CC BY
71
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
УДК 69.01:531.61
КУЗНЕЦОВ АРТЁМ ВЛАДИМИРОВИЧ, аспирант, ky3netsov@vtomske. ru
КАРАУШ СЕРГЕЙ АНДРЕЕВИЧ, докт. техн. наук, профессор, karaush@tsuab. ru
Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
ВЛИЯНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ЭТАЖНОСТИ ЗДАНИЙ НА ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ В Г. ТОМСКЕ
В статье приведены результаты исследований ослабления геомагнитного поля внутри помещений жилых и общественных зданий в зависимости от этажности и применяемых в конструкциях зданий строительных материалов на примере г. Томска.
Ключевые слова: строительная конструкция; этаж, здание; геомагнитное поле (ослабленное); помещение; экранирование электромагнитное; предельнодопустимый уровень; коэффициент ослабления.
KUZNETSOV, ARTEMVLADIMIROVICH, P.G., ky3netsov@vtomske. ru
KARAUSH, SERGEY ANDREYEVICH, Dr. of tech. sc., prof., karaush@tsuab. ru
Tomsk state university of architecture and building,
2 Solyanaya sq., Tomsk, 634003, Russia
EFFECT OF BUILDING STRUCTURES AND STOREY BUILDINGS ON THE GEOMAGNETIC FIELD OF INDOORS IN TOMSK
The article presents the results of studies of weakening the geomagnetic field of indoor in residential and public buildings, depending on the number of storeys and building materials used in the construction (city Tomsk).
Keywords: building structures; storey; building; the geomagnetic field (weakened); premise; electromagnetic shielding; maximum permissible level; attenuation coefficient.
© А.В. Кузнецов, С. А. Карауш, 2012
Магнитное поле Земли (геомагнитное поле - ГМП) непосредственно воздействует на развитие человека, животных, бактерий, растений. Состояние и функциональная активность нормального здорового организма находятся в тесной зависимости от состояния ГМП. Проведенные наблюдения в геомаг-нитобиологии указывают на важное значение ГМП для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы и на прямое влияние параметров геомагнитного поля на центральную нервную систему человека и животных [1]. К одному из важнейших факторов, ведущих к нарушению естественного уровня геомагнитного поля (ослаблению) в среде обитания человека, относят экранирование объектов, помещений, технических средств за счёт применения в конструкциях материалов очень высокой магнитной проницаемости. Экранирование применяют для защиты каких-либо устройств от воздействия внешних электромагнитных полей (ЭМП). Такая защита используется в радиотехнике для устранения всякого рода помех, например в местах размещения радиоэлектронных средств (РЭС), при их производстве, испытаниях и эксплуатации. Для обеспечения безопасности персонала, работающего в этих местах, в 2001 г. были разработаны методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам [2]. Вместе с тем анализ литературы показывает, что вопросы влияния строительных конструкций и материалов на геомагнитное поле внутри помещений гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий, а также влияния расположения зданий практически не рассмотрены.
Согласно ГОСТ Р 51724-2001 [2], при нахождении человека по роду своей деятельности в помещениях, строительные конструкции которых экранируют естественные электромагнитные поля, на его организм воздействует гипогеомагнитное поле (ГГМП). ГГМП, или ослабленное ГМП, - это магнитное поле (МП) внутри экранированного объекта, являющееся суперпозицией магнитных полей, создаваемых геомагнитным полем, ослабленным экраном объекта, полем остаточной намагниченности ферромагнитных частей конструкции и полем постоянного тока, протекающего по шинам и частям конструкции объекта [2]. В соответствии с СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09 [3] неблагоприятные гипогеомагнитные условия (ГГМУ) могут создаваться в экранированных помещениях специального назначения, помещениях гражданского и военного назначения, расположенных под землей (метрополитены, шахты, туннели и др.), помещениях (объектах), в конструкции которых используется большое количество металлических (железосодержащих) элементов (здания из железобетонных конструкций и др.). Исходя из этого обстановка по ГГМУ, будь то жилое или производственное помещение, будет зависеть от его расположения относительно планировочной отметки земли и применяемых в конструкции здания строительных материалов. Использование металлических изделий (стальной арматуры), например при производстве железобетонных плит перекрытий, крупных железобетонных панелей, а также при возведении конструктивных элементов здания может создавать эффект магнитного экранирования, что в свою очередь приводит к ослаблению параметров геомагнитного поля в помещениях. По нашему мнению, наличие такого ослабления в помещениях присуще наиболее распространенным в наши
дни технологиям кирпичного, монолитно-каркасного и бескаркасного (крупнопанельного) строительства.
