Способ определения вибрации здания

 

Изобретение относится к средствам испытания сооружений и может быть использовано для определения вибрации здания Цель изобретения - повышение достоверности определения вибрации за счет измерения коэффициентов передачи составляющих этой вибрации от грунта по частям здания Для отого устанавливают множество датчиков вибрации как на грунте, так и в здании, которыми регистрируют уровни вибрации Регистрируют также и техногенный Фон, который учитывают при определении вибрациИо k ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

1777018 А1

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 И 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) »с=

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882419/28 .(22) 16.11.90, (46) 23. 11. 92. Бюл. Г 4 3 (71) Научно"производственное объединение "Пами нар" (72) А.С,Данилов и В.В.Иотичев (56)Шапиро Г.А. Вибрационные испытания зданий.- И.: 1972, с. 14-17.

Вибрационные испытания реальных конструкций. Обзор. Экспресс-информация. ВИНИТИ АН СССР, Р 7, 1973, с.35-42. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИВРДЦИИ

ЯЛАНИЯ.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в средствах для измерения вибрации зданий.

Известен способ определения вибрации здания, заключающийся в том, что измеряют вибрации на участках здания. В другом известном способе эти измерения производят и на грунте.

Однако достоверность этих измерений недостаточная, так как не учитывают техногенный фон.

Цель изобретения - повышение достоверности определения вибрации здания.

Эта цель достигается тем, что из,меряют техногенный фон и учитывают

его при определении вибрации„ (57) Изобретение относится к средствам испытания сооружений и может быть использовано для определения вибрации здания. Цель изобретения повышение достоверности определения вибрации за счет измерения коэффициентов передачи составляющих этой вибрации от грунта по частям здания. Для этого устанавливают множество датчиков вибрации как на грунте, так и в здании, которыми. регистрируют уровни вибрации. Регистрируют также и техногенный фон, который учитывают при определении вибрации. 4 ил.

На фиг.1 дана приближенная схема и . построенного типового здания, где

1 — грунт, 2 — нижняя часть здания, 3

3 — верхняя часть здания; на фиг.2измерения интенсивности вибраций, С)

04 — на грунте, х 5 - на нижней части: а здания, h. 6 — на верхней части зда- QQ ния на фиг. 3 - коэффициенты передачи интенсивности вибраций в существующем здании, где К, н - 7 от ,Н грунта к нижнеи части, например к фундаменту или нижней плите существующего здания, К „ - 8 от грунта к выбранному месту верхней части, например перекрытию или верхней плите здания, К „ — 9 от нижней части зда" ния к выбранному месту в его верхней

: части; на фиг. 4 — приближенная с>:е1777018 ма здания в процессе строительства (здание будет однотипным с показанным

-на фиг.1), где 10 - грунт„ вообще отличный от 1> 11 - нин(няя часть здания, взаимодействие которой с грунтом вообще может отличаться от взаимодействия с грунтом нин(ней части, уже построенного здания (по фиг.1).

Предложенный способ определения вибрации здания осуществляют следующим образом.

По крайней мере один датчик вибра-1, ций размещают на грунте 1 около суще"-( ствующего здания. По крайней мере еще 1б один датчик размещают в нин(ней части существующего здания. Нижней частью 2 здания могут быть, например, фундамент, нижняя плита и т.д. При наличии достаточного количества датчи- 2О ков, средств записи и анализа ко"(лебаний часть датчиков желательно разместить в заранее выбранных местах верхней части 3 здания. Для размещения датчиков выбирают места, 25 представляющие интерес с точки зрения вибраций, например, в них предлагается установка виброчувствительного прецизионного оборудования.

Верхней частью здания может являться 39 какое-либо перекрытие, пол„ Фальшпол и т,д.

Измеряют интенсивность вибраций на грунте около существующего типового здания. 0 зависимости от интересующей характеристики колебаний интенсивность вибраций можно измерять либо перемещением, либо скоростью, либо, наконец, ускорением.

