The influence of building type on the transmission of response spectra of vibrations induced by mining tremors from the ground to building foundations

Podobne dokumenty
Influence of building type on the transmission of mine-induced vibrations from the ground to building fundaments

Drgania pochodzenia górniczego gruntu i fundamentu budynku w ocenie ich szkodliwości

INTERAKCJA DYNAMICZNA PODŁOŻE-BUDYNEK W PRZYPADKU PRZEKAZYWANIA PRĘDKOŚCI ORAZ PRZYŚPIESZEŃ DRGAŃ OD WSTRZĄSÓW POCHODZENIA GÓRNICZEGO

Reakcja budynków na wstrząsy górnicze z wysokoczęstotliwościową modą drgań gruntu

Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków na podstawie drgań ich fundamentów czy drgań gruntu?

Dynamiczne oddziaływania drgań na powierzchnię terenu ZG Rudna po wstrząsie z dnia roku o energii 1,9 E9 J

Charakterystyka parametrów drgań w gruntach i budynkach na obszarze LGOM

UNORMOWANE SPEKTRA ODPOWIEDZI OD DRGAŃ POWIERZCHNIOWYCH WZBUDZANYCH WSTRZĄSAMI GÓRNICZYMI

Edward MACIĄG*, Jan WINZER**, Roman BIESSIKIRSKI** * Politechnika Krakowska ** Akademia Górniczo-Hutnicza

METODYKA POMIAROWO-INTERPRETACYJNA WYZNACZANIA MODELU BUDYNKU PRZYDATNEGO W OCENIE WPŁYWU DRGAŃ PARASEJSMICZNYCH NA LUDZI

WYKORZYSTANIE SIECI NEURONOWYCH DO PROGNOZOWANIA PRZEKAZYWANIA DRGAŃ WZBUDZANYCH WSTRZĄSAMI GÓRNICZYMI Z GRUNTU NA BUDYNEK

ANALIZA WPŁYWÓW DYNAMICZNYCH WYWOŁANYCH PRACĄ WALCA WIBRACYJNEGO STAYOSTROJ VV 1500D

OCENA SZKODLIWOŚCI WYBRANYCH WSTRZĄSÓW Z OBSZARU LGOM PRZEZ GÓRNICZE SKALE INTENSYWNOŚCI GSI-2004

WPŁYW WSTRZĄSÓW GÓRNICZYCH I ODSTRZAŁÓW W KAMIENIOŁOMACH NA ODPOWIEDŹ DYNAMICZNĄ GAZOCIĄGU

Analiza efektywności rejestracji przyspieszeń drgań gruntu w Radlinie Głożynach

WZORCOWE SPEKTRA ODPOWIEDZI Z WYBRANYCH OBSZARÓW GZW STANDARD RESPONSE SPECTRA FROM CHOSEN MINING REGIONS AT UPPER SILESIAN COALFIELD

NUMERYCZNA ANALIZA WPŁYWU NA LUDZI DRGAŃ STROPÓW BUDYNKU OD PRZEJAZDÓW METRA

Porównanie prognozowanych i zarejestrowanych parametrów drgań od wstrząsów górniczych w bliskich odległościach epicentralnych na terenie LGOM

SYMULACJA PRZEBIEGU DRGAŃ FUNDAMENTU BUDYNKU WZBUDZANYCH WSTRZĄSAMI GÓRNICZYMI Z ZASTOSOWANIEM SSN

Prof. dr hab. inż. Tadeusz Tatara

Analysis of the dynamic response of masonry buildings with irregularities in the location of bearing elements due to mining shocks

WPŁYW ODDZIAŁYWAŃ GÓRNICZYCH NA STAN TECHNICZNY BUDYNKÓW O KONSTRUKCJI WIELKOPŁYTOWEJ

PROJEKTOWANIE BUDYNKÓW Z UWZGLĘDNIENIEM WPŁYWU DRGAŃ KOMUNIKACYJNYCH NA LUDZI W BUDYNKACH

WPŁYW TYPU SIECI NEURONOWEJ NA DOKŁADNOŚĆ PROGNOZOWANIA PRZEKAZYWANIA DRGAŃ POCHODZENIA GÓRNICZEGO Z GRUNTU NA BUDYNEK

Prognozowanie przekazywania drgań pochodzenia górniczego z gruntu na budynek z wykorzystaniem SSN

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

ZASTOSOWANIE NORMY SEJSMICZNEJ EUROKOD 8 W PROJEKTOWANIU BUDOWLI NARAśONYCH NA DZIAŁANIE WSTRZĄSÓW GÓRNICZYCH

Korelacja oceny oddziaływania drgań według skali GSI-2004/11 z uszkodzeniami budynków po wstrząsach górniczych w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym

1. Wprowadzenie. Józef Pyra* Górnictwo i Geoinżynieria Rok 34 Zeszyt

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Dr hab. Jacek Chodacki* ) Dr hab. inż. Krystyna Stec, prof. GIG* ) 1. Wprowadzenie

NATĘŻENIE POLA ELEKTRYCZNEGO PRZEWODU LINII NAPOWIETRZNEJ Z UWZGLĘDNIENIEM ZWISU

NIEPEWNOŚĆ POMIARÓW POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ WEDŁUG ZNOWELIZOWANEJ SERII NORM PN-EN ISO 3740

ANALIZA SPEKTRALNA DRGAŃ BUDYNKU WYWOŁANYCH WSTRZĄSAMI GÓRNICZYMI. 1. Wstęp. 2. Analiza spektralna drgań budynku

BŁĘDY W PROGNOZOWANIU I DIAGNOSTYCE WPŁYWÓW DYNAMICZNYCH NA BUDYNKI

Uszkodzenia w obiektach budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych

WPŁYW TEMPERATURY W POMIESZCZENIACH POMOCNICZYCH NA BILANS CIEPŁA W BUDYNKACH DLA BYDŁA

Możliwości weryfikacji energii sejsmicznej wstrząsów wysokoenergetycznych w LGOM

Odporność dynamiczna obiektów powierzchniowych na wstrząsy górnicze poprzez uproszczoną analizę Ia MSK

Adam FREJ 1 Abstract Key words: Wstęp Dane pomiarowe

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

X Sympozjum Wpływy Sejsmiczne i Parasejsmiczne na Budowle. Kraków 2003.

BADANIE WPŁYWU WYDOBYCIA NA SEJSMICZNOŚĆ W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO

Sieć sejsmometryczna SEJS NET na terenie Gminy Rudna

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

Możliwości badania zagrożenia sejsmicznego powierzchni na podstawie pomiarów przyspieszeń drgań gruntu

TEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH

Analiza możliwości ograniczenia drgań w podłożu od pojazdów szynowych na przykładzie wybranego tunelu

WPŁYW GRUBOŚCI PŁYTY STROPOWEJ NA ODBIÓR DRGAŃ PRZEZ LUDZI INFLUENCE OF FLOOR SLAB THICKNESS ON HUMAN RESPONSE TO VIBRATIONS

Zastosowanie metody MASW do wyznaczania profilu prędkościowego warstw przypowierzchniowych

Centrum Techniki Okrętowej S.A. Zespół Laboratoriów Badań Środowiskowych

ANALIZA SKUTKÓW DUśEGO WSTRZĄSU GÓRNICZEGO NA ZABUDOWĘ POWIERZCHNIOWĄ MIASTA POLKOWICE

METODY OCENY WPŁYWU WSTRZĄSÓW GÓRNICZYCH NA WYBRANE BUDOWLE WIELKOGABARYTOWE

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

2. Analiza spektralna pomierzonych drgań budynku

Charakterystyka drgań powierzchni od wstrząsów górniczych: rejon Katowice-Ligota i Katowice-Panewniki

Analiza wpływów sejsmicznych na środowisko szybu przy prowadzeniu robót górniczych za pomocą materiałów wybuchowych studium przypadku

Porównanie charakterystyk obciążeń dynamicznych w budynkach od wstrząsów górniczych i od drgań parasejsmicznych

EXPERIMENTAL AND COMPUTATIONAL DYNAMIC ANALYSIS OF STEEL HOIST TOWER

WPŁYW KONSTRUKCJI OBUDOWY TUNELU METRA NA PROGNOZOWANY ODBIÓR DRGAŃ PRZEZ LUDZI PRZEBYWAJĄCYCH W POBLISKIM BUDYNKU

Czas trwania wstrząsu jako jeden z elementów oceny zagrożenia sejsmicznego zabudowy powierzchni terenu w LGOM

Metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego. Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kabiesza

Weryfikacja skali GSI-2004 oceny skutków drgań wywołanych wstrząsami górniczymi w obszarze LGOM

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

The study of seismic effects and modern systems of blasting explosives

ANALIZA NUMERYCZNA DRGAŃ PARASEJSMICZNYCH BUDYNKU MIESZKALNEGO Z UWZGLĘDNIENIEM WŁAŚCIWOŚCI SPRĘŻYSTYCH PODŁOŻA

Analiza rozchodzenia się drgań wywoływanych wyciąganiem grodzic ścianek szczelnych w sąsiedztwie bliskiej zabudowy

BADANIA ZRÓŻNICOWANIA RYZYKA WYPADKÓW PRZY PRACY NA PRZYKŁADZIE ANALIZY STATYSTYKI WYPADKÓW DLA BRANŻY GÓRNICTWA I POLSKI

