Способ определения вибрации здания

(51)5 С 01 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ъедис 1973ИИ Со (5 ЯЛ прибли свого з ижняя ц ен ж ная схемадания, гдесть здания,на Фиг,2вибраций,3 - изм з ивностих 5- на нижнеи части ней части здациенты переаций в суще"7 от а верх коэффи ти вибр где Кг части, например к ижней плите сущест К- 8 от грунта верхней части, ю или верхней п на- лите от нижней части з месту в его верхнприближенная сх ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИБРД Изобретение относится к строительству и может быть использовано в средствах для измерения вибрации зданий,Известен способ определения вибрации здания, эаклюцающийся в том,цто измеряют вибрации на участкахздания. В другом известном способеэти измерения производят и на грунтОднако достоверность этих измеренийнедостаточная, так как не учитываюттехногенный Фон.Цель изобретения - повышение достоверности определения вибрацииздания,Эта цель достигается тем, что из,меряют техногенный Фон и учитываютего при определении вибрации 501777018 А 2(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 передаци 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 уцитывают при определении вибрации,ил. На Фиг.1 дана. построенного тип1 - грунт, 2 - нверхняя цастерения интенсо 1 - на грунте,здания, А 6 -ния на Фиг. 3дачи интенсивносствующем здании,грунта к нижнейФундаменту или нвующего здания,выбранному меступример перекрытидания к выбранномучасти; на Фиг.(здание будет однотипным с показаннымна Фиг,1), где 10 - грунт вообще отличный от 1, 11 - нижняя часть здания, взаимодействие которой с грунтом вообще может отличаться от взаимодействия с грунтом нижней части, уже построенного здания (по Фиг.1).Предложеннь 1 й способ определениявибрации здания осуществляют следующим образом,По крайней мере один датчик вибра-ций размещают на грунте 1 около суще".ствующего здания. По крайней мере еще 1 а;один датчик размещают в нижней частисуществующего здания, Нижней частью 2здания могут быть, например, Фундамент, нижняя плита и т,д, При наличии достаточного количества датчиков, средств записи и анализа ко"лебаний часть датчиков желательноразместить в заранее выбранных местах верхней части 3 здания. Для раз"мещения датчиков выбирают места, 25представляющие интерес с точки зрения вибраций, например, в них предлагается установка виброчувствительного прецизионного оборудования.Верхней частью здания может являться 3 Окакое-либо перекрытие, пол фальшполт.дИзмеряют интенсивность вибрацийна грунте около существующего типового здания, В зависимости от инте- Эбресующей характеристики колебанийинтенсивность вибраций можно измерять либо перемещением, либо скоростью, либо, наконец, ускорением,Каждая из этих величин может бытьеще особым образом ориентирована впространстве либо представлять комбинацию первичных параметров, Например, среднеквадратичная скоростьпредставляет собою определенную комбинацию трех взаимно перпендикуляр.ных скоростей,В дальнейшем изложении для опре"деленности интенсивность вибрации иэ"меряется зависящим от времени перемещением в каком-либо определенномНаправлении, Результаты осредненныхи обработанных подобных измеренийсхематично приведены на фиг 2,Одновременно другим датчиком(другими датчиками), расположенньм внижней части 2 существующего зданиятоже измеряют колебания у 5 (наФиг 2), Эти колебания, помимо свойствгрунта 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 нижней части существующего зданияК к , При этом избавляются от кон кретных особенностей генераторов техногенных возмущений и влияния мгновенных характеристик сейсмического ФонаВажнейшей характеристикой системы, в которой происходят колебания какой- либо 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 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 первом месте,По определению, за действующее значение какого-либо параметра вибрации в первом месте Х принимают Хво втором - Хи за коэффициент этого параметра - К Представляя колебания в СФ виде суммы гармоник Х(й) = 2 Хи(й)передачиХ 2Х 1 луцают Х- ХИ) й и1 2 Х И) Введем коэфи для каждой гармоаналогично дл фициенты переХ 2 и ники Ки теореме Парсевал ее за период от квадрата пери- ской функции равно сумме ряда адратов модулей ее коэффициен.разложении в ряд Фурье "Ь".