|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
|
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
|
ГОСТ Р
52892-
2007
|
Вибрация и удар
ВИБРАЦИЯ ЗДАНИЙ
ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИИ И ОЦЕНКА ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИЮ
|
|
Москва
Стандартинформ
2008
|
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ«О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004«Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики техническихсистем»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от27 декабря 2007 г. № 586-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе «Национальныестандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальныестандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будетопубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующаяинформация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайтеФедерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Содержание
|
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
4 Повреждения конструкции здания
5 Принципы оценивания воздействия вибрации на конструкцию
5.1 Механизмы воздействия вибрации
5.2 Характеристики вибрации
5.3 Факторы, влияющие на риск повреждения конструкции
6 Измеряемые величины
6.1 Общие положения
6.2 Пиковое значение скорости
6.3 Частота доминирующей составляющей
7 Средства измерений и анализа
7.1 Средства измерения пикового значения
7.2 Датчики вибрации
7.3 Средства анализа частотного состава сигнала
8 Измерения
8.1 Точки измерений
8.2 Установка датчиков вибрации
8.3 Продолжительность измерений
8.4 Контроль правильности проведения измерений
9 Оценка результатов измерений
9.1 Общие положения
9.2 Частотно-зависимые критерии оценки
9.3 Комплексные критерии оценки
Приложение А (рекомендуемое) Оценка механических напряжений в конструкции по пиковым значениям скорости
Приложение Б (справочное) Оценка вибрации зданий
|
Введение
В процессе эксплуатации здания подвергаются воздействию вибрации как естественной (связанной с такими явлениями, какветер или землетрясение), так и техногенной (вызванной деятельностью человека, например строительными работами, движениемтранспорта) природы. Вибрация может стать причиной повреждения конструкции здания, снизив ее эксплуатационнуюнадежность: уменьшить устойчивость, ухудшить несущую способность перекрытий. Признаками снижения эксплуатационной надежности является появление трещин, оторванных от несущего каркаса элементов и т.п. Поэтому вибрацию сооружений следуетпостоянно или периодически контролировать, чтобы определить, насколько действующие вибрационные нагрузки опасны как дляконструкции в целом, так и для ее частей.
Вибрации естественной и техногенной природы различаются по своему характеру. Как правило, вибрация от естественныхисточников сосредоточена в области более низких частот, характеризуется высокой мощностью в источнике и распространяется наболее далекие расстояния. Такая вибрация может вызвать значительные повреждения зданий, поэтому в местах постоянного илиожидаемого действия источников вибрации естественного происхождения (например, в сейсмоопасных районах) к конструкциизданий предъявляют специальные требования. Настоящий стандарт распространяется на вибрацию техногенной природы зданий,при проектировании и строительстве которых не были установлены специальные требования устойчивости к динамическимнагрузкам.
Исследование воздействия вибрации на конструкцию здания проводят в том случае, если есть основания предполагать, что этовоздействие может привести к повреждению конструкции. Такое исследование представляет собой многоэтапный процесс,начинающийся на стадии проектирования новых зданий в условиях действия существующих источников вибрации или новыхсистем, которые являются источниками вибрации и могут оказывать существенное воздействие на возведенные здания. На разных этапах проектирования разрабатывают и уточняют расчетные модели, в которых учитывают динамические свойства источникавибрации, пути ее распространения и особенности конструкции здания. Выходом модели является отклик в разных точкахконструкции. Измерения вибрации, рассматриваемые в настоящем стандарте, могут использоваться для оценки корректностипостроенной модели.
В настоящее время не имеется достаточных данных для установления соответствия между степенью жесткости вибрации ивызываемыми ею повреждениями. Ориентировочные предельные значения вибрации установлены в ряде национальных стандартови других нормативных документах зарубежных стран. В приложении Б настоящего стандарта приведены критерии оценкивибрации, наиболее часто используемые в международной практике. Данные оценки не охватывают все многообразие сооруженийи видов воздействий вибрации и поэтому могут быть применены только после предварительного анализа каждой конкретнойситуации.
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
|
|
Вибрация и удар
ВИБРАЦИЯ ЗДАНИЙ
Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию
Vibration and shock. Vibration of buildings. Measurement of vibration and evaluation of its effects on structure
|
Дата введения - 2008-10-01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы измерения вибрации и оценки ее воздействия на конструкцию зданий, рассчитанныхна статические нагрузки без предъявления специальных требований в отношении устойчивости к воздействию динамических сил.Оценка воздействия базируется на риске появления повреждений конструкции, способных снизить ее эксплуатационнуюнадежность.