Ocena wpływów wstrząsów górniczych na budynki

WPŁYW OPÓŹNIEŃ MILISEKUNDOWYCH PRZY PROWADZENIU STRZELAŃ EKSPLOATACYJNYCH NA CZĘSTOTLIWOŚCIOWE CHARAKTERYSTYKI DRGAŃ GRUNTU I BUDYNKÓW

dr hab. inż. Jacek Dziurdź, prof. PW Warszawa, r. Instytut Podstaw Budowy Maszyn Politechnika Warszawska

ANALIZA PORÓWNAWCZA ZUŻYCIA I KOSZTÓW ENERGII DLA BUDYNKU JEDNORODZINNEGO W SŁUBICACH I FRANKFURCIE NAD ODRĄ

Stanisław SPECZIK, Ireneusz ŚNIEGOWSKI, Zbigniew SAMOKAR, Michał JĘDRZEJEC KGHM Polska Miedź S.A., Lubin

WARSZTATY 2003 z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie

ANALIZA SPEKTRUM ODPOWIEDZI DRGAŃ DROGOWYCH

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Modelowanie oddziaływania wstrząsu górniczego na budynek

PRAKTYCZNE METODY OBLICZENIOWE PRZYKŁAD NA PODSTAWIE REALNEJ KONSTRUKCJI WPROWADZANEJ DO PROGRAMU AUTODESK ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS

RAPORT WSKAŹNIK EDUKACYJNEJ WARTOŚCI DODANEJ PO EGZAMINIE GIMNAZJALNYM W ROKU SZKOLNYM 2012/2013

Zachowania odbiorców. Grupa taryfowa G

Opóźnienia milisekundowe a minimalizacja oddziaływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu

Agnieszka DĄBSKA. 1. Wprowadzenie

EFFICIENCY VIBROISOLATION IN GENERATOR ENERGY

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

WERYFIKACJA MODELI DYNAMICZNYCH NA PODSTAWIE WYNIKÓW POMIARÓW TŁA DYNAMICZNEGO

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

O KONIECZNOŚCI WYKONYWANIA OBLICZEŃ SYMULACYJNYCH WIBROIZOLACJI W TORZE TRAMWAJOWYM

INTERAKCJA OBCIĄŻEŃ W UKŁADZIE DWÓCH SZYB O RÓŻNYCH SZTYWNOŚCIACH POŁĄCZONYCH SZCZELNĄ WARSTWĄ GAZOWĄ

Ć w i c z e n i e K 4

WPŁYW ODLEGŁOŚCI PUNKTÓW W LINIACH OBSERWACYJNYCH NA WARTOŚCI OBLICZANYCH Z POMIARÓW ODKSZTAŁCEŃ POZIOMYCH

VIBRATION DAMPING IN DESCRIPTION OF STIFFNESS-INERTIA MODEL

WPŁYW DRGAŃ NA PROJEKTOWANIE BUDYNKÓW. Coraz częściej wykorzystuje się pod zabudowę tereny sąsiadujące NAUKA I BUDOWNICTWO

Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju

Adaptation of seismic civil engineering standards to the design of structures under the excitations from mine tremors

BADANIA DORAŹNE I MONITOROWANIE DRGAŃ W DIAGNOSTYCE DYNAMICZNEJ BUDYNKÓW

Prof. dr hab. inż. Krzysztof STYPUŁA

Procedura techniczna wyznaczania poziomu mocy akustycznej źródeł ultradźwiękowych

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Transkrypt:

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 31 UKD 622.83/.84:001.891:622.34 Wpływ typu budynku na transmisję spektrów odpowiedzi od drgań górniczych z gruntu na fundamenty The influence of building type on the transmission of response spectra of vibrations induced by mining tremors from the ground to building foundations Prof. dr hab. inż. Krystyna Kuźniar* ) Prof. dr hab. inż. Tadeusz Tatara** ) Treść: Praca dotyczy analizy wyników badań doświadczalnych (pomiarów drgań) pod kątem wpływu konstrukcji budynku mieszkalnego na przekazywanie drgań pochodzenia górniczego opisanych za pomocą spektrów odpowiedzi, z gruntu na fundamenty. Rozważono trzy typy budynków mieszkalnych: niski, średniej wysokości i wysoki. Źródłem drgań były wstrząsy górnicze w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym (LGOM). Analizowano wpływ typu budynku na transmisję spektrów odpowiedzi od drgań górniczych z gruntu na fundamenty. Oceny tego wpływu dokonano poprzez badanie relacji (stosunku) spektrów odpowiedzi od drgań gruntu i fundamentów budynków (RRS). Rozważono bezwymiarowe przyśpieszeniowe spektra odpowiedzi (β) i odpowiednie spektra wymiarowe (S a ) od drgań poziomych. Stwierdzono, że daje się zauważyć wpływ konstrukcji budynku na postać krzywych relacji (stosunku) spektrów odpowiedzi od jednocześnie mierzonych drgań gruntu i fundamentów budynków. Różnice te są wyraźniej widoczne w przypadku krzywych RRS (β), wyznaczonych z użyciem bezwymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi β, niż w przypadku krzywych RRS (S a ), obliczanych dla analogicznych par spektrów wymiarowych S a. Abstract:This paper presents the analysis of the experimentally obtained results (measurements of vibrations) in terms of the influence of apartment building structure on the transmission of mine-induced vibrations described by the response spectra, from the ground to the building foundation. Three types of apartment buildings were considered: low building, medium-height building and tall building. Rockbursts in the mining region Legnica-Glogow Copperfield (LGOM) were the sources of vibrations. The influence of the type of building on the transmission of response spectra from the mine-induced ground vibrations to building foundations was analysed. Estimation of this influence was performed by examining the relationship (ratio) between the response spectra from the ground and building foundations vibrations (RRS). Non-dimension acceleration response spectra (β) as well as dimension acceleration response spectra (S a ) from the horizontal vibrations were taken into account. It was stated that the influence of building structures on the form of the response spectra curve of relationship (ratio) can be observed. These differences are clearly more evident in the case of curves RRS (β) determined by use of non-dimension acceleration response spectra β than in the case of curves RRS (Sa) computed for the corresponding pairs of dimensional spectra S a. Słowa kluczowe: wstrząsy górnicze, spektra odpowiedzi, budynek mieszkalny, drgania gruntu, drgania fundamentu, transmisja spektrów odpowiedzi Key words: mining tremors, response spectra, apartment building, ground vibrations, foundation vibrations, transmission of response spectra 1. Wprowadzenie Wstrząsy pochodzenia górniczego charakteryzują się z reguły zdecydowanie większą intensywnością niż inne źródła drgań parasejsmicznych. Poza tym, chociaż należą do źrodeł drgań obiektów powierzchniowych wywołanych przez działalność ludzi, występują poza kontrolą. Dodatkowo, jednocześnie powstające drgania gruntu obok budynku * ) Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ** ) Politechnika Krakowska i drgania fundamentu budynku mogą się zasadniczo różnić [6, 9, 14]. Z uwagi na to, że szkodliwość drgań górniczych dla budynków precyzyjniej można określić na podstawie przebiegów drgań ich fundamentów [8], ważną z praktycznego punktu widzenia jest ocena i prognozowanie transmisji drgań z gruntu na fundament obiektu, zwłaszcza wtedy, gdy dostępne są tylko pomierzone przebiegi drgań gruntu (np. na etapie projektowania budynku). Najprostszym, często stosowanym sposobem oceny przekazywania drgań z gruntu na fundament budynku jest porów-