Каждая из этих величин может быть еще особым образом ориентирована в пространстве . либо представлять комбинацию первичных параметров. Например, среднеквадратичная скорость представляет собою определенную ком- 45 бинацию трех взаимно перпендикулярных скоростей.

D дальнейшем изложении для опре" деленности интенсивность вибрации иэ" меряется зависящим от времени пере- rg мещением в каком-либо определенном

Направлении. Результаты осредненных и обработанных подобных измерений схематично приведены на фиг„2.

Одновременно другим датчиком

{другими датчиками), расположеннь(м в нижней асти 2 существующ(его здания тоже измеряют колебания 5 (на

dNr,.2), Эти колебания, помимо свойств грунта и свойств самого здания, зависят от сейсмической обстановки в данное мгновение и от характера техногенных возмущений. Последние могут возникать, например, от работы молота или пресса в соседнем здании, от проходящего поезда, от работающего экскаватора или бульдозера„ от проезжающего автомобиля, Таким образом, для сопоставления измерений на грунте и в здании их необходимо проводить обязательно одновременно.

Определяют коэффициент передачи интенсивности вибраций от грунта к нин(ней части су(((ествующего здания !

К „((. При этом избавляются от кон"

r1 кретных особенностей генераторов техногенных возмущений и влияния мгновенных характеристик сейсмического фона„

Важнейшей характеристикой системы, в которо" происходят колебания какойлибо величины (механического перемещения, скорости, тока, заряда, волн в жидкости и т.п.), является способность этой системы передавать колебания от одного места к другому. Передаваться может действующее значение какой-либо величины, среднее значение и т.д, Проведенный авторами анализ пока-, зал, что наиболее подходящим для оп- I ределения вибраций здания является рассмотрение действующего значения параметра, например:перемещения, ко" торый определяется колебательный про": цесс (действующее значение называют также среднеквадратичным, иногда эффективным значением). Оно показывает,. какая часть колебательной энергии рассеивается за определенный период времени, для определенности, положим, за один период колебаний Т. В предложенном способе определения вибраций зданий коэффициент передачи вибраций от первого места ко второму опреде" ляют в виде отношения осредненной по времени величины энергии вибрации во втором месте к определенной по времени величины энергии вибрации в пер«вом месте.

По определению, за действующее значение какого-либо параметра вибрации в первом месте Х (t) принимают Х во втором - Х

1777018 6 т

;;г (t)dt

Т, "2 и- за коэффициент этого параметра — К

Представляя колебания в Ф виде суммы гармоник X(t) = X„(t) передачи

Ха

Х1 получают Х< аналогично для X<(t). Введем коэффициенты передачи для каждой гармоХ и ники К --- По теореме Парсеваля, и ю

Х1и . среднее за период от квадрата периодической функции равно сумме ряда из квадратов модулей ее коэффициентов в .разложении e-. ряд фурье "h„".

Тогда — j Х, (t)dt =, (—" ) = hÄ

То

1 и 2 2 и - f Xg(t)dt =," К„Ь„. (Постоянные

2, н члены с = О отсутствуют, т.к. рассматривают колебания вокруг равновесия). Окончательно коэффициент передачи некоторого параметра колебаний Х от первого места ко второму в первом приближении, будет

Измеряют колебания верхней части

3 (фиг.1) существующего здания в местах, колебания которых у других однотипных зданий, в других районах в общем случае при других условиях необходимо определить. При налиции достатоцного числа датчиков, часть которых может быть установлена в верхней насти здания, измерение колебаний на ней совмещают с измерением колебаний на грунте и на нижней части существующего здания.

При недостаточном для полного охвата измерений количестве датчиков или невозможности одновременной записи колебаний, датчики или датчик, участвовавшие в излучении коэффициента передачи от грунта к нижней части существующего здания, оставляют или устанавливают на своих прежних местах. Тем самым по возможности исключают влияние относительного рас положенияя как самого существующего

,, здания, так и окружающих зданий., Датчики же, измерявшие колебания в нижней части здания, частично или

10 полностью переносят в его верхнюю часть и устанавливаются там. Измерения колебаний и в этом случае на грунте и в верхней части здания опять обязательно проводят одновременно. Кб на фиг.2 схематично показывает осредненную амплитудно-цастотную характеристику измеренных перемещений в верхней цасти существующего здания.

