VDI VDI 2057 BLATT 1 PDF

Allgemeines

Mechanische Schwingungen können durch eine Vielzahl von Prozessen und Arbeitsvorgängen in der Industrie, im Gewerbe, im Handwerk, in der Land- und Forstwirtschaft und im Verkehrswesen entstehen. Mechanische Schwingungen, die vorwiegend über das Gesäß und den Rücken des sitzenden Menschen, oder die Füße des stehenden Menschen, oder über den Kopf und den Rücken des liegenden Menschen übertragen werden, werden Ganzkörper-Schwingungen oder auch Ganzkörper-Vibrationen genannt. Diese Ganzkörper-Vibrationen sind oft stochastisch und beinhalten verschiedene Frequenzen. Sie sind möglicherweise durch Stoßhaltigkeit gekennzeichnet; sie können mit einem kartesischen Koordinatensystem beschrieben werden, und sie variieren zeitabhängig. Die Übertragung von Schwingungen auf den menschlichen Körper und deren Wirkung sind weiterhin von der Körperhaltung und individuellen Merkmalen (Körperbau, Alter, Geschlecht) abhängig.

Im täglichen Leben sind Ganzkörper-Vibrationen ein weit verbreiteter Belastungsfaktor. So werden Insassen von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen als Fahrzeugführer, Besatzungsmitglieder, Passagiere, Kranke oder Verletzte während der Beförderung mechanischen Schwingungen ausgesetzt. Es lässt sich abschätzen, dass täglich mehrere Millionen Beschäftigte und Fahrgäste des öffentlichen, privaten und gewerblichen Transportwesens in der Bundesrepublik Deutschland mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind. Weiterhin sind Fahrer von selbstfahrenden Arbeitsmaschinen (z. B. Straßenreinigungsmaschinen, Gabelstapler, Erdbaumaschinen verschiedener Art, land- oder forstwirtschaftliche Schlepper und Arbeitsmaschinen) betroffen. Aber auch von stationären Maschinen (z. B. Pressen, Schmiedehämmer, Motorenprüfstände, Vibrationsförderer oder Schwingsiebe) können Schwingungen ausgehen, die auf den Menschen im Sinne von Ganzkörper-Vibrationen einwirken. Schließlich können auch Fahrzeuge oder stationäre Maschinen ihrerseits Gebäude und Teile von Gebäuden zu Schwingungen anregen, die von diesen auf den Menschen übertragen werden.

Im Hinblick auf die Wirkungen können interindividuell große biologische Variationen vorkommen. Ganzkörper-Vibrationen können das allgemeine Wohlbefinden stören, die menschliche Leistungsfähigkeit beeinflussen und/oder ein Gesundheits- und Sicherheitsrisiko darstellen. Niederfrequente Schwingungen des Körpers mit Frequenzen unter 0,5 Hz können zu Kinetosen (Bewegungskrankheit, Seekrankheit) führen, deren Beurteilung in dieser Richtlinie allerdings nicht behandelt wird. Der Kenntnisstand zu den möglichen Wirkungen von Ganzkörper-Vibrationen ist in Abschnitt 6 im Zusammenhang mit der Beurteilung genauer beschrieben.

Auf den Menschen einwirkende mechanische Schwingungen gelten im Sinne dieser Richtlinie als Belastung. Diese ist von mehreren physikalischen Parametern wie Amplitude, Frequenz (Spektrum), Richtung der einwirkenden Schwingungen in Bezug auf den Menschen und die Gravitation, von dem Ort der Einleitungsstelle am Körper und von der Dauer der Einwirkung abhängig. Die Kenntnis dieser Einzelheiten ist daher für die Beurteilung der Schwingungseinwirkung auf den Menschen erforderlich.

Daneben sind weitere Einflussfaktoren bei der Beurteilung zu beachten, z. B. die unterschiedliche Art der Körperhaltung beim Sitzen, die gleichzeitige Schwingungseinwirkung über das Gesäß, den Rücken, die Füße und die Hände. Der Stand der Kenntnisse über die Mitwirkung solcher Einflussfaktoren erlaubt zurzeit nur teilweise eine adäquate quantitative Berücksichtigung bei der Beurteilung.

Die Beurteilung der Schwingungseinwirkung auf den Menschen aufgrund seiner Belastung, also anhand der physikalisch messbaren Größen, setzt die Kenntnis einer dadurch ausgelösten Beanspruchung voraus. Die Beanspruchung hängt auch von der Belastbarkeit ab, welche zeitlich nicht konstant ist. Außer den physikalischen Größen sind individuelle physische und psychische Gegebenheiten von Bedeutung: z. B. Körperbautyp, Konstitution, Alter, Geschlecht, Disposition und Motivation. Der Zusammenhang zwischen Belastung und Beanspruchung konnte bisher für einige Teilbereiche, jedoch nicht umfassend, geklärt werden.

Die in dieser Richtlinie getroffenen Festlegungen stützen sich auf die zurzeit bekannten Reaktionen, wie biomechanisches Schwingungsverhalten des Körpers oder seiner Teilbereiche, akute physiologische Reaktionen (z. B. Muskelaktivität, Kreislaufverhalten), Stärke der individuellen Schwingungswahrnehmung, Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit sowie chronische Gesundheitsschäden.

Unter bestimmten Arbeits- und Umgebungsbedingungen können gleiche Schwingungsbelastungen verschiedene Wirkungen haben.

