Экспериментальное определение основных динамических характеристик строительных конструкций
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Мониторинг определения остаточного ресурса прочности и устойчивости зданий и сооружений особенно актуален в связи с возможными последствиями аварий зданий и сооружений, а так же при решении задач по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в соответствии с Указом президента Российской Федерации от 07.07.2011 г. №899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации» (п.21 Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера)[32].
В связи с этим особое значение приобретает проблема контроля технического состояния зданий и сооружений с целью предупреждения возникновения аварийных ситуаций и обоснованность выбора комплекса инженерных мероприятий по их недопущению.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………… 8
ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА……………………… 12
1.1 Логарифмический декремент колебаний и добротность колеба-тельной системы…………………………………………………………. 12
1.2 Спектр частот и тон собственных колебаний зданий……………... 14
1.3 Формы колебаний зданий и сооружений…………………………... 15
1.4 Виды деформаций по формам колебаний………………………….. 25
ГЛАВА 2. АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕН-ТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ДИНАМИЧЕ-СКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУК-ЦИЙ «СТРЕЛА-П»……………………………………………………... 26
2.1 Технические характеристики и функциональные возможности сбора, обработки и анализа данных. Состав комплекта мобильного диагностического комплекса «Стрела-П»……………………………... 26
2.2 Описание методики проведений вибродинамических испытаний мобильным диагностическим комплексом «Стрела-П»……………… 46
2.3 Технические возможности и обзор применения на реальных объектах в РФ и за рубежом мобильного диагностического комплекса «Стрела-П» …………………………………………………………… 54
ГЛАВА 3. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНОГО ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «СТРЕЛА-П» В УСЛОВИЯХ АСТРАХАНСКОГО РЕГИО-НА…………………………. 54
3.1 Нормативные документы, регламентирующие деятельность по обследованию зданий и сооружений с обязательным проведением измерений динамических параметров этих зданий и сооружений…... 54
3.2 Пример проведения вибродинамических испытаний строитель-ных конструкций жилого дома мобильным диагностическим ком-плексом «Стрела-П» в г.Астрахани…………………………………….. 55
3.3 Возможность применения мобильного диагностического ком-плекса «Стрела-П» в условиях Астраханского региона………………. 65
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………... 72
ГЛОССАРИЙ………………………………………………………….. 74
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………. 76
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айме, К. А. Мониторинг зданий и котлованов / К. А. Айме // Строи-тельные материалы, оборудование, технологии века. – 2005. – Ч. 2, № 11.
2. Бедов, А. И. Обследование и реконструкция железобетонных и камен-ных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений / А. И. Бедов, В. Ф. Сапрыкин. – М.: Изд-во АСВ, 1995.
3. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 N 190-ФЗ (ред. от 30.12.2021) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.01.2022). Электронный ресурс. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_51040/ (дата обращения: 11.09.2021).
4. ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мо-ниторинга технического состояния. – М. : Стандартинформ, 2014.
5. ГОСТ 34081-2017 Здания и сооружения. Определение параметров ос-новного тона собственных колебаний. – М. : Стандартинформ, 2017.
6. ГОСТ Р 52892-2007 Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию. – М. : Стандартинформ, 2008.
7. Гринберг, В. Е. Контроль и оценка состояния несущих конструкций зданий и сооружений в эксплуатационный период / В. Е. Гринберг, В. Г. Семетов, Г. Б. Шойхет. – Л. : Стройиздат, 1982.
8. Гурьев, В. В. Контроль устойчивости зданий / В. В. Гурьев, В. М. Дрофеев // Строительство. – 2004. – № 10.
9. Живаев, A.A. Опыт практического применения систем мониторинга конструкций зданий Текст. / Г.Г. Болдырев, И.Х. Идрисов, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев // В мире неразрушающего контроля. СПб. Июнь 2010.
10. Золотухин, Ю. Д. Испытание и обследование строительных конструк-ций : учеб. пособ. для вузов / Ю. Д. Золотухин. – Минск : Высшая школа, 1983.
11. Киселев, В.А. Строительная механика Текст. / В.А. Киселев. М., 1980.
12. Клаф, Р. Динамика сооружений Текст. / Р. Клаф, Дж. Пензиен; пер. с англ. М.: Стройиздат, 1979.
13. Колыбин, И. В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котло-ванов в городских условиях / И. В. Колыбин. – М. : НИИОСП, 2008.
14. Коргина, М.А. Оценка напряженно-деформированного состояния не-сущих конструкций зданий и сооружений в ходе мониторинга их техниче-ского состояния. Текст: диссертация канд. технич. наук: 05.23.01 / Мария Андреевна Коргина. М., 2008.
15. Корчинский, И. Л. Колебания высотных зданий, Науч. сообщ. / И. Л. Корчинский. – М. : ЦНИПС. – 1953. – Вып. 11.
16. Лазебник, Г.Е. Мониторинг несущих конструкций зданий повышенной этажности. Текст. / Г.Е. Лазебник, Кошелева H.H. /, январь 2009.
17. Леденёв В.В., Ярцев В.П. Обследование и мониторинг строительных конструкций зданий и сооружений. Учебное пособие. — Тамбов: Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), 2017. — 252 с. — ISBN 978-5-8265-1685-0.
18. Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений. — М.: МЧС России, 2003 г.
19. Научный журнал «ISSN 2617-6998; (Е) ISSN 2617-7005 № 2(9), 2021 «ПОЖАРНАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ». Электронный ресурс. URL: http://agz.dnmchs.ru/static/upload/agz/AKADEMY/ПТБ%202(9)%202021.pdf (дата обращения: 21.11.2021).
20. Обследование и испытание зданий и сооружений : учебник /В. Г. Каза-чек, Н. В. Нечаев, С. А. Нотенко и др. ; под ред. В. И. Римшина. – М. : Высшая школа, 2006.
21. Опыт практического применения систем мониторинга конструкций зданий / A. A. Живаев, Г. Г. Болдырев, И. Х. Идрисов, Д. Н. Валеев // В мире неразрушающего контроля. СПб. : 2010.
22. Патенет № 2140625 «Способ определения физического состояния зданий и сооружений», авторы: Селезнев В.С., Еманов А.Ф., Барышев В.Г., Кузьменко А.П. Электронный ресурс. URL: http://allpatents.ru/patent/2140625.html (дата обращения: 14.10.2021).
23. Проектирование и расчет многоэтажных гражданских зданий и их элементов: Учебное пособие для вузов / Под ред. П. Ф. Дроздова - М.: Стройиздат, 1986. — 351 с.
24. Ройтман, А. Г. Предупреждение аварий жилых зданий / А. Г. Ройтман.– М. : Стройиздат, 1990.
25. Рибинцки, Р. Предупреждение и дефекты строительных конструкций / Р. Рибинцки ; пер. с нем. – М. : Стройиздат, 1982.
26. С.Н. Савин, И.Л. Данилов, Сейсмобезопасность зданий и территорий: Учебное пособие. - СПб.: Издательство «Лань», 2015.
27. Сущев, С. П. Мониторинг устойчивости и остаточного ресурса высот-ных зданий и сооружений с применением мобильного 248 диагностического комплекса «Стрела» / С. П. Сущев // Инф. сб. «USTBuild-2005». – М. : ЦНТСМиО, 2005. – С. 68 – 71.
28. Стражников, А. М. Мониторинг технического состояния жилых зда-ний. Опыт городов и регионов / А. М. Стражников, А. Г. Ройтман. – М : Высшая школа, 2000.
29. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных кон-струкций зданий и сооружений. — Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.
30. СП 20.13330.2011. Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. - М. : Минрегион России, 2010.
31. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений : [Текст] : федер. закон № 384-Ф3 : [принят Гос. Думой 23 декабря 2009 г. : одобр. Советом Федерации 25 декабря 2009 г.]. – М. : Проспект, 2009.
32. Указ президента Российской Федерации от 07.07.2011 г. №899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и тех-ники в Российской Федерации и перечня критических технологий Россий-ской Федерации». Электронный ресурс. URL: https://base.garant.ru/55171684/ (дата обращения: 13.12.2021).
33. Улыбин, А. В. Применение ультразвукового метода для оценки зоны повреждения железобетона после пожара / А. В. Улыбин, С. Д. Федотов // Инженерно-строительный журнал, 2009. – № 7. – С. 38 – 40.
34. Шакирзянов Р.А., Шакирзянов Ф.Р. Динамика и устойчивость соору-жений. чебное пособие. — 2-е перераб. изд. — Казань: Изд-во Казанск. гос. архитект.-строит. ун-та, 2015. — 120 с.
35. Энциклопедия безопасности: строительство, промышленность, эколо-гия: в 3-х т./ Т. 1: Аварийный риск. Взрывные и ударные воздействия. — М.: Наука, 2005. — 696 с.
36. Электронный ресурс. URL: https://08.mchs.gov.ru/deyatelnost/press centr/novosti/4091597 (дата обращения: 18.11.2021).
37. Электронный ресурс. URL: https://ria.ru/20190728/1556944362.html (дата обращения: 18.11.2021).
38. Электронный ресурс. URL: https://tass.ru/proisshestviya/5700610 (дата обращения: 18.11.2021).
39. Электронный ресурс. URL: https://www.interfax.ru/russia/645980 (дата обращения: 18.11.2021).
40. Электронный ресурс. URL: https://tvzvezda.ru/news/201812081815-mil-ru-s633p.html (дата обращения: 19.11.2021).
41. Электронный ресурс. URL: https://tass.ru/proisshestviya/5968655 (дата обращения: 19.11.2021).
42. Электронный ресурс. URL: https://news.rambler.ru/community/37287350-kaliningrad-zakupil-pribor-dlya-izmereniya-avariynosti-domov/ (дата обращения: 20.11.2021).
43. Электронный ресурс. URL: https://orbitaznamensk.ru/news/politics/2021-09-29/shkola-znamenska-zakryta-na-provedenie-ekspertizy-3310 (дата обраще-ния: 20.11.2021).
44. Philippe Gueguen «Building seismic response and structural health monito-rung». Электронный ресурс. URL: https://ru.scribd.com/document/335392770/5-Gueguenl (дата обращения: 08.10.2021).
45. Farrar, C. R. Vibration-based structural damage identification Text. // C. R. Farrar, S. W. Doebling, D. A. Nix // The Royal Society, 2001, No. 359.
46. Figueiredo, E. Structural Health Monitoring Algorithm Comparisons Using Standard Data Sets Text. // E. Figueiredo, G. Park, J. Figueiras, C. Farrar, K. Worden. USA: Los Alamos National Laboratory, 2009.
47. Filieri, A. Position Recovery from Accelerometric Sensors Algorithms anal-ysis and implementation issues Text. // A. Filieri, R. Melchiotti. Milan: Politécnico di Milano, Milan, IT, 2009.
48. Grosse, C.U. Monitoring Techniques Based on Wireies AE Sensors for Large Structures in Civil Engineering Text. / F. Finck, J. Kurz, H.-W. Reinhard. Proc. EWGAE 2004 symposium in Berlin, DGZfP: Berlin, BB90, 2004.
49. Hatch, M.R. Vibration Simulation Using. MATLAB and ANSYS Text. / M. R. Hatch. Florida: Chapman & Hall // CRC, 2001.
50. Liu, D. Damage detection in mechanical structures through coupled response measurements // Text. D. Liu. Brisbane, Australia: The University of Queensland, 2004. Lynch, J. P. An overview of wireless structural health monitoring for civil structures Text. // J. P. Lynch // The Royal Society, 2007, No.365.
51. Lynch, J. P. Damage Characterization of the LASC-ASCE Structural Health Monitoring Benchmark Structure by Transfer Function Pole Migration Text. / J. P. Lynch // Proceedings of the 2005 ASCE Structures Congress, 20-23 April 2005. New York, NY.
52. Maeck, J. Damage Assessment of Civil Engineering Structures by Vibration Monitoring // Text.: J. Maeck. Belgium: Katholieke Universiteit Leuven, 2003.
Однако получаемые при таких испытаниях динамические характеристики ограничиваются одной или двумя первыми формами колебаний, которых далеко не всегда достаточно для решения таких задач, как оценка фактической сейсмостойкости многоэтажных или протяжённых в плане зданий, а также каркасных зданий, где крутильные колебания вносят существенный вклад в пространственные колебания всей конструкции. Именно поэтому уже не один десяток лет ученые многих стран пытаются разрабатывать методы возбуждения, которые позволили бы соединить преимущества направленного импульса при отсутствии дорогостоящих вибромашин и сейсмостендов.