1
Доступно поисковых запросов: 1 из 2
Следующий пробный период начнётся: 13 октября 2022 в 07:36
Снять ограничение

ГОСТ Р ИСО 10137-2016

Основы расчета строительных конструкций. Эксплуатационная надежность зданий в условиях воздействия вибрации
Недействующий стандарт
Проверено:  05.10.2022

Информация

Название Основы расчета строительных конструкций. Эксплуатационная надежность зданий в условиях воздействия вибрации
Название английское Bases for design of structures. Serviceability of buildings against vibrations
Дата актуализации текста 01.02.2017
Дата актуализации описания 01.01.2021
Дата издания 01.02.2017
Дата введения в действие 01.07.2017
Дата завершения срока действия 14.01.2020
Область и условия применения В настоящем стандарте приведены рекомендации по оценке эксплуатационной надежности зданий или пешеходных переходов внутри зданий, между зданиями или за их пределами при динамических воздействиях. Стандарт охватывает три группы «приемников», воспринимающих колебания: а) люди, проживающие или временно находящиеся в зданиях и пешеходных переходах; b) оборудование, приборы и другая аппаратура, установленная в здании; c) конструкции зданий и сооружений. Настоящий стандарт не распространяется на мосты, по которым движется автотранспорт, а также на движение по мостам пешеходов, проектирование фундаментов и опорных конструкций машинного оборудования. Для целей настоящего стандарта принять, что конструкции здания реагируют линейно на приложенные нагрузки. Это означает, что в конструкциях здания не происходит осадок или разрушений, и они не подвергаются значимым воздействиям, меняющим характер работы конструкции
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2017 год
Утверждён в Росстандарт


ГОСТ Р ИСО 10137-2016

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ



ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ


Эксплуатационная надежность зданий в условиях воздействия вибрации


Bases for design of structures. Serviceability of buildings against vibrations

     

ОКС 91.080.01

Дата введения 2017-07-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство"), Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 65 "Строительство"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 декабря 2016 г. N 1999-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 10137:2007* "Основы расчета строительных конструкций. Эксплуатационная надежность зданий и пешеходных переходов в условиях воздействия вибрации" (ISO 10137:2007 "Bases for design of structures - Serviceability of buildings and walkways against vibrations", IDT)

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.


Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов и документов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
     


Введение


Применение высокопрочных и легких материалов при строительстве сооружений сделало их более чувствительными к динамическим воздействиям. Эта тенденция осложняется появлением новых источников вибраций, действующих на здания и переходы. Кроме того, для обеспечения нормального функционирования измерительных приборов, промышленных и лабораторных процессов и комфортных условий работы персонала в сочетании с ростом требований окружающей среды, "свободной от вибрации", необходимо более строго регламентировать уровни вибрации в зданиях и сооружениях.

Ранее колебания в зданиях в значительной степени контролировались заданными нагрузками или ограничениями прогибов. Часто уровни колебаний были незначительны из-за больших масс сооружений. В настоящее время достаточно часто наблюдаются повышенные уровни колебаний в ряде зданий. Косвенные критерии оценки вибраций утратили актуальность, в связи с чем и был разработан настоящий стандарт в целях обоснования принципов прогнозирования колебаний на стадии проектирования в качестве дополнения к оценке допустимости вибраций в существующих строениях.

Представленные рекомендации дают допустимые средние значения уровней вибраций для эксплуатационной надежности зданий и сооружений, а не для обеспечения их безопасности. Возможно, некоторые колебания (обычно ассоциированные с резонансом) могут стать потенциально опасными для этих зданий. Поэтому, при динамических воздействиях следует проверять возможность возникновения резонанса, предельных напряжений и деформаций с учетом усталостных явлений. В настоящем стандарте оцениваются параметры предельных состояний конструкций, подверженных динамическим воздействиям, с точки зрения эксплуатационной надежности в соответствии с ИСО 2394.

