DRGANIA W BUDOWNICTWIE. POMIARY ORAZ OKREŚLANIE WPŁYWU DRGAŃ NA OBIEKTY I LUDZI - PRZYKŁADY

Transkrypt

1 DRGANIA W BUDOWNICTWIE. POMIARY ORAZ OKREŚLANIE WPŁYWU DRGAŃ NA OBIEKTY I LUDZI - PRZYKŁADY Krzysztof Gromysz Gliwice, czerwca 2017 r.

2 PLAN PREZENTACJI Wprowadzenie Pomiary drgań Sprzęt pomiarowy Zasady prowadzenia analizy wyników pomiarów Wpływ drgań na budynki Przykłady Wpływ drgań na ludzi Przykłady Podsumowanie

3 WPROWADZENIE

4 WPROWADZENIE

5 WPROWADZENIE Krzywa rezonansowa Przemieszczenie fazowe

6 PRZYKŁADY ANALIZ OBLICZENIOWYCH

7

8

9 PRAKTYKA OBLICZENIOWA KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE

10 PLAN PREZENTACJI Wprowadzenie Pomiary drgań Sprzęt pomiarowy Zasady prowadzenia analizy wyników pomiarów Wpływ drgań na budynki Przykłady Wpływ drgań na ludzi Przykłady Podsumowanie

11 HISTORYCZNE URZĄDZENIA DO POMIARÓW DRGAŃ

12 WSPÓŁCZESNE URZĄDZENIA DO POMIARÓW DRGAŃ Elementy toru pomiarowego: 1 czujnik, 2 układ kondycjonowania sygnału analogowego, 3 przetwornik analogowo-cyfrowy, 4 komputer (analiza danych), y(t) sygnał analogowy, x(nt s ) próbki sygnału cyfrowego; t s okres próbkowania, n = 0, 1, 2,, N-1

13 CZUJNIKI PIEZOELEKTRYCZNE czujnik piezoelektryczny a) kryształ kwarcu, b), c) schemat czujnika piezoelektrycznego: 1 wyjście elektryczne, 2 zintegrowany wzmacniacz ładunku, 3 element napinający, 4 masa sejsmiczna, 5 element piezoelektryczny

14 CZUJNIKI INDUKCYJNE Transformator różnicowy a) schemat układu, b) napięcia w uzwojeniu pierwotnym (U 1 ) i wtórnym (U 21 ma przeciwną fazę w stosunku do U 22 ), c) charakterystyka czujnika

15 CZUJNIKI TENSOMETRYCZNE Szkic tensometrów a) tensometr drucikowy, b) tensometr kratowy, c) tensometr foliowy: 1 cienki drut oporowy w tensometrach drucikowym i kratowym, cienka folia metalowa w tensometrze foliowym, 2 klej, 3 podkładka, 4 grubsze druty, 5 podkładka, 6 miedziana taśma

16 CZUJNIKI POJEMNOŚCIOWE Struktura czujnika pojemnościowego: 1 obudowa mocowana do konstrukcji, 2 pakiet płytek zamocowany do obudowy, 3 zawieszki sprężyste, 4 masa sejsmiczna, 5 - pakiet płytek zamocowany do masy sejsmicznej

17 CHARAKTERYSTYKA PRZETWORNIKA ANALOGOWO- CYFROWEGO (A/C)

18 SYGNAŁ CYFROWY

19 STRUKTURA SYGNAŁU Widmo amplitudowe Widmo fazowe

20 Q t = Q Q 0 sinp 1t + 2Q 0 3 sinp 3t + 2Q 0 5 sinp 5t+... = Q Q 0 sinnp n 1 t. n=1,3,5

21 ODDZIAŁYWANIE DRGAŃ NA OBIEKTY

22 PRZYKŁADOWE WYNIKI OBLICZEŃ

23 POSTACIE DRGAŃ WŁASNYCH

24 PRZYKŁADOWE WYNIKI OBLICZEŃ - OBWIEDNIA MOMENTÓW ZGINAJĄCYCH

25 Walec Hamm Masa = 6,8 tony Lokomotywa ET22. Masa = 120 ton PRZYKŁADY BADAŃ wysokość = 12 m, masa = 12ton Tramwaj Konstal Masa = 6,8 tony

26 WSTRZĄS TERENU GÓRNICZEGO

27 WSTRZĄS TERENU GÓRNICZEGO - WYNIKI POMIARÓW - Przebieg czasowy. Odległość epicentralna 444 m

28 WSTRZĄS TERENU GÓRNICZEGO WIDMO Widmo kierunek X Widmo kierunek Y

29 FILTRY TERCJOWE Stosuje się filtry o nieskończonej odpowiedzi impulsowej (NOI)

30 ANALIZA TERCJALNA Odległość epicentralna 444 m Odległość epicentralna 1949 m PN-85/B Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki

31 DYNAMICZNE ZAGĘSZCZANIE PRZEBIEG POMIARÓW -

32 JEDNOKIERUNKOWY CZUJNIK DRGAŃ zakres mierzonych częstotliwości 0, Hz, czułość 1000 mv/g (g=9,81 m/s 2 ), zakres mierzonych przyśpieszeń ±50 m/s 2.

