Защита зданий от вибрации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Защита зданий от вибрации

А.А.Седых, главный конструктор ООО «ПРОЕКТНАЯ ФИРМА СТРОЙГАЗПРОЕКТ»

Статья посвящена проблеме вредного воздействия вибрации от трамвая на здания. Предложены варианты снижения вибрации и дана их краткая качественная оценка.

Для многих старинных городов со сложившейся застройкой характерно наличие одного довольно опасного техногенного явления на которое, - как ни странно, - мы не торопимся обратить внимание. Как правило, эту «проблему» по целому ряду причин городские власти в лучшем случае относят к числу «не приоритетных», которые разрешатся сами собой в ближайшем будущем например, в результате утверждения нового генплана.

Речь здесь пойдет о вредном воздействии вибрации от трамвая на здания…

Что проблема существует, довольно отчетливо видно ниже, а как ее решить, - по возможности экологически чисто и с минимальными затратами, - предлагается автором.

Краткий обзор литературы о вибрации в строительстве показывает, что:

Согласно п.1.1 и п.2.5 [ 1 ] скорость обычного трамвая на прямых участках должна быть менее 24 км/ч , а расстояние от оси пути до жилых и общественных зданий на прямых участках должно составлять не менее 20м.

В действительности эти важные требования СНиП не выполняются. Вагоны трамвая в российских городах на прямых участках зачастую следуют со скоростью более 8м/с (29 - 30км/ч), а как следует из табл.1, здания «имеют тенденцию» располагаться вблизи трамвайных путей, на расстоянии 6-10м.

Согласно п.1.10, п.1.11. «Устройство трамвайных путей должно предусматривать мероприятия по ограничению вибрации…следует выделить работы, выполняемые после обкатки…устройство бесстыкового пути».

По п.2.46 «Трамвайный путь … должен быть бесстыковым …рельсы надлежит сваривать в плети. Длина рельсовой плети не лимитируется…» [ 1].

«Фундаменты машин… должны быть отделены от фундаментов здания… а также от пола.» п.1.5 [ 2 ].

Согласно [ 3 ] звуки, издаваемые «Шумной улицей, гудком автомобиля» соответствуют уровню шума в 90 дб. Согласно же [ 4 ] (п.6.3, табл.3, примеч.3) «нормируемые уровни звука в жилых квартирах приняты для ночного времени 25 децибел». Таким образом, ограждающие и несущие конструкции рассматриваемых помещений должны соответствовать защите от уровня шума приблизительно в 65 дб…

Если из текста убрать не всем понятные «децибелы» и «гудки автомобиля», то это будет означать, что пластиковые окна - не панацея от всех звуко-шумовых бед и поэтому пора привыкнуть к мысли, что скрежет проносящегося где-то рядом в ночи сверхскоростного трамвая и дребезжащие кастрюли на кухне - это неприятная, но зато объективная реальность, которая ещё долго будет присутствовать в наших снах…

«Виброизоляцией называется способ уменьшения колебаний… механической системы, основанный на значительном ослаблении ее связей с другими системами…Наиболее распространёнными устройствами для гашения колебаний… в строительстве…являются динамические и ударные гасители…демпферы и ограничители… Действие ограничителей колебаний основано на изменении упругих свойств системы, в результате чего уменьшаются амплитуды колебаний и изменяется частота … колебаний системы.» [ 5 ].

«Колебания фундамента… могут оказать вредное воздействие на людей… способны также нарушать структуру некоторых грунтов (например, вызвать тиксотропные превращения в глинистых грунтах).» [ 6 ].

«При длительном действии вибрации, осадки фундаментов (если основание сложено мелкозернистыми, особенно пылеватыми водонасыщенными песками, илами, мягкопластичными, близкими к текучему состоянию глинами и суглинками…), могут происходить и независимо от уплотнения грунта основания, что объясняется тиксотропными свойствами таких грунтов. Во время вибрации связи между частицами в грунте разрушаются, и он приходит в состояние, напоминающее по своему характеру тяжёлую вязкую жидкость; фундамент начинает в таком грунте тонуть.» [ 7 ].

«Наблюдения за сооружениями, генерирующими динамические воздействия, показали, что основания таких сооружений претерпевают часто значительные осадки, которые возникают вследствие вибрации. Например, динамическое воздействие на пески в ряде случаев увеличивает осадку на 20-25%... Процесс виброуплотнения занимает довольно длительное время… Наиболее легко поддаются уплотнению пески мелкие и пылеватые рыхлые…Резко снижает виброустойчивость песков их обводнение… Вибронеустойчивыми являются также текучие супеси…» [ 8 ].

Таким образом, на основании изложенного можно сделать следующие выводы:

1. В связи с тем, что трамвайные пути зачастую расположены с нарушением СНиП, - то есть в недопустимой близости от зданий, - конструкции последних подвергаются воздействию значительных вибрационных нагрузок.

2. Судить о техническом состоянии фундаментов и наличию возможных нарушений целостности узлов зданий можно лишь после их всестороннего обследования. Отсутствие же каких-либо следов этих нарушений не дает оснований для особого оптимизма на будущее, так как при ненадлежащем качестве выполнения работ результаты воздействия вибрации обязательно проявят себя и это - всего лишь вопрос времени.

3. Одним из наиболее разумных и простых способов уменьшения вибрации следует считать «административный вариант», то есть ограничение скорости движения трамвая на интересующих нас участках, в том числе с выполнением бесстыкового пути. Однако, жизнь показывает, что осуществить этот простой вариант на практике обычно не представляется возможным по ряду причин, в том числе из-за отсутствия средств у транспортников.

4. Другой вариант- «инженерно-технический». Предполагает выполнение проекта с последующим осуществлением мероприятий по уменьшению вибрации. Безусловно, в первую очередь следует обратить внимание на детские учреждения и объекты с массовым скоплением людей, в том числе «высотки».

Проект экспериментальный. В основе разработки - положения Элементарной теории удара ( раздел Центральный удар двух тел)[ 9 ]. Согласно формулы (2.95а) [ 9 ] скорость первого тела после удара:

вибрация трамвай здание инженерный

(одно из условий отсутствия вибрации )

- масса первого тела

- масса второго тела

= 0 - скорость первого тела до удара

- скорость второго тела до удара

- скорость второго тела после удара

- коэффициент восстановления при абсолютно упругом ударе (тело после удара полностью восстанавливает свою скорость и форму.

При К=0 имеем неупругий удар).

Тогда:

То есть ? 0 , > 0

Таким образом, для решения задачи массив грунта размером «L», находящийся между зданием и осью трамвайного пути, следует разбить на две части в пропорции 1/3 - 1/4 виброзащитным поясом, где большая часть будет принадлежать фрагменту массива со стороны здания ( «масса первого тела» ). Что касается «массы второго тела», то стремление этой массы к нулю (это условие задано нами при постановке задачи) придётся ограничить указанными пропорциями чисто из конструктивных соображений, так как при чрезмерном уменьшении «массы второго тела» могут возникнуть проблемы как при согласовании проекта, так и при производстве земляных работ.

Следует заметить, что соблюдение указанных пропорций не обязательно при выполнении «сплошного» виброзащитного пояса.

На рис.1 показан фрагмент плана защищаемого от вибрации здания с прямым участком трамвайного пути, расположенным на расстоянии «L» от здания, а на рис.2 приведена конструкция виброзащитного пояса.

Реализация проекта заключается в основном в освоении земляных работ, выполняемых с применением землеройных машин. С учетом индивидуальных особенностей защищаемого от вибрации объекта, - в том числе нормативной глубины промерзания на площадке строительства, - эти земляные работы составят не более 20 - 60 куб м на 100 пог м защищаемого фасада. При этом защищаемый строительный объем здания может достичь нескольких десятков тысяч кубометров.

Для выполнения проекта необходимо наличие топоосновы участка строительства, материалов геологических изысканий, отчёта по обследованию и поэтажных планов здания.

Таблица составлена на основании данных «ДубльГИС» за май 2009г, поэтому значения величин «L» (расстояние от середины трамвайного пути до здания) и «Ф» следует уточнить. Таблица содержит информацию по нескольким городам, имеющим трамвайные парки.

Табл.1

Библиографический список

1. СНиП 2.05.09-90 Трамвайные и троллейбусные линии.

2. СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками.

3. Н.И.Карякин, К.Н.Быстров, П.С.Киреев. Краткий справочник по физике. Государственное издательство «Высшая школа». - М. - 1962. - С.559.

4. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Санитарные нормы «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки»

5. Динамический расчет зданий и сооружений. Справочник проектировщика. / М.Ф.Барштейн [и др.].-Под ред. Б.Г.Коренева, И.М.Рабиновича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. - Стройиздат. - 1984. - С.303.

6. Основания и фундаменты. Краткий курс. / Н.А.Цытович [и др.] Под ред Н.А.Цытовича. Учебник для строит. вузов. М.-«Высш. школа». - 1970.- С.384.

7. Основания, фундаменты и инженерная геология. / С.В.Нерпин [и др]. Под общей редакцией докт. техн. наук проф. С.В.Нерпина. Издательство «Речной транспорт». - Москва. - 1963. - С.360.

8. Каган А.А. Расчетные характеристики грунтов. М. - Стройиздат. - 1985.-С.248.

9. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений., расчетно-теоретический. / А.А.Уманский [и др.]. Под общей редакцией докт. техн. наук проф. А.А.Уманского. Издание второе, переработанное и дополненное, в двух книгах. Издательство «Литература по строительству». - Москва. - 1972. - С.600.

Размещено на Allbest.ru