При разработке критериев, которые используются для оценки допустимых уровней колебаний сооружений, отдельных фрагментов и пешеходных переходов, необходимо учитывать следующие аспекты:

a) разная степень толерантности жителей домов и других людей вследствие культурных, региональных или экономических факторов;

b) чувствительность к вибрациям всего содержимого в здании, когда меняются условия его эксплуатации, число людей в помещениях, характер работы;

c) непредвиденные случаи новых динамических воздействий, которые не описаны в настоящем стандарте;

d) использование материалов, динамические характеристики которых могут изменяться со временем;

e) практическая непригодность существующих методов анализа вследствие сложности сооружения или сложности определения нагрузок;

f) социальные или экономические последствия неудовлетворительного функционирования.

     1 Область применения


В настоящем стандарте приведены рекомендации по оценке эксплуатационной надежности зданий или пешеходных переходов внутри зданий, между зданиями или за их пределами при динамических воздействиях.

Стандарт охватывает три группы "приемников", воспринимающих колебания:

a) люди, проживающие или временно находящиеся в зданиях и пешеходных переходах;

b) оборудование, приборы и другая аппаратура, установленная в здании;

c) конструкции зданий и сооружений.

Настоящий стандарт не распространяется на мосты, по которым движется автотранспорт, а также на движение по мостам пешеходов, проектирование фундаментов и опорных конструкций машинного оборудования.

Для целей настоящего стандарта принять, что конструкции здания реагируют линейно на приложенные нагрузки. Это означает, что в конструкциях здания не происходит осадок или разрушений, и они не подвергаются значимым воздействиям, меняющим характер работы конструкции.

     2 Нормативные ссылки


Следующие нормативные документы*, на которые даны ссылки, являются обязательными для применения настоящего документа. Для датированных ссылок применяется только цитируемое издание. Для недатированных ссылок применяется последнее издание ссылочного документа (включая все поправки).

_______________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.     


ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary (Вибрация, ударные нагрузки и контроль технического состояния. Словарь)

ISO 2394:1998, General principles on reliability for structures (Общие принципы проверки надежности строительных конструкций)

ISO 3898, Bases for design of structures - Notations - General symbols; (Основы расчета строительных конструкций. Система обозначений. Общие обозначения)

ISO 4866:1990, Mechanical vibration and shock - Vibration of buildings - Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on buildings (Вибрация и удар механические. Вибрация зданий. Руководящие положения по измерению вибраций и оценка их воздействия на здания)

ISO 2372, Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s Basis for specifying evaluation standards (Механическая вибрация станков с рабочими скоростями от 10 до 200 об/с. Принципы определения оценочных стандартов)

ISO 2631-1:1997, Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 1: General requirements (Вибрация и удар механические. Оценка воздействия вибрации всего тела на организм человека. Часть 1. Общие требования)

ISO 2631-2:2003, Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 2: Vibration in buildings (1 Hz to 80 Hz [Вибрация и удар механические. Оценка воздействия вибрации всего тела на организм человека. Часть 2. Вибрация в зданиях (от 1 Гц до 80 Гц)]

ISO 3010:2001, Basis for design of structures - Seismic actions on structures (Основы расчета конструкций. Сейсмические воздействия на конструкции)

ISO 4354, Wind actions on structures (Воздействие ветра на конструкции)

ISO 6897, Guidelines for the evaluation of the response of occupants of fixed structures, especially buildings and off-shore structures, to low-frequency horizontal motion (0,063 to 1 Hz) [Вибрация. Рекомендации по оценке горизонтальных составляющих низкочастотных колебаний (от 0,063 до 1 Гц) на обитателей стационарных сооружений, особенно в зданиях и на морских сооружениях]

ISO 8041, Human response to vibration - Measuring instrumentation; (Воздействие вибрации на человека. Средства измерений)

ISO 8569, Mechanical vibration and shock - Measurement and evaluation of shock and vibration effects on sensitive equipment in buildings (Вибрация и удар механические. Измерение и оценка воздействия удара и вибрации на чувствительное оборудование в зданиях)

ISO 8930, General principles on reliability for structures - List of equivalent terms (Общие принципы надежности конструкций. Перечень эквивалентных терминов)

ISO/TS 10811-1, Mechanical vibration and shock - Vibration and shock in buildings with sensitive equipment - Part 1: Measurement and evaluation (Вибрация и удар. Вибрация и удар в помещениях с установленным оборудованием Часть 1. Измерения и оценка)

ISO/TS 10811-2, Mechanical vibration and shock - Vibration and shock in buildings with sensitive equipment - Part 2: Classification (Вибрация и удар. Вибрация в помещениях с установленным оборудованием. Часть 2. Классификация)

ISO 10816 (all parts), Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts [Вибрация, контроль состояния машины по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях (все части)]

ISO 14837-1, Mechanical vibration - Ground-borne noise and vibration arising from rail systems - Part 1: General guidance (Вибрация механическая. Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта. Часть 1. Общее руководство)

     3 Термины и определения


В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041 и ИСО 8930, а также следующие термины с соответствующими определениями.