Anmerkung: Für bestimmte Situationen sind gesonderte Normen und Richtlinien entwickelt worden, z. B. für Schwingungseinwirkungen in Wohngebäuden (DIN 4150-2, VDI 2057 Blatt 3 und ISO 2631-2), Schwingungen auf Schiffen (DIN ISO 6954) oder auf Schienenfahrzeugen (ISO 2631-4), stoßhaltige Schwingungen (ISO 2631-5, DIN SPEC 45 697). Hinweise zu Schwingungsschutzmaßnahmen werden in der Richtlinie VDI 3831 gegeben.

Kennzeichnung der Schwingungsbelastung

Die quantitative Kennzeichnung der Schwingungsbelastung des Menschen erfolgt in dieser Richtlinie nach folgenden Grundsätzen:

a) Die momentane Belastung in der Richtung l wird durch die frequenzbewertete Beschleunigung a_wl (t) an der Einleitungsstelle gekennzeichnet. Die Schwankungsbreite ist aus dem zeitlichen Verlauf der frequenzbewerteten Beschleunigung a_wl (t) zu ersehen.

b) Die Belastung während einer bestimmten Dauer T der Schwingungseinwirkung wird durch den Effektivwert der frequenzbewerteten Beschleunigung a_wl gekennzeichnet (siehe Abschnitt 3.9).

c) Die Belastung während eines Tages im Sinne einer „Tagesdosis“ wird durch die Beurteilungsbeschleunigung a_w0l gekennzeichnet (siehe Abschnitt 3.17). Sie wird für eine festgelegte Beurteilungsdauer T₀ gebildet (siehe Abschnitt 3.15).

d) Die Langzeitbelastung im Sinne einer kumulierten Schwingungsbelastung bei fortgesetzter Einwirkung über mehrere Jahre wird mit der Gesamtdosis D_Vl auf der Basis der Beurteilungsbeschleunigung nach c und der Gesamtanzahl der Expositionstage beurteilt (siehe Abschnitt 3.20).

e) Die Einwirkung von Schwingungen bei Schwingungsverläufen mit wiederholten hohen Beschleunigungsspitzen oder von Schwingungen mit großer Höhe auch bei kurzer Einwirkungsdauer kann eine von den unter c und d genannten Grundsätzen abweichende, gesonderte Beurteilung erfordern (siehe Abschnitt 6.2).

Anmerkung 1: Abweichend von ISO 2631-1 werden in dieser Richtlinie die Formelzeichen der nationalen Normen verwendet. Die Formelzeichen a_wl(8) und A_l(8) für die Beurteilungsdauer T₀ = 8 h haben die gleiche Bedeutung. In der Lärm- und Vibrations- Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV) wird bevorzugt das Formelzeichen A_l(8) verwendet.

Anmerkung 2: Die Grundsätze dieses Abschnitts sind für Translationsschwingungen beschrieben und gelten analog für Rotationsschwingungen.

Zweck und Anwendung

Die Richtlinie gibt ein einheitliches Verfahren zur Beurteilung der Einwirkung von Ganzkörper-Vibrationen auf den Menschen und allgemeine Hinweise zur Ermittlung der Beurteilungsgrößen an (siehe auch Abschnitt 1.1, Anmerkung). Aus den physikalischen Daten von Schwingungsmessungen wird unter Berücksichtigung unterschiedlicher frequenzabhängiger Wirkungen der Effektivwert a_wl der frequenzbewerteten Beschleunigung a_wl (t) als Kenngröße der Schwingungsbelastung gebildet (siehe Abschnitt 3.9). Unter Einbeziehung der Einwirkungsdauer T ist eine Abschätzung von Einschränkungen des Wohlbefindens, der Leistungsfähigkeit und des Risikos für Gesundheitsschädigungen möglich. Die Kenntnis von a_wl ist in Verbindung mit der Einwirkungsdauer T somit eine Voraussetzung für Maßnahmen zur Vermeidung oder Begrenzung der genannten Beeinträchtigungen.

Es werden in dieser Richtlinie keine Grenzwerte für die Zumutbarkeit oder Zulässigkeit von Schwingungsbelastungen angegeben, sondern es wird auf die dafür geltenden Regelwerke verwiesen. Jedoch enthält der Abschnitt 6 einige Anhaltswerte und Hinweise für die Beurteilung bestimmter Belastungen im Hinblick auf die zu erwartenden Wirkungen auf den Menschen.

Das in dieser Richtlinie beschriebene Verfahren ist auf Translations- und Rotationsschwingungen jeglicher Art anwendbar. Es ist jedoch nicht zur Beurteilung von Einzelstößen mit großen Amplituden, z. B. bei Fahrzeugunfällen, geeignet. Der Frequenzbereich erstreckt sich auf 0,5 Hz bis 80 Hz für Beeinträchtigungen der Gesundheit, des Wohlbefindens und der Leistungsfähigkeit, und auf 0,1 Hz bis 0,5 Hz für Beeinträchtigungen durch Kinetosen.

Die Einwirkung der mechanischen Schwingungen kann über die Füße des stehenden, das Gesäß, den Rücken und die Füße des sitzenden oder über die Auflagefläche des liegenden Menschen erfolgen. Das Verfahren ist auch bei wechselnder oder unbekannter Körperhaltung anwendbar (Schwingungsbelastungen des Hand-Arm-Systems bei Einwirkung über die Hände werden in VDI 2057 Blatt 2 behandelt).

Anmerkung: Die Kenntnisse über die Beanspruchung des Menschen durch Rotationsschwingungen sind zurzeit gering. In dieser Richtlinie sind daher vorerst keine weiteren Hinweise zur Beurteilung solcher Schwingungen enthalten. Hinweise dazu sind dem Abschnitt 8.2 der internationalen Norm ISO 2631-1 zu entnehmen.