Введение к работе
Актуальность темы. Одной из актуальных проблем охраны окружающей среды в современном мире является защита жилой застройки от транспортного шума. Его неблагоприятное воздействие на здоровье населения причиняет значительный социально-экономический ущерб экономике стран.
Возрастающее влияние шума непосредственно связано с урбанизацией. Процессы урбанизации и развития городов во всем мире протекают в основном по схожим механизмам, а имеющиеся различия обусловлены, как правило, особенностями, присущими конкретным странам, в том числе и Республике Болгария. К таким особенностям, существенно повлиявшим на увеличение транспортного шума в период после наступления в стране известных общественно-политических перемен (1989 г.), следует отнести: количественный рост транспортных потоков при одновременном отставании развития транспортной инфраструктуры (в том числе отдельных её элементов - несоответствие размеров и покрытий проезжей части, возникновение конфликтных участков, недостаточность мест парковки и др.); внесение многочисленных необоснованных поправок в принятые планы градостроительства относительно высоты и расположения зданий и расстояний между ними; несоблюдение из-за стремления к максимальному использованию площади застройки некоторых правил и норм при реализации конкретных объектов строительства и др.; несоответствие общественного городского транспорта потребностям возросшего населения по количеству и качеству транспортных средств и другим потребительским показателям.
Количественный рост транспорта и постоянное повышение плотности застройки ведут к значительному возрастанию уровней шума на территории застройки и, соответственно, к увеличению шумовой нагрузки на здания.
Шум в городской застройке во многих случаях значительно превышает нормативные уровни.
Применение современных ограждающих конструкций с улучшенными звукоизолирующими качествами и соответствующих объемно-планировочных решений зданий существенно способствует снижению в них уровней шума от транспорта. Однако этого недостаточно для зданий, располагаемых на магистральных улицах. Как показывает практика, наряду с использованием эффективных шумозащитных конструкций и объемно-планировочных решений отдельных зданий, необходимы также разработка и внедрение планировочных и строительно-акустических методов и средств снижения транспортного шума непосредственно в городской застройке, то есть должен использоваться комплексный подход к проектированию зданий
В основе разработки таких методов и средств и оценки их акустической и экономической эффективности лежат результаты корректно выполненных акустических расчетов. Обзор специальной литературы, особенно нормативных документов различного характера (законов, норм, инструкций, правил, рекомендаций и т.д.), указывает на определенное отставание методов и средств оценки закономерностей распространения транспортного шума на примагистральных территориях городской застройки от современных требований по условиям защиты от шума. В основе большинства используемых в практике расчетных методов лежат приближенные формулы, базирующиеся на несложном математическом аппарате и не в полной мере учитывающие процессы возникновения и распространения звуковой энергии в застройке.
В связи с этим создание математической модели распространения звуковой энергии от транспортных источников шума и разработка на ее основе расчетных методов, объективно описывающих процессы формирования шумового режима в пределах примагистральной застройки, является актуальным научным направлением строительной акустики, создающим основы для автоматизированного проектирования городской застройки по условиям за-
щиты от транспортного шума и совершенствования шумозащитных качеств зданий, размещаемых на примагистральных территориях.
Целью работы является создание на основе развития теории квазицилиндрических волн научно обоснованной методологии расчета и проектирования зданий примагистральной застройки по условиям благоприятного акустического климата, обеспечивающей на стадии проектирования объективную оценку шумового режим; выбор оптимальной по условиям защиты от шума планировки; повышающей надежность и технико-экономическую эффективность шумозащитных мероприятий в зданиях, размещаемых в зоне воздействия транспортного шума.
В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
на основе представления о квазицилиндрических звуковых волнах, излучаемых источниками бесконечной и конечной длины, разработать математическую модель, описывающую распространение звуковой энергии, излучаемой транспортными потоками;
исследовать влияние плотности транспортного потока на характер изменения уровней шума на примагистральной территории при малых расстояниях от источников шума до точки приёма, а также характер изменения уровней при распространении шума железнодорожного транспорта и поездов метрополитена в открытом пространстве примагистральной территории;
разработать метод расчета вклада отраженного звукового поля вблизи уличных фасадов при двухсторонней фронтальной застройке магистральных улиц;
разработать математическую модель и метод расчёта звуковых полей, формируемых прямым, отраженным и дифрагированным звуком за фронтальной застройкой магистральных зданий, вблизи дворовых фасадов зданий и на прилегающих к ним территориях застройки;
выявить влияние конфигурации зданий на звуковые поля вблизи их дворовых фасадов и на прилегающей территории застройки;
разработать принципы и рекомендации по выбору рациональных объемно-пространственных решений зданий при фронтальной застройке магистральных улиц;
разработать комплексный подход и пакет прикладных программ для акустических расчетов при проектировании мероприятий по защите от транспортного шума застройки и зданий, размещаемых в зоне воздействия транспортного шума.