Примечание - См. также ИСО 3898 и ИСО 2394.

3.1 усиление (amplification): Увеличение амплитуд колебаний относительно начальной амплитуды.

3.2 ослабление (attenuation): Потеря энергии колебаний в тракте передачи.

3.3 широкополосный спектр (broadband spectrum): Спектр колебаний, распределенный по широким полосам частот (например, октавный спектр, третьоктавный спектр).

3.4 демпфирование (затухание) (damping): Рассеивание энергии в колебательной системе.

3.5 динамические воздействия (dynamic actions): Быстро меняющиеся воздействия, возбуждающие колебания.

3.6 динамические силы (dynamic forces): Быстро меняющиеся силы, возбуждающие колебания.

3.7 преобразование Фурье (Fourier transformation): Математическая процедура, которая преобразует запись сигнала во времени в комплексный частотный спектр (спектр Фурье) без потери информации.

3.8 частотные компоненты (frequency components): Центральные частоты в узких полосах частот, в которых концентрируется энергия спектра.

3.9 амплитудно-частотная характеристика; АЧХ (frequency response function): Функция частотного спектра выходного сигнала, деленная на функцию частотного спектра входного сигнала.

Примечание - АЧХ обычно дается графически кривыми, показывающими отношение амплитуд, а в приемлемом случае - сдвиг фаз или фазовый угол как функцию частоты. Альтернативно, АЧХ есть Фурье-преобразование реакции структуры на импульс.

3.10 геометрическое расширение (geometric spreading): Затухание амплитуд колебаний с увеличением расстояния от источника вибрации в результате рассеяния энергии в большем объеме.

3.11 импульсный источник (impulsive source): Источник, вызывающий динамическое воздействие короткой длительности по сравнению с периодом собственных колебаний рассматриваемого сооружения.

3.12 вид вибрации (mode of vibration): Форма колебаний, соответствующая какой-либо собственной частоте рассматриваемой системы.

3.13 узкополосный спектр (narrow-band spectrum): Спектр вибрации, сконцентрированной в узких полосах частот.

3.14 собственная частота (natural frequency): Одна из динамических характеристик линейной системы, которой соответствует одна из форм колебаний.

3.15 октавный спектр (octave-band spectrum): Спектр, определенный с помощью фильтра, отсекающего частоты за пределами полосы частот, где максимальная частота в каждой полосе равна минимальной частоте, умноженной на 2.

3.16 приемник (receiver): Человек, сооружение или все, что находится в здании, и подвергается воздействию вибраций.

3.17 спектр отклика (response spectrum): Максимальные отклики ряда систем с одной степенью свободы, подверженных заданному динамическому движению основания, представленные функцией собственных частот для определения демпфирования.

3.18 удар (shock): Динамическое воздействие, длительность которого короче периода собственных колебаний приемника.

3.19 спектр удара (shock spectrum): Спектр отклика для ударного воздействия.

3.20 источник (source): Источник происхождения вибрации.

3.21 спектр (spectrum): График функции времени, преобразованный в частотную область.

3.22 незатухающая вибрация (sustained vibration): Колебания, длительность которых состоит из многих периодов.

3.23 третьоктавный спектр (third-octave-band spectrum): Спектр, определенный с помощью фильтра, отсекающего частоты за пределами полосы частот в случае, когда максимальная частота в каждой полосе равна минимальной частоте, умноженной на 2.

3.24 передаточная функция (transfer function): Для системы - математическое отношение в частотной области между выходом и входом этой системы.

3.25 тракт передачи (transmission path): Канал от источника до приемника.

3.26 несбалансированная сила (unbalanced force): Сила, вызванная дисбалансом вращающейся массы источника.