Д =КЬ, (Постоянные с н = О отсутствуют, т,к, расивают колебания вокруг равно- ), Окончательно коэффициент пеи некоторого параметра колебаот первого места ко второму в м приближении , будет средн одиче из кв тов в Тогда онь сматр весил редац ний Х перво Измеряют колебания верхней цас3 (фиг,1) существующего здания встах, колебания которых у другихнотипных зданий, в других районахобщем случае при других условияхобходимо определить. При калициистатоцного цисла датчиков, частьторых может быть установлена в вней цасти здания, измерение колений на ней совмещают с измерениемколебаний на грунте и на нижней цти существующего здания.При недостаточном для полноговата измерений количестве датчикили невозможности одновременной зписи колебаний, датчики или датциучаствовавшие в излучении коэффицта передачи от грунта к нижней часуществующего здания, оставляют иустанавливают на своих прежних местах, Тем самым по возможности ислючают влияние относительного раположения как самого существующег,здания, так и окружающих зданий.Датчики же, измерявшие колебаниянижней цасти здания, частично или ти докоерх баасохов К полностью переносят в его верхнюючасть и устанавливаются там, Измерения колебаний и в этом случае нагрунте и в верхней части зданияопять 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 цасти существую щего здания Кг - в "-0 (фиг,3). Приэтом избавляются от коккретных осо"бенностей истоцников возмущекий, которые проходят по грунту на здание.Для примера схематицко показывают за" 20 висимость этого коэффициента передачи от частоты на фиг.3.Определяют коэффициент передачи отнижней части существующего типовогоздания к выбранным местам в его верх 25 ней части Кн в 9 на фиг.3,В общем случае коэффициенты передачи от грунта к тем или иным частямздания зависят в частности от свойствгрунта, которые в свою очередь опре деляются характером грунта, временемгода, влажностью и т.д и еще зависят от степени взаимодействия грунтасо зданием, например церез фундамент,сваи той или иной конструкции и велицины их заглубления и т,дПереход к коэффициенту передачивоздействия от нижней части зданияк выбранным местам в его верхнейчасти с достаточной для технических 40 целей точностью позволяет исключитьвлияние грунта. таким образом, этоткоэффициент зависит практически толь"ко от конструкции самого здания. Схематично его зависимость от частоты 45 показана на фиг3.По крайней мере один датчик вибраций размещают на грунте 10 (фиг,4)около строящегося здания, однотипно"го с существующим зданием. Гще по 50 крайней мере один датцик вибрацийразмещают в нижней части 11 (фиг.4)строящегося здания в местах, близкихк местам расположения датчиков внижней части существующего здания.55 ИзмеРяют воздействия, например зави-симость перемещений от времени, нагрунте около строящегося здания.Одновременно измеряют колебанияв нижней цасти 11 строящегося здания7 177701 (фиг,4), Определяют коэффициент передачи возмущений от грунта к нижней части строящегося К к тем самым из.ГкМ бавляясь от конкретйых особенностеиисточников возмущенийдействующих в данный .момент на строящееся здание.Результаты измерений на строящемся здании и коэффициент передаци воздействий (возмущений) от грунта к 10 его нижней части отдельно не иллюстрируется рисунками, так как качественно не отлицаются от показанных на фиг.2 и 3.Затем, умножая коэФФициент пере-Я 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 20 построенного здания (Фиг, 1) К 1 , 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,2 нафиг.1 30 и 10 на Фиг,4), характеристики грун 8та на новой строительной площадке,особенности взаимодействия грунта истроящегося здания, По измеряемымхарактеристикам вибрации на грунтеи К определяют интенсивностььУмвибраций заданных участков верхнеичасти строящегося здания (в данноемгновение или за данный периодвремени, на заданной частоте или оттех или иных возбудителей и т,д.). Формула и з о б р е т е н и яСпособ определения вибрации здания, заключающийся в том, что в заранее выбранных частях здания и нагрунте вблизи него устанавливаютвибродатцики, одновременно регистрируют сигналы этих датчиков и поним оценивают уровень вибрации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто,с целью повышения достоверностиопределения вибраций, непрерывнорегистрируют техногенный фон вибрацийв нижней цасти здания, по указаннымсигналам определяют коэффициентыпередаци вибраций от грунта и далеепо частям здания, которые используют при оценке уровня вибраций сучетом выявленного техногенного Фона,1777018 2 Юдюlю Корре ктор О.Ст уч юэводственно-. иэдательский комбинат "Патент", г,уж уд, Гагарина ЗаказВНИИПИ ставитель А.Данилхред М.Моргентал 03 Тираж Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4(5