Для г. Томска данная проблема особо актуальна, так как за последние 10-15 лет темпы строительства заметно возросли. В основном строятся объекты гражданского назначения, многоэтажные и повышенной этажности микрорайоны панельного домостроения, а также многочисленные рассредоточенные по всему городу малоэтажные и многоэтажные кирпичные дома. В меньшей степени, в основном для производственных нужд, применяется монолитнокаркасная технология. В последние 5-10 лет наблюдается активное применение металлических элементов при облицовке фасадов зданий в виде сайдинга.
Всё вышесказанное говорит о том, что для безопасности проживания людей и их работы в зданиях необходимы исследования по ГГМП. Тем более, в 2009 г. вышли санитарные правила и нормы [3], устанавливающие предельно допустимые уровни (ПДУ) гипогеомагнитного поля для населения, что ранее отсутствовало. На первом этапе исследований было решено изучить параметры ослабления ГМП внутри помещений жилых и общественных зданий в разных районах г. Томска и вблизи него и проанализировать влияние этажности зданий на ГГМП. Для этого были отобраны разной этажности кирпичные, крупнопанельные дома и здания с монолитно-каркасной технологией возведения, расположение которых показано на рис. 1. Зданиям были присвоены номера с 1 по 23 и их краткая характеристика дана в таблице.
Рис. 1. Расположение обследуемых объектов (зданий) с указанием номеров на карте города
Характеристика обследуемых объектов (зданий)
Типы объектов (зданий) Этажность объектов (зданий) Номер объекта по карте (рис. 1)
1 23
Кирпичные 7 9 21 10, 22
10 15, 19
9 2, 13
10 14, 16, 3, 4, 5, 6, 17, 18, 20
Крупнопанельные 14 7
16 9
17 1, 8
Монолитно-каркасные 4 10 11 12
Измерения параметров ГМП проводились портативным модульным миллитесламетром МПМ-2, прошедшим государственную поверку, рекомендованным для измерений в соответствии с ГОСТ Р 51724-2001 [2] и внесенным в Государственный реестр средств измерений. При проведении исследований измерялось значение модуля вектора магнитной индукции с последующим вычислением коэффициента ослабления интенсивности ГМП (КОГМП), который равен отношению интенсивности ГМП открытого пространства к его интенсивности внутри помещения согласно документу [3]. Измерения интенсивности геомагнитного поля внутри помещений проводились на расстоянии 1,0 м от поверхности пола с учетом площади помещения в стандартных точках и в местах наиболее длительного пребывания человека. Количество стандартных точек устанавливалось в зависимости от площади помещения: до 2 м2 - одна точка в центре помещения; более 2 м2 до 10 м2 - одна точка в центре помещения и в точках, расположенных на расстоянии 0,5 м от середины каждой стены; более 10 м2 - одна точка в центре помещения и в точках, расположенных на расстоянии 0,5 м от каждой стены с шагом 1 м. Измерения интенсивности ГМП в открытом пространстве, прилегающем к обследуемому объекту, проводились в трех точках, расположенных на расстоянии не менее 10 м от здания и друг от друга на уровнях 1,5 м от поверхности Земли, с последующим вычислением среднего арифметического значения интенсивности ГМП [3]. Предельно допустимый уровень ослабления интенсивности геомагнитного поля при работе в гипогеомагнитных условиях более 2 часов за смену устанавливается равным 2, в помещениях жилых и общественных зданий устанавливается равным 1,5 [3].
Для подтверждения достоверности результатов к исследованию была привлечена независимая, аккредитованная в Минздравсоцразвития Российской Федерации испытательная лаборатория (регистрационный номер в реестре 454 от 19.10.2010 г.), занимающаяся оценкой условий труда на рабочих местах. При этом измерения проводились магнитометром трехкомпонентным малогабаритным - измерителем постоянного магнитного поля МТМ-01. При сравнении полученных результатов было выявлено их удовлетворительное
совпадение, и расхождения не превышали 25 %. На рис. 2 для одного из домов (объект № 4) приведены значения КОГМП, определённые с использованием приборов МПМ-2 и МТМ-01.
Рис. 2. График значений КОГМП в соответствии с этажом (объект № 4)
Анализ параметров геомагнитного поля помещений жилых и общественных зданий в пределах г. Томска, в основе конструкций которых лежат несущие и ограждающие стены из кирпича и железобетонные плиты перекрытий, показал, что во всех помещениях коэффициент ослабления находился в пределах от 1,00 до 1,18. При этом значительного влияния этажности зданий на КОГМП в помещениях не выявлено. Для сравнения были проведены измерения параметров гипогеомагнитного поля за пределами города в частном одноэтажном кирпичном жилом доме (№° 23), расположенном в пос. Ключи, где коэффициент ослабления соответствовал 1,05.