3.27 пешеходный переход, пешеходный мостик (walkway, footbridge, pedestrian bridge): Сооружение, по которому движутся пешеходы без моторизованных транспортных средств, в пределах здания, между зданиями или за пределами зданий.

     4 Описание проблемы вибрации

     4.1 Общие замечания


Колебания в конструкциях возникают при действии возмущений, которые изменяются во времени, и зависят от инерционных свойств рассматриваемой среды. Возмущение может быть в виде сил или функций смещения; рассматриваемая среда может быть твердым телом, жидкостью или газом. Процесс вибрации можно описать аналитически, используя законы и уравнения движения с учетом деформационных свойств рассматриваемой среды.

Оценка колебаний в зданиях и на пешеходных переходах должна учитывать характеристики источника вибрации, тракт передачи и приемник. Источник вибрации создает динамические силы или смещения. Среда или сооружение между источником и приемником составляют тракт передачи, а результирующие колебания на приемнике подлежат оценке по критериям предельного состояния заданной эксплуатационной надежности. Динамические действия являются функцией времени и пространства и рассмотрены в разделе 5. В разделе 6 приведены методы анализа отклика, а в разделе 7 - приемлемые вибрационные критерии. Некоторые данные, представленные в настоящем международном стандарте, взяты из других источников (например, в ИСО 2394:1998, пункт 6.2.1). В случае, когда данные являются доступными, следует использовать метод частных коэффициентов. В соответствии с ИСО 2394 его следует применять для проверки эксплуатационной надежности.

     4.2 Источник вибрации


Источник вибрации может быть внутри или снаружи здания.

4.2.1 Источники колебаний внутри здания

Вибрационные источники внутри зданий включают в себя:

- деятельность и движение людей;

- станки и механизмы, совершающие вращательное и возвратно-поступательное движение;

- ударное машинное оборудование (штампы, прессы и т.д.);

- перемещающиеся машины и механизмы (тележки, погрузчики с вилочным захватом, конвейеры, мостовые краны и т.д.);

- работу механизмов, обеспечивающих эксплуатацию сооружений или снос конструкций в других частях здания.

4.2.2 Источники колебаний за пределами здания

Источники колебаний за пределами здания могут находиться на поверхности земли, под землей, в воздухе или воде, например:

- строительство, взрывные работы в шахтах или карьерах;

- работа механизмов на близлежащей стройке (забивка свай, уплотнение, выемка грунта и т.д.);

- дорожное и железнодорожное движение;

- звуковой удар или воздушная продувка;

- воздействие ветра или потоков воды;

- штамповочные прессы или другое машинное оборудование в близлежащих зданиях;

- толчки судов, находящихся у причалов;

- внезапные обрушения породы.

     4.3 Тракт передачи


Тракт передачи видоизменяет колебания от источника к приемнику вследствие нарушений непрерывности, ослабления из-за геометрического расширения и затухания в материале и возможного усиления или ослабления колебаний в определенных частотных диапазонах.

     4.4 Приемник


Приемником колебаний является объект или субъект, для которого надо оценить влияния вибрации. Определение приемника может охватывать строительные конструкции (или их компоненты, например, балки, плиты, стены, окна и т.д.), содержимое определенного здания (измерительное оборудование), люди, проживающие или временно находящиеся в этом здании.

     5 Динамические воздействия

     5.1 Общие замечания


Динамическими воздействиями являются силы, смещения или их производные (скорости, ускорения), или энергия, связанная с источником колебаний. Во многих случаях динамические воздействия не могут быть описаны детерминистскими зависимостями, поэтому в таких случаях рекомендуется рассматривать данные воздействия как случайные.

     5.2 Машинное оборудование

5.2.1 Машины и механизмы с вращающимися частями

Значения для несбалансированных сил от машин и механизмов с вращающимися частями следует получать от изготовителей. В отсутствие таких данных максимальные приемлемые несбалансированные силы для соответствующей категории машин могут быть приняты по ИСО 2372 (электрооборудование) или ИСО 10816 для крупных вращающихся станков, или по другим соответствующим стандартам. Эти силы возникают за счет несбалансированного изменения упругих опорных условий, а также в случае, когда рабочая частота выше или ниже резонансной частоты, рассчитанной для установленного машинного оборудования. Существует тенденция к увеличению несбалансированных сил по мере срока эксплуатации машин и механизмов, поэтому следует учитывать влияние старения машинного оборудования. Машины и механизмы, а также их компоненты могут возбуждать значительные силы во время аварий или быстрых остановок. Такие действия следует рассматривать при оценке предельного состояния эксплуатационной надежности. Несбалансированные силы от присоединенных к машинному оборудованию (трансмиссий, роторов и т.д.) также необходимо принимать во внимание.