32 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2015 nanie maksymalnych wartości jednocześnie zarejestrowanych drgań fundamentu budynku i gruntu obok budynku [2, 7, 12, 13]. Innym, bardziej zaawansowanym podejściem jest wykorzystanie w tym celu spektrów odpowiedzi porównywanie krzywych spetrów odpowiedzi od jednocześnie mierzonych drgań gruntu i fundamentu budynku [6]. W niniejszej pracy zaproponowano modyfikację tej ostatniej metody, a mianowicie wyliczanie relacji (stosunku) spektrów odpowiedzi od drgań gruntu i fundamentów budynków (z j. ang. ratio of response spectra) RRS. Taki sposób oceny interakcji dynamicznej podłoże-budynek wykorzystywany jest w przypadku drgań wywołanych trzęsieniami ziemi [4, 5, 11]. Zasadniczym celem pracy była analiza wpływu typu budynku na relację (stosunek) RRS, opisującą transmisję spektrów odpowiedzi od drgań pochodzenia górniczego z gruntu na fundamenty. Rozważono trzy typy budynków mieszkalnych: niski, średniej wysokości i wysoki. Źródłem drgań były wstrząsy górnicze w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym (LGOM). Porównywano relacje RRS wyznaczone w przypadku analizowanych typów konstrukcji budynków. Pod uwagę wzięto bezwymiarowe przyśpieszeniowe spektra odpowiedzi od drgań poziomych (β), wyliczając RRS(β), jak również odpowiednie spektra wymiarowe (S a ), wyliczając RRS(S a ). Wyniki badań dotyczących innego sposobu oceny różnic w przekazywaniu drgań z gruntu na fundamenty budynków o różnej konstrukcji różnic w redukcji maksymalnych wartości przyśpieszeń drgań mierzonych jednocześnie na gruncie i na fundamentach m. in. ww. budynków przedstawiono we wcześniejszej pracy [7]. 2. Zakres badań doświadczalnych Wpływ typu budynku na transmisję spektrów odpowiedzi od drgań górniczych z gruntu na fundamenty badano w przypadku trzech budynków mieszkalnych o różnej konstrukcji: murowanego, niskiego (jednokondygnacyjnego), tradycyjnego domu jednorodzinnego; prefabrykowanego, wielkoblokowego budynku średniej wysokości (o pięciu kondygnacjach); prefabrykowanego, wielkopłytowego budynku wysokiego (o dwunastu kondygnacjach). Wszystkie trzy budynki są podpiwniczone, posadowione na ławach fundamentowych. Zarówno budynek średniej wysokości, jak i wysoki, mają poprzeczno-podłużny układ ścian nośnych. Oba te budynki składają się z oddylatowanych segmentów, a konstrukcja budynku wysokiego została dodatkowo wzmocniona przęsłami przylegającymi do ścian szczytowych, wykonanymi jako betonowe monolityczne. W niniejszej pracy literą N oznaczono budynek niski, literą S budynek średniej wysokości, a literą W budynek wysoki. Budynki N, S i W można traktować jako typowe na terenach górniczych w LGOM. W rozważaniach pominięto wpływ lokalnych właściwości podłoża na przekazywanie drgań z gruntu na budynek z uwagi na posadowienie budynków w obrębie jednego osiedla mieszkaniowego w bliskiej odległości od siebie oraz relatywnie jednorodną warstwę powierzchniową w obszarze występowania wstrząsów górniczych w LGOM pod względem wartości prędkości fali poprzecznej [3, 10]. Do analizy wzięto tylko przebiegi drgań od wstrząsów górniczych w LGOM, spełniające następujące warunki: źródłem drgań był wstrząs górniczy o energii nie mniejszej niż 10 6 J, a maksymalna wartość przyśpieszeń zarejestrowanych przebiegów poziomych drgań gruntu wynosi co najmniej 0,1m/s 2. Analizowano przebiegi przyśpieszeń drgań zarejestrowane równocześnie na gruncie obok budynku (czujniki pomiarowe na gruncie umieszczono w odległości kilku metrów od budynku) i na fundamencie w każdym z budynków od wielu wstrząsów górniczych. Zainstalowana aparatura pomiarowa (monitoring) rejestruje drgania w paśmie częstotliwości od 0,5Hz do 100Hz, a jej maksymalny zakres pomiarowy wynosi 3m/s 2. Pod uwagę wzięto dwie składowe drgań poziomych: x i y, równoległe odpowiednio do osi poprzecznej i podłużnej budynku. Przekazywanie drgań z gruntu na budynek rozważano osobno w kierunku x, osobno w kierunku y, oraz w obu kierunkach bez rozróżniania (x i y). Liczbowe zestawienie analizowanych par jednocześnie mierzonych przebiegów przyśpieszeń drgań gruntu i fundamentu rozważanych budynków podano w tablicy 1. Tablica 1. Zestawienie liczbowe analizowanych par jednocześnie mierzonych przebiegów przyśpieszeń drgań gruntu i fundamentu budynku Table 1. Summary of the numbers of analysed pairs of simultaneously measured accelerations of vibrations on the ground and on the building foundation level Budynek Liczba par przebiegów przyśpieszeń drgań: grunt fundament budynku kierunek x kierunek y łącznie kierunek x i y N 56 55 111 S 103 102 205 W 88 93 181 Od wszystkich wziętych pod uwagę przebiegów przyśpieszeń drgań gruntu i fundamentów budynków, wyliczono przyśpieszeniowe spektra odpowiedzi zarówno spektra bezwymiarowe β, jak i spektra wymiarowe S a. W obliczeniach przyjęto ułamek tłumienia krytycznego ξ = 3% zgodnie z wynikami badań doświadczalnych tłumienia rozważanych typów budynków [1]. 3. Transmisja spektrów odpowiedzi z podłoża gruntowego na fundamenty budynków różnego typu Do oceny różnic w przekazywaniu drgań z gruntu na fundamenty rozważanych typów budynków pod uwagę wzięto bezwymiarowe przyśpieszeniowe spektra odpowiedzi od drgań poziomych (β) oraz odpowiednie spektra wymiarowe (S a ) od jednocześnie rejestrowanych drgań gruntu obok budynku i fundamentu budynku. W przypadku każdej, wyznaczonej według powyższego klucza, pary spektrów odpowiedzi (grunt fundament budynku), wyliczano relację (stosunek) RRS. I tak, w przypadku bezwymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi (β) wykorzystywano wzór (3.1) do obliczenia RRS(β), natomiast w przypadku wymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi (S a ) wzór (3.2) do obliczenia RRS(S a ). (3.1) (3.2) gdzie: RRS(β), RRS(S a ) relacja (stosunek) opisująca transmisję spektrów odpowiedzi od drgań pochodzenia górniczego z gruntu na fundament budynku odpowiednio w przypadku przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi bezwymiarowych i wymiarowych,

