2.6. Динамические испытания системы "грунт-здание"

Для выполнения работ по определению динамических и жесткостных характеристик, несущей способности конструктивных элементов зданий и сооружений, выявления скрытых дефектов, оценки технического состояния здания (сооружения) назначается группа в составе: руководитель работ, оператор-геодезист, оператор-диагностик.

Группа должна оснащаться диагностическим комплексом для снятия динамических параметров в составе:

- переносной компьютер;

- аналогово-цифровой преобразователь;

- сейсмовибрационные датчики (минимум 5 трехкомпонентных датчиков);

- соединительные кабели;

- средства связи для обеспечения передачи команд при испытаниях.

Порядок работы группы описан ниже.

1. На схеме определить места расстановки и калибровки датчиков и места нанесения импульсных ударов. Как правило, датчики должны устанавливаться в вертикальной плоскости (минимум 3 датчика) и в горизонтальной плоскости (минимум 3 датчика). То есть наиболее удобна T-образная расстановка датчиков. Первый датчик устанавливается как можно ниже (на уровне пола подвала). Остальные датчики расставляются поэтажно. Пример рационального расположения датчиков приведен на схеме (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема расположения датчиков

2. Калибровка датчиков производится при их установке, как можно ближе к источнику импульсного воздействия.

Датчики должны быть одинаково сориентированы относительно осей X, Y, Z здания. Ось X совпадает с длинной стороной здания, ось Y с короткой. Соответственно длинная и короткая сторона датчика являются осями X и Y.

3. Динамические испытания конструкций с импульсным воздействием производятся в случае, если при обычных испытаниях нет возможности выделить частоту собственных колебаний сооружения. Эти испытания могут производиться путем нанесения ударов нагружающим устройством (например, боксерской грушей массой 30 кг), переездом груженого транспорта через бревно или другими методами. Для получения надежных результатов испытания дублируются. По полученным виброграммам определяются частоты и периоды собственных колебаний по нескольким тонам, декременты затухания.

4. После обработки полученных результатов производится их анализ.

Степень повреждения здания (сооружения) определяется по результатам сравнения проектных (нормативных) значений динамических параметров (периодов (частот) собственных колебаний, декремента затухания) с экспериментально полученными значениями.

Для определения нормативных значений периодов собственных колебаний можно использовать эмпирическую формулу (она более применима для зданий башенного типа):

, (1)

где n - количество этажей в здании, - коэффициент, зависящий от конструкции здания и вида его основания. Для наиболее распространенных типов зданий при грунтах средней плотности коэффициент определяется по таблице 8.

Таблица 8 - Нормативные значения

Для зданий (сооружений), существенно трехмерной геометрии, необходимо выполнить расчет нормативного значения частоты собственных колебаний с учетом трехмерной геометрии и конструктивного исполнения.

Степени повреждения зданий и сооружений в зависимости от изменения квадрата фактической частоты собственных колебаний здания (сооружения) по сравнению с нормативным (проектным) значением квадрата частоты собственных колебаний приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Степени повреждения зданий (сооружений) без учета конструктивных особенностей

Примечание: для зданий различных конструктивных схем с учетом их проемности процент износа для каждой категории технического состояния может быть уточнен.

Для оценки категории технического состояния здания (сооружения) определяется возможное снижение жесткости путем сравнения нормативных и экспериментально полученных значений частот собственных колебаний.

Для этого применяются следующие соотношения:

(2)

(3)

, (4)

где

f_x, f_y, f_z - экспериментально полученные значения частот собственных колебаний здания (сооружения);

[f_x], [f_y], [f_z] - нормативные значения частот собственных колебаний здания (сооружения), получаемые из проекта или расчетным путем;

, , - дефицит жесткости в % по осям X, Y, Z.

Технологические карты по динамическим испытаниям систем "грунт-здание" приводятся в приложении N 1.

5. В выводах определяются степень повреждения здания (сооружения), места расположения возможных дефектов, устанавливается связь с результатами визуального и неразрушающего контролей, устанавливается степень связи фундаментов здания с грунтами, определяется отклонение экспериментально полученных значений динамических параметров от нормативных (полученных расчетным путем) значений и определяется степень износа здания (сооружения) в процентах.