Режим пуска, выхода на рабочий режим и остановки механизмов должен учитываться, когда рабочая частота выше любой из резонансных частот установленного оборудования или любого из опорных элементов или конструкций.

5.2.2 Машинное оборудование с возвратно-поступательным движением масс

Действия машинного оборудования с возвратно-поступательным движением масс зависят от типа и конструкции станка, рабочего режима, например скорости вращения и нагрузки, монтажных особенностей, срока эксплуатации и технического состояния машин и механизмов. Количественные характеристики динамических воздействий следует получать от изготовителя оборудования, но они могут быть измерены или вычислены в виде сил или перемещений (ускорений, скоростей) как функций от времени или спектров этих величин.

5.2.3 Ударное машинное оборудование

Это оборудование включает в себя, например, кузнечные молоты, штамповочные прессы и механизмы для забивки свай. Они, как правило, генерируют силы большой мощности. Действие ударного оборудования можно оценивать характером и значением смещения опорной конструкции (скоростью или ускорением) или энергией системы при расчете на удар. Необходимые данные следует получать от изготовителя, но они могут быть получены по результатам измерений или вычислены.

5.2.4 Другие машины и механизмы

Определенное машинное оборудование (например, шлифовальные, фрезерные станки) создают возбуждения случайного типа совместно с другими типами возбуждения, например вращательными или, возможно, ударными.

     5.3 Движение транспортных средств (дорожных и рельсовых)

5.3.1 Общие замечания

Автомобили с пневматическими шинами и поезда на рельсах являются основными источниками колебаний, передающихся на сооружения через грунт. Действие подобных источников можно характеризовать функциями сила-время, частотным спектром, уровнем смещений при отдалении от источника. К числу источников вибраций, распространяющихся по грунту, также относятся стационарное оборудование, установленное на отдельные фундаменты или в соседних зданиях. Из-за сложности проблемы определения источников вибраций часто используются эмпирические подходы и, что наиболее достоверно, по результатам измерений. Данные методы могут комбинироваться с аналитическим и численным моделированием в зависимости от ситуации.

5.3.2 Автотранспортные средства

Колебания, вызванные автотранспортными средствами, зависят от характеристик подвески, массы, скорости, плотности трафика, типа и неровности дороги (включая дискретные неровности) и свойств дорожного полотна.

Влияния этих факторов являются взаимосвязанными и не могут быть определены простыми формулами.

5.3.3 Железнодорожный транспорт

К главным факторам, которые влияют на колебания, вызванные движением железнодорожных составов, относятся:

- тип поезда (пассажирский, грузовой, скорый, подземный и т.д.);

- вес, массы отдельных вагонов;

- тип подвески;

- скорость;

- тип пути или тип рельса (непрерывные или рельсы со стыками, неровности поверхности и т.д.);

- балласт, земляное полотно и общие грунтовые условия.

Влияния этих факторов являются взаимосвязанными и не могут быть определены простыми формулами. Общее руководство по вибрациям от железнодорожного транспорта приведено в ИСO 14837-1.

     5.4 Импульсные источники

5.4.1 Общие замечания

Характеристики источника вибрации описываются зависимостью сила-время, величиной давления или функцией перемещения, скоростью или ускорением опорной конструкции в начале удара. Приблизительные оценки включают в себя следующее:

- пиковые значения и длительность (для импульсных источников);

- среднеквадратичное (r.m.s.) или пиковое значение и частотный спектр для незатухающих колебаний;

- статистические характеристики, такие как среднеквадратичные значения, третьоктавные, октавные и узкополосные спектры;

- спектры отклика (или удара).

