Способ определения вибрации здания Советский патент 1992 года по МПК G01M7/00 

(Л

С

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

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 измеряют техногенный фон и учитывают его при определении вибрации„

На сЬиг„1 дана приближенная схема построенного типового здания, где 1 - грунт, 2 - нижняя часть здания, 3 - верхняя часть здания; на фиг„2 - измерения интенсивности вибраций, ok - на грунте, X5 - на нижней части здания, Л 6 - на верхней части здания; на Фиг 3 - коэффициенты передачи интенсивности вибраций в существующем здании, где Кгн - 7 от грунта к нижней части, например к фундаменту или нижней плит е существующего здания, Кге - 8 от грунта к выбранному месту верхней части, например перекрытию или верхней плите здания, - 9 от нижней части здания к выбранному месту в его верхней части; на Лиг„ Ц - приближенная схе

§

00

ма здания в процессе строительства (здание будет однотипным с показанным -на 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 Оиг01)„ Предложенный способ определения вибрации здаиил осуществляют следующим образом о

По крайней мере один датчик вибраций размещают на грунте 1 около существующего здания о По крайней мере еще один датчик размещают в нижней масти существующего здания Нижней частью здания могут быть, например, фундамент, нижняя плита и т0д0 При наличии достаточного количества датчи-, ков, средств записи и анализа, лебэний часть датчиков желательно разместить в заранее выбранных местах верхней части 3 здания Для раз мещения датчиков выбирают места, представляющие интерес с точки зрения вибрацийf например, в них предлагается установка виброчувствитепь наго прецизионного оборудования„ 3ерхней частью здания может являться какое-либо перекрытие, пол, фальшпол и т.д.

Измеряют интенсивность вибраций на грунте около существующего типового здания„ В зависимости от интересующей характеристики колебаний интенсивность вибраций можно измерять либо перемещением, либо скоростью, либо, наконец, ускорением Каждая из этих величии может быть еще особым образом ориентирована в пространстве - либо представлять комбинацию первичных параметров,, Например, среднеквадратичная скорость представляет собою определенную комбинацию трех взаимно перпендикулярных скоростей.

В дальнейшем изложении для определенности интенсивность вибрации измеряется зависящим от времени перемещением в каком-либо определенном направлении„ Результаты осреднечных и обработанных подобных измерений схематично приведены на фиг,2„

Одновременно другим датчиком (другими датчиками), расположенным в нижней части 2 существующего здания тоже измеряют колебания (на Ъиг.02)„ Эти колебания, помимо свойств

грунта и свойств самого здания, зависят от сейсмической обстановки в данное мгновение и от характера техногечных возмущений0 Последние могут возникать, например, от работы молота или пресса в соседнем здании, от проходящего поезда, от работающего экскаватора или бульдозера, от проезQ жающего автомобиля,,

Таким образом, для сопоставления измерений на грунте и в здании их необходимо проводить обязательно одновременно,

5 Определяют коэффициент передачи интенсивности вибраций от грунта к нижней части существующего здания КГ)И „ При этом избавляются от конкретных особенностей генераторов тех0 ногенных возмущений и влияния мгновенных характеристик сейсмического фона о

Важнейшей характеристикой системы, в которой происходят колебания какой5 либо величины (механического перемещения, скорости, тока, заряда, волн в жидкости и т0п0) является способность этой системы передавать колебания от одного места к другому,, Пе0 редаваться может действующее значение какой-либо величины, среднее значение и т ,д„

Проведенный авторами анализ пока- , зал, что наиболее подходящим для on- |

5 ределения вибраций здания является рассмотрение действующего значения параметра, например перемещения, ко- i торый определяется колебательный про-, цесс (действующее значение называют

0 также среднеквадратичным, иногда эффективным знамением)0 Оно показывает, какая часть колебательной энергии рассеивается за определенный период времени, для определенности, положим,

5 за один период колебаний Т„ В предложенном способе определения вибраций зданий коэффициент передачи вибраций от первого места ко второму определяют в виде отношения осредненной по

g времени величины энергии вибрации во втором месте к определенной по времени величины энергии вибрации в пер- вом месте

По определению, за действующее значе.g ние какого-либо параметра вибрации в первом месте X(t) принимают Т(4

s J X2j(t)dt, во втором - X,

-я.