Настоящий стандарт распространяется на здания, подвергающиеся воздействию передаваемой через грунт (в виде сейсмическихволн) вибрации техногенной природы (например, в ходе проведения строительных работ, разработки полезных ископаемых, придвижении транспорта). Воздействия вибрации естественной природы (в результате землетрясений или сильных ветров), а такжесоздаваемой звуковыми волнами, машинами, работающими внутри здания, и деятельностью людей внутри здания в настоящемстандарте не рассматриваются.
Настоящий стандарт распространяется на измерения вибрации, которые проводят для проверки соответствия установленнымтребованиям по допустимым уровням вибрации конструкции здания или для подтверждения корректности использованной припроектировании здания модели передачи вибрации от источника.
Рекомендации настоящего стандарта допускается использовать также для других наземных сооружений, исключая сооружения,имеющие специальную конструкцию, такие как ядерные реакторы, сооружения для топливно-энергетических, металлургических,химических и нефтехимических производств, а также для хранения жидких или гранулированных материалов, напримерводонапорные башни и цистерны, нефтехранилища, бункеры для хранения зерна и других продуктов.
В стандарте приведены критерии оценки вибрации, построенные по результатам наблюдений и экспериментальныхисследований, проведенных в ряде зарубежных стран (Великобритании, Германии, Норвегии, США). Предполагается, что присоблюдении рекомендаций по предельным значениям вибрации риск повреждений конструкции здания будет незначительным.Выбор того или иного критерия должен быть согласован между заинтересованными сторонами.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения
ГОСТ ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - наофициальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальныестандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным втекущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Еслиссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346-80, а также следующие термины с соответствующимиопределениями.
3.1 источник вибрации: Любое твердое, жидкое или газообразное тело, вызывающее распространение вибрации в окружающейсреде.
3.2 рабочий цикл: Повторяющаяся процедура, целью которой является производство продукции или выполнение рабочейоперации.
3.3 период измерений: Интервал времени, в течение которого осуществляют непрерывный сбор данных о вибрации здания.
3.4 период наблюдения: Интервал времени, в течение которого осуществляют одно или несколько измерений для получениярепрезентативной информации об источнике вибрации.
3.5 период контроля: Интервал времени, установленный в соответствии с требованиями законодательства, в нормативныхдокументах, контрактах и др., для проведения оценки вибрации зданий, вызванной действием конкретного источника.
4 Повреждения конструкции здания
4.1 Степени повреждений
В настоящем стандарте используется классификация повреждений, принятая в сейсмологии. Повреждения зданий разделяют на:
- легкие (косметические): тонкие трещины в штукатурке и откалывание небольших кусков штукатурки, появление тонкихтрещин в растворе, связывающем кирпичную кладку или бетонные блоки;
- умеренные: небольшие трещины в стенах, проходящие через кирпичную кладку или бетонные панели, откалывание довольнобольших кусков штукатурки;
- тяжелые: большие глубокие и сквозные трещины в стенах, трещины в каркасе здания.
4.2 Связь повреждений конструкции здания с вибрацией
Сразу после завершения строительства здания элементы его конструкции испытывают дополнительные механическиенапряжения, связанные с воздействиями разного вида. Изменения температуры, влажность, осадка грунта, деятельность людей иработа оборудования внутри здания, ползучесть материала, химические вещества и др. являются факторами дополнительнойнагрузки на конструкцию, текущее состояние которой зависит от всей предыстории действовавших в этой конструкциимеханических напряжений. Время начала образования трещин в несущих элементах конструкции здания и скорость их развитиязависят от способности материала сооружения сопротивляться воздействию физических и химических нагрузок.
Таким образом, даже в отсутствие существенных внешних нагрузок, к числу которых относится передаваемая через грунтвибрация, для каждого здания характерна своя скорость развития повреждений конструкции, обусловленная процессамиестественного старения. Поэтому, хотя вибрация способна значительно ускорить естественный рост трещин, связать поврежденияконструкции с воздействием вибрации можно только в том случае, если обследование этой конструкции было проведенонепосредственно до и сразу после воздействия. При этом следует принимать во внимание только существенные изменения длины ираскрытия трещин, поскольку незначительные изменения могут быть обусловлены воздействием факторов естественной природы(например, сменой дня и ночи).
