Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор основных методов исследования динамических характеристик высотных зданий при строительстве в городских условиях с учетом влияния физических факторов производственной среды 8
1.1. Методы инженерного анализа и прогноза 8
1.2. Методы расчета 11
1.3. Экспериментальные методы исследований
1.3.1. Модельные исследования 13
1.3.2. Натурные исследования 14
1.3.3. Использование экспериментальных данных 16
Заключение по Главе 1 17
ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки и задачи численного анализа динамических характеристик многоэтажных зданий 18
2.1. Влияние на здание вибраций, возникающих от движения поездного состава метрополитена 18
2.2. Особенности расчета методом конечных элементов 20
2.3. О выборе модели расчета здания повышенной этажности 23
2.4. Расчет здания на компьютере методом конечных элементов
2.4.1. Конструктивное решение здания 25
2.4.2. Нагрузки, принятые в расчете 28
2.4.2.1. Способ добавления вертикальных нагрузок к массе перекрытий 31
2.4.3. Расчетная модель здания КТЖС-9-18 з
2.4.4. Результаты расчета здания КТЖС-9-18 35
2.5. Расчет собственных частот колебаний панелей перекрытий 35
Заключение по Главе 2 37
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования и анализ воздействия вибрации от движения поездов метрополитена на жилые здания повышенной этажности 40
3.1. Конструкция здания и методика измерений 40
3.2. Измерение первых собственных частот колебаний здания 44
3.3. Измерение динамических характеристик грунта и здания при прохождении поезда метрополитена
3.3.1. Измерительное оборудование и аппаратура 47
3.3.2. Методика измерений 47
3.3.3. Измерение колебаний на свободном грунте и в подвале виброизолированного здания серии КТЖС-9- 18
3.4. Измерение собственных частот колебаний плит перекрытия 68
3.5. Измерение колебаний на этажах исследуемого здания 68
Заключение по Главе 3 90
ГЛАВА 4. Расчет запрограммированной модели здания на гармоническую нагрузку 92
4.1. Методика расчета 92
4.2. Результаты расчета 92
Заключение по главе 4 93
Заключение 95
Библиографический список
- Экспериментальные методы исследований
- Особенности расчета методом конечных элементов
- Измерение динамических характеристик грунта и здания при прохождении поезда метрополитена
- Измерение колебаний на свободном грунте и в подвале виброизолированного здания серии КТЖС-9-
Введение к работе
Актуальность темы.
Развитие научно-технического прогресса делает актуальным изучение динамических явлений в зданиях повышенной этажности в связи с развитием инфраструктуры городов, возникновением в городской среде нового физического фактора - вибраций техногенного характера (например, метро) с частотой воздействия 25-70 Гц и появлением различных динамических эффектов в зданиях, расположенных вблизи такого источника вибрации. Цель диссертационной работы.
Разработка численных и экспериментальных методов для предварительной оценки и анализа динамических явлений в зданиях повышенной этажности на стадии проектирования, строительства и эксплуатации с целью устранения отрицательных эффектов воздействия на элементы конструкции и людей вибраций, вызванных движением поездов метрополитена.
Разработка методики расчета панельных зданий повышенной этажности на ЭВМ (с использованием программного комплекса на основе МКЭ), с помощью которой можно исследовать здания любого типа для оценки и инженерного прогноза поведения конструкций при внешнем вибрационном воздействии, вызванным подвижным составом метрополитена.
Исследование экспериментальными методами динамических характеристик панельного здания повышенной этажности, подвергающегося воздействию вибраций, вызванных движением поезда метрополитена.
Численный и экспериментальный анализы влияния высокочастотных вибраций (25-70 Гц) на элементы конструкции панельного здания. Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработана методика расчета зданий как пространственной структуры с использованием программного комплекса на основе МКЭ.
В результате численного анализа выявлены основные закономерности поведения элементов конструкции панельного здания повышенной этажности в спектре вибрационных частот, возникающих при движении поезда метрополитена.
Проведены натурные исследования динамических явлений в типовом крупнопанельном здании повышенной этажности серии КТЖС-9-18, расположенном вблизи линии метрополитена мелкого заложения, с использованием двух типов измерительной аппаратуры, выполнен анализ влияния на элементы конструкции здания вибраций, вызванных движением поезда метрополитена.
При изучении динамических характеристик здания численными и экспериментальными методами получен эффект, который можно сформулировать следующим образом: вибрации, вызванные движением поезда метрополитена и воздействующие на Ф>1Ц8^ндддащщШШП№о вблизи
БИБЛИОТЕКА СПстср 09 106
здания, возбуждают высшие формы собственных горизонтальных колебаний здания и, как следствие, вертикальные колебания (колебания из плоскости) перекрытий именно верхних этажей. Эту особенность динамических откликов элементов конструкции зданий повышенной этажности необходимо учитывать до начала строительства объекта и при проведении контрольных измерений динамических характеристик уже возведенного здания.
Достоверность работы, полученных результатов и научных заключений подтверждается использованием апробированных методов численного анализа и представленными в диссертационной работе экспериментальными исследованиями.
Практическая значимость.
Примененная методика расчетов является универсальной, с её помощью можно исследовать здания любого типа, что повышает надежность проектных решений для здания, находящегося под действием внешних вибраций техногенного характера.
Выполненные численные исследования позволяют ускорить и удешевить процесс предварительного анализа (в сравнении с экспериментальными исследованиями), заострить внимание на проблемных местах и сделать предварительный вывод о возможности строительства на выбранной площадке.
Проведенные расчеты и экспериментальные исследования показали хорошую сходимость результатов. Таким образом метод конечных элементов (МКЭ) остается сегодня удобным инструментом для анализа и получения предварительных данных о поведении реальной конструкции и ее элементов при различного рода внешних динамических воздействиях.
Выполненные расчеты и экспериментальные исследования позволяют сделать вывод о том, что при изучении динамических явлений в зданиях повышенной этажности, расположенных вблизи линий метро неглубокого заложения, необходимо исследовать численными (и если возможно -экспериментальными) методами колебания не только нижних, но и, что особенно важно, верхних этажей здания.
В результате натурных измерений получены временные параметры действия и коэффициент пересчета вибраций (КПВ), возникающих от движения поезда метрополитена мелкого заложения, для свободного грунта и на фундаменте возведенного виброизолированного типового здания серии КТЖС-9-18 при равноудаленном расположении точек измерений от границы технической зоны метро, что позволяет на стадии проектирования нового аналогичного здания после измерения колебаний свободного грунта в месте строительства использовать КПВ при выполнении расчета на гармоническую нагрузку (или спектрального анализа) на запрограммированной модели здания изучить динамические отклики элементов конструкции.
Примененные методики расчета и экспериментального обследования здания (а также строительной-площадки) рекомендуется использовать при решении вопроса о необходимости виброзащиты зданий, возводимых или находящихся
вблизи источников вибраций (например, линий метрополитена).
Внедрение результатов.
Разработанные в диссертации методы расчета и экспериментального исследования динамических характеристик крупнопанельного здания использовались ведущей организацией НТЦ «Вибросейсмозащита» (г. Москва) при решении вопроса о необходимости виброзащиты зданий, возводимых или находящихся вблизи источников вибрации техногенного характера
Апробация работы. Научно-практическая конференция «Высотные здания» // МГСУ. 2003. На заседании кафедры «Строительная механика» МГСУ 10 марта 2004 года в виде доклада автора и последующего обсуждения.
Публикации.
По материалам данной работы опубликовано три статьи. Отдельные результаты исследований докладывались на научных семинарах.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Объем работы 125 страниц, включая 43 страницы графиков и рисунков, 8 таблиц, библиографический список го 167 наименований и приложение на 15 страницах.
Экспериментальные методы исследований
Модельные исследования выполняются на геометрически подобных и выполненных в определенном масштабе моделях сооружений или их фрагментах. Такие исследования обычно проводятся до начала строительства с целью уточнения и дополнения расчетных и теоретических результатов. Наиболее известными зарубежными центрами по исследованиям динамических характеристик моделей являются ЦНИИ электроэнергетики (Киото, Япония), Институт экспериментального моделирования ISMES SpA (Бергамо, Италия), Дойче Бан АГ, Испытательный центр (Мюнхен, Германия), Федеральный исследовательский и испытательный центр Арсенал (Вена, Австрия), Инженерное общество по гражданскому строительству Stehno (Вена - Иннсбрук, Австрия), SNCF, Испытательная лаборатория (Париж, Франция), Инженерное бюро Ruthishauser по строительству, транспорту и окружающей среде (Цюрих, Швейцария). В России модельные исследования сооружений проводились во многих московских научных институтах и высших учебных заведениях: ЦНИИСКе, Атомэнергопроекте, МГСУ (строительный), МИИТе, НИС Гидропроекта и других. Для модельных исследований необходимо три основных компонента: модель сооружения, испытательный подвижный стенд с приводом вынужденных колебаний (вибростенд), измерительная аппаратура. Если говорить о крупномасштабных моделях зданий (масштабы 1:4-1:10), то такие модели обычно изготавливают из бетона (железобетона), то есть материла близкого по структуре и свойствам к реальной конструкции. С появлением мощных вибростендов, имеющих рабочий диапазон частот до 2000 Гц, масштаб модели может быть 1:100-1:500. Для таких маломасштабных моделей используются специальные материалы. Например, для испытания моделей плотин гидроэлектростанций в конце 50-х гг. за рубежом был разработан материал на основе затворенного водой гипса с заполнителем из диатомита и свинцового порошка. Сейчас широко используются различные искусственные композитные и даже оптически чувствительные материалы (для исследования методом динамической фотоупругости) [100, 149].
При проведении натурных исследований конструкций необходимо изучать особенности их колебаний, т.е. определить частоты и формы собственных колебаний. В натурных условиях могут представлять интерес частоты колебаний в диапазоне от 0,5 до 70 Гц, вызываемые специальным вибратором, пульсацией ветра или воздействием техногенного характера (движение транспорта, работа механизмов и т.п.). Натурные исследования зданий и сооружений проводятся с использованием различной аппаратуры, которая постоянно модернизируется с учетом современных тенденций в развитии методов регистрации и обработки данных, а также самих измерительных приборов, которые должны обладать высокой чувствительностью.
Все измерительные приборы основаны на различных принципах, а основными параметрами измерений являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение.
Системные единицы измерений имеют следующую размерность: вибросмещение в европейских странах измеряют в микрометрах (мкм), в англоязычных странах вибросмещение обычно измеряют в миллидюймах (1/1000 дюйма; 1 дюйм = 2,54 см); виброскорость обычно измеряют в м/с, мм/с, в англоязычных странах -дюйм/с (ips): при измерении виброскорости используются как среднеквадратическое значение, так и пиковое значения; виброускорение измеряют в м/с2, в англоязычных странах - дюйм/с2 (lg).
Для гармонических колебаний (вибраций) процесс преобразования смещение - скорость - ускорение эквивалентен математической операции дифференцирования. Обратное преобразование ускорение - скорость -смещение соответственно - интегрированию. Для реальных процессов колебаний такие операции можно запрограммировать и производить внутри самих измерительных приборов. Тем не менее, на практике дифференцирование приводит к росту шумовой составляющей сигнала и поэтому применяется редко. Интегрирование, напротив, может быть осуществлено с достаточной точностью. Это является одной из причин, почему акселерометры сегодня стали основными датчиками вибрации: их выходной сигнал можно подвергнуть однократному или двукратному интегрированию и получить скорость или смещение. Интегрирование, однако, непригодно для сигналов с очень низкой частотой (ниже 0.5 Гц), так как в этой области уровни паразитного шума увеличиваются и точность интегрирования падает. Большинство имеющихся на рынке измерительных приборов правильно работают на частотах выше 1 Гц, что достаточно практически для всех измерений динамических характеристик строительных конструкций, связанных с вибрациями техногенного характера.
Для измерения вибраций строительных конструкций можно использовать пьезоакселерометры, которые выпускают отечественные заводы. Такие приборы предназначены для регистрации различного рода динамических воздействий в широком диапазоне частот. Однако, эти приборы, в силу своих конструктивных особенностей, имеют недостаточную чувствительность и нестабильность результатов в диапазоне 0,5-7 Гц. Кроме того, для определения смещений необходимо выполнять двойное интегрирование акселерограмммы, а при вибрациях случайного характера это может привести к большим погрешностям в результатах. Приборы маятникового типа («велосиметры») работают на магнитоэлектрическом принципе и наиболее точно могут замерить скорость колебаний. Приборы такого типа разработаны в Институте физики земли АН РФ. Они могут работать в диапазонах: частоты ОД-100 Гц и вибросмещения 0,1 мкм-2 мм (сейсмометры типа СМ-3, С5) или вибросмещения 0,1-6 мм (сейсмометры типа ВБП). Для определения уровня вибрации часто используется виброметр общей и локальной вибрации ОКТАВА 101В с датчиком АР 2038 (погрешность менее 0.5 дБ). Он предназначен для измерения среднеквадратического (за все время измерений), эквивалентного (по энергии) и пикового уровней виброускорения с целью оценки влияния общей и локальной вибрации на человека на производстве, в жилых и общественных зданиях.
Регистрирующим прибором может быть магнитоэлектрический осциллограф, многоканальный магнитофон, сегодня часто используется встроенный или внешний портативный компьютер. Решая вопрос о проведении натурных исследований необходимо подобрать аппаратуру, соответствующую поставленной задаче.
Особенности расчета методом конечных элементов
Оборудование для выполнения работ предоставлено фирмой ООО «Инжсстройсервис-1». Измерения №2 проводились модернизированными виброметрами СМ-3 (рис. 3.7). В качестве регистрирующего прибора использовался персональный компьютер типа Note Book, соединенный с виброметрами через специальный аналого-цифровой преобразователь (Рис. 3.8). Для записи оцифрованного сигнала в память компьютера использовался пакет специализированных программ. Все приборы и программное обеспечение прошли проверку в лаборатории Динамики и прочности строительных конструкций НИИ Экспериментальной механики Московского государственного строительного университета. У всех используемых в работе приборов имеются паспорта. Подробно ознакомиться с техническими характеристиками приборов и методом обработки получаемой информации можно в работе [160].
Техническую помощь в обработке результатов измерений оказал к.т.н. Зубков Д. А., к выполнению измерительных работ привлекались студенты 3-4 курсов факультета «Городское строительство и хозяйство» Московского государственного строительного университета.
Модернизированные виброметры СМ-3, аналого-цифровой преобразователь и регистрирующий компьютер (измерения в здании). исследуемого здания. Это не составило большой сложности, так как при прохождении подвижного состава метрополитена на грунте стоящим человеком четко ощущались механические колебания. Конечно надо учесть, что сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, но нормальный (здоровый) человек ощущает вибрацию от долей герца до 800 Гц. В нашем случае преобладающим спектром частот, возбуждаемых на грунте при прохождении поездов метрополитена, должны быть колебания в диапазоне 25-70 Гц, которые легко ощутить.
Учитывая вышеизложенное, измерения №2 производились следующим образом: при приближении к зданию подвижного состава метрополитена человек, стоящий рядом с границей технической зоны метро, подавал команду о начале измерений; включались измерительные приборы и выполнялись пробные записи колебаний при прохождении поезда; с помощью пробных записей определялась необходимая длительность записей и коэффициент усиления виброметров; затем производились рабочие записи; для каждой записи создавался отдельный файл отчета на компьютере.
Полученные результаты обрабатывались на компьютере с помощью специализированных программ и оформлялись в виде соответствующих диаграмм - графиков скоростей (велосиграмм), перемещений и спектральной плотности.
Измерения колебаний на грунте проводились на Стоянках 1, 2, указанных на рис. 3.2. Перед установкой приборов места стоянки были очищены. На каждой стоянке измерялись три вида колебаний: горизонтальные вдоль оси «X» (примерно вдоль тоннеля метро, параллельно одной из главных осей здания), горизонтальные вдоль оси «Y» (перпендикулярна оси «X»), вертикальные - ось «Z». Сначала выполнялась синхронная запись виброскорости колебаний свободного грунта при прохождении поезда метро на Стоянках 1 и 2. Затем Стоянка 2 сохранилась, а приборы со Стоянки 1 перенесены в подвал виброизолированного здания (соседнего с исследуемым). Расстояние от установленных в подвале виброметров до технической зоны метро примерно равно аналогичному расстоянию для Стоянки 2. Результаты измерений представлены на рисунках 3.9-3.39. Амплитуды колебаний свободного грунта и амплитуды колебаний в подвале виброизолированного здания сведены в таблицу 5.
Полученные данные показывают, что время прохождения поезда метрополитена составляет 10-12 сек. За этот период по грунту распространяется волна колебаний по всем трем выбранным осям X, Y, Z со среднеквадратическим значением виброскорости около 70 дБ, причем частота колебаний находится в диапазоне 38-48 Гц, а амплитуды колебаний составляют в среднем 2-5 мкм. Волна колебаний, распространяемая по свободному грунту, затухает быстрее в вертикальном направлении (колебания по оси Y), чем в двух других горизонтальных направлениях (колебания по осям X и Z). При отдалении от метро и приближении к виброизолированному зданию среднеквадратическое значение скорости уже снижается и в подвале составляет менее 40 дБ. На частотном спектре тоже наблюдается уменьшение значений, но появляются всплески на частотах до 70 Гц. По всей видимости это можно объяснить ответной реакцией фундамента и самого здания на пришедшую волну вынужденных колебаний. Амплитуда колебаний в подвале уменьшается на порядок по сравнению со
Измерение динамических характеристик грунта и здания при прохождении поезда метрополитена
Схема расположения несущих стеновых панелей показана на рис. 2.3. Толщина несущих стеновых панелей 220-140 мм (одинаковая только в пределах следующих жилых типовых этажей: 2-5; 6-16; 17-18), бетон тяжелый класса В22,5, панели кассетного производства. Панели перекрытий типовых этажей плоские толщиной 140 мм, размером на комнату, кассетного формования, бетон тяжелый класса В20. Материалы стен и перекрытий указаны в таблице 2. Спецификации несущих стеновых панелей, перекрытий, высота жилых этажей, первого нежилого этажа, подвала (техподполья), техэтажа и чердака представлены в альбомах указанного проекта [10]. Ограждающие конструкции здания - навесные трехслойные панели (с повышенным термическим сопротивлением) толщиной 32,5 см, плоские. Горизонтальные стыки платформенные, толщина растворных швов по проекту 20 мм, раствор марки М200.
Величины Панели перекрытия (бетон В20) Несущие стеновые панели и КЭБ (бетон В22,5) Наружныенавесныепанели
В расчете рассматривались вертикальные (постоянные и временные) нагрузки, указанные в табл. 3. Вертикальные нагрузки приняты равномерно распределенными, постоянные и полезные вертикальные поверхностные нагрузки этажа включены в массу перекрытий этажа и балконов. Нагрузка от ограждающих навесных стеновых панелей задана линейно распределенной нагрузкой на одноосный конечный элемент (с коэффициентом Пуассона как у перекрытия и условным модулем упругости материала), расположенный вдоль внешнего края перекрытия и имеющий шесть стандартных степеней свободы в каждом узле.
Вычисляем равнодействующую от равномерно распределенной поверхностной нагрузки на перекрытие: Q = q S Вес условного перекрытия: Р = т g— р V g = p о S g Если предположить, что равнодействующая от равномерно распределенной поверхностной нагрузки равна весу условного перекрытия (равнодействующая приводится к весу), то получим приведенную плотность условного перекрытия: Q-P q Ь = р о Ь g р = q/5 /g
Таким образом, окончательная плотность перекрытия вместе с условным перекрытием, соответствующим поверхностной нагрузке, вычисляется по формуле: Рок=Р +Р Этот прием позволяет учесть вертикальные нагрузки в массе перекрытий этажей и балконов при вычислении программой частот собственных колебаний здания.
В соответствии с документацией [10] запрограммирован в пространственной системе координат XYZ 18-и этажный крупнопанельный жилой дом серии КТЖС-9-18, скомпонованный из КОПЭ.
Стеновые панели и перекрытия принимаются плоскими оболочечными элементами (с шестью стандартными степенями свободы в каждом узле), имеющими изгибные и мембранные возможности. Заданные проектные толщины элементов учитываются программой при вычислении жесткостных характеристик и нагрузки от собственного веса конструкций. В массу перекрытий включены равномерно распределенные вертикальные поверхностные нагрузки этажа. Перекрытия этажей и несущие стеновые панели считаются монолитными.
Ограждающие навесные стеновые панели заменены на одноосный конечный элемент (шесть стандартных степеней свободы в каждом узле), расположенный вдоль внешнего края перекрытия, с коэффициентом Пуассона как у перекрытия и условным модулем упругости материала с добавленным погонным весом от ограждающих конструкций. Лифтовая шахта учтена в соответствии с проектом. Дверные проемы сделаны согласно плану типового этажа. Подвал здания - монолитный с толщиной стены 500 мм. Закрепление здания на уровне нижней отметки фундамента смоделировано дискретной жесткой заделкой в абсолютно жесткое основание. Всего в расчетной схеме было принято 17 жилых этажей высотой 2.8 м, первый нежилой этаж высотой 4.0 м, техэтаж высотой 2.0 м, чердак высотой 3.0 м и подвал высотой 3.2 м.
Ноль координат расположен на уровне отм. 0.0 согласно поперечному разрезу, представленному на рис. 2.2. Высота здания в расчете принята 52.6 м (по верхней отметке чердака).
Общий вид расчетной схемы 18-и этажного крупнопанельного здания серии КТЖС-9-18 приведен на рис. 2.5. Расчет выполнялся с использованием различной конечно-элементной сетки. В результате конечно-элементная сетка выбрана таким образом, чтобы она совпадала с шагом стеновых панелей и плит перекрытий этажей, то есть плоскости разбиения на конечные элементы совпадают с осями чертежей здания. Размеры конечных элементов не более 6x6 м. Общая характеристика расчетной схемы имеет следующие параметры: число узлов - 3258, число конечных элементов плиты-оболочки -4067, число конечных элементов-балок - 1000. Порядок разрешающей системы уравнений - 19548. Число степеней свободы - 16896. С целью согласования направления осей локальной и глобальной систем координат для некоторых конечных элементов в расчетную схему введены
Выполнен расчет собственных частот и форм колебаний здания как пространственной конструкции по методу Ланцоша (Lanczos) с уравнениями циклической симметрии и использованием элементно-независимой матрицы масс. Расчет выполнен на программном комплексе на основе метода конечных элементов. В результате получены формы колебаний для собственных частот в диапазоне 0-70 Гц.
Первые три основные формы колебаний здания при собственных частотах 1.113, 1.291, 1.927 Гц показаны на рисунках 2.6, 2.7, 2.8. Необходимо отметить, что примерно до 14 Гц формы колебаний представляют собой колебания здания «в целом». Потом на каждые последующие 10 Гц приходится около 500 различных форм колебаний, в том числе колебаний отдельных элементов. Выполненный анализ полученных 2700 частот (см. Приложение №1) и форм колебаний тем не менее позволил выявить интересную особенность поведения перекрытий этажей здания при частотах в диапазоне 30-50 Гц. Особенность заключается в том, что в указанном диапазоне собственных частот происходят колебания перекрытий именно верхних этажей, а перекрытия нижних этажей слабо реагируют на этот спектр частот. Этот эффект имеет распределение по высоте примерно в верхней трети здания. Характерный пример такого рода колебаний показан на рис. 2.9. Приведенная форма колебаний здания соответствует собственной частоте здания 38.62 Гц.
Измерение колебаний на свободном грунте и в подвале виброизолированного здания серии КТЖС-9-
Таким образом, при динамическом воздействии от движения поезда метрополитена существует близость собственных частот высоких форм изгибных колебаний зданий повышенной этажности и собственных частот вертикальных колебаний перекрытий верхних этажей. Эту особенность динамических откликов элементов конструкции зданий повышенной этажности необходимо учитывать до начала строительства объекта и при проведении контрольных измерений динамических характеристик уже возведенного здания.
Примененные методики расчета и экспериментального обследования здания рекомендуется использовать при решении вопроса о необходимости виброзащиты зданий, находящихся вблизи источников вибрации техногенного характера.
Для получения дополнительных данных о поведении элементов конструкции здания серии КТЖС-9-18 при воздействии вибрации от движения поездов метрополитена в предположении, что здание находится на расстоянии от технической зоны метро как у стоянки 2 (см. рис. 3.2), выполнен расчет на программном комплексе, реализующим метод конечных элементов, запрограммированной ранее модели здания (см. Главу 2 настоящей работы). В расчетной модели здания учтено демпфирование материала с коэффициентом у=0.15 (15%), а на уровне фундамента здания поочередно вдоль выбранных осей X, Y, Z задавались линейное смещение 5.5 10 04 мм, полученное осреднением значений экспериментальных данных, и гармоническая вибрационная нагрузка со среднегеометрическими частотами полос 31.5 и 63 Гц (см. табл. 3), рекомендованными Санитарными нормами [5].
В результате выполненных расчетов получены вертикальные перемещения (прогибы) плит перекрытий на частотах внешнего воздействия 31.5 и 63 Гц. По этим прогибам вычислялись среднеквадратические значения виброскорости по следующей формуле: Vcp.KB. = f A/VT" Затем вычислялись логарифмические уровни виброскоростей перекрытий в вертикальном направлении по формуле, рассмотренной в Главе 3 диссертационной работы. Полученные результаты сравнивались с допустимыми значениями виброскоростей (см. табл. 3), указанными в Санитарных нормах [5]. Заключение по главе 4. В результате выполненного расчета модели здания на гармоническую нагрузку и последующего анализа результатов можно сделать следующие выводы: от вертикальных колебаний, действующих на фундамент здания, перекрытия нижних этажей имеют большую амплитуду прогибов, чем перекрытия верхних этажей, что объясняется затуханием вертикальной волны колебаний по высоте здания из-за демпфирования материала стен и перекрытий; Перекрытия верхних этажей при горизонтальных колебаниях фундамента имеют большую амплитуду прогибов, чем перекрытия нижних этажей, что вполне согласуется с выводами, представленными в Главе 2 и Главе 3 настоящей работы; значения вибрации отдельных перекрытий в расчете превышают допустимые нормы по вертикальному логарифмическому уровню виброскорости в среднегеометрической частоте полос 31.5 и 63 Гц именно при горизонтальном смещении фундамента здания.
Таким образом можно сделать окончательный вывод о том, что горизонтальные колебания грунта от воздействия поезда метрополитена наиболее опасны для зданий повышенной этажности. Кроме того, вертикальные колебания затухают быстрее. Если здание КТЖС-9-18 построить на расстоянии от технической зоны метро как у стоянки 2 или еще ближе, то необходимо в этом здании выполнить комплекс мероприятий по виброзащите с целью выполнения Санитарных норм [5]. Такие мероприятия выполнены на соседнем с исследованным зданием КТЖС-9-18, расположенным в «небезопасной виброактивной зоне» метро (как у стоянки 2), и являются вполне обоснованными.