Ч

X (t)dt, и за коэффициент передачи этого параметра - К(2

С. Представляя колебания в м

сО

виде суммы гармоник x(t) 2L.XM(t)

..Jv l

получают X.

№,w

x-(t)

dt и

аналогично для X2(.tK Введем коэффициенты передачи для каждой гармо- Х2п

I jo о -yd«ajujmoriKiKi

iT г Тогда jj X, (t)dt

ники Ки По теореме Парсеваля,

Y

, х 1 . .

среднее за период от квадрата периодической функции равно сумме ряда из квадратов модулей ее коэффициентов в .разложении в- ряд Фурье

м V, 9 Ч

:g(bn 2

r Оы °°И 1

1 t 12. 2

и | X2(t)dt КПЪП. (Постоянные

1 о ь

члены с п 0 отсутствуют, т„к0 рассматривают колебания вокруг равновесия) „ Окончательно коэффициент передачи некоторого параметра колебаний X от первого места ко второму в первом приближении , будет

К,

.

ЈW

ОО Q

р;

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 наличии достаточного числа датчиков, часть которых может быть установлена в верхней части 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 заПо крайней мере один датчик ви раций размещают на грунте 10 (фиг около строящегося здания, однотип го с существующим зданием Еще по

писи колебаний, датчики или датчик,

участвовавшие в излучении коэффициен- gQ крайней мере один датчик вибраций

та передачи от грунта к нижней части

существующего здания, оставляют или

устанавливают на своих прежних меразмещают в нижней части 11 (фиг„А строящегося здания в местах, близ к местам расположения датчиков в нииней части существующего здания eg Измеряют воздействия, например за симость перемещений от времени, на грунте около строящегося здания

стах Тем самым по возможности исключают влияние относительного рас- iположения как самого существующего здания, так и окружающих зданий.. Датчики же, измерявшие колебания в нижней части здания, частично или

т

17770186

полностью переносят в его верхнюю

0

0

часть и устанавливаются там Измерения колебаний и в этом случае на грунте и в верхней части здания опять обязательно проводят одновременно /V6 на фиг02 схематично показывает осредненную амплитудно-частотную характеристику измеренных перемещений в верхней части существующего здания о

Определяют коэффициент передачи воз- умущений (воздействий) от грунта к выбранным местам в верхней части существующего здания , (фиг.З). При.

этом избавляются от конкретных особенностей источников возмущений, которые проходят по грунту на здание Для примера схематично показывают зависимость этого коэффициента передачи от частоты на фиг„3о

Определяют коэффициент передачи от нижней части существующего типового здания к выбранным местам в его верх5 ней части Кнь-Э 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 опре0 деляются характером грунта, временем года, влажностью и , и еще зависят от степени взаимодействия грунта со зданием, например через Фундамент, сваи той или иной конструкции и величины их заглубления и т0д„

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

Q целей точностью позволяет исключить влияние грунта.таким образом, этот коэЛсЬициент зависит практически только от конструкции самого здания хе- матично его зависимость от частоты

5 показана на фиг.З.

По крайней мере один датчик вибраций размещают на грунте 10 ( около строящегося здания, однотипного с существующим зданием Еще по

5

крайней мере один датчик вибраций

размещают в нижней части 11 (фиг„А) строящегося здания в местах, близких к местам расположения датчиков в нииней части существующего здания. Измеряют воздействия, например зави-. симость перемещений от времени, на грунте около строящегося здания

Одновременно измеряют колебания в нижней части 11 строящегося здания

Лю.1

#

21

VV

-j s v

SS 5/ ;.

о в

%

01

Zw0

hj ttltSOUfJDfy

89

V V

5/ ;.

ж 7

v

D

5/ ;.

о в

%

xx

в х о v оо

V

о

V

к V

X

V

х

w , V.

.

Ч

f

/

/

Ь

s x

I

S- -«I

t

si

Кн89

Ю

П

11

/

Ю

.

7