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 33 dla poszczególnych typów budynków w obu kierunkach drgań bez rozróżniania (x i y) oraz osobno w kierunku x i osobno w kierunku y. Na rysunku 1 pokazano relacje RRS(β) dotyczące bezwymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi β w pojedynczych przypadkach rozważanych wstrząsów górniczych oraz relacje RRS(β) uśrednione (czarna linia) dla budynków N, S i W. (rys. 2). W przypadku wszystkich rozważanych typów budynków widać duży rozrzut relacji RRS(β) wyliczonych dla pojedynczych wstrząsów górniczych. Zakres (obwiednia) tego rozrzutu jest zbliżony bez względu na to, którego budynku dotyczy. Również niezależnie od wziętych pod uwagę konstrukcji budynków (N, S, W), rozrzut wartości RRS(β) jest mniejszy w zakresie wyższych częstotliwości (f [Hz]) od ok. 12 Hz, niż w zakresie częstotliwości niższych. Rys. 2. Uśrednione relacje RRS (β) Fig. 2. Average relations RRS (β) Rys. 1. Relacje RRS (β) w pojedynczych przypadkach rozważanych wstrząsów górniczych oraz relacja RRS (β) uśredniona (czarna linia): a) budynek N; b) budynek S; c) budynek W Fig. 1. Relation of RRS (β) in separate cases of mine-induced tremors as well as average relation RRS (β) (black line): a) building N; b) building S; c) building W β f, S af odpowiednio bezwymiarowe i wymiarowe przyśpieszeniowe spektrum odpowiedzi od drgań fundamentu budynku, β g, S ag odpowiednio bezwymiarowe i wymiarowe przyśpieszeniowe spektrum odpowiedzi od drgań gruntu obok budynku. Wykorzystując relacje RRS we wszystkich, pojedynczych wstrząsach górniczych, wyznaczano uśrednione relacje RRS Uśrednione relacje RRS(β) sporządzone dla budynków reprezentujących odpowiednio klasę budynków niskich (N), średniej wysokości (S) i wysokich (W), dodatkowo porównano na rys. 2. Można zauważyć istotne różnice w uśrednionych krzywych RRS(β) wyznaczonych w przypadkach budynków N, S, W, zwłaszcza w zakresie częstotliwości ważnym z praktycznego punktu widzenia, a mianowicie w zakresie częstotliwości stosunkowo niskich wartości częstotliwości bliskich częstotliwościom drgań własnych rozważanych budynków (do ok. 5 Hz). Przykładowo, dla częstotliwości f = 3 Hz, wartości RRS(β) wynoszą odpowiednio: budynek N RRS(β) = 1,4; budynek S RRS(β) = 2,4; budynek W RRS(β) = 1,6. Z kolei dla częstotliwości około 5 Hz, te różnice są minimalne. Krzywe z rys. 2 wyraźnie potwierdzają znane zjawisko w interakcji dynamicznej podłoże-budynek wszystkie analizowane budynki pracują jak filtr dolnoprzepustowy (przy transmisji drgań z podłoża gruntowego na budynek tłumią drgania gruntu z wyższymi częstotliwościami). Warto zauważyć, że uśrednione wykresy RRS(β) uzyskane jako średnie z pakietu krzywych RRS(β) wyznaczonych dla poszczególnych wstrząsów (por. rys. 1), różnią się od odpowiednich krzywych, które sporządzono na podstawie uśrednionych spektrów odpowiedzi. Takiego porównania dokonano na rysunku 3 w przypadku każdego z rozważanych budynków: N, S, W. Wprawdzie kształty wykresów RRS(β) wyznaczonych tymi dwoma sposobami, bez względu na typ budynku, są zbliżone, ale występują istotne różnice w wartościach RRS(β) w zakresie niskich częstotliwości, a więc ważnych z praktycznego punktu widzenia. Oczywiście

