Dynamika drgania i wibracje (2)

background image

D

RGANIA I WIBRACJE

POJ

Ę

CIA PODSTAWOWE

Drgania s

ą

to zmiany stanu układu fizycznego za

nowagi. Zaliczane s

ą

do zjawisk falowych.

w o

ś

rodku materialnym (lub polu) zaburzenia pewnej wielko

(lub pola), np. fale elektromagnetyczne (

przestrzeniania si

ę

fal w o

ś

rodku materialnym nazywane jest

W in

ż

ynierii

ś

rodowiska pod poj

szych rozwa

ż

aniach) rozumie si

ę

czasie, mechaniczne zaburzenia (odkształce

wokół pewnego poło

ż

enia równowagi. Rozprzestrzeniaj

fale spr

ęż

yste. Ciała zewn

ę

trzne powoduj

dłami drga

ń

. Rozchodzenie si

ę

fal spr

dziej odległych od

ź

ródła drga

ń

. Do opisu wspomnianych

przemieszczenie, pr

ę

dko

ść

, przyspieszenie.

K

LASYFIKACJA DRGA

Ń

.

1) Klasyfikacja drga

ń

ze wzgl

a) drgania okresowe (warto

stały okres T)i quasi-okresowe,

b) drgania nieokresowe.

2) Klasyfikacja drga

ń

wg pochodzenia sil wywołuj

a) drgania własne (swobodne)

drga

ń

własnych nale

żą

zycznego; ka

ż

dej cz

ę

sta

ć

drga

ń

,

b) drgania wymuszone

nych generowanych w

3) Klasyfikacja drga

ń

wg udziału tłumienia

a) drgania nietłumione

b) drgania tłumione – o

Ę

CIA PODSTAWOWE

.

to zmiany stanu układu fizycznego zachodz

ą

ce dookoła pewnego stanu ró

do zjawisk falowych. W uj

ę

ciu fizycznym fale s

ą

to rozprzestrzeniaj

(lub polu) zaburzenia pewnej wielko

ś

ci charakteryzuj

ą

(lub pola), np. fale elektromagnetyczne (

ś

wiatło, fale radiowe) czy fale grawitacyjne.

rodku materialnym nazywane jest propagacj

ą

fali

rodowiska pod poj

ę

ciem drga

ń

(ta nazwa b

ę

dzie stosowana

aniach) rozumie si

ę

drgania mechaniczne zwane wibracjami

czasie, mechaniczne zaburzenia (odkształcenia, zmiany poło

ż

enia cz

ą

stek o

równowagi. Rozprzestrzeniaj

ą

si

ę

one w o

ś

rodku spr

trzne powoduj

ą

ce owe zaburzenia nazywa si

ę

ę

fal spr

ęż

ystych polega na wzbudzaniu drga

ń

. Do opisu wspomnianych zaburze

ń

mechanicznych stosuje si

, przyspieszenie.

ń

ze wzgl

ę

du na ich powtarzalno

ść

:

(warto

ść

funkcji charakteryzuj

ą

cej drgania powtarza si

okresowe,

.

ń

wg pochodzenia sil wywołuj

ą

cych drgania

(swobodne) - wywołane jednorazowym impulsem;

własnych nale

żą

do podstawowych charakterystyk dynamicz

dej cz

ę

stotliwo

ś

ci drga

ń

własnych układu odpowiada

drgania wymuszone - powstaj

ą

pod wpływem powtarzalnych obci

generowanych w

ź

ródle drga

ń

.

ń

wg udziału tłumienia:

- o stałej amplitudzie,

o malej

ą

cej amplitudzie,

1

ce dookoła pewnego stanu rów-

ą

to rozprzestrzeniaj

ą

ce si

ę

ci charakteryzuj

ą

cej stan tego o

ś

rodka

wiatło, fale radiowe) czy fale grawitacyjne. Zjawisko roz-

ą

fali.

dzie stosowana w skrócie w dal-

wibracjami S

ą

to, zachodz

ą

ce w

ą

stek o

ś

rodka) oscyluj

ą

ce

rodku spr

ęż

ystym jako tzw.

ce owe zaburzenia nazywa si

ę

ź

ródłami fal lub

ź

ró-

drga

ń

cz

ą

stek coraz bar-

mechanicznych stosuje si

ę

cej drgania powtarza si

ę

co pewien

cych drgania:

wywołane jednorazowym impulsem; cz

ę

stotliwo

ś

ci

do podstawowych charakterystyk dynamicznych układu fi-

odpowiada odmienna po-

pod wpływem powtarzalnych obci

ąż

e

ń

dynamicz-

background image

2

4) Klasyfikacja drga

ń

ze wzgl

ę

du na czas ich trwania:

Dla potrzeb analiz diagnostycznych przyjmuje si

ę

,

ż

e czas trwania drga

ń

to czas, w któ-

rym warto

ś

ci amplitud ocenianego parametru ruchu (funkcji F(t)) s

ą

wi

ę

ksze ni

ż

0,2 warto

ś

ci ampli-

tudy maksymalnej. Podział drga

ń

pod wzgl

ę

dem czasu ich trwania przedstawia si

ę

(wg norm dia-

gnostycznych) nast

ę

puj

ą

co:

a) drgania sporadyczne - drgania o ł

ą

cznym czasie trwania nieprzekraczaj

ą

cym 30 min w

ci

ą

gu doby; dziel

ą

si

ę

na:

drgania krótkotrwale - drgania o ł

ą

cznym czasie trwania nie przekraczaj

ą

cym 3 minut

w ci

ą

gu doby (np. wywołane pojedynczym odstrzałem w kamieniołomie),

drgania długotrwale - drgania, których ł

ą

czny czas trwania w ci

ą

gu doby jest dłu

ż

szy

ni

ż

3 minuty i nie przekracza 30 minut (np. wywołane przejazdami kilku poci

ą

gów na

dob

ę

),

b) drgania wyst

ę

puj

ą

ce stale (ustalone) - drgania ci

ą

głe lub przerywane, o ł

ą

cz-

nym czasie trwania w ci

ą

gu doby dłu

ż

szym ni

ż

30 min (np. drgania drogo-

we przy ruchliwej arterii komunikacyjnej czy drgania wywołane przejazdami

tramwajów lub metra).

Ź

RÓDŁA DRGA

Ń

Ź

ródła drga

ń

(działania generuj

ą

ce drgania) podzieli

ć

mo

ż

na wg ró

ż

nych kryteriów, np.:

a) umiejscowienia wzgl

ę

dem budowli:

ź

ródła wewn

ę

trzne - znajduj

ą

ce si

ę

na konstrukcji budynku, np. maszyna na stropie,

ź

ródła zewn

ę

trzne - drgania z tych

ź

ródeł przekazuj

ą

si

ę

na budowl

ę

poprzez podło

ż

e

(grunt); dziel

ą

si

ę

'one z kolei na:

-

sejsmiczne - drgania wywołane trz

ę

sieniami ziemi,

-

parasejsmiczne - drgania spowodowane działalno

ś

ci

ą

człowieka.

b) poło

ż

enia w przestrzeni:

ź

ródła umiejscowione (stacjonarne) ~ np. maszyna ustawiona na stropie,

ź

ródła ruchome (poruszaj

ą

ce si

ę

) - np. pojazdy,

c) sposobu wzbudzenia drga

ń

:

ź

ródła zale

ż

ne i kontrolowane przez człowieka (np. wbijanie pali fundamentowych i

elementów

ś

cianek szczelnych w grunt, przejazdy pojazdów b

ę

d

ą

ce

ź

ródłami drga

ń

komunikacyjnych, praca drogowych walców wibracyjnych),

ź

ródła zale

ż

ne i niekontrolowane przez człowieka (np. odstrzały w kamieniołomach,

wybuchy),

ź

ródła niezale

ż

ne i niekontrolowane przez człowieka (sejsmiczne).

background image

3

D

IAGNOSTYKA WPŁYWÓW DRGA

Ń

NA

Ś

RODOWISKO

.