Определяют коэффициент передачи воз мущений (воздействий) от грунта к выбранным местам в верхней части существующего здания К,.»,— — "-0 (Фиг ° 3) . При этом избавляются от конкретных особенностей истоцников возмущений, которые проходят по грунту на здание.

Для примера схематицно показывают за20 висимость этого коэффициента передаци от частоты на фиг.3.

Определяют коэффициент передачи от нижней цасти существующего типового здания к выбранным местам в его верхI

25 ней части К н в 9 на фиг.3.

В общем случае коэффициенты передачи от грунта к тем или иным частям здания зависят в частности от свойств грунта, которые в свою очередь опре30 деляются характером грунта, временем года, влажностью и т.д., и еще зависят от степени взаимодействия грунта со зданием, например через фундамент, сваи той или иной конструкции и величины их заглубления и т.д„

Переход к коэффициенту передачи воздействия от нижней части здания к выбранным местам в его верхней части с достаточной для технических

40 целей точностью позволяет исключить влияние грунта. таким образом, этот коэффициент зависит практически только от конструкции самого здания. Схематично его зависимость от частоты

4g показана на фиг.3.

По кра" íåé мере один датчик вибраций размещают на грунте 10 (фиг.4) около строящегося здания, однотипно" го с существующим зданием. Еще по

gp крайней мере один датчик вибраций размещают в нижней части 11 (фиг.4) строящегося здания в местах, близких к местам расположения датчиков в нижней части существующего здания.

l3HepHI0T воздействия, например симость перемещений от времени, на грунте около строящегося здания.

Одновременно измеряют колебания в нижней части 11 строящегося здания

7 177701 (Фиг.4), Определяют коэффициент передачи возмущений от грунта к нижней

Я части строящегося К к тем самым из.ей!

М бавляясь от конкретйых особенностеи источников возмущений, действующих в .

Ь данный .момент на строящееся здание.

Результаты измерений на строящемся здании и коэффициент передачи воздействий (возмущений) от грунта к 10 его нижней части отдельно не иллюстрируется рисунками, так как качественно не отличаются от показанных на фиг.2 и 3.

Затем, умножая коэффициент пере- дачи интенсивности вибраций от грун- : та. к нижней части строящегося здания

К" на ранее определенный коэффициейт передачи от нижней 2 части к верхней 3 части существующего уже 20построенного здания (Фиг,1) К к, однотипного со строящимся зданием, получают коэффициент передачи интенсивности вибраций от грунта к еще не существующей верхней части строящегося здания К„ . Таким образом учи-, тывают конструктйвные особенности но- вого здания, конкретные особенности

его нижней части (нижней плиты, Фундамента, сравни, например,2нафиг.1 30 и 10 на фиг.4), характеристики грун8 та на новой строительной площадке, особенности взаимодействия грунта и строящегося здания. По измеряемым характеристикам вибрации на грунте и К определяют интенсивностьь ч

М вибраций заданных участков верхнеи части строящегося здания (в данное мгновение или за данный период времени, на заданной частоте или от тех или иных возбудителей и т.д.).

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения вибрации здания, заключающийся в том, что в заранее выбранных частях здания и на грунте вблизи него устанавливают вибродатчики, одновременно регистрируют сигналы этих датчиков и по ним оценивают уровень вибрации, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения вибраций, непрерывно регистрируют техногенный фон вибраций в нижней части здания, по указанным сигналам определяют коэффициенты передачи вибраций от грунта и далее по частям здания, которые используют при оценке уровня вибраций с учетом выявленного техногенного Фона, 1777018

1777018

Составитель А.Данилов

Техред М.Моргентал Корректор П. внучок

Редактор О.Стенина

Заказ 11603 Тираж Подписное

GHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

ll3O35 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Производственно-. иэдатепьский комбинат "Патент", г.ужгород, уп. Гагарина,101