Если используются среднеквадратичные значения, следует уделять внимание методу усреднения. Полагают, что имеется несколько случаев в день и что общая длительность действия носит временный характер (например, при строительстве). В этом случае рекомендуется использовать время усреднения 1 с, как показано в ИСО 2631-1:1997, пункт 6.3.1.

5.4.2 Импульсные источники в грунте

Главная характеристика импульсных источников, например при взрывных работах при строительстве, открытых горных работах и забивке свай - количество энергии, выделяемой в грунт. Параметры движения грунта на заданном расстоянии от источника могут быть получены эмпирическими методами на основе результатов измерений путем определения границ движения грунта и расчетных спектров отклика.

Обрушения горных пород, вызванные обвалом в подземных пустотах или локализованным перераспределением горной породы в результате горнодобывающей деятельности, близки по характеру воздействий к землетрясениям. Характеристики движения грунта на месте строительства можно описать пиковыми значениями, временным рядом и/или спектром отклика. Данные характеристики будут изменяться вместе с геологией и историей горных работ на строительной площадке или рядом с ней. Методы, с помощью которых оценивается характер движения грунта при обрушении горных пород для предельного состояния эксплуатационной надежности, приведены в ИСО 3010.

5.4.3 Управляемые прерывистые и импульсные источники в пределах строения

Колебания в пределах строения могут быть вызваны операциями организованного его сноса, а также процессами производства, которые не являются регулярными по времени и интенсивности. К таким источникам могут быть отнесены:

- тяжелое оборудование (транспортные средства, вибрирующие катки или отбойники, разрушающий инструмент и т.д.);

- управляемые взрывные работы в пределах строения;

- падение тяжелых предметов.

Краны и лифты (подъемники) также могут индуцировать импульсные силы в течение операций запуска и остановки.

Примечание - Случайные взрывы или другие типы аварийных ситуаций, которые вызывают колебания, в настоящем стандарте не рассматриваются.

5.4.4 Источники, колебания от которых распространяются в воздушной или водной среде

Воздействие зарядов взрывчатого вещества характеризуется выделением энергии или изменением избыточного давления во времени. Звуковой удар в результате прохождения самолетом звукового барьера можно описать в виде изменений давления во времени.

     5.5 Деятельность человека

5.5.1 Повторяющиеся скоординированные действия на фиксированной площади

Для многих повторяющихся скоординированных действий людей динамическое воздействие распределяется более или менее равномерно по основной части сооружения. При этом активные участники или не изменяют свои позиции или вся группа людей движется таким образом, чтобы сохранялась более или менее равномерная нагрузка. К таким действиям относятся гимнастические упражнения, танцы, согласованные прыжки, бег группы людей, поведение болельщиков в залах или стадионах и другие подобные действия. При этом все эти воздействия можно характеризовать изменениями силы во времени или спектральными компонентами.

5.5.2 Движение человека или группы

Динамические воздействия одного человека или группы людей на опорные конструкции могут быть представлены как силы или совокупность сил, зависящих от времени, в местах их приложения или как их соответствующие частотные компоненты. Данные воздействия изменяются во времени и по положению одного человека или группы людей, пересекающих опорную конструкцию.

Примечание - Необходимо учитывать возможность возбуждения резонансных колебаний в пешеходных переходах с низкими горизонтальными и вертикальными собственными частотами и, при необходимости, принимать соответствующие меры. Некоторые рекомендации приведены в приложениях А и С.

5.5.3 Одиночные импульсы

Одиночные импульсы возникают в результате следующих воздействий:

- при соскоке людей с предметов;

- при соскоке людей со ступенек лестниц;

- случайное или преднамеренное сбрасывание предметов на пол;

- единичное согласованное действие, например подпрыгивание на ногах (как это делают болельщики на спортивных мероприятиях).

Данные действия можно описать некоторыми зависимостями усилия-время (или представить в виде разложения в ряд Фурье).

Примечание - Некоторые примеры динамических воздействий от человеческой деятельности приведены в приложении А.

     5.6 Ветер


Воздействия ветра на сооружения приведены в ИСО 4354.

     5.7 Землетрясения


Воздействия землетрясений на сооружения приведены в ИСО 3010.