Najcz

ęś

ciej w ocenach wpływu drga

ń

na

ś

rodowisko chodzi o ocen

ę

wpływu na otoczenie

drga

ń

pochodz

ą

cych ze

ź

ródeł parasejsmicznych (a wi

ę

c zewn

ę

trznych, zale

ż

nych od człowie-

ka), rzadziej ocena ta dotyczy drga

ń

ze

ź

ródeł wewn

ę

trznych. Diagnostyka wpływów dynamicz-

nych na

ś

rodowisko obejmuje:

a) ocen

ę

wpływu drga

ń

na konstrukcj

ę

budynków oraz innych konstrukcji in

ż

ynierskich, ta-

kich jak: mosty, maszty, zapory, gazoci

ą

gi tlp.,

b) ocen

ę

wpływu drga

ń

na ludzi przebywaj

ą

cych w budynku, a tak

ż

e, o ile to potrzebne,

ocen

ę

wpływu drga

ń

na urz

ą

dzenia wra

ż

liwe na drgania, je

ż

eli takie urz

ą

dzenia znaj-

duj

ą

si

ę

lub b

ę

d

ą

si

ę

znajdowa

ć

w budynku.

Podstaw

ą

wykonania powy

ż

szych ocen jest przeprowadzenie pomiarów drga

ń

. Dotycz

ą

one

trzech składowych drga

ń

: dwu wzajemnie prostopadłych kierunków poziomych oznaczonych x i y

oraz składowej pionowej z.

Szczegółowe uregulowania w zakresie wykonywania ocen wpływów dynamicznych zawarte

s

ą

w dwóch polskich normach:

PN-85/B-02170 Ocena szkodliwo

ś

ci drga

ń

przekazywanych przez podło

ż

e na bu-

dynki,

PN-88/B-02171 Ocena wpływu drga

ń

na ludzi w budynkach.

O

CENA WPŁYWU DRGA

Ń

NA KONSTRUKCJ

Ę

BUDYNKU

.

Pełna ocena wpływu drga

ń

(zarówno w przypadku drga

ń

parasejsmicznych, jak i

ź

ródeł

wewn

ę

trznych) na konstrukcj

ę

budynku powinna by

ć

wykonana zgodnie z zasadami dynamiki

budowli. Ocena ta polega na:

wyznaczeniu charakterystyk dynamicznych konstrukcji budynku i sprawdzeniu, czy nie

wyst

ą

pi zjawisko rezonansu (stan graniczny u

ż

ytkowania), a nast

ę

pnie na

wyznaczeniu sił bezwładno

ś

ci działaj

ą

cych dodatkowo na konstrukcj

ę

w wyniku wpły-

wów dynamicznych, obci

ąż

eniu modelu obliczeniowego konstrukcji wszystkimi obci

ą

-

ż

eniami statycznymi i dynamicznymi (siła wymuszaj

ą

ca i siły bezwładno

ś

ci) i sprawdze-

niu tak obci

ąż

onej konstrukcji pod wzgl

ę

dem wytrzymało

ś

ciowym zgodnie z wymaga-

niami obowi

ą

zuj

ą

cych norm na obliczenia statyczne i projektowanie konstrukcji.

Charakterystyki dynamiczne konstrukcji (budynku) to:

wyznaczone analitycznie (z modelu) lub do

ś

wiadczalnie (z pomiaru) cz

ę

stotliwo

ś

ci (lub

okresy) drga

ń

własnych i odpowiadaj

ą

ce im postacie drga

ń

własnych,

tłumienie.

background image

Zjawisko rezonansu polega na znacznym wzro

przypadku zgodno

ś

ci warto

ś

ci cz

muszenia p. Zamieszczony na rys. 1! wykres rezonan

czynnika dynamicznego p od stosunku

D. Współczynnik dynamiczny {3 jest to stosunek warto

warto

ś

ci przemieszczenia uzyskanej podczas statycznego obci

warto

ś

ci co amplituda siły wymuszaj

braku tłumienia (D = 0) amplitudy drga

prowadzi do zniszczenia konstrukcji. Im

amplitud w strefie rezonansu. W praktyce przyjmuje si

to

ś

ci stosunkup/f od 0,85 do 1,15. Przyj

nansu p = f podyktowane jest nieuniknionymi rozbie

rzeczywist

ą

konstrukcj

ą

, wynikaj

ą

cymi

lecz tak

ż

e np. ze zmian obci

ąż

e

ń

(mas) podczas u

Siły bezwładno

ś

ci mo

ż

na wyznaczy

analitycznie - w efekcie wykonania oblicze

nego wymuszenia; wymuszeniem w przypadku

muszaj

ą

ca przyło

ż

ona do konstrukcji budynku, natomiast

charakteryzuje tzw. wymuszenie kinematyczne, czyli

miejscu posadowienia konstrukcji,

do

ś

wiadczalnie - przez pomno

przez pomierzone warto

Wymuszenie kinematyczne wyznacza si

podanie amplitudy drga

spektrum odpowiedzi (okre

chem podło

ż

a),

czasowy przebieg drga

Nale

ż

y podkre

ś

li

ć

,

ż

e poniewa

przypadku wi

ę

kszo

ś

ci wpływów parasejsmicznych składowe piono

nego wpływu na konstrukcj

ę

budynku, natomiast

polega na znacznym wzro

ś

cie amplitud przemieszcze

ś

ci cz

ę

stotliwo

ś

ci drga

ń

własnych konstrukcji/z cz

Zamieszczony na rys. 1! wykres rezonansowy przedstawia zale

czynnika dynamicznego p od stosunku p/f przy

ż

nych warto

ś

ciach ułamka tłumienia krytycznego

{3 jest to stosunek warto

ś

ci amplitudy przemieszcze

ci przemieszczenia uzyskanej podczas statycznego obci

ąż

enia konstrukcji

ci co amplituda siły wymuszaj

ą

cej. Z przedstawionego wykresu wynika,

0) amplitudy drga

ń

mog

ą

teoretycznie wzrasta

ć

do niesko

prowadzi do zniszczenia konstrukcji. Im wi

ę

ksza warto

ść

tłumienia, tym mniejszy wzrost warto

zonansu. W praktyce przyjmuje si

ę

,

ż

e strefa rezonansu obejmuje przedział war

0,85 do 1,15. Przyj

ę

cie strefy o szeroko

ś

ci ±15% od punktu

podyktowane jest nieuniknionymi rozbie

ż

no

ś

ciami pomi

ę

dzy mode

, wynikaj

ą

cymi nie tylko z przybli

ż

e

ń

modelowych i niedokładno

ąż ń

(mas) podczas u

ż

ytkowania budynku.

na wyznaczy

ć

dwoma sposobami:

w efekcie wykonania oblicze

ń

dynamicznych modelu konstruk

nego wymuszenia; wymuszeniem w przypadku

ź

ródeł wewn

ę

ż

ona do konstrukcji budynku, natomiast drgania parasejsmiczne

charakteryzuje tzw. wymuszenie kinematyczne, czyli ruch podło

miejscu posadowienia konstrukcji,

przez pomno

ż

enie warto

ś

ci mas znajduj

ą

cych si

przez pomierzone warto

ś

ci przyspieszenia tych mas.

