanu zerowego budynku rozróżnienie rys starych i nowych każda rysa jest „Twoja”
Ślad decyzji: kto zobaczył alarm, kiedy, co zrobił dowód należytej staranności „system coś pokazywał, ale nikt nie reagował”

Korelacja z dziennikiem budowy najczęściej kuleje. Przykład hipotetyczny: platforma rejestruje zdarzenie o 10:42, a w dzienniku jest wpis „palowanie – oś 5–8”. Czy kafar był wtedy najbliżej kamienicy, czy najdalej? Kierownik robót wie to w dniu zdarzenia, nie pół roku później. Dobra praktyka: przy każdym zdarzeniu powyżej progu ostrzegawczego dopisać tego samego dnia krótką, datowaną notatkę o źródle.

Dlaczego to ma wagę prawną

Art. 415 Kodeksu cywilnego każe naprawić szkodę wyrządzoną z winy, a art. 435 § 1 KC idzie dalej: prowadzący na własny rachunek przedsiębiorstwo wprawiane w ruch siłami przyrody odpowiada za szkodę wyrządzoną jego ruchem niezależnie od winy – zwalnia go tylko siła wyższa albo wyłączna wina poszkodowanego lub osoby trzeciej. Sądy zaliczają do takich przedsiębiorstw także przedsiębiorstwa budowlane posługujące się maszynami (np. wyrok SN z 17 marca 2022 r., II CSKP 482/22, o uszkodzeniu budynku sąsiedniego przez roboty budowlane). W praktyce chcesz móc wykazać, że drgania z Twojej budowy nie sięgały strefy, w której uszkodzenie konstrukcji jest możliwe. Zapisy elektroniczne z systemów pomiarowych mogą być dowodem w postępowaniu cywilnym (art. 308–309 KPC), a interpretuje je zwykle biegły (art. 278 KPC).

Roszczenia deliktowe przedawniają się co do zasady po 3 latach od dowiedzenia się o szkodzie i sprawcy, nie później niż 10 lat od zdarzenia (art. 442¹ KC) – dane z monitoringu przechowuj więc co najmniej w tym horyzoncie. Po stronie Prawa budowlanego: kierownik budowy ma obowiązek wstrzymać roboty w razie stwierdzenia możliwości powstania zagrożenia i bezzwłocznie zawiadomić właściwy organ (art. 22 pkt 4), a organ nadzoru może wstrzymać roboty prowadzone w sposób mogący spowodować zagrożenie bezpieczeństwa ludzi lub mienia (art. 50). Alarm z udokumentowanym zdarzeniem jest tym „stwierdzeniem”, które pozwala zareagować, zanim zrobi to nadzór.

Cechy wiarygodnego zapisu i to, co zapisać w umowie z wykonawcą monitoringu, opisujemy we wpisie o danych z monitoringu jako dowodzie w sporze. Co z tego dla Ciebie: surowy przebieg z czujnika albo istnieje, albo go nie ma – a o tym, czy będzie istniał, decydujesz przed pierwszym uderzeniem kafara.

Plan minimum przed startem robót udarowych

Jeżeli do palowania, wibrowania ścianek czy wyburzeń obok zabudowy zostało kilka tygodni, ta kolejność jest realna i wystarczająca:

  1. Inwentaryzacja stanu zerowego budynków w zasięgu: opis i zdjęcia rys z datą, najlepiej z udziałem właściciela. Po pierwszym uderzeniu nie ma już „przed”.
  2. Przypisanie każdego budynku do skali SWD-I lub SWD-II (albo do oceny pełnej) z zapisem uzasadnienia w programie monitoringu.
  3. Montaż czujnika trójosiowego na poziomie fundamentu lub terenu, w sztywnym węźle od strony budowy; tam, gdzie spodziewasz się skarg – drugi czujnik na stropie.
  4. Dwa–trzy dni rejestracji tła przed robotami: ruch uliczny, tramwaj, codzienne życie kamienicy. Bez tła każdy alarm będzie „od Was”.
  5. Obwiednia z właściwej skali SWD i ekspertyzy, próg ostrzegawczy poniżej niej, lista osób z SMS-em i e-mailem, procedura: kto potwierdza, kto dzwoni do operatora, kiedy roboty stają.
  6. Umowa z wykonawcą monitoringu: surowe przebiegi, eksport danych, okres przechowywania co najmniej do przedawnienia roszczeń.

Co z tego dla Ciebie: punkty 1 i 4 nie dają się nadrobić po starcie robót, więc od nich zaczynasz.

Jak to wygląda w Inclify

W Inclify drgania są obsługiwane jako monitoring dynamiczny, osobno od odczytów statycznych, które rejestratory zwykle wysyłają domyślnie co 15 minut lub częściej. Rejestrator dynamiczny pracuje w trybie wyzwalania: po przekroczeniu progu zapisuje zdarzenie z surowym przebiegiem czasowym, a platforma przyjmuje próbki niezależnie od rodzaju przetwornika – w ofercie sprzętowej zespołu Inclify są akcelerometry MEMS i piezoelektryczne, dobierane do obiektu. Dla każdego zdarzenia widzisz przebieg czasowy, widmo FFT i rozkład w 21 pasmach tercjowych od 1 Hz do 100 Hz; dostępny jest też profil analizy z filtrami Butterwortha 4. rzędu dla każdego pasma (wymaga próbkowania powyżej 224 Hz). Alarm dynamiczny obwiedni porównuje RMS i MAX w każdej tercji z obwiednią referencyjną per kanał: poziom WARNING to ułamek obwiedni, ALARM – jej osiągnięcie, z histerezą; obwiednię wpisujesz w platformie albo wczytujesz z pliku CSV.