Для исследования ГГМП в помещениях крупнопанельных жилых домов были отобраны здания из существующих наиболее широко распространённых в г. Томске типовых серий 75 и 75М. Полученные значения коэффициента ослабления оказались лежащими в пределах от 1,00 до 1,50, при этом для ряда
ГМП
зданий Ко в помещениях увеличивался с повышением этажа.
При исследовании зданий, выполненных на основе монолитно-каркасной технологии, коэффициент ослабления находился в пределах от 1,05 до
ГМП
1,25, причём влияние этажности на Ко помещений, так же как и в кирпич-
ных зданиях, не обнаружено.
Анализ полученных результатов показал, что какой-либо зависимости
КГМП
о от повышения этажности не было выявлено. На рис. 3 приведены усредненные значения коэффициента ослабления для каждого этажа зданий различной постройки.
Приведенные выше результаты измерений указывают на то, что коэффициент ослабления в помещениях обследованных объектов не превышает установленных нормативов. Вместе с тем при исследованиях был выявлен
район, в котором наблюдались значительные превышения предельно допустимых уровней гипогеомагнитного поля. Это крупнопанельные жилые дома серии 75 М повышенной этажности, расположенные в мкр. Каштак-1, десятиэтажный 6-подъездный жилой дом (№ 6) и одноподъездные жилые дома (№ 7, 8, 9) с этажностью 14, 17, 16 соответственно. Измерения в этих зданиях проводились на каждом этаже и в каждом подъезде с последующим вычислением коэффициента ослабления ГМП. На рис. 4 и 5 показаны значения КОГМП на этажах объектов под № 6, 7, 8, 9.
Рис. 3. График усредненных значений КОГМП для каждого этажа зданий различной постройки
Рис. 4. График значений КОГМП в соответствии с этажом зданий
Рис. 5. График значений КОГМП в соответствии с этажом на объекте № 6
Из приведенных графиков видно, что превышение ПДУ в 2-3 раза наблюдается на объектах № 7, 8 с повышением этажности. На объекте № 9 значение коэффициента ослабления также увеличивается, но не превышает предельно допустимого уровня, равного 1,5. Максимальное значение КОГМП составляет 4,2 на объекте № 8. На объекте № 6 в подъездах 4 и 5 выше 4-го этажа КОГМП увеличивается пропорционально этажности, хотя в третьем подъезде ситуация обратная, на первом и втором этажах максимальные показатели, а далее наблюдается их снижение до предельно допустимого уровня. В подъездах 1, 2 и 6 значительных превышений не выявлено, однако также заметна перспектива ослабления ГМП с увеличением этажности. Максимальное значение КОГМП в помещениях объекта № 6 составило 2,5, что превышает ПДУ в 1,5 раза.
Проведенные исследования указывают на то, что гипогеомагнитные условия зданий зависят, прежде всего, от применения в конструкциях железосодержащих материалов, расположения зданий относительно застроенной территории и находящихся на этой территории других сооружений, от рельефа местности. По нашему мнению, строительство жилых домов повышенной этажности на возвышенностях приводит к значительному ослаблению ГМП на верхних этажах. Поэтому при проектировании и строительстве зданий необходимо учитывать все факторы, влияющие на ГМП.
Выводы
1. Значения коэффициента ослабления геомагнитного поля в кирпичных жилых домах и общественных зданиях, а также в зданиях на основе монолитно-каркасной технологии не превышают установленных нормативов.
2. Значения коэффициента ослабления геомагнитного поля в крупнопанельных жилых домах серии 75 и 75М превышают установленные нормативы в 2-3 раза на объектах № 6, 7, 8 и 9, на других обследованных объектах превышений норм не выявлено.
3. Минимальные показатели ослабления геомагнитного поля в помещениях крупнопанельных жилых домов серии 75 и 75М (КОГМП 1,02-1,07) характерны для зданий, расположенных на окраине города, на открытой местности, не входящих в застройку микрорайонов.
Библиографический список
1. Дубров, А.П. Геомагнитное поле и жизнь: Краткий очерк по геомагнитобиологии / А.П. Дубров. - Л. : Гидрометеоиздат, 1974. - 176 с.
2. ГОСТР 51724-2001. Экранированные объекты, помещения, технические средства. Поле гипогеомагнитное. Методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам. - Введ. 27.03.01. - М. : Госстандарт России, 2001. - 24 с. - (Государственный стандарт Российской Федерации).
3. СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09. Гипогеомагнитные поля в производственных, жилых и общественных зданиях и сооружениях. - Введ. 15.05.09. - М. : Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2009. - 5 с. (Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы Российской Федерации).