     6 Оценка амплитудно-частотной характеристики

     6.1 Общие замечания


При анализе АЧХ используется расчетная модель, которая объединяет характеристики источника вибраций и тракт передачи и позволяет оценить реакцию объекта на воздействие вибраций. Тип и сложность расчетной модели зависят от ее близости к реальной работе конструкции (которую она моделирует) и определяется с точностью, необходимой для прогнозирования отклика на воздействие вибрации. При использовании расчетной модели необходимо учитывать принятые допущения. Такой анализ может касаться существующих строений и учитываться при проектировании новых сооружений.

Колебания в существующих строительных конструкциях следует оценивать по результатам измерений, если это возможно, что позволит во многих ситуациях проверить или уточнить результаты расчетов.

Методы аппроксимации для прогнозируемых колебаний могут быть применены в следующих случаях:

a) допущения при аппроксимации практически соответствуют известной реальности;

b) полученный результат был проверен опытной эксплуатацией и/или уточненными вычислениями.

     6.2 Методы анализа

6.2.1 Общие замечания

Параметры вибрации могут быть описаны несколькими показателями, например амплитудой, длительностью воздействия и частотным спектром. Требуемый анализ, в свою очередь, обусловлен типом источника и трактом передачи. Если динамические воздействия являются случайными, то целесообразно использовать теорию случайных колебаний.

Можно идентифицировать два широких класса проблем вибрации:

- класс А - действия источника вибрации изменяются во времени и пространстве;

- класс В - действия источника вибрации изменяются во времени, но они либо установившиеся, либо могут считаться установившимися в пространстве.

Примечание - Примеры класса А: транспортное средство, движущееся по улице, человек, идущий по этажу; примеры класса В: колебания от машинного оборудования, люди, подпрыгивающие в унисон на полу. Примеры эмпирических методов: прогноз колебаний в ходе взрывных работ, прогноз колебаний от дорожного движения.


Эмпирические методы применяются, когда полное аналитическое решение проблемы может быть некорректным. Эмпирические методы могут быть использованы, если они выведены из большого числа экспериментальных и теоретических результатов и в случае, когда для них была установлена область применимости. В случае, когда эмпирические методы и критерии используются при решении проблем, отличных от тех, для которых они были выведены, применимость этих методов к новой ситуации необходимо проверять.

Характеристики источника вибрации, тракта передачи и приемника не всегда определяются точно. В частности, когда люди одновременно являются источником вибрации и приемниками и когда само присутствие людей на сооружении может изменить его динамические свойства, как в случае нагрузки от группы людей, находящихся в здании. Подобные неопределенности могут быть присущи и другим проблемам вибрации. Следовательно, рекомендуется проводить анализ надежности (ИСО 2394).

6.2.2 Колебания, уровень которых изменяется во времени, а положение источника - в пространстве

Если действие вибраций изменяется как во времени, так и в пространстве, аналитическое решение проблем вибрации становится затруднительным. Для этих целей используют возможные упрощения, с тем, чтобы разделить на отдельные фрагменты пространственную модель. Сложность данных проблем является одной из причин применения эмпирических методов и широкого использования результатов измерений на аналогичных существующих сооружениях.

6.2.3 Колебания, изменяющиеся во времени

Если источник вибрации не перемещается в пространстве, многие методы анализа могут быть применены для решения проблем вибрации. Общая схема решения по возможности использует некоторую эквивалентную систему с одной степенью свободы или модальный анализ для непрерывных и дискретных систем.

     6.3 Численная оценка уровней вибрации

6.3.1 Общие замечания

Для определения уровней вибрации на приемнике необходима двухступенчатая процедура:

a) математическое моделирование с возможно наиболее близкими динамическими характеристиками расчетной схемы объекта - сооружения, фундамента или фрагмента;

b) вычисление АЧХ на приемнике с учетом характеристик источника вибрации.

Математическая модель может базироваться либо на непрерывном, либо на дискретном распределении масс (система со многими степенями свободы).

Примечание - Некоторые примеры математического моделирования и вычисления АЧХ приведены в приложении В.

