Устройство для динамических исследований сейсмостойкости зданий и сооружений
Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область применения: испытания зданий и сооружений на сейсмостойкость и определения остаточного ресурса при их сертификации.
1. Способ динамических исследований сейсмостойкости зданий и сооружений, включающий возбуждение колебаний испытываемого объекта на собственных частотах, регистрацию возникающих колебаний с помощью датчиков, установленных на здании или сооружении, преобразовании механических сигналов в электрические с последующей обработкой полученных данных.
2. Устройство (технический комплекс) для исследования сейсмостойкости зданий и сооружений, включающее возбудитель колебаний, систему управления, приборы регистрации колебаний, устанавливаемые на исследуемом объекте датчики, преобразующие механические колебания в электрический сигнал, аппаратуру регистрации сигналов датчиков.
Сущность изобретения состоит в том, что:
1. Воздействие на объект производится сейсмическими волнами, возбуждаемыми поверхностными источниками сейсмических колебаний, устанавливаемыми на определенном расстоянии от испытываемого объекта, а из зарегистрированных в реальном масштабе времени вынужденных колебаний фундамента и самого строительного объекта выделяются частоты колебаний испытываемого объекта, на основе анализа которых строится оценка динамических характеристик испытываемого объекта - здания или сооружения и заключение о сейсмостойкости и остаточном ресурсе.
2. Возбудитель колебаний, выполненный в виде вибрапионно-импульсного источника сейсмических колебаний (например, электрогидравлического), устанавливаемого на грунт (основание) на определенном расстоянии от исследуемого объекта, сейсмоприемников (акселерометров), устанавливаемых на исследуемый объект и соединенный с блоком регистрации сигналов сейсмоприемников.
Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область применения: испытания зданий и сооружений на сейсмостойкость и определение остаточного ресурса при их сертификации.
Актуальность проблемы вызвана активизацией природной сейсмостойкой активности во многих регионах РФ и техногенной сейсмической активности. Указанные обстоятельства требуют совершенствования методов и средств диагностики сейсмостойкости, находящихся в эксплуатации строительных объектов, а также развития и создания новых технологий в практике разработки и возведения новых строительных конструкций.
Известны способы динамических испытаний зданий и сооружений, общая сущность которых заключается в импульсных воздействиях единичных источников разного принципа действия (механические удары, удары энергией взрыва взрывчатых веществ), механические воздействия которых прикладываются непосредственно к определенным зонам (точкам) испытываемых объектов с последующей регистрацией и обработкой ответных сигналов колебаний в определенных элементах конструкций зданий и сооружений.
Принципиальными основными различиями известных способов и средств испытаний являются конструкции импульсных возбудителей колебаний и приборного оснащения и методов обработки сигналов электрических датчиков. Известные способы и устройства описаны в патентах RU №2104308, кл. G01М 7/02 от 10.02.98 г.; RU №2011174, кл. G01М 7/00 от 15.04.94 г.; RU №2141635, кл. G01М 7/00 от 30.03.99 г.
Общими основными недостатками известных технических решений является то, что возмущающие импульсные воздействия на испытываемые строительные объекты (здания, сооружения) осуществляются одиночными источниками, воздействующими непосредственно на отдельные точки элементы объекта, вызывая ответные колебания, прежде всего в ближайших расположенных зонах. В более удаленных зонах интенсивность импульса естественно затухает и смещается по фазе. Кроме того, не учитывается тот фактор, что сейсмическая волна воздействует на здание или другой строительный объект через его фундамент и на всем его протяжении. Поэтому нельзя считать адекватными воздействия на объект точечного импульса в какой-либо зоне объекта и действие фронта сейсмической волн. Следовательно, нельзя считать в конечном итоге достоверными оценки реальной сейсмостойкости испытываемого строительного объекта путем исследований известными способами, описанными в приведенных выше патентах. Кроме того, используемые устройства возбуждения ударных импульсов не только "наиболее просты", но и далеко несовершенны,
примитивны (патент №2141635): осуществить управляемый спектральный состав и длительность ударного импульса с помощью заполненного сыпучим материалом мешка и упругих подбираемых прокладок в режиме накопления ответных сигналов с достаточной достоверностью - весьма проблематично.
Этих недостатков лишены заявляемые способ и устройство для динамических исследований сейсмостойкости зданий и сооружений, имеющие достоинства известных способов и устройств для динамической оценки сейсмостойкости зданий и сооружений и повышающие достоверность оценки их сейсмостойкости.
Сущность изобретения состоит в том, что:
1. Воздействие на объект производится сейсмическими волнами, возбуждаемыми поверхностными источниками сейсмических колебаний, устанавливаемыми на определенном расстоянии от испытываемого объекта, а из зарегистрированных в реальном масштабе времени вынужденных колебаний фундамента и самого строительного объекта выделяются частоты колебаний испытываемого объекта, на основе анализа которых строится оценка динамических характеристик испытываемого объекта - здания или сооружения и заключение о сейсмостойкости и остаточном ресурсе.
2. Возбудитель колебаний, выполненный в виде вибрационно-импульсного источника сейсмических колебаний (например, электрогидравлического), устанавливаемого на грунт (основание) на определенном расстоянии от исследуемого объекта, сейсмоприемников (акселерометров), устанавливаемых на исследуемый объект и соединенных с блоком регистрации сигналов сейсмоприемников.
Таким способом и устройством воссоздается, близкое к природному, или техногенному, сейсмическое воздействие на испытываемые эксплуатируемые и вводимые в эксплуатацию здания и сооружения и повышается достоверность оценки их сейсмостойкости.
На прилагаемом рисунке схематично представлено устройство (технический комплекс) для исследования сейсмостойкости зданий и сооружений. Устройство включает в себя поверхностный возбудитель сейсмических колебаний 1, например, электродинамический или пневматический, устанавливаемый на определенном расстоянии от исследуемого объекта 2, блок управления и энергопитания 3 возбудителем колебаний 1 по линии связи 4, сейсмоприемника 5 регистрации ответных сигналов на сейсмическое воздействие, установленные на фундаменте объекта в зоне непосредственной близости к поверхности грунта или на грунте (преимущественно двухкомпонентные, воспринимающие горизонтальные и вертикальные колебания), датчики (акселерометры) 6, установленные на элементах исследуемого объекта, блок 7 задания и регистрации сигналов сейсмоприемников 5 и датчиков 6, линий связи 8, 9 и 10.
Описанное устройство работает следующим образом. На блоке 7 устанавливается минимальный уровень импульсного воздействия необходимого и достаточного для получения ответных сигналов от сейсмоприемников 5 и датчиков 6, затем с блока 7 подается командный сигнал на блок управления 3 возбудителя сейсмических колебаний 1, силовое воздействие на грунт возбуждает сейсмическую волну, сигналы сейсмоприемников 5 и датчиков 6 регистрируются на блоке 7. Путем повторения импульсов осуществляется при необходимости накопление сигналов датчиков. Для выявления резонансных частот элементов исследуемых объектов возбуждаются вибрационные сейсмические колебания на