Спосіб гасіння вимушених коливань будівель

1. Спосіб гасіння вимушених коливань, що включає вібропоглинання, енергопоглинання, створення накладених прискорень та їх вимірювання, який відрізняється тим, що спочатку послідовно здійснюють динамічний розрахунок гасника, огляд об'єкта, вимірювання частот власних коливань системи, за допомогою запуску двигуна створюють вимушені коливання з вимірюванням частот і з записом віброграми, за допомогою зміни величини плеча і повороту неврівноваженої маси двигуна створюють накладені коливання, визначають параметри резонансу, потім проводять енергопоглинання шляхом регулювання величин амплітуд та числа циклів коливань за секунду в діапазоні величин, передбачених нормами в заданих проміжках часу. 2. Спосіб гасіння за п.1, який відрізняється тим, що при сповіщенні про наближення сейсмічних навантажень включають динамічний гасник, створюють вібропоглинання, розбалансування, гасіння низькочастотних коливань з переводом їх у високочастотні. Корисна модель відноситься до захисту будівель, що підлягають впливу транспортних, технологічних, сейсмічних навантажень, і може бути використана при проектуванні сейсмостійких будівель. Відомий спосіб гасіння коливань за допомогою динамічного гасника Фрама, що включає операції з утворення зусиль, деформацій і напружень при розтягненні, стисненні, вимірювання їх величин аналог [1]. Маса М на вертикально розміщеній ресорі з жорсткістю Со підлягає впливу сили Р, яка змінюється за законом P=Posin wt, при цьому рівняння вимушених коливань буде мати вид творює ізолятор в резонатор, посилюючий амплітуди коливань. Як відомо, коливальні процеси характеризуються частотами, амплітудами, напруженнями в матеріалах, прискореннями вертикальних і горизонтальних переміщень Відомий спосіб гасіння коливань споруд, що включає віброгасіння (вібропоглинання), енергопоглинання, вимірювання і зменшення частоти та величини амплітуд - прототип [2]. В процесі налагодження гасника здійснюють вимірювання власних коливань, потім здійснюють вимірювання накладених коливань, а після здійснюють розбалансування частот і деформацій накладених коливань, при цьому досягають стабілізації шляхом одночасного вимірювання жорсткості гасника і розташованого всередині нього поглинаючого матеріалу (траншея навкруг будівлі заповнюється поглинаючим матеріалом). Розбалансування (поглинання) власних і вимушених коливань з одночасним вимірюванням жорсткості гасника і поглинаючого всередині нього матеріалу призводить до досягнення стабілізації (до рівноваги) коливань. Недоліком способу гасіння коливань є відсутність можливості використання ефекту амортизації, віброізоляції, розсіювання потенційної енергії; відсутність можливості гасіння одночасно виникаючих горизонтальних і вертикальних коливань; у 0 = Ро sinwt/C 0 (1 - w (1) де X,Q =С 0 /М ; w - кругова частота вимушених коливань (1/с). Якщо вище маси М вставити іншу масу in з ресорою із жорсткістю С, то коливання маси М визначаються за формулою у2 = P 0 sinwt(1-w 2 a 2 )(1-w 2 /?i 2 )-aw 2 a 2 (2) де =С/т, =т/М. Величина уі/у2 - характеризує погашення коливань амплітуд. Недоліком способу є гасіння коливань в одній точці, одного напрямку, що пере ^ «* LO 5Г 10505 відсутність пружних консолей, які забезпечують гасіння коливань фундаменту в різних площинах і на різних частотах В основу корисної моделі способу гасіння вимушених коливань будівель поставлено завдання шляхом переводу низькочастотних (найбільш небезпечних) коливань з великими амплітудами у високочастотні з малою амплітудою, що забезпечує знаходження руйнуючих (розрахункових і дослідних) величин прискорень і деформацій, і основних мщністно-деформативних характеристик матеріалів стін Поставлене завдання досягається тим, що спосіб гасіння вимушених коливань будівель, що включає вібропоглинання, енергопоглинання, створення накладених прискорень та їх вимірювання, ВІДПОВІДНО корисної моделі, спочатку послідовно здійснюють динамічний розрахунок гасника, огляд об'єкту, вимірювання частот власних коливань системи, за допомогою запуску двигуна створюють вимушені коливання з вимірюванням частот, із записом віброграм, за допомогою зміни величини плеча і повороту неврівноваженої маси двигуна створюють накладені коливання, визначають параметри резонансу, після проводять енергопоглинання шляхом регулювання величинами амплітуд і числами циклів коливань за секунду в діапазоні величин, передбачених нормами в заданих проміжках часу При оповіщенні про наближення сейсмічних навантажень включають динамічний гасник, створюють вібропоглинання, розбалансування, гасіння низькочастотних коливань з переводом у високочастотні Шляхом регулювання параметрами режимів коливань запобігають руйнуючий вплив сумісно-накладених (резонанс) прискорень і деформацій, визначають необхідні при проектуванні величини коефіцієнтів сейсмостійкості матеріалів стін будівель, досягають реалізації способу Спосіб гасіння вимушених коливань реалізується на пристрої сейсмостійкого фундаменту На Фіг 1 в аксонометрії (для виразності) представлений фундамент, на Фіг 2 розрахункова схема середньої балки, з епюрою моментів в осях хоу Сейсмостійка будівля 1, розділена деформаційними швами 2 на секції, резонується (в трьох площинах) на фундаменті, що складається з трьох опорних блоків 3, розміщених в плані у вершинах рівностороннього трикутника авс, одна з котрих орієнтована вдовж стіни 1 будівлі, що консольне спираються на кожний блок 3, і трьох поперечних балок 4, 5, 4, жорстко з'єднаних між собою подовжньою балкою 6 (Фіг 1) Жорсткості балок 4 менше жорсткості балки 5 в два рази Балки забиті в стовщені опорні елементи 7 (на них розміщується секція), котрі зведені на палях 8 Між будівлею 1 і (фундаментом встановлені додаткові надфундаментні елементи 9 (з додатковими жорсткостями) Між балками 4, 5, 6 і ґрунтом 10 існує зазор для розміщення розміру амплітуди На середній балці 5 (на консолі, за стіною) розміщений силозбудник 11 (динамічний гасник з поворотним валом аналогічно обертовому вентилятору), що має неврівноважену масу т , з плечем, що ЗМІНЮЄТЬСЯ Маса обертається куто вою швидкістю і частотою з гармонічною силою Psinwt Вертикальне навантаження від верхніх поверхів будівлі 1 передається на елементи 9, котрі розподіляють навантаження на балки 4, 5 в масштабі 1 2, які у ВІДПОВІДНОСТІ до методу приведення мас можна привести до зосереджених мас (уточнення числа ступенів свободи) Консолі балок 4, 5 отримують рівний прогин, при цьому максимальний згинаючий момент ML сприймається опорними елементами 3, 7, 8 Відповідна величина моменту передається на подовжню (вздовж осі z будівлі) балку 6 у вигляді крутячого моменту Т Завдання в частині способу полягає у вимірюванні ступеня потягу різних зв'язок балок фундаменту, кутів стін з основою і в подоланні ступеня гасіння вимушених коливань Спочатку за допомогою приладів (вібромарок, індикаторів, маятників, амнлітудомірів, частотомірів, осцилографів тощо) замірюються власні коливання балок в різних площинах Потім включається двигун 11, (при різних швидкостях обертання маси) вимірюють частоти, амплітуди, прискорення За допомогою вимірювання розміру плеча (а також повороту самого двигуна) неврівноваженої маси досягають накладання власних з вимушеними коливаннями Здійснюють необхідні вимірювання (накопичують результати вимірювань в різних площинах) Змінюють параметри коливань, добиваються гасіння, визначають деформації матеріалів балок Для прийнятої розрахункової схеми (фіг 2) граничні умови і площини хоу (для амплітуди прогинів уо, кутів повороту о моментів Мі при х=0 мають вигляд Уі = УоА| + (ФОВ, /к) - (PD, /Elk"3) = 0 (3) Фі = ФоАІ + Фо°Ік - (PD| /Elk2) = 0 Рішення рівнянь (3, 4) дає у 0 = (P/Elk3)(-A,D, + В|С,)/(А,2 - B,D,) (4) 2 2 2 (5) 90=(P/EI )(-A|D,+D )/(A| -B,D,) (6) Де В| =0,5(shkl + smkl) A| =05(chkl + coskl) C|=0 5(chkl-coskl) D|=05(shkl-smkl) (7) (8) Момент в перетині у заделки (І - довжина балки) 2 EI + (p0D|kEI-PB|/k (9) де Р - сила, що гармонічно змінюється, w - частота ЗОВНІШНІХ пульсуючих навантажень В різних площинах для балок 4, 5, 6 є свої розрахункові схеми [детальніше див Тимофеев Н И К расчету фундамента сейсмостойкого здания // Известия ВУЗов Строительство и Архитектура Новосибирск -1987 -№11 - С 27-30] Динамічні коефіцієнти находяться по величинах прогинів, кутів повороту, згинаючих і крутячих моментів, поперечних сил При дії вимушених (транспортних, технологічних, сейсмічних навантажень) товчків горизонтальні і вертикальні зусилля сприймаються перпендикулярно розташованими стінами будівлі Демпфірування горизонтальних і вертикальних переміщень забезпечується пружними консолями поперечних балок 4 та 5, котрі взаємодіють між собою та з подовжньою балкою 6, утворюють динамічний гасник другого роду. Використання способу, що пропонується, в порівнянні з базовими та іншими технічними рішеннями різко (приблизно в 20 разів) дозволяють підвищити ефективність гасіння основаній, фундаментів, стін, тим самим збільшити надійність будівель та їх довговічність. Крім того, спосіб, що пропонується, в порівнянні з прототипом дозволяє: - знизити об'єм земляних робіт на 50% (в прототипів траншеї-гасники зводяться навколо всіх сторін фундаменту будівлі); - скоротити строки будівництва в 2 рази за рахунок зменшення строків перев'язування земляних 10505 мас; - економити пальне; - знизити загальну трудомісткість на 20% за рахунок амортизаційних витрат, індустріалізації процесів монтажу, використовуючи в якості ресор типові залізобетонні конструкції. Спосіб, що пропонується, може бути використаний (без боязні) при будь-яких динамічних навантаженнях в широкому спектрі, особливо при низьких, найбільш небезпечних для будівель частотах. Джерела інформації: 1. Савинов О.А. Фундаменты под машины. Л.-М.: Стройиздат, 1955. -292с. аналог. 2. Тимофеев МЛ., Лівійський О.М. Спосіб гасіння коливань споруд та пристрій для його реалізації. Пат. України № 14880 А; МКВ 6 Е02Д31/08,27/44. -1007. Бюл. №3. - прототип. ФІГ. 1 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601