Powiadomienia idą SMS-em, e-mailem i w aplikacji do użytkowników projektu według ich preferencji; odbiorca potwierdza przejęcie zgłoszenia, a to potwierdzenie (kto, kiedy) zostaje w historii alarmu; wyciszenie ma zawsze termin. Surowe ramki z urządzeń są w logu komunikacji przez skonfigurowany okres (domyślnie 7 dni), sygnały dynamiczne eksportujesz do XLSX, tabele danych do CSV, a zdarzenia drganiowe oglądasz na dashboardzie obok pochyleń z tego samego budynku. Więcej o module drgań na stronie /platform/vibration. Wartości obwiedni wprowadzasz sam – z normy i z ekspertyzy; platforma nie ma wbudowanych skal SWD.

FAQ

Czy każda budowa obok istniejących budynków wymaga pomiaru drgań?

Przepisy nie nakładają wprost obowiązku ciągłego pomiaru drgań przy każdej budowie; wymagania pojawiają się w decyzjach, projektach, ekspertyzach budynków sąsiednich i umowach. Prawo budowlane wymaga za to budowania z poszanowaniem uzasadnionych interesów osób trzecich w obszarze oddziaływania obiektu (art. 5 ust. 1 pkt 9). Przy palowaniu udarowym, wibrowaniu ścianek, zagęszczaniu dynamicznym lub wyburzeniach w zasięgu sąsiada pomiar jest standardem należytej staranności – i Twoim dowodem przy roszczeniu. Ten tekst nie jest poradą prawną; w konkretnej sprawie skonsultuj się z prawnikiem.

Czym różni się SWD-I od SWD-II?

Obie skale są w PN-B-02170:2016-12 i służą do przybliżonej oceny szkodliwości drgań dla budynków murowanych i prefabrykowanych. SWD-I dotyczy budynków zwartych, jedno- lub dwukondygnacyjnych, o rzucie do 15 m i wysokości nieprzekraczającej wymiarów rzutu; SWD-II – budynków do pięciu kondygnacji o wysokości mniejszej niż dwukrotność najmniejszej szerokości, a także niskich niespełniających warunków SWD-I. Dla budynków poza zakresem obu skal norma przewiduje ocenę pełną. Dobór skali to decyzja inżynierska, którą zapisuje się w programie monitoringu.

Dlaczego wartość szczytowa drgań bez widma to za mało?

Bo skala SWD zależy od częstotliwości: ta sama wartość szczytowa przy kilku hercach może leżeć w wyższej strefie szkodliwości niż przy kilkudziesięciu. Dwa zdarzenia o identycznym piku – uderzenie kafara i przejazd ciężarówki – mogą wypaść w różnych strefach. Dopiero rozkład na pasma tercjowe pozwala nanieść zdarzenie na skalę i rozróżnić, czy alarm dotyczy konstrukcji, czy tylko odczuwalności.

Czy mierzyć prędkość, czy przyspieszenie drgań?

PN-B-02170:2016-12 ocenia maksymalne wartości prędkości lub przyspieszenia składowych poziomych, a skale SWD są podane w obu układach. Akcelerometry mierzą przyspieszenie i są wygodne w systemach ciągłych; prędkość uzyskuje się przez całkowanie po odfiltrowaniu składowej stałej. Dla sygnału harmonicznego a = 2πf · v, więc przeliczenie zależy od częstotliwości. Ważniejsze od wyboru wielkości jest to, żeby wybór był zapisany, a skala i kierunek oceny – zgodne z tym, co mierzysz.

Co to jest alarm dynamiczny obwiedni?

To próg zdefiniowany jako obwiednia wartości dopuszczalnych nad pasmami tercjowymi: dla każdego pasma jedna wartość referencyjna. Zdarzenie porównuje się pasmo po paśmie, a o stanie decyduje najgorszy stosunek wartość/referencja – nie pojedyncza próbka. Taki alarm jest odporniejszy na zakłócenia, a jednocześnie zgodny z logiką skal SWD, które też oceniają drgania per pasmo. Stosuje się go z dwoma poziomami: ostrzegawczym (ułamek obwiedni) i alarmowym (jej osiągnięcie).

Jak udokumentować zdarzenie drganiowe, żeby było przydatne w sporze?

Potrzebujesz znacznika czasu, surowego przebiegu, widma i rozkładu tercjowego zdarzenia, danych o czujniku (lokalizacja, orientacja osi, kalibracja), wpisu w dzienniku budowy o tym, co wtedy robiono, oraz inwentaryzacji stanu zerowego budynku sprzed robót. Do tego ślad, kto i kiedy zobaczył alarm i co zrobił. Bez surowego przebiegu rzeczoznawca nie zweryfikuje Twojego wykresu, a bez stanu zerowego każda rysa jest „nowa”.

Źródła i dalsza lektura

Co dalej

Jeśli przed Tobą palowanie, wibrowanie albo wyburzenia obok istniejącej zabudowy, zacznij od jednego budynku: czujnik drgań na fundamencie, ewentualnie drugi na stropie, obwiednia z właściwej skali SWD i alarm z powiadomieniem do kierownika. Zrób to przed pierwszym uderzeniem kafara – tło i stan zerowy da się zmierzyć tylko wtedy. Masz już czujniki i rejestratory – podłączenie do platformy trwa kilka dni; pełne wdrożenie z montażem – od kilku do kilkunastu tygodni. Opisz nam obiekt, odległość do sąsiadów i technologię robót, odpowiemy w ciągu 24 godzin: porozmawiajmy o monitoringu drgań na Twojej budowie.

Czytaj dalej

Powiązane artykuły

Wszystkie artykuły

Monitorujesz konstrukcję? Umów demo

Pokażemy platformę na żywo na przykładzie obiektu podobnego do Twojego i podpowiemy, od czego zacząć pomiary — bez zobowiązań.