Wymuszenie kinematyczne wyznacza si

ę

do

ś

wiadczalnie i mo

ż

e by

ć

opisane

podanie amplitudy drga

ń

i odpowiadaj

ą

cej jej cz

ę

stotliwo

ś

ci,

spektrum odpowiedzi (okre

ś

la odpowied

ź

budynku na pomierzone wymusze

czasowy przebieg drga

ń

budynku w poziomie jego posadowienia.

e poniewa

ż

budynki projektowane sana obci

ąż

ci wpływów parasejsmicznych składowe pionowe drga

ń

z

budynku, natomiast decyduj

ą

cy jest wpływ drga

ń

4

cie amplitud przemieszcze

ń

drga

ń

w

cji/z cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

wy-

sowy przedstawia zale

ż

no

ść

tzw. współ-

ciach ułamka tłumienia krytycznego

ci amplitudy przemieszcze

ń

drga

ń

do

a konstrukcji sił

ą

o tej samej

su wynika,

ż

e w przypadku

ć

do niesko

ń

czono

ś

ci, co

tłumienia, tym mniejszy wzrost warto

ś

ci

e strefa rezonansu obejmuje przedział war-

od punktu idealnego rezo-

dzy modelem obliczeniowym a

modelowych i niedokładno

ś

ci danych,

dynamicznych modelu konstrukcji dla zna-

ródeł wewn

ę

trznych jest sil

ą

wy-

drgania parasejsmiczne

ruch podło

ż

a (fundamentu) w

ą

cych si

ę

na konstrukcji

ć

opisane przez:

pomierzone wymuszenie ru-

budynku w poziomie jego posadowienia.

budynki projektowane sana obci

ąż

enia pionowe, to w

we drga

ń

z reguły nie maj

ą

istot-

cy jest wpływ drga

ń

poziomych.

background image

5

Bior

ą

c pod uwag

ę

pracochłonno

ść

omawianych powy

ż

ej oblicze

ń

podano w normie PN-

85/B-02170 przybli

ż

ony sposób oceny wpływów parasejsmicznych (

ś

ci

ś

lej wpływu poziomych

składowych drga

ń

) na budynek za pomoc

ą

tzw. skal wpływów dynamicznych SWD-I i SWD-II.

Skale te dotycz

ą

najcz

ęś

ciej spotykanych typów budynków niskich i

ś

rednio wysokich (do 5 kondy-

gnacji nadziemnych wł

ą

cznie) wykonanych z elementów murowych (przeznaczonych do r

ę

cznego

układania jak cegła, pustaki itp.), wiełkoblokowych oraz wielkopłytowych.

Skala SWD-I odnosi si

ę

do budynków o kształcie zwartym o małych wymiarach ze-

wn

ę

trznych rzutu poziomego (nie przekraczaj

ą

cych 15 m), jedno - lub dwukondy-

gnacyjnych i o wysoko

ś

ci nie przekraczaj

ą

cej

ż

adnego z wymiarów rzutu poziome-

go.

Skala SWD-II odnosi si

ę

do budynków nie wy

ż

szych ni

ż

pi

ęć

kondygnacji, których

wysoko

ść

jest mniejsza od podwójnej najmniejszej szeroko

ś

ci budynku w rzucie po-

ziomym oraz do budynków niskich (do dwóch kondygnacji), lecz nie spełniaj

ą

cych wa-

runków podanych dla skali SWD-1.

O

CENA WPŁYWU DRGA

Ń

NA LUDZI PRZEBYWAJ

Ą

CYCH W BUDYNKACH

.

Drgania mog

ą

by

ć

odbierane przez ludzi w sposób czynny lub w sposób bierny. Czynny od-

biór drga

ń

dotyczy ludzi maj

ą

cych bezpo

ś

redni wpływ na prac

ę

ź

ródeł drga

ń

, nadzoruj

ą

cych

lub obsługuj

ą

cych urz

ą

dzenia wytwarzaj

ą

ce drgania: robotnik drogowy pracuj

ą

cy młotem pneuma-

tycznym lub obsługuj

ą

cy walec wibracyjny, kierowca lub konduktor w poje

ź

dzie, pilarz

ś

cinaj

ą

cy

drzewa itp. Osoby decyduj

ą

ce si

ę

na wykonywanie takiej pracy podlegaj

ą

prawu pracy i zwi

ą

za-

nym z nim normom sanitarnym, chroni

ą

cym ich przed drganiami szkodliwymi dla ich zdrowia, nato-

miast nie mog

ą

wymaga

ć

zapewnienia im komfortu w tym zakresie.

W ochronie

ś

rodowiska rozwa

ż

a si

ę

tzw. bierny odbiór drga

ń

, czyli wpływ drga

ń

na czło-

wieka, który nie obsługuje

ź

ródeł drga

ń

ani nie ma bezpo

ś

redniego wpływu na ich prac

ę

, np.

mieszka

ń

cy budynku, do którego docieraj

ą

drgania komunikacyjne, pracownicy biurowca znajduj

ą

-

cego si

ę

obok hal produkcyjnych itp. W tych przypadkach diagnostyka wpływu drga

ń

na ludzi wyko-

nywana jest w Polsce na podstawie normy PN-88/B-02173, zgodnej ze standardami ISO. Norma

ta okre

ś

la dopuszczalne warto

ś

ci parametrów drga

ń

mechanicznych w celu zapewnienia wyma-

ganego komfortu przebywania ludzi w pomieszczeniach, w zale

ż

no

ś

ci od:

przeznaczenia pomieszczenia w budynku (mieszkalne, biura, warsztaty pracy,

szpitale, precyzyjne laboratoria itp.),

pory wyst

ę

powania drga

ń

(dzie

ń

, tj. od godz. 6 do 22 lub noc, tj. od godz. 22 i do 6),

charakteru i powtarzalno

ś

ci drga

ń

,

kierunku działania drga

ń

(drgania poziome lub pionowe) i pozycji człowieka

podczas odbioru drga

ń

(stoj

ą

ca lub le

żą

ca).

Warto

ść

współczynnika szczytu analizowanych drga

ń

nie powinna przekracza

ć

5.

Podstaw

ą

oceny s

ą

wyniki analizy cz

ę

stotliwo

ś

ciowej drga

ń

zarejestrowanych w miejscu od-

bioru ich przez człowieka. Oceny tej dokonuje si

ę

odr

ę

bnie dla kierunków poziomych x i y i pio-

nowego z, przy zało

ż

eniu,

ż

e:

background image

6

drgania w kierunku x i y oraz z traktowane s

ą

odpowiednio jako poziome i pionowe

dla ciała ludzkiego w ci

ą

gu dnia (w godzinach od 6 do 22),

drgania w kierunku x i y traktowane s

ą

jako pionowe, a drgania pionowe z jako po-

ziome dla człowieka b

ę

d

ą

cego w pozycji le

żą

cej, w ci

ą

gu nocy (w godzinach od 22 do

6).

Wspomniana norma dopuszcza dwie mo

ż

liwo

ś

ci przeprowadzenia oceny wpływu drga

ń

na

ludzi:

na podstawie skorygowanej w dziedzinie cz

ę

stotliwo

ś

ci warto

ś

ci skutecznej (RMS) przy-

spieszenia lub pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

albo

na podstawie warto

ś

ci skutecznej (RMS) przyspieszenia lub pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

w pasmach

1/3 oktawowych (tercjowych).

Poni

ż

ej omówiono, jako cz

ęś

ciej stosowany, drugi sposób oceny, w którym ocena polega na

porównaniu wg warunku;

a<a lub v<v

dop

zmierzonych warto

ś

ci skutecznych (RMS) przyspieszenia drga

ń

a lub pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

v w

pasmach 1 /3 oktawowych dla analizowanego kierunku drga

ń

z odpowiednimi warto

ś

ciami do-

puszczalnymi a lub v

ć

o

, Warto

ś

ci dopuszczalne przy spieszenia lub pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

w pasmach 1/3

oktawowych (tercjowych) wyznacza si

ę

wg wzoru:

a

dop

= a

i

- n lub v

dop

= v

i

* n

gdzie:

a

dop

(v

dop

) - dopuszczalna warto

ść

przyspieszenia (pr

ę

dko

ś

ci) w kierunku odbioru drga

ń

dla

pasma tercjowego o cz

ę

stotliwo

ś

ci

ś

rodkowej f

i

a

i

(v

i

) -warto

ść

przyspieszenia (pr

ę

dko

ś

ci) odpowiadaj

ą

ca progowi odczuwalno

ś

ci drga

ń

przez człowieka dla pasma tercjowego o cz

ę

stotliwo

ś

ci

ś

rodkowej f

i

n - współczynnik przyjmowany w zale

ż

no

ś

ci od przeznaczenia pomieszczenia, pory wyst

ę

po-

wania oraz charakteru drga

ń

i ich powtarzalno

ś

ci

background image

7

O

CENA WPŁYWU DRGA

Ń

NA URZ

Ą

DZENIA ZNAJDUJ

Ą

CE SI

Ę

W BUDYNKACH

.

Podstaw

ą

dokonania oceny wpływu drga

ń

na poszczególne urz

ą

dzenia jest porównanie

wyników pomiaru drga

ń

z warto

ś

ciami dopuszczalnymi amplitud drga

ń

podanymi przez producenta

lub u

ż

ytkownika urz

ą

dzenia. Ograniczenia wpływu drga

ń

wynikaj

ą

z wymaga

ń

technologicznych w

zakresie prawidłowego funkcjonowania urz

ą

dzenia, np. utrzymanie idealnie płaskiej powierzchni

płynnego metalu w procesie produkcji szkła płaskiego lub elementów optycznych, prawidłowe

funkcjonowanie dysków w urz

ą

dzeniach komputerowych du

ż

ej mocy, stabilno

ść

obrazu mikro-

skopów elektronowych itd. Warto

ś

ci dopuszczalne mog

ą

by

ć

podane przez producenta (lub u

ż

yt-

kownika) w postaci warto

ś

ci szczytowej lub skutecznej (RMS): przemieszczenia – d

u

- pr

ę

dko

ś

ci - v

u

lub przyspieszenia - a

u

drga

ń

, okre

ś

lonej ogólnie lub dla pewnego pasma cz

ę

stotliwo

ś

ci.

Je

ż

eli nie s

ą

znane wymagania producenta urz

ą

dzenia, to mo

ż

na posłu

ż

y

ć

si

ę

dopusz-

czalnymi warto

ś

ciami skutecznymi pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

v

a

podanymi normie dla urz

ą

dze

ń

zakwalifi-

kowanych do poszczególnych klas wra

ż

liwo

ś

ci na drgania. Klasa I – bardzo wra

ż

liwe, klasa II –

ś

rednio wra

ż

liwe, klasa III – mało wra

ż

liwe, klasa IV – prawie niewra

ż

liwe, klasa V – zupełnie

niewra

ż

liwe.

Ze wzgl

ę

du na kryteria oceny wyró

ż

niono dwie grupy urz

ą

dze

ń

:

maszyny i przyrz

ą

dy mechaniczne,

urz

ą

dzenia precyzyjne.

W odniesieniu do pierwszej grupy (maszyny i przyrz

ą

dy mechaniczne) - do oceny przez po-

równanie z warto

ś

ciami dopuszczalnymi v

u

nale

ż

y przyjmowa

ć

najwi

ę

ksze warto

ś

ci skuteczne pr

ę

d-

ko

ś

ci drga

ń

, zmierzone w jednym kierunku (jedna składowa) na poziomie podstawy przy unierucho-

mionej maszynie.

W przypadku drga

ń

harmonicznych o cz

ę

stotliwo

ś

ci f

u

dopuszczalne warto

ś

ci skuteczne

przemieszcze

ń

d

u

lub przyspiesze

ń

a

U

mo

ż

na oblicza

ć

wg wzorów:











2







 2







W stosunku do grupy drugiej, tj. w laboratoriach, w których umieszczone s

ą

mikroskopy,

wagi precyzyjne, optyczne przyrz

ą

dy pomiarowe oraz w laboratoriach hydraulicznych nale

ż

y

przyjmowa

ć

dopuszczaln

ą

warto

ść

skuteczn

ą

amplitudy pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

v

t

dla klasy I, przy czym

wypadkowa pomierzonych warto

ś

ci skutecznych pr

ę

dko

ś

ci v

x

, v

y

i v

z

z trzech wzajemnie prostopa-

dłych kierunków x, y i z powinna spełnia

ć

warunek:











 0,0001





background image

8

M

ETODYKA POMIARÓW DRGA

Ń

DLA CELÓW DIAGNOSTYCZNYCH

.

Pomiar wibracji wymaga zastosowania aparatury specjalistycznej, przeznaczonej do tego

celu.

Elementy układu pomiarowego musz

ą

by

ć

dobrane pod wzgl

ę

dem:

rodzaju wielko

ś

ci mierzonej, charakteryzuj

ą

cej drgania (przemieszczenie - czujnik drogi,

pr

ę

dko

ść

- geofon, przyspieszenie - akcelerometr),

zakresu pomiarowego, tj. maksymalnej warto

ś

ci amplitudy (wielko

ś

ci mierzonej), jak

ą

mog

ą

pomierzy

ć

z zało

ż

on

ą

dokładno

ś

ci

ą

; wg definicji zakres pomiarowy jest to zbiór warto-

ś

ci wielko

ś

ci mierzonej, dla których przyjmuje si

ę

,

ż

e bł

ą

d przyrz

ą

du pomiarowego jest za-

warty w okre

ś

lonych granicach(nic przekracza warto

ś

ci bł

ę

du granicznego),

zakresu cz

ę

stotliwo

ś

ci, w którym mog

ą

pracowa

ć

- w diagnostyce wpływu drga

ń

na bu-

dynki i ludzi w budynkach musi by

ć

to przedział od 1 do 100 Hz,

czuło

ś

ci, wyra

ż

onej ilorazem przyrostu odpowiedzi przyrz

ą

du pomiarowego (zmiennej ob-

serwowanej, np. przesuni

ę

cia wskazówki na podziałce) przez odpowiadaj

ą

cy mu przyrost

sygnału wej

ś

ciowego (przyrost wielko

ś

ci mierzonej),

dokładno

ś

ci układu pomiarowego, charakteryzowanej przez bł

ą

d pomiaru jego elementów

składowych.

Do przybli

ż

onej oceny wpływu drga

ń

na budynki lub oceny wpływu drga

ń

na ludzi mo

ż

liwe jest

wykorzystanie miernika (dozymetru) z wbudowanymi skalami wpływu. Miernik laki nie rejestruje

przebiegów czasowych drga

ń

, a jedynie wskazuje warto

ś

ci przekroczenia poszczególnych progów

wpływu drga

ń

na budynki lub na ludzi w budynkach. Nale

ż

y jednak pami

ę

ta

ć

,

ż

e wskazania miernika

maj

ą

charakter czysto dozymetryczny, nie stanowi

ą

pełnej informacji o drganiach i nie mog

ą

by

ć

wykorzystane np. do pełnej (modelowej) analizy wpływu drga

ń

na konstrukcj

ę

budynku, sporz

ą

dza-

nia charakterystyk wymuszenia (np. w postaci spektrum odpowiedzi) czy do prognozowania wpływu

drga

ń

w sytuacjach podobnych do aktualnie mierzonej.

Warunki pomiaru nale

ż

y okre

ś

li

ć

w programie bada

ń

, który w nawi

ą

zaniu do celu

bada

ń

powinien zawiera

ć

m.in.:

inwentaryzacj

ę

ź

ródeł drga

ń

, maj

ą

cych wpływ na badane obiekty,

wybór obiektów (budynków) do bada

ń

, je

ż

eli maj

ą

one reprezentowa

ć

wi

ę

ksz

ą

liczb

ę

bu-

dynków,

dobór aparatury pomiarowej,

przewidywane rozmieszczenie punktów pomiarowych,

harmonogram bada

ń

.

Przy wyborze obiektów bada

ń

bierze si

ę

pod uwag

ę

:

usytuowanie budynków wzgl

ę

dem

ź

ródeł drga

ń

(np. odległo

ść

od jezdni),

typy konstrukcji budynków, ich stan techniczny i cechy dynamiczne oraz ich reprezentatyw-

no

ść

dla całych grup s

ą

siednich obiektów,

warunki propagacji drga

ń

,

background image

9

archiwalne materiały pomiarowe,

mo

ż

liwo

ść

dost

ę

pu do budynków i poszczególnych pomieszcze

ń

.

Pomiary mo

ż

na podzieli

ć

na:

pomiary dora

ź

ne (wyrywkowe), wykonywane sporadycznie w krótkim czasie,

monitoring, tj. pomiary wykonywane w sposób ci

ą

gły; stosowanie monitoringu zalecane w za-

rz

ą

dzaniu

ś

rodowiskowym powinno odbywa

ć

si

ę

w przypadku istotnych i powtarzalnych w

czasie wpływów dynamicznych na

ś

rodowisko.

W trakcie pomiaru wyrywkowego nale

ż

y sporz

ą

dzi

ć

protokół pomiarowy, odnotowuj

ą

c

dane dotycz

ą

ce:

celu pomiaru,

podstawy pomiaru (normy),

ź

ródeł drga

ń

,

u

ż

ytej aparatury i jej ustawie

ń

(zakresów pomiarowych),

opisu budynku i jego stanu technicznego,

rozmieszczenia punktów pomiarowych (najlepiej ze szkicem),

przebiegu pomiarów oraz jego warunków (atmosferycznych, przypadkowych zakłóce

ń

itp.),

składu osobowego zespołu pomiarowego.

Protokół powinien tak

ż

e zawiera

ć

zestawienie warto

ś

ci odczytanych w trakcie pomiaru (w

szczególno

ś

ci dotyczy to odczytów z miernika dozymetrycznego).

W przypadku systemu monitoringu powinien zosta

ć

sporz

ą

dzony opis systemu zawieraj

ą

cy

schemat systemu, dane wymienione powy

ż

ej w punktach od a) do 0 waz instrukcj

ę

obsługi sys-

temu.

background image

10

B

Ł

Ę

DY WYKONAWSTWA W DIAGNOSTYCE WPŁYWU WIBRACJI NA

Ś

RODOWISKO

.

Wadliwe oceny wpływu wibracji na

ś

rodowisko nie s

ą

niestety rzadko

ś

ci

ą

. W

ś

ród najcz

ę

-

ś

ciej popełnianych bł

ę

dów wymieni

ć

mo

ż

na:

zastosowanie niewła

ś

ciwej aparatury pomiarowej, tj. nieprzystosowanej do pomiaru drga

ń

o

niskich cz

ę

stotliwo

ś

ciach (od 1 Hz do 100 Hz) albo o nieodpowiednim zakresie pomiaro-

wym; zdarzaj

ą

si

ę

np. przypadki stosowania aparatury wyspecjalizowanej do pomiaru ha-

łasu,

niewyeliminowanie wpływu hałasu na czujniki do pomiaru drga

ń

,

wykonywanie pomiaru w niewła

ś

ciwych dla zastosowanej aparatury warunkach temperatury

i wilgotno

ś

ci,

wynikaj

ą

cy z nieznajomo

ś

ci pracy dynamicznej konstrukcji - pomiar drga

ń

w niewła

ś

ci-

wych punktach budynku, np. pomiar lokalnych drga

ń

elementów konstrukcji lub pomiar w

miejscach, gdzie nie wyst

ą

pi

ą

maksymalne warto

ś

ci wpływu drga

ń

na ludzi czy urz

ą

dzenia

w budynku,

mocowanie czujników pomiarowych w miejscach niezwi

ą

zanych z konstrukcj

ą

(odparzone

tynki, niezwi

ą

zane z podło

ż

em posadzki, np. lu

ź

ne klepki parkietu itp.),

niewła

ś

ciwe przyj

ę

cie wymuszenia kinematycznego w obliczeniach dynamicznych konstruk-

cji, np. w postaci przebiegu czasowego drga

ń

gruntu bez uwzgl

ę

dnienia redukcji drga

ń

wyni-

kaj

ą

cej z interakcji dynamicznej grunt-budynek,

analiza przesterowanych przebiegów drga

ń

(przekroczony zakres pomiarowy) lub przebiegów

o zbyt wysokim poziomie szumów w stosunku do analizowanego sygnału pomiarowego,

analiza przebiegów drga

ń

wraz z zarejestrowanymi lokalnymi zakłóceniami (np. chodzenie

ludzi w pobli

ż

u czujnika pomiarowego, trzaskanie drzwiami) lub zakłóceniami aparaturowymi

(w przypadku sprz

ę

tu pomiarowego słabej jako

ś

ci),

nieodfiltrowanie drga

ń

o wysokich cz

ę

stotliwo

ś

ciach przed wykonaniem analizy sygnału,

zastosowanie do analiz (do podziału na pasma cz

ę

stotliwo

ś

ci) filtrów o niewła

ś

ciwych cha-

rakterystykach.

background image

11

C

ZYNNIKI WPŁYWAJ

Ą

CE NA POZIOM DRGA

Ń

PARASEJSMICZNYCH

.

A. rodzaj i typ mechaniczny oraz stan zachowania pojazdu wywołuj

ą

cego drgania. W

szczególno

ś

ci mog

ą

odgrywa

ć

rol

ę

:

kształt pojazdu (przy du

ż

ych pr

ę

dko

ś

ciach) i jego ci

ęż

ar własny,

wywa

ż

enie elementów pojazdu,

stopie

ń

obci

ąż

enia (załadowania) pojazdu,

rodzaj układu resorowania,

stan zachowania pojazdu, szczególnie układu resorowania i kół (niewywa-

ż

enia kół, owa-

iizacja, lokalne spłaszczenia na obwodzie koła),

sposób przekazywania drga

ń

na szyn

ę

,

rozstaw osi zestawów kołowych (poruszaj

ą

cych si

ę

po torze stykowym).

B. rodzaj i stan nawierzchni (np. tor, podtorze), po której porusza si

ę

po

jazd. W szczególno

ś

ci:

rodzaj szyny (styki szyn, styk z kołem, przekazanie obci

ąż

e

ń

),

sposób podparcia szyny, rodzaj i wielko

ść

podpór (podkłady drewniane, betonowe, po-

przeczne, podłu

ż

ne, płyty itp.),

elementy przenosz

ą

ce drgania z szyny na otoczenie (podtorze, wibroizolacja itp.),

sztywno

ść

pionowa i pozioma całej nawierzchni,

rozwi

ą

zania w miejscach osobliwych (skrzy

ż

owania, rozjazdy, zwrotnice, łuki itp.),

stan nawierzchni (nierówno

ś

ci nawierzchni drogowej, falisto

ść

szyn itp.)

C. sposób poruszania si

ę

pojazdu (tzw. stany jazdy), w tym:

pr

ę

dko

ść

pojazdu,

tor ruchu (prosta, łuk),

zatrzymywanie si

ę

i ruszanie pojazdu,

nakładanie

si

ę

drga

ń

wywołanych

ruchem

wi

ę

kszej

liczby

pojazdów

(np.

równoczesne mijanie si

ę

pojazdów).

D. rodzaj i stan podło

ż

a, przez które propaguj

ą

sie drgania:

budowa geotechniczna podło

ż

a,

warunki wodne w podło

ż

u,

wyst

ę

powanie przegród w gruncie, szczelin, infrastruktury podziemnej itp.

E. odległo

ść

i usytuowanie obiektu odbieraj

ą

cego drgania w stosunku do

ź

ródła drga

ń

.

F. rodzaj i stan obiektu odbieraj

ą

cego drgania:

typ budynku, jego konstrukcja i geometria,

sposób posadowienia,

stan zachowania obiektu,

obci

ąż

enia i inne wpływy dodatkowe,

cechy dynamiczne konstrukcji (cz

ę

stotliwo

ś

ci drga

ń

własnych, tłumienie).

G. w odniesieniu do metra dochodz

ą

dodatkowo dwa czynniki:

zagł

ę

bienie tunelu metra,

rodzaj obudowy tunelu, przez któr

ą

propagowane s

ą

drgania na zewn

ą

trz.

background image

12

W przypadku innych

ź

ródeł drga

ń

czynniki wymienione w grupach D, E i F (czyli zwi

ą

zane

z propagacj

ą

i odbiorem drga

ń

przez budynki) zachowaj

ą

swoj

ą

wa

ż

no

ść

, natomiast zmianie

ulegn

ą

czynniki zwi

ą

zane z generowaniem drga

ń

. I tak poziom drga

ń

wywołanych wbijaniem

pali fundamentowych lub

ś

cianek szczelnych b

ę

dzie zale

ż

ał m.in. od:

rodzaju i konstrukcji pala lub elementu

ś

cianki szczelnej (wbijanie rury obsa-dowej lub

bezpo

ś

rednio pala, przekrój poprzeczny wbijanego elementu oraz kształt stopy wbijane-

go elementu itp.),

technologii wbijania (udarowe, wibracyjne),

parametrów pracy urz

ą

dzenia wbijaj

ą

cego (cz

ę

stotliwo

ść

pracy wibratora i warto

ść

wzbu-

dzanej siły dynamicznej, wysoko

ść

spadania młota kafara itp.),

budowy podło

ż

a w miejscu wbijania pala (opory wbijania).

Poziom drga

ń

wywołanych prac

ą

wibracyjnych walców drogowych b

ę

dzie zale

ż

ał m.in. od:

typu walca wibracyjnego b

ę

d

ą

cego

ź

ródłem drga

ń

,

parametrów pracy walca, takich jak amplituda i cz

ę

stotliwo

ść

wibracji oraz warto

ś

ci wzbu-

dzanej siły dynamicznej,

typu zag

ę

szczanego podło

ż

a, jego naturalnej sztywno

ś

ci i stanu zag

ę

szczenia.

W przypadku drga

ń

wywołanych wybuchami i odstrzałami (np. w kamieniołomach lub kopal-

niach odkrywkowych) charakteryzuj

ą

cymi to

ź

ródło drga

ń

, czynnikami, które trzeba bra

ć

pod uwa-

g

ę

s

ą

m.in.:

rodzaj zapalników i materiału wybuchowego oraz wielko

ść

zastosowanego ładunku,

technologia strzelania: ładunki całe lub dzielone, długo

ść

otworów strzelniczych i ich układ w

stosunku do górotworu i miejsca odbioru drga

ń

, rozmieszczenie poziome j pionowe otworów

strzelniczych,

budowa geologiczna eksploatowanego zło

ż

a, morfologia terenu, poziom wody gruntowej.

P

RZYKŁADY WPŁYWU WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA POZIOM DRGA

Ń

PARASEJSMICZNYCH

.

wpływ stanu kół pojazdu

wpływ sztywno

ś

ci podło

ż

a

wpływ pr

ę

dko

ś

ci pojazdu i obci

ąż

enia u

ż

ytkowego

wpływ odległo

ś

ci od

ź

ródia drga

ń

(propagacja drga

ń

)

interakcja dynamiczna - przenoszenie si

ę

drga

ń

z gruntu na budynek

background image

13

P

ROCEDURY OCHRONY

Ś

RODOWISKA PRZED DRGANIAMI

.

Stref

ę

, w której zabudowa wymaga uwzgl

ę

dnienia (zarówno w projektowaniu, jak i eksplo-

atacji) wpływów dynamicznych (parasejsmicznych) wywołanych przez dane

ź

ródło drga

ń

nazy-

wa si

ę

stref

ą

oddziaływa

ń

dynamicznych (lub stref

ą

wpływów dynamicznych) tego

ź

ródła.

Rozmiar tej strefy okre

ś

la si

ę

poprzez podanie zasi

ę

gu strefy oddziaływa

ń

dynamicznych,

czyli odległo

ś

ci od

ź

ródła drga

ń

do granicy strefy. Zasi

ę

g strefy powinien zosta

ć

ustalony dla

danego; go

ź

ródła drga

ń

i w nawi

ą

zaniu do istniej

ą

cych warunków gruntowo-wodnych na pod-

stawie pomiarów dynamicznych.

W praktyce, w odniesieniu do zabudowy w strefie oddziaływa

ń

dynamicznych, mog

ą

wy-

st

ą

pi

ć

nast

ę

puj

ą

ce sytuacje diagnostyczne:

istniej

ą

cy budynek podlega wpływom dynamicznym z istniej

ą

cego

ź

ródła drga

ń

,

projektowany budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z istniej

ą

cego

ź

ródła

drga

ń

,

istniej

ą

cy budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z projektowanego

ź

ródła

drga

ń

(np. inwestycji komunikacyjnej),

projektowany budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z projektowanego

ź

ródła

drga

ń

.

1) Istniej

ą

cy budynek podlega wpływom dynamicznym z istniej

ą

cego

ź

ródła drga

ń

Jest to sytuacja stosunkowo prosta: nale

ż

y wykona

ć

pomiary dynamiczne w budynku i do-

kona

ć

ocen diagnostycznych oraz, je

ś

li to konieczne, poda

ć

sposoby ochrony budynku przed nad-

miernym poziomem drga

ń

.

2) Projektowany budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z istniej

ą

cego

ź

ródła

drga

ń

W tej sytuacji konieczne jest wykonanie prognozy wpływu drga

ń

na projektowany budynek na

podstawie pomiarów drga

ń

wywołanych przez istniej

ą

ce

ź

ródło drga

ń

w istniej

ą

cych budynkach

podobnych do projektowanego (pod wzgl

ę

dem konstrukcji, usytuowania wzgl

ę

dem

ź

ródła drga

ń

,

warunków posadowienia itp.). Je

ż

eli nie ma mo

ż

liwo

ś

ci skorzystania z wyników takich pomiarów

(np. nie istnieje porównywalny budynek), to nale

ż

y wykona

ć

pomiary drga

ń

gruntu w miejscu

przyszłego posadowienia projektowanego budynku, a nast

ę

pnie sporz

ą

dzi

ć

prognoz

ę

, uwzgl

ę

d-

niaj

ą

c redukcj

ę

drga

ń

na styku grunt-budynek. Nie uwzgl

ę

dnienie zjawiska redukcji drga

ń

przeka-

zuj

ą

cych si

ę

z gruntu na budynek grozi znacznym przewymiarowaniem konstrukcji budynku oraz

ewentualnym wykonaniem zb

ę

dnych, a kosztownych, zabezpiecze

ń

wibroizolacyjnych.

Prognoza powinna zawiera

ć

ocen

ę

wpływu przewidywanych drga

ń

na konstrukcj

ę

budynku,

a tak

ż

e na ludzi (i ewentualnie urz

ą

dzenia) w budynku, obliczenia dynamiczne w celu okre

ś

lenia sił

bezwładno

ś

ci obci

ąż

aj

ą

cych konstrukcj

ę

(je

ś

li to konieczne do uwzgl

ę

dnienia w projekcie budyn-

ku), zalecenia konstrukcyjne wraz z proponowanymi w uzasadnionych przypadkach

ś

rodkami

technicznymi maj

ą

cymi na celu obni

ż

enie poziomu drga

ń

budynku.

background image

14

3) Istniej

ą

cy budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z projektowanego

ź

ródła

drga

ń

(nowej inwestycji)

Ze wzgl

ę

du na wpływy dynamiczne, przed rozpocz

ę

ciem prac zwi

ą

zanych z budow

ą

lub

modernizacj

ą

ź

ródła drga

ń

(np. drogi, linii tramwajowej, metra itp.), powinny zosta

ć

wykonane

nast

ę

puj

ą

ce prace:

inwentaryzacja stanu technicznego (uszkodze

ń

) zabudowy istniej

ą

cej w strefie oddziaływa

ń

dynamicznych

ź

ródła drga

ń

,

badania tła dynamicznego, tj. wpływów dynamicznych na istniej

ą

c

ą

zabudowy pochodz

ą

cych

z dotychczasowych

ź

ródeł drga

ń

działaj

ą

cych przed rozpocz

ę

ciem budowy nowej inwesty-

cji,

prognoza wpływu na istniej

ą

c

ą

zabudow

ę

drga

ń

wywołanych budow

ą

i eksploatacj

ą

nowej

inwestycji.

Inwentaryzacja stanu technicznego poszczególnych obiektów istniej

ą

cej zabudowy powinna

zawiera

ć

obok danych ogólnych (adres, wła

ś

ciciel, rok budowy, przeznaczenie itd.) podstawowe

dane materiałowo-konstrukcyjne budynku .(w tym tak

ż

e sposób i gł

ę

boko

ść

posadowienia), dane o

budowie geotechnicznej podło

ż

a, dane o usytuowaniu poziomym i pionowym projektowanego

ź

ródła

drga

ń

wzgl

ę

dem obiektu, a tak

ż

e o technologii budowy w s

ą

siedztwie inwentaryzowanego obiektu

oraz szczegółowy opis uszkodze

ń

wyst

ę

puj

ą

cych w inwentaryzowanym obiekcie.

W celu okre

ś

lenia tła dynamicznego powinny zosta

ć

przeprowadzone pomiary drga

ń

pocho-

dz

ą

cych ze

ź

ródeł działaj

ą

cych przed rozpocz

ę

ciem budowy nowej inwestycji. Pomiary powinny zo-

sta

ć

wykonane w wybranych budynkach, reprezentatywnych (pod wzgl

ę

dem konstrukcji, lokalizacji,

warunków posadowienia i propagacji drga

ń

itd.) dla zabudowy znajduj

ą

cej si

ę

w strefie oddziaływa

ń

dynamicznych nowej inwestycji. Pomiary powinny uwzgl

ę

dnia

ć

ocen

ę

wpływu drga

ń

na konstrukcj

ę

budynków, jak i na ludzi w tych budynkach przebywaj

ą

cych.

Prognoza wpływu drga

ń

wywołanych budow

ą

i eksploatacj

ą

nowej inwestycji na istniej

ą

c

ą

za-

budow

ę

powinna zawiera

ć

:

a) inwentaryzacj

ę

ź

ródeł drga

ń

, jakie wyst

ą

pi

ą

w czasie budowy nowej inwestycji, wytypowanie

obiektów budowlanych, które mog

ą

si

ę

znale

źć

w zasi

ę

gu wpływów dynamicznych pocho-

dz

ą

cych z tych

ź

ródeł oraz okre

ś

lenie sposobów zabezpieczenia zabudowy przed nadmier-

nym wpływem tych drga

ń

,

b) wst

ę

pne okre

ś

lenie obiektów najbardziej nara

ż

onych na wpływy dynamiczne wywołane

przyszł

ą

eksploatacj

ą

nowej inwestycji, przewidywany poziom tych wpływów oraz propono-

wane w uzasadnionych przypadkach

ś

rodki techniczne maj

ą

ce na celu lokalne obni

ż

enie

tego poziomu,

c) wskazanie obiektów, w których drgania powinny by

ć

monitorowane przez pomiary dynamicz-

ne prowadzone w sposób ci

ą

gły lub przez okresowe pomiary kontrolne.

Niezale

ż

nie od lego, czy nowa inwestycja b

ę

dzie stanowi

ć

w przyszło

ś

ci

ź

ródło drga

ń

, czy

te

ż

nie, bardzo wa

ż

ne (a niestety czasem pomijane) s

ą

wpływy dynamiczne wyst

ę

puj

ą

ce w czasie

budowy. Niektóre urz

ą

dzenia i technologie budowlane mog

ą

by

ć

ź

ródłem znacznych szkodliwych

oddziaływa

ń

na s

ą

siednie budynki, wymieni

ć

tu nale

ż

y m.in. drogowe walce wibracyjne, wbijanie pali

background image

15

fundamentowych w grunt, wibracyjne lub udarowe wbijanie w grunt

ś

cianek szczelnych, wybuchowe

lub udarowe prace wyburzeniowe itd. W razie konieczno

ś

ci ograniczenia poziomu drga

ń

powinny

zosta

ć

okre

ś

lone parametry pracy urz

ą

dze

ń

wywołuj

ą

cych drgania (np. dopuszczalne wysoko

ś

ci

spadania młota kafara, dopuszczalne cz

ę

sto

ś

ci i amplitudy pracy urz

ą

dze

ń

wibracyjnych) oraz od-

legło

ś

ci od zabudowy, w jakich te urz

ą

dzenia mog

ą

pracowa

ć

przy zachowaniu zaleconych pa-

rametrów pracy. Bior

ą

c pod uwag

ę

tymczasowy charakter

ź

ródeł drga

ń

wyst

ę

puj

ą

cych w trakcie bu-

dowy mo

ż

na najcz

ęś

ciej pomin

ąć

wpływ tych drga

ń

na ludzi przebywaj

ą

cych w budynkach, o ile nie

s

ą

to prace prowadzone w godzinach nocnych, tj. od godziny 22 do godziny 6.

4) Projektowany budynek b

ę

dzie podlegał wpływom dynamicznym z projektowanego

ź

ródła drga

ń

W tym przypadku nale

ż

y wykona

ć

prognoz

ę

drga

ń

, przy czym podstaw

ą

prognozy powinny

by

ć

pomiary wykonane w istniej

ą

cym, podobnym (pod wzgl

ę

dem konstrukcji, usytuowania wzgl

ę

dem

ź

ródła drga

ń

, warunków posadowienia itp.) do projektowanego budynku, który jest poddany wpły-

wom dynamicznym z podobnego do projektowanego

ź

ródła drga

ń

.

background image

16

S

PEKTRUM ODPOWIEDZI

.

Spektrum odpowiedzi zawiera informacje o wymuszeniu kinematycznym. Jest to funkcja

podaj

ą

ca maksymalne warto

ś

ci bezwzgl

ę

dne odpowiedzi oscylatorów na wymuszenie kinema-

tyczne w zale

ż

no

ś

ci od okresów drga

ń

własnych oscylatorów przy zało

ż

onej warto

ś

ci tłumienia.

Rozró

ż

nia si

ę

spektrum przemieszczeniowe /S

d

/, pr

ę

dko

ś

ciowe /S

v

/ i przyspieszeniowe

/S

a

/. Wyra

ż

aj

ą

one odpowied

ź

oscylatora odpowiednio w przemieszczeniach i pr

ę

dko

ś

ciach

wzgl

ę

dnych oraz w przyspieszeniach bezwzgl

ę

dnych.

Zale

ż

no

ś

ci mi

ę

dzy spektrami:













! 

"



#





! 

"



$%

 

%

&'( )



*

- zapis EC8

Punktem wyj

ś

cia dla idei spektrum odpowiedzi jest przyj

ę

cie modelu obiektu w postaci

oscylatora, którego drgania s

ą

wymuszone ruchami podło

ż

a. Dla konkretnej warto

ś

ci

w

/przy

ustalonym D/ oblicza si

ę

przemieszczenie wzgl

ę

dne oscylatora y/t/, wyznaczaj

ą

c jego ekstre-

mum. Absolutna warto

ść

tego ekstremum nazywana jest przemieszczeniem spektralnym. Przy

wykorzystaniu rachunku ró

ż

niczkowego mo

ż

na obliczy

ć

warto

ść

wzgl

ę

dnej pr

ę

dko

ś

ci oraz

bezwzgl

ę

dnego przyspieszenia oscylatora. Wyznaczane w ten sposób warto

ś

ci pr

ę

dko

ś

ci spek-

tralnej oraz przyspieszenia spektralnego daj

ą

w efekcie odpowiednio pr

ę

dko

ś

ciowe oraz bez-

wzgl

ę

dne przyspieszeniowe spektrum odpowiedzi.

background image

17

S

POSOBY OGRANICZENIA WPŁYWÓW DYNAMICZNYCH

.

Je

ż

eli rozwa

ż

any budynek znajduje si

ę

w zasi

ę

gu znacznych oddziaływa

ń

dynamicznych, to

nale

ż

y d

ąż

y

ć

do ograniczenia tych oddziaływa

ń

. Podstawowym i najbardziej skutecznym sposo-

bem jest ograniczenie emisji w

ź

ródle drga

ń

:

regulacja parametrów pracy

ź

ródła drga

ń

, np. cz

ę

stotliwo

ś

ci pracy walca wibracyjnego czy

młota wibracyjnego, wysoko

ś

ci spadania młota kafara, wielko

ś

ci ładunku wybuchowego,

pr

ę

dko

ś

ci pojazdów itp.,

utrzymywanie wła

ś

ciwego stanu technicznego

ź

ródła drga

ń

(zlikwidowanie nierówno

ś

ci

jezdni, reprofilacja kół itd.),

wprowadzenie wibroizolacji w

ź

ródle drga

ń

(w konstrukcji pojazdów, w poł

ą

czeniu szyny z

podtorzem, pomi

ę

dzy podtorzem a podbudow

ą

torowiska) -rys. 36 i 37.

Drug

ą

mo

ż

liwo

ś

ci

ą

jest ograniczenie propagacji drga

ń

poprzez wprowadzenie przegrody wi-

broizolacyjnej pomi

ę

dzy

ź

ródłem drga

ń

a budynkiem . Przegroda taka musi by

ć

dobrana do charak-

teru izolowanych drga

ń

pod wzgl

ę

dem jej konstrukcji (cech materiału), wymiarów i usytuowania

wzgl

ę

dem

ź

ródła drga

ń

i chronionego obiektu.

Trzecia grupa zabezpiecze

ń

dotyczy budynku, szczególnie takiego, który ma by

ć

dopiero bu-

dowany. Mo

ż

liwe jest wprowadzenie wibroizolacji pomi

ę

dzy pod ło

ż

em lub fundamentami a

konstrukcj

ą

budynku. Je

ż

eli przewiduje si

ę

niewielkie przekroczenia progów komfortu w zakre-

sie wpływu drga

ń

na ludzi, to mo

ż

liwe jest zmniejszenie tego wpływu poprzez wprowadzenie war-

stwy wibroizolacyjnej w konstrukcji tzw. podłogi pływaj

ą

cej, a tak

ż

e poprzez zastosowanie wykładzin

podłogowych o odpowiednio dobranych wła

ś

ciwo

ś

ciach.

We wszystkich omawianych tu sytuacjach uprowadzenie wibroizolacji powinno by

ć

poprze-

dzone obliczeniami dynamicznymi (symulacj

ą

numeryczn

ą

) potwierdzaj

ą

cymi skuteczno

ść

wy-

branego wariantu wibroizolacji. Podstaw

ą

oblicze

ń

symulacyjnych s

ą

dane materiałowe dostar-

czone przez producenta materiału wibroizolacyjnego, a obejmuj

ą

ce m.in. warto

ś

ci modułu od-

kształcenia podłu

ż

nego (moduł Younga) i tłumienia drga

ń

w poszczególnych pasmach cz

ę

-

stotliwo

ś

ci. Dobieraj

ą

c wibroizolacj

ę

nale

ż

y zwróci

ć

uwag

ę

na jej skuteczno

ść

w niskich pasmach

cz

ę

stotliwo

ś

ci od 1 do ok. 30 Hz. Jest to szczególnie istotne ze wzgl

ę

du na wpływ drga

ń

nisko-

cz

ę

stotliwo

ś

ciowych na budynki oraz wyst

ę

puj

ą

ce na ogół trudno

ś

ci z wytłumieniem tych drga

ń

.

Z reguły w wy

ż

szych pasmach cz

ę

stotliwo

ś

ci wytłumienie drga

ń

jest łatwiejsze i bardziej sku-

teczne, st

ą

d informacje handlowe cz

ę

sto dotycz

ą

głównie tego zakresu cz

ę

stotliwo

ś

ci. Istotna

jest tak

ż

e informacja na temat starzenia si

ę

materiału wibroizolacyjnego, tj. w jakim stopniu

zmieniaj

ą

si

ę

jego wła

ś

ciwo

ś

ci w czasie.

Konieczno

ść

wykonania oblicze

ń

(lub bada

ń

do

ś

wiadczalnych) potwierdzaj

ą

cych skutecz-

no

ść

wibroizolacji w przypadku konkretnego jej zastosowania wynika m.in. z faktu,

ż

e przewidywa-

nia co do tej skuteczno

ś

ci przekraczaj

ą

mo

ż

liwo

ś

ci intuicyjnej oceny. Na podstawie odczu

ć

aku-

stycznych panuje np. przekonanie,

ż

e im mniej sztywna (bardziej „mi

ę

kka") wibroizolacja, tym wi

ę

k-

sza jej skuteczno

ść

, tymczasem w okre

ś

lonych rozwi

ą

zaniach mo

ż

e ona gorzej spełnia

ć

swoj

ą

rol

ę

od materiału o wi

ę

kszej sztywno

ś

ci. W skrajnych przypadkach

ź

le zaprojektowana wibroizolacja

mo

ż

e by

ć

nieskuteczna lub nawet powodowa

ć

wzrost poziomu wpływów dynamicznych w sto-

background image

18

sunku do sytuacji sprzed wprowadzenia wibroizolacji. Niekiedy istotne jest tak

ż

e sprawdzenie,

jakie zmiany mog

ą

zaj

ść

w samym

ź

ródle drga

ń

po wprowadzeniu wibroizolacji (np. czy nie wzrosn

ą

nadmiernie wychylenia wagonów poruszaj

ą

cych si

ę

po torze z wibroizolacj

ą

).


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
K Stypuła Drgania i wibracje v1
K Stypuła Drgania i wibracje v2
Zagr Drgania (wibracje) w pracy-3, BHP, Bhp Ocena-Ryzyka, Zagrożenia w pracy-DOC, Zagrożenia w prac
Zagr Drgania (wibracje) w pracy-2, Bezpieczenstwo i Higiena Pracy, bhp ocena ryzyka, Zagrożenia w p
K Stypuła Drgania i wibracje v1
Poradnik Drgania i wibracje w transporcie
10 DYNAMIKA DRGANIA
K Stypuła Drgania i wibracje v2
lekcja 4 drgania mechan wibracje hałas w srod pracy
Drgania mechaniczne (wibracje), BHP
drgania gietne belki wspornikowej, Studia, Dynamika maszyn
dynamiczne rownania ruchu przenosnika wibracyjnego rurowego(1)
Modelowanie r. masz - DRGANIA, DYNAMICZNY ELIMINATOR DRGA˙
Drgania mechaniczne (Wibracje)
labor5, inne (budownictwo), T E O R I A S P R E Ż Y S T O Ś C I, XIV.Zagadnienia dynamiczne teorii

więcej podobnych podstron