6.3.2 Демпфирование для предельного состояния эксплуатационной надежности

Демпфирование является важным свойством, определяющим уровень колебаний вблизи резонанса, и характер свободных колебаний. Демпфирование зависит от использованных материалов, конструктивных особенностей и присутствия ненесущих компонентов, например напольных покрытий, потолков, механического оборудования и перегородок. Присутствие людей также влияет на характер демпфирования. В общем случае демпфирование не может быть точно вычислено или надежно спрогнозировано. Опыт работы с подобными типами сооружений позволяет получить приемлемые данные по демпфированию. Если возможно, степень демпфирования следует устанавливать путем измерений. Следует отметить, что демпфирование в зданиях и компонентах здания часто зависит от амплитуды, и это следует учитывать при использовании измеренных данных для вычисления динамического отклика на разных амплитудах. Для ряда механизмов и элементов конструкций демпфирование можно идентифицировать (например, вязкое, фрикционное, гистерезисное и их комбинации) и учитывать, используя известные модели. Следует быть осторожным при выборе этих моделей и связанных с ними предельных значений.

Примечание - Некоторые модели и предельные значения параметров демпфирования приведены в приложении В. Модели и параметры демпфирования для разных предельных состояний эксплуатационной надежности надо выбирать, учитывая кроме всего прочего уровень отклика (например, при землетрясении по сравнению с колебаниями от дорожного движения), состояния бетона, имеющего трещины, по сравнению с бетоном без трещин.

6.3.3 Колебания, распространяющиеся в непрерывной среде

Непрерывная среда - физическая система, для которой длина распространяющейся волны существенно короче физических размеров рассматриваемой среды. Для таких случаев при вычислении передачи колебаний надо использовать принципы теории распространения волн.

При вычислении колебаний, распространяющихся в непрерывной среде, надо учитывать следующие факторы:

a) эффекты сопряжения на источнике;

b) материальные свойства передающей среды:

1) масса (плотность),

2) степень насыщения,

3) жесткость,

4) демпфирование (затухание);

c) геометрическое расширение передающей среды:

5) разные формы расслоения,

6) нарушения непрерывности и экранирование,

7) геометрическое ослабление с удалением от определенного источника;

d) влияния взаимодействия строения с грунтом или с жидкостью;

e) передача к приемнику в пределах здания.

Расслоение и изменения геометрии вдоль тракта распространения может привести к местному усилению или ослаблению колебаний в отдельных частотных диапазонах. Для грунтов степень уплотнения, насыщения (например, в зависимости от уровня подземных вод) и внутреннее трение материалов влияют на характер колебаний, главным образом на зависимость уровней колебаний от расстояния до источника. Анализ подобных ситуаций достаточно сложен. Для количественной оценки параметров колебаний, как правило, используются эмпирические методы.

Характер распространения вибраций, а возможно - и некоторые количественные результаты, могут быть получены также аналитически или экспериментально как функции частоты (т.е. в виде амплитудно-частотных характеристик, функций передачи) или как функции времени (т.е. функции отклика на импульсное возмущение). Аналитические методы должны соответствовать принятой расчетной схеме. Результаты должны быть проверены на тестовых примерах. Аналитические или эмпирические формулы для функции передачи могут быть использованы, если их применимость к данной ситуации была подтверждена соответствующими теоретическими или экспериментальными методами. В дополнение к свойствам передачи вибраций через грунт необходимо рассмотреть возможные изменения его физических характеристик, например закрепление, осадка и разжижение грунта, формирование оползней. Данные изменения, как правило, ассоциируются с колебаниями большой амплитуды или продолжительной длительности.

Импульсы давления и суммарный импульс от подводных взрывов по линии распространения может быть вычислен исходя из отношений заряда/дистанции. Скальное или грунтовое покрытие и воздушные пустоты являются экраном для распространяющихся волн, что дает в результате существенное снижение пикового давления, однако увеличивает длительность воздействия импульса. Необходимо учитывать отражения от твердых пограничных слоев и водной поверхности, а также дифракция вокруг препятствий по линии распространения между источником и приемником.

6.3.4 Колебания дискретных систем

Закупки не найдены
Свободные
Р
Заблокированные
Р
Роль в компании Пользователь

Для продолжения необходимо войти в систему

После входа Вам также будет доступно:
  • Автоматическая проверка недействующих стандартов в закупке
  • Создание шаблона поиска
  • Добавление закупок в Избранное