Научная новизна работы. В результате теоретических и экспериментальных исследований предложены:
новая теоретическая модель квазицилиндрического излучения шума транспортными потоками бесконечной и конечной длины, объективно оценивающая характер распространения звуковой энергии от транспортных источников шума на примагистральных территориях;
аналитическаие зависимости характеристик снижения уровней шума от плотности транспортного потока на малых расстояниях от проезжей части - вблизи фасадов примагистральных зданий;
зависимости,определяющие характер снижения уровней шума железнодорожного транспорта и поездов метрополитена на открытом пространстве
теоретическая модель формирования звукового поля в пространстве улицы и алгоритм расчета и оценки отраженного звука в звуковом поле улицы
математическая модель формирования звукового поля на территории за фронтальной застройкой магистральной улицы;
Практическая ценность работы. Разработанные на основе теоретических исследований методы акустических расчетов и предложенные рекомендации по проектированию шумозащитнои застройки магистральных улиц способствуют повышению надежности и технико-экономической эффективности проектирования и строительства зданий на примагистральных территориях с учетом их защиты от транспортного шума.
Разработанный для реализации предложенных расчетных методов пакет компьютерных программ позволяет значительно повысить точность акустических расчетов и сократить сроки их проведения, а также обеспечивает процесс выбора шумозащитных мероприятий на основе вариантного проектирования.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись и обсуждались на: научно-технической конференции «Строительная физика в XXI веке», НИИСФ РААСН, Москва, сентябрь, 2006; научно-технической конференции «Академические чтения - Актуальные вопросы строительной физики», НИИСФ РААСН Г, Москва, июль, 2009; международной научной конференции «Гармонизация европейских и российских нормативных документов и защита населения от повышенного шума», Кавана, Греция, 27.08-04.09.2009; международной научной конференции «Проектирование и строительство зданий и сооружений», Варна, Болгария, 14-16.09.2006; 7th International Scientific Conference SGEM 2007, Albena, Bulgaria, 11-15 June 2007; Jubilee international Scientific session 50 years University of mining and geology «St. Ivan Rilski», Sofia, Bulgaria, 2003; научной конференции посвященной 60-летию Союза ученых в Болгарии, Кырджали, Болгария, октябрь, 2004.
Внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены в практику проектирования зданий с учетом их защиты от шума многими институтами и проектными фирмами в Республике Болгарии по рекомендации Министерства регионального развития и благоустройства и Комиссии по региональному развитию и благоустройству при Парламенте Республики Болгария (приложение 3 к диссертационной работе).
Методы расчетов уровней шума в свободном пространстве и вблизи уличных и дворовых фасадов зданий и на прилегающей к ним территории застройки применены:
при проектировании и строительстве жилых и курортных комплексов во многих городах и районах Болгарии: комплекса „Ариана" в г. София, „Городского парка" в г. Карнобат, жилых зданий в городах Бургас и София, и др.; отелей „Таляна", „Флагман" и „Планета" в курортном комплексе "Солнечный берег", „Олимпик" и „Орчард" в г. Банско, „Лагуна" и „Каварна" в г. Каварна, „Сидер Хайте" в курортном комплексе „Пампорово"; жилых районов в городах София, Сливен, Бургас и др.; отеля „Горубляне" в г. София фирмами „ТриАрт"; „Модус" и „Писарски Дизайн";
при разработке Институтом строительной физики, технологии и логистики, г. София, стратегических карт шума республиканской дорожной сети и нового градостроительного плана г. Кырджали.
По теме диссертации опубликовано 33 работы, в том числе одна монография.
На защиту выносятся:
математическая модель распространения звуковой энергии на прима-гистральных территориях, основанная на представлении о квазицилиндрических волнах, излучаемых транспортными потоками;
разработанные на основе этой модели:
метод расчета шума от автомобильных транспортных потоков и от железнодорожного транспорта на примагистральных территориях;
метод расчетов уровней шума вблизи уличных и дворовых фасадов зданий и на прилегающей к ним территории застройки;
рекомендации по рациональному размещению зданий на примагистральных территориях застройки.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 134 наименований и трех приложений. Основной материал, включая 98 рисунков и 20 таблиц, изложен на 249 страницах, объем приложений - 54 страниц.