34 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2015 Z kolei na rysunku 4 porównano relacje RRS (β) uśrednione osobno w kierunkach x i y równoległych do osi poprzecznej i podłużnej każdego z rozważanych budynków: N, S, W. Można stwierdzić, że w przypadku wszystkich typów budynków występują pewne różnice w odpowiednich wartościach RRS (β) obliczonych niezależnie w każdym z kierunków drgań. Niemniej jednak skala tych różnic zależy od rodzaju budynku. Są one zdecydowanie największe w budynku średniej wysokości (S), nieco mniejsze w budynku wysokim (W), a najmniej widoczne w budynku niskim (N). Rys. 3. Porównanie uśrednionych wykresów RRS (β) z odpowiednimi krzywymi wyznaczonymi na podstawie uśrednionych spektrów odpowiedzi β: a) budynek N; b) budynek S; c) budynek W Fig. 3. Comparison of average RRS (β) with the corresponding graph obtained on the basis of the average response spectra β: a) building N; b) building S; c) building W z podstaw matematyki wynika, że stosując ww. dwa sposoby wyznaczania wykresu RRS(β), tego typu różnic należało się spodziewać. Niemniej jednak, na rysunku 3 pokazano, jak duże mogą być te różnice. Widać, że w przypadku wszystkich typów budynków wartości ułamków RRS(β) wyznaczone na podstawie uśrednionych bezwymiarowych spektrów odpowiedzi są zaniżone w stosunku do odpowiednich wartości wyliczonych jako średnie ze stosunków RRS(β) otrzymanych osobno w przypadku każdego wstrząsu. Rys. 4. Porównanie relacji RRS (β) wyliczonych osobno w kierunku x i y: a) budynek N; b) budynek S; c) budynek W Fig. 4. Comparison of the relation of RRS (β) separately computed in x and y direction: a) building N; b) building S; c) building W

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 35 Analogiczne badania wpływu typu budynku na wartości RRS, jak w przypadku relacji RRS(β) dotyczących bezwymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi β, przeprowadzono biorąc również pod uwagę wymiarowe przyśpieszeniowe spektra odpowiedzi S a, a więc odpowiednie relacje RRS (S a ). Wyniki tych analiz zamieszczono na rysunku 5 i rysunku 7. Dodatkowo porównywano odpowiednie wartości relacji RRS (β) i RRS (S a ). Ze względu na wygodę tego typu zestawień, zachowano na rysunkach 5, 7 zakres wartości na osiach RRS wykresów taki jaki był na rysunkach 1 i 4 (do 3). Można zauważyć, że generalnie w przypadku wszystkich rozważanych typów budynków, wartości uśrednionych stosunków RRS(S a ) są istotnie mniejsze (przy czym szczególnie wyraźnie w przedziale niższych częstotliwości) od odpowiednich wartości RRS(β), por. np. rysunek 2 i rysunek 5. Następuje zdecydowanie większa redukcja rzędnych spektrów odpowiedzi S a w porównaniu ze spektrami odpowiedzi β. analogiczne różnice w RRS(β) w tym budynku były mniejsze niż w budynku sredniej wysokości i w budynku wysokim. W przypadku budynku średniej wysokości, w przeciwieństwie do stwierdzonej na podstawie rysunku 4 relacji wartości RRS (β) obliczonych dla kierunku x oraz kierunku y, w odpowiednich wartościach RRS(S a ) wyznaczonych w kierunku x i y praktycznie nie widać różnic (por. rys. 7). Rys. 5. Uśrednione relacje RRS (S a ) Fig. 5. Average relations RRS (S a ) O ile uśrednione krzywe RRS(β) pokazane na rys. 2 są wyraźnie różne dla każdego z rozważanych rodzajów budynków, o tyle różnice w analogicznych krzywych RRS(S a ) otrzymanych w przypadku budynku S i budynku W są stosunkowo małe. Tylko transmisja wymiarowych spektrów odpowiedzi S a z gruntu na fundament budynku niskiego (N), wyrażona poprzez stosunek RRS(S a ), ma inny charakter, co widać z porównania wykresów RRS(S a ) (rys. 5). Również niewielkie w porównaniu do analogicznych wyników otrzymanych w odniesieniu do relacji RRS(β) (rys. 3) są rozbieżności między uśrednionymi wykresami RRS(S a ), a odpowiednimi krzywymi wyznaczonymi na podstawie uśrednionych spektrów odpowiedzi S a (rys. 6). Praktycznie w przypadku budynku średniej wysokości (S) i budynku wysokiego (W) nie są one znaczące, a w przypadku budynku wysokiego można byłoby je wręcz uznać za zaniedbywalnie małe. Nieco większe różnice widać w wynikach uzyskanych dla budynku niskiego. Do odmiennych wniosków niż te odnoszące się do porównań uśrednionej relacji RRS(β) wyznaczanej osobno w każdym z kierunków drgań równoległych do osi x i y budynków (rys. 4), prowadzi analiza analogicznych wykresów RRS(S a ) przedstawionych na rysunku 7. I tak, w przypadku transmisji wymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi S a z gruntu na fundament budynku, największe różnice w odpowiednich wartościach RRS(S a ) wyznaczonych odrębnie w każdym z kierunków drgań, obserwuje się w budynku niskim (N), podczas gdy Rys. 6. Porównanie uśrednionych wykresów RRS (S a ) z odpowiednimi krzywymi wyznaczonymi na podstawie uśrednionych spektrów odpowiedzi S a : a) budynek N; b) budynek S; c) budynek W Fig. 6. Comparison of average RRS (Sa) with the corresponding graph obtained on the basis of the average response spectra S a : a) building N; b) building S; c) building W

36 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2015 Charakter i wartość różnic w przekazywaniu drgań z gruntu na fundament budynku wysokiego w kierunkach x i y są takie same bez względu na to, czy ocenę prowadzi się z użyciem stosunku RRS (β), czy RRS(S a ) (por. rys. 4 i rys. 7). 4. Podsumowanie Z badań doświadczalnych w zakresie wpływu konstrukcji budynku mieszkalnego na przekazywanie drgań pochodzenia górniczego opisanych za pomocą spektrów odpowiedzi, z gruntu na fundamenty wynika, że typ budynku może mieć istotnie znaczenie przy tym przekazywaniu. Różnice te są wyraźniej widoczne w przypadku krzywych RRS(β) wyznaczonych z użyciem bezwymiarowych przyśpieszeniowych spektrów odpowiedzi β, niż w przypadku krzywych RRS(S a ) obliczanych dla analogicznych par spektrów wymiarowych S a. Warto podkreślić, że zarówno relacja RRS(β), jak i RRS(S a ) pozwalają na wygodną, klarowną ocenę przekazywania drgań pochodzenia górniczego z gruntu na fundamenty budynków różnego typu. Literatura Rys. 7. Porównanie relacji RRS (S a ) wyliczonych osobno w kierunku x i y: a) budynek N; b) budynek S; c) budynek W Fig. 7. Comparison of the relation of RRS (Sa) separately computed in x and y direction: a) building N; b) building S; c) building W 1. Ciesielski R., Kuźniar K., Maciag E., Tatara T.: Damping of vibration in precast buildings with bearing concrete walls, Arch. Civ. Eng. 41, 3, 1995, 329 341. 2. Ciesielski R., Maciąg E.: Drgania drogowe i ich wpływ na budynki, Wyd. Kom. i Łącz., Warszawa 1990. 3. Dubiński J., Lurka A., Stec K.: Badanie zależności pomiędzy radiacją sejsmiczną a mechanizmem ognisk wstrząsów górotworu na podstawie rejestracji sejsmologicznych i sejsmometrycznych. WARSZTATY 2006 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie, Kraków 2006, 65 77. 4. FEMA 440, Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures, ATC-55 Project, 2005. 5. Kim S., Stewart J.P.: Kinematic soil-structure interaction from strong motion recordings, Journal Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 129, 4, 2003, 323 335. 6. Kuźniar K., Maciąg E., Tatara T.: Acceleration response spectra from mining tremors. First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology (ECEES), Geneva 2006, Switzerland, Abstract Book, 466 467 (full paper on CD) 2006. 7. Kuźniar K., Tatara T.: Przekazywanie drgań od wstrząsów górniczych z gruntu na fundamenty budynków różnego typu. Przegląd Górniczy 6, 2014, 30 34. 8. Maciąg E.: Ocena szkodliwości wstrząsów górniczych dla budynków na podstawie drgań ich fundamentów czy gruntu? Inżynieria i Budownictwo 12, 2005, 670 677. 9. Maciąg E.: Interakcja układu budynek-podłoże gruntowe w świetle doświadczalnego badania drgań parasejsmicznych. Inżynieria Morska i Geotechnika 4, 2006, 240 250. 10. Mutke G., Muszyński L., Lurka A., Siata R., Logiewa H., Musiał M., Byrczek B.. Sprawdzenie i ocena prawidłowości prowadzonych przez ZG «Rudna» pomiarów drgań powierzchni pochodzących od wstrząsów górniczych, Raport GIG 421627 2001, 19 123. 11. NIST GCR 12-917-21, Soil-Structure Interaction for Building Structures, prepared by NEHRP Consultants Joint Venture (a partnership of the Applied Technology Council and the Consortium of Universities for Research in Earthquake Engineering), 2012. 12. Stypuła K.: Drgania mechaniczne wywołane eksploatacją metra płytkiego i ich wpływ na budynki, Zeszyty Nauk. Politechniki Krakowskiej, seria Inż. Ląd., 72 2001. 13. Tatara T.: Działanie drgań powierzchniowych wywołanych wstrząsami górniczymi na niską tradycyjną zabudowę mieszkalną, Zeszyty Nauk. Politechniki Krakowskiej, seria Inż. Ląd., 74, 2002. 14. Tatara T.: Odporność dynamiczna obiektów budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych, Wydawnictwo PK, Kraków 2012.