5 Принципы оценивания воздействия вибрации на конструкцию
5.1 Механизмы воздействия вибрации
5.1.1 Прямое воздействие на конструкцию
Вибрация оказывает на конструкцию здания механические воздействия, вызывая тем самым изменение ее состояния.Напряжение в каждой точке конструкции напрямую связано с деформациями, возникающими в этой точке, поэтому может бытьвыражено через параметры вибрации. При этом пиковые значения напряжения связаны с пиковыми значениями скорости.Теоретически по результатам измерений вибрации можно определить механическое напряжение и сравнить его с допустимымизначениями для данного элемента конструкции в зависимости от вида и продолжительности воздействия динамической нагрузки,свойств строительного материала и типа конструкции.
На состояние конструкции помимо пиковых напряжений влияют также накопленные усталостные изменения материала, которыеневозможно определить по результатам измерений вибрации. Обычно усталостными эффектами пренебрегают, если динамическоенапряжение менее 10 % допустимого статического напряжения. Однако в некоторых случаях для оценки влияния динамическихнагрузок (вибрации) может потребоваться измерение механических напряжений.
5.1.2 Влияние на состояние грунта в основании здания
Помимо изменений состояния самой конструкции вибрация вызывает изменения свойств грунта, на котором установлено здание.Одним из таких изменений является локальное уплотнение грунта, которое может привести к повреждению конструкции из-занеравномерной осадки под фундаментом здания. Если вибрация носит долговременный характер, то уплотнение грунта можетпроизойти даже на большом расстоянии от источника вибрации, когда уровень вибрации мал и не способен оказать существенногопрямого воздействия на конструкцию здания.
Еще более опасным явлением является разжижение грунта и потеря им несущей способности под воздействием вибрации.Особенно это относится к слабосвязанным водонасыщенным почвам.
Указанные явления являются косвенными эффектами воздействия вибрации на конструкцию здания, которые, как правило,нельзя определить по результатам измерений колебаний конструкции. Поэтому для проведения комплексной оценки воздействиявибрации рекомендуется привлекать специалистов-геотехников, особенно в тех случаях, если здания расположены на слабыхгрунтах.
5.2 Характеристики вибрации
5.2.1 Длительность возбуждения
Важной характеристикой источника вибрации является длительность создаваемого возбуждения. Кратковременные импульсыили последовательность таких импульсов, если они повторяются нерегулярно или с низкой частотой повторения, при которойотклик успевает затухнуть до прихода следующего импульса, не способны эффективно раскачать конструкцию здания на еерезонансных частотах.
Примечание - Обычно частота собственных колебаний небольших сооружений высотой до 12 м находится в диапазоне от 4 до 15Гц, а частота собственных колебаний элементов конструкции, таких как стены и перекрытия, - в диапазоне от 10 до 30 Гц и выше.
Но если здание в течение длительного времени подвергается воздействию непрерывной вибрации, то в отдельных точкахконструкции максимальные значения колебания могут в 2,5 - 10 раз превышать значения колебаний грунта в месте его контакта сфундаментом здания. В соответствии с этим вибрацию классифицируют по длительности воздействия. Вибрацию считаюткратковременной, если время действия источника недостаточно для накопления существенных усталостных повреждений конструкции, а также для того, чтобы раскачать конструкцию в резонансном режиме. Все остальные источники создаютдолговременную вибрацию.
5.2.2 Диапазон частот и уровень вибрации
Диапазон частот вибрации в разных точках здания зависит от источника возбуждения, свойств фунта, через который воздействиепередается на конструкцию, и передаточных характеристик конструкции. При некоторых сочетаниях указанных факторов(например, при взрывах твердой породы, проводимых на небольшом расстоянии от здания, или при работе высокоскоростныхмашин) верхняя граница диапазона частот может достигать 1000 Гц. Однако в большинстве случаев при оценке риска поврежденияконструкции здания вследствие воздействия на него вибрации техногенной природы достаточно проводить анализ в диапазонечастот от 1 до 150 Гц.
Уровни вибрации могут колебаться от единиц до нескольких сотен миллиметров в секунду в зависимости от частотывозбуждения.
Характеристики вибрации, измеряемой на конструкции здания, для разных источников возбуждения техногенной природыприведены в таблице 11).
Таблица 1 - Типичный диапазон параметров вибрации зданий для некоторых источников возбуждения
|
Источник возбуждения
|
Диапазон частот, Гц
|
Диапазон перемещений, мкм
|
Диапазон скоростей, мм/с
|
Диапазон ускорений, м/с2
|
Длительность
|
|
Движение дорожного (рельсового) транспорта
|
1 - 80
|
1 - 200
|
0,2 - 50
|
0,02 - 1
|
Д/К
|
|
Взрывы
|
1 - 300
|
100 - 2500
|
0,2 - 500
|
0,02 - 50
|
К
|
|
Забивка свай
|
1 - 100
|
10 - 50
|
0,2 - 50
|
0,02 - 2
|
К
|
|
Работа машин вне здания
|
1 - 300
|
10 - 1000
|
0,2 - 50
|
0,02 - 1
|
Д/К
|
|
Примечание - В таблице применены следующие обозначения:
Д - долговременный процесс;
К - кратковременный процесс.
|
1) Данные таблицы 1 взяты из ИСО 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. Вибрация зданий. Руководство по измерению вибрации и оценке ее воздействия на здание»).
5.3 Факторы, влияющие на риск повреждения конструкции
5.3.1 Общие положения
Отклик конструкции здания на передаваемую через грунт вибрацию зависит от типа фундамента, типа и состояния грунта восновании здания, особенностей и состояния конструкции здания и расстояния, на котором находится источник вибрации.
5.3.2 Тип фундамента и состояние грунта
Тип фундамента и состояние грунта определяют динамику системы на границе двух сред (грунт - фундамент здания). Такдеформации фундамента, вызываемые сейсмическими волнами, прямо пропорциональны пиковому значению скорости в точкефундамента, но обратно пропорциональны скорости распространения этих волн в толще грунта. Поскольку скоростьраспространения сейсмических волн возрастает при увеличении жесткости грунта, то одним и тем же деформациям(потенциальным источникам появления трещин) будут соответствовать тем большие пиковые значения скорости, чем вышежесткость грунта. Таким образом, если конструкция фундамента обеспечивает высокую корреляцию между вибрацией фундаментаи грунта, то для зданий, возведенных, например, на скальной породе, допустима вибрация фундамента с большими значениямискорости.
Геологический состав грунта влияет на изменение частотного состава вибрации, передаваемой от источника. Кроме того, отдинамического взаимодействия грунта с фундаментом зависят значения собственных частот колебаний конструкции здания. Вобщем случае, чем выше жесткость фундамента и чем больше плотность грунта, тем выше значения собственных частот системы«грунт - фундамент здания».
5.3.3 Особенности конструкции
Реакция конструкции здания и ее элементов на передаваемую вибрацию зависит от передаточных свойств конструкции. Оценкавоздействия вибрации, распространяющейся от одного и того же источника, будет разной в зависимости от конструкции здания. Устарых кирпичных зданий высотой в один или несколько этажей собственные частоты колебаний, как правило, ниже, чем усовременных высотных сооружений.
Собственные частоты колебаний элементов конструкции здания (панелей, балок) обычно выше, чем у конструкции в целом.Механические напряжения в балках и пластинах, возникающие при их колебаниях на частоте, близкой к резонансной, могут бытьрассчитаны по результатам измерений вибрации в точках, где значение скорости наибольшее (см. приложение А). Однако дажезначительные колебания посередине балок и панелей редко приводят к повреждению конструкции здания. Так, для современных строительных материалов механические напряжения, соответствующие пиковому значению скорости 10 мм/с, когда вибрациястановится явственно ощутимой, обычно находятся в диапазоне от 0,4 % до 2,3 % допустимого значения.
5.3.4 Расстояние до источника
При оценке воздействия вибрации измерения проводят в ограниченном числе точек конструкции (см. 8.1). Эти измерения могутполно характеризовать вибрационную энергию, передаваемую зданию сейсмическими волнами, только в том случае, если зданиенаходится в дальнем поле источника. Если здание находится в ближнем поле, то при том же максимальном значении вибрации пофундаменту здания вибрационная энергия, передаваемая конструкции (и, как следствие, риск ее повреждения), будет меньше.
Другим важным моментом, который следует учитывать при рассмотрении зависимости от расстояния, является преобразованиесейсмических волн из одного вида в другой. Чем больше расстояние от источника вибрации до здания, тем большая частьвибрационной энергии передается зданию поверхностными (релеевскими) волнами и тем меньше влияют на него волны сжатия исдвига.
Кроме того, при увеличении расстояния происходит перераспределение энергии в область низких частот. Частотадоминирующей составляющей (см. 6.3) уменьшается. Поэтому, как правило, при одинаковых результатах измерений вибрации нафундаменте здания, чем больше расстояние от источника, тем выше риск повреждения конструкции (см. раздел 9).
6 Измеряемые величины
— Все документы — Другие национальные стандарты — 91 Строительные материалы и строительство — ГОСТ Р 52892-2007 ВИБРАЦИЯ ЗДАНИЙ ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИИ И ОЦЕНКА ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИЮ
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов