POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki Wydział Inżynierii Lądowej I STYTUT MECHA IKI BUDOWLI

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki Wydział Inżynierii Lądowej I STYTUT MECHA IKI BUDOWLI BADA IA TŁA DY AMICZ EGO W MIEJSCU PLA OWA EGO POSADOWIE IA BUDY KU ARODOWEGO CE TRUM PROMIE IOWA IA SY CHROTRO OWEGO Zleceniodawca: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie ul. Gołębia Kraków Umowa nr: L- 4/255/2010 ZESPÓŁ AUTORSKI dr hab. inż. Krzysztof STYPUŁA, prof. PK Kierownik Zespołu Autorskiego Laboratorium Badania Odkształceń i Drgań Budowli KO SULTACJA AUKOWA prof. zw. dr hab. inż. Janusz KAWECKI Kraków, maj 2010 ul. Warszawska 24, Kraków, tel.: , tel./fax: , l-4@institute.pk.edu.pl

2 1. Podstawy opracowania 1.1. Umowa L-4/255/2010 zawarta pomiędzy Uniwersytetem Jagiellońskim w Krakowie, ul. Gołębia 24, Kraków a Politechniką Krakowską im. T. Kościuszki, ul. Warszawska 24, Kraków 1.2. PROGRAM FUNKCJONALNO UŻYTKOWY, Tom II, Koncepcja technologiczna obiektu, Narodowe Centrum Promieniowania Elektromagnetycznego dla Celów Badawczych (etap I). Kraków Teren Kampusu 600-lecia Odnowienia UJ. Nazwa Zamawiającego: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, ul. Gołębia 24, Kraków. Opracował: mgr inż. arch. Jerzy Boruta z zespołem. Kraków, 26 października 2009 r PROGRAM FUNKCJONALNO UŻYTKOWY, Tom IIa, Koncepcja technologiczna obiektu, Narodowe Centrum Promieniowania Elektromagnetycznego dla Celów Badawczych (etap I). Kraków Teren Kampusu 600-lecia Odnowienia UJ. Nazwa Zamawiającego: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, ul. Gołębia 24, Kraków. Opracował: mgr inż. arch. Jerzy Boruta z zespołem. Kraków, 30 marca 2010 r Wizja lokalna przeprowadzona w dniu Pomiary drgań wykonane w dniu przez Laboratorium Badania Odkształceń i Drgań Budowli Instytutu Mechaniki Budowli Politechniki Krakowskiej (akredytacja nr AB846 Polskiego Centrum Akredytacji) Sprawozdanie z badań zamieszczono w Załączniku nr Doświadczenia autorów niniejszego opracowania dotyczące oceny wpływu drgań na budynki Norma PN-85/B Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki. 2. Cel i zakres opinii Na terenie Kampusu 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie planowana jest budowa budynku Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego. Ponieważ synchrotron jest urządzeniem wrażliwym na drgania konieczne jest określenie poziomu drgań w miejscu jego posadowienia. Celem niniejszego opracowania jest zbadanie poziomu tła dynamicznego w miejscu planowanego posadowienia budynku Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego. Możliwymi obecnie źródłami drgań na tym terenie są przepływy mediów w podziemnych rurociągach oraz ruch samochodowy w odległej ponad 200 m ulicy Stefana Grota Roweckiego. Przed rozpoczęciem analizowania w fazie projektowania wpływów dynamicznych przekazywanych na synchrotron z bliskich źródeł drgań niezbędne jest dysponowanie informacjami o poziomie tła dynamicznego. 1

3 Informacje te uzyskuje się na podstawie pomiaru drgań generowanych przez źródła, które występują obecnie i nie mogą być jednoznacznie zidentyfikowane. Zakres opracowania obejmuje przeprowadzenie pomiarów przyspieszeń drgań powierzchniowych gruntu w miejscu planowanego posadowienia, i na tej podstawie wyznaczenie maksymalnych wartości amplitud przyspieszeń tych drgań oraz ich struktury częstotliwościowej w pasmach tercjowych. 3. Opis badań W dniu wykonane zostały przez Laboratorium Badania Odkształceń i Drgań Budowli Instytutu Mechaniki Budowli Politechniki Krakowskiej (akredytacja nr AB846 Polskiego Centrum Akredytacji) pomiary drgań powierzchniowych gruntu w miejscu planowanego posadowienia budynku Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego. W czasie pomiarów odbywał się ruch samochodów osobowych i ciężarowych w ulicy Stefana Grota Roweckiego. Mierzono trzy składowe drgań: dwie składowe poziome x i y oraz składową pionową z. Kierunki x i y są równoległe odpowiednio do podłużnej i poprzecznej osi planowanego budynku. Oznaczenia x, y, z przy numerze czujnika odpowiadają składowej drgań mierzonej przez dany czujnik. Szczegółowy opis rozmieszczenia punktów pomiarowych na gruncie, przebiegu pomiarów drgań oraz zestawienie wyników pomiarów (przebiegi czasowe i maksymalne amplitudy przyspieszeń drgań) oraz analiz rozkładu przyspieszeń drgań w pasmach tercjowych zamieszczono w Sprawozdaniu z badania nr 02/2010 stanowiącym Załącznik nr 1 do niniejszej opinii. Zestawiono tam wyniki dotyczące 10 rejestracji drgań gruntu. Poniżej dokonano analizy i podsumowania wyników pomiarów. 2

4 3. Analiza wyników pomiarów Uzyskane z poszczególnych rejestracji (pomiarów) maksymalne wartości szczytowe amplitud przyspieszeń drgań zestawiono w tabeli 1. Tabela 1. Maksymalne wartości szczytowe amplitud przyspieszeń powierzchniowych drgań gruntu w miejscu planowanego posadowienia budynku Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego Amplituda [cm/s 2 ] Punkt 01 Punkt 02 Punkt 03 Punkt 04 Punkt 05 Pomiar P-01x P-02y P-03z P-04x P-05y P-06z P-07x P-08y P-09z P-10x P-11y P-12z P-13x P-14y P-15z Max od 01 do Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że maksymalne wartości amplitud przyspieszeń powierzchniowych drgań gruntu wynoszą co najwyżej: 0,17 cm/s 2 w odniesieniu do obu składowych drgań poziomych oraz 0,07 cm/s 2 w odniesieniu do drgań pionowych. Z analiz rozkładu amplitud przyspieszenia w pasmach 1/3 oktawowych (tercjowych) otrzymano następujące maksymalne wartości: w odniesieniu do drgań poziomych 0,08 cm/s 2 w paśmie o częstotliwości środkowej 12,5 Hz (rys. 1), w odniesieniu do drgań pionowych 0,03 cm/s 2 w paśmie o częstotliwości środkowej 10 Hz (rys. 2). 3

5 Rys. 1. Analiza rozkładu szczytowych wartości przyspieszeń składowej poziomej drgań powierzchniowych gruntu w pasmach 1/3 oktawowych (tercjowych) pomiar 2, punkt P-14y Rys. 2. Analiza rozkładu szczytowych wartości przyspieszeń składowej pionowej drgań powierzchniowych gruntu w pasmach 1/3 oktawowych (tercjowych) pomiar 9, punkt P-06z 4

6 5. Wnioski W punkcie 4.3 normy PN-85/B zawarte jest zalecenie, z którego wynika, że można pominąć oddziaływanie sił bezwładności na budynek, gdy amplituda przyspieszeń ruchu poziomego podłoża w miejscu posadowienia budynku (a p ) spełnia warunek: a p 0,005 g 4,9 cm/s 2 gdzie g przyspieszenie ziemskie. Na podstawie pomiarów tła dynamicznego stwierdzono, że poziom drgań gruntu w miejscu posadowienia projektowanego budynku jest bardzo niski i nie przekracza wartości 0,17 cm/s2 przy drganiach poziomych i 0,07 cm/s 2 w odniesieniu do drgań pionowych. Tak więc pomierzone drgania można zakwalifikować nie tylko do nieodczuwalnych przez konstrukcję projektowanego budynku, ale można uznać, że praktycznie nie będą się one przenosiły na tę konstrukcję. Pomimo to urządzenia synchrotronu będą wymagały zastosowania rozwiązań wibroizolacyjnych z uwagi na wpływ, jaki mogą mieć drgania generowane przez urządzenia wewnętrzne w budynku (klimatyzacja, wentylacja, pompy próżniowe etc.), poruszanie się ludzi w budynku oraz lokalny ruch pojazdów samochodowych w bezpośrednim sąsiedztwie budynku. Poziom drgań wywołanych pracą urządzeń w budynku oraz poruszaniem się ludzi można obniżać przez odpowiednie kształtowanie elementów konstrukcji budynku. Opracował: Kraków, maj 2010 r. 5

7 SPRAWOZDANIE Z BADANIA NR 02 / 2010 ul. Warszawska 24, Kraków, tel.: +48 (12) Rodzaj badania: Badanie dla oceny wpływu drgań na budowle Strona: 1/119 Załączniki: - Dziedzina badań: DRGANIA Metoda badawcza: zgodnie z normą PN-85/B i PN-88/B Klient: Zlecenie Nr: UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI w Krakowie ul. Gołębia 24 L-4/255/ Kraków Miejsce badania: Kraków, Pychowice teren pod budowę Narodowego Centrum Promieniowania EM dla Celów Badawczych UJ Obiekt: INSTYTUTU MECHANIKI BUDOWLI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Laboratorium Badania Odkształceń i Drgań Budowli, Rodzaj obiektu: Badany obiekt Data badania: 23/04/2010 Charakterystyka / wielkość obiektu: Teren Kampusu 600-lecia UJ pod przyszłą inwestycję Naukowo-dydaktyczny Teren pod inwestycję budowlaną Rok budowy: Przed inwestycją Właściciel obiektu: Uniwersytet Jagielloński Opis wyposaŝenia zastosowanego do pomiaru Typ/numer systemu: Oprogramowanie: LMS SCADAS Mobile Matlab 7.3 Typ czujników: 393B12 Ilość uŝytych kanałów: 15 Temperatura otoczenia: 18 C Warunki pogodowe: Bezchmurnie Źródło mierzonych drgań: Badanie tła dynamicznego od pobliskich źródeł wymuszających Inne: Strona 1/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

8 ROZMIESZCZENIE PUNKTÓW POMIAROWYCH Punkt 05 P-13x; P-14y; P-15z Punkt 04 P-10x; P-11y; P-12z Punkt 03 P-07x; P-08y; P-09z Punkt 02 P-04x; P-05y; P-06z Punkt 01 P-01x; P-02y; P-03z Strona 2/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

9 WYNIK BADANIA 1. Tabelaryczne zestawienie maksymalnych wartości z przebiegów czasowych Przebiegi czasowe Analizy sygnału Analiza pod kątem wpływu drgań na konstrukcję budynku badanie drgań gruntu Szacowanie niepewności pomiaru Strona 3/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

10 1. Tabelaryczne zestawienie maksymalnych wartości z przebiegów czasowych OPIS Punkt 01 Punkt 02 Punkt 03 Punkt 04 Punkt 05 Amplituda [cm/s 2 ] P-01x P-02y P-03z P-04x P-05y P-06z P-07x P-08y P-09z P-10x P-11y P-12z P-13x P-14y P-15z Pomiar 01 - Pomiar tła Pomiar 02 - Pomiar tła Pomiar 03 - Pomiar tła Pomiar 04 - Pomiar tła Pomiar 05 - Pomiar tła Pomiar 06 - Pomiar tła Pomiar 07 - Pomiar tła Pomiar 08 - Pomiar tła Pomiar 09 - Pomiar tła Pomiar 10 - Pomiar tła Strona 4/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

11 2. Przebiegi czasowe Strona 5/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

12 Strona 6/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

49 3. Analizy sygnału 3.1 Analiza pod kątem wpływu drgań na konstrukcję budynku badanie drgań gruntu Strona 43/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

124 . 4. Szacowanie niepewności pomiaru Formularz Nr F/03/A/PB-01/03 Względna niepewność standardowa wartości maksymalnej sygnału przyspieszenia drgań nie przekracza ±11,61% Strona 118/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010

125 Opinie i interpretacje Badania pod kątem określenia poziomu tła dynamicznego dla planowanego obiektu budowlanego zostały wykonane w dniu Zakres pomiaru obejmował ocenę wpływu drgań na budynek. Wykonano 10 rejestracji tła ogółem, do analiz wybrano wszystkie 10 zdarzeń. Rysunki przebiegów czasowych zostały zamieszczone na stronach od 5 do 42 niniejszego opracowania. Wykonano równieŝ analizę tercjową pod kątem wpływu drgań na budynki w celu orientacyjnego przedstawienia ewentualnych amplitud wartości maksymalnych dla poszczególnych wartości środkowych pasm częstotliwości. Poddano jej wszystkie przebiegi czasowe przyspieszenia drgań ze wszystkich czujników, usytuowanych na gruncie. Rozmieszczenie punktów pomiarowych zgodnie z rysunkiem na stronie 2 niniejszego opracowania. Wyniki analiz dla poszczególnych pomiarów pokazano na stronach od 43 do 117 niniejszego opracowania. Do prezentacji wybrano wszystkie analizy ze wszystkich pomiarów wykonanych na terenie przyszłego obiektu. Wykonano równieŝ analizę FFT - której wyników nie zamieszczono w niniejszym raporcie. Wykaz załączników Uwagi brak Badanie wykonał zespół: Analizę przeprowadził: Analizę sprawdził: 1. Piotr Stecz 2. Jarosław Chełmecki 3. Bogdan Jordanek Data i podpis Raport sporządził: Data i podpis Raport sprawdził: Data i podpis Data i podpis Raport zatwierdził: Data i podpis KaŜdy klient Laboratorium ma prawo reklamować usługi, jakie na jego zlecenie wykonywało Laboratorium, w terminie do 30 dni od chwili przekazania Sprawozdania z badania. Wyniki zawarte w sprawozdaniu z badania dotyczą tylko badanego obiektu. Raport niniejszy bez pisemnej zgody Kierownika Laboratorium nie moŝe być powielany inaczej jak tylko w całości. Strona 119/119 sprawozdania z badania Nr 02/2010