Существуют различные типы нагрузок, такие как вибрация от грунта, вибрация машин, возбуждение, вызванное человеком, и т.д., которые вызывают проблемы с виброустойчивостью строительных конструкций. Эти нагрузки будут рассмотрены в следующих разделах.
Моделирование и испытание вибрации пола
Что такое виброустойчивость для строительных конструкций?
Когда конструкция демонстрирует вибрацию, которая создает некомфортные условия, беспокоит людей и препятствует нормальной работе чувствительного оборудования, тогда говорят, что конструкция не отвечает требованиям эксплуатационной пригодности.
В общем и целом, напряжения и деформации, возникающие в результате такой вибрации, существенно малы и значительно меньше величины, на которую рассчитана конструкция. Поэтому конструкция не будет испытывать разрушения в предельном состоянии. Тем не менее, она не будет пригодна для того, чтобы служить цели, для которой спроектирована и построена конструкция.
Примерами конструкций, которые могут страдать от проблем с эксплуатационной пригодностью, являются тонкие полы, которые могут использоваться в больницах, жилых домах, офисах и других зданиях. Другой пример конструкций, которые могут столкнуться с проблемами эксплуатационной пригодности, – спортивные стадионы. Это сооружение обычно вмещает тысячи людей.
Наконец, тонкие лестницы и пешеходные мосты также подвержены проблемам вибрации.
Типы нагрузок, вызывающих проблемы эксплуатационной пригодности зданий к вибрации
Вибрация, передаваемая от грунта
Одним из трех основных видов нагрузок, которые приводят к проблемам эксплуатационной пригодности сооружений, является вибрация, передаваемая через грунт. Вибрация от грунта может передаваться через грунт от источников вибрации, таких как тяжелые строительные работы, железные и автомобильные дороги, к конструкции.
Передаваемых вибраций может быть достаточно, чтобы остановить работу чувствительного оборудования и причинить дискомфорт жильцам.
Маловероятно, что вибрации, передаваемые от земли, вызывают структурные повреждения. Этот тип проблемы эксплуатационной пригодности не может быть решен легко, и большинство решений сосредоточено на источнике проблемы.
Например, устранение пути передачи вибрации путем рытья траншеи и заполнения траншеи подходящим материалом, например, гравием. Плотность материала, используемого для заполнения траншеи, должна отличаться от плотности грунта.
На рисунке 3 и рисунке 4 показан источник вибрации грунта и ее передача на конструкцию.
Вибрация от грунта в зданиях
Вибрационные машины
Этот тип вибрационной нагрузки накладывается на конструкции машинами и оборудованием, размещенным внутри конструкции, например, ксероксом, механической и электрической установкой, левыми двигателями. Такие машины могут создавать серьезные периодические динамические колебания, которые приводят к серьезным проблемам с работоспособностью.
Эти проблемы могут быть решены путем установки машин и оборудования на антивибрационные крепления. В результате вибрации, создаваемые машинами, не будут передаваться на конструкцию.
Антивибрационные крепления
Возбуждение, вызванное деятельностью человека
Как правило, источником индуцированного человеком возбуждения является деятельность человека. Это может происходить часто в течение определенного периода времени, например, при ходьбе, или импульсивно и изолированно, например, при прыжках.
В отличие от двух других типов источников вибрационной нагрузки, возбуждение, вызванное человеком, не может быть отделено от конструкции, и оно генерирует значительные колебания в конструкциях, в которых он находится.
Поэтому необходимо спроектировать и построить конструкцию таким образом, чтобы она справлялась с индуцированным человеком возбуждением и, следовательно, избегала проблем с виброустойчивостью.
По этой же причине большинство руководств и спецификаций в мире сфокусированы на возбуждении, вызванном человеком.
Наиболее проблематичными типами возбуждения, вызванного человеком, являются периодические, поскольку одно или несколько таких возбуждений могут привести к резонансу, что астрономически нежелательно и вызывает существенные проблемы в конструкции.
Нагрузка периодического динамического возбуждения описывается уравнением ряда Фурье, которое можно найти ниже.
Где:
G: вес одного человека
TP: период повторения активности (1/TP – частота активности)
rn и 
: взяты из таблицы 1
Существуют различные коэффициенты ряда Фурье, установленные исследователями с использованием измеренных сил, генерируемых различными видами человеческой деятельности. Эти коэффициенты ряда Фурье для различных видов человеческой деятельности, включая прыжки, приведены в таблице 1.
Уравнение ряда Фурье может быть использовано для вычисления вынужденной силы одного человека и группы людей.
Таблица-1: Коэффициенты ряда Фурье для различных видов деятельности, включая прыжки
Ссылки
- Теория анализа нагрузок Марстона-Спенглера для канализационной санитарной системы.
- Риски вибрации в строительстве.
- Типы движений грунта – причины и рекомендуемые подходящие фундаменты.
- Планирование и управление проектами.
- Что такое гидравлический прыжок? Виды и характеристики гидравлического прыжка.
- Как выбрать уплотнительную машину в зависимости от типа грунта? [PDF].
- Что такое калькуляция затрат на основе деятельности (ABC)? [PDF].