33 DYNAMICZNE ZAGĘSZCZANIE WYNIKI POMIARÓW - Zapis czasowy

34 DYNAMICZNE ZAGĘSZCZANIE WYNIKI POMIARÓW - Widmo amplitudowe

35 PRACA WALCA WIBRACYJNEGO PRZEBIEG POMIARÓW -

36 PRACA WALCA WIBRACYJNEGO WYNIKI POMIARÓW - Zapis czasowy Widmo amplitudowe

37 PRZEJAZD TRAMWAJU PRZEBIEG POMIARÓW -

38 PRZEJAZD TRAMWAJU WYNIKI POMIARÓW - Zapis czasowy Widmo amplitudowe

39 PRZEJAZD POCIĄGU TOWAROWEGO PRZEBIEG POMIARÓW -

40 PRZEJAZD POCIĄGU TOWAROWEGO WYNIKI POMIARÓW - Zapis czasowy Widmo amplitudowe

41 ANALIZA TERCJALNA - ZBIORCZO

42 SKALA GSI Badanie wpływu drgań według Górniczej skali intensywności drgań GSI GZW KW (PGA H10 ) I HA ( t k ) tk 0 t A 0 a a 2 X 2 X t t a a 2 Y 2 Y t t dt dt PGA H t 2 10 max ax10 a 2 Y10 t

43 PLAN PREZENTACJI Wprowadzenie Pomiary drgań Sprzęt pomiarowy Zasady prowadzenia analizy wyników pomiarów Wpływ drgań na budynki Przykłady Wpływ drgań na ludzi Przykłady Podsumowanie

44 WPROWADZENIE Linie progu odczuwalności drgań przekazywanych na człowieka w: kierunkach XY (linia axy), kierunku Z (linia az) PN-88/B Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach

45 WPROWADZENIE

46 WPROWADZENIE

47 POTENCJALNE ŹRÓDŁA DRGAŃ

48 [m/s^2] [m/s^2] [m/s^2] POMIAR DRGAŃ ODBIERANYCH PRZEZ LUDZI D7: Wiatr_bud96_m24 C1: strop [m/s^2] Time [s] D7: Wiatr_bud96_m24 M1: FFT(C1) [m/s^2] 24 [s] RMS D7: Wiatr_bud96_m24 M4: strop : OCTF3(C1) [m/s^2] e Frequency [Hz] 2e-005 1e Frequency [Hz]

49 [m/s^2] [m/s^2] [m/s^2] POMIAR DRGAŃ BALUSTRADY D7: Wiatr_bud96_m24 C2: balkon_pionowo [m/s^2] Time [s] D7: Wiatr_bud96_m24 M2: FFT(C2) [m/s^2] 0 [s] RMS D7: Wiatr_bud96_m24 M5: balkon_pionowo : OCTF3(C2) [m/ Frequency [Hz] Frequency [Hz]

50 [m/s^2] [m/s^2] [m/s^2] POMIAR DRGAŃ PERGOLI D7: Wiatr_bud96_m24 C3: pergole pionowo [m/s^2] Time [s] 0.08 D7: Wiatr_bud96_m24 M3: FFT(C3) [m/s^2] 8 [s] RMS 10 5 D7: Wiatr_bud96_m24 M6: pergole pionowo : OCTF3(C3) [m/ Frequency [Hz] Frequency [Hz]

51 WPROWADZENIE

52 UCIĄŻLIWOŚĆ INWESTYCJI DROGNOWYCH

53 INTERPRETACJA WYNIKÓW POMIARÓW DRGAŃ

54 PODSUMOWANIE 1. W trakcie projektowania obiektu obciążonego siłami, których wartość lub kierunek zależą od czasu należy przeprowadzić odpowiednie obliczenia dynamiczne. 2. Pomiary drgań prowadzi się ze względu na ich oddziaływanie na budynki lub na ludzi. Pomiary te są realizowane według różnych procedur. 3. Wieloletnie doświadczenie wskazuje, że ludzie są znacznie bardziej czuli na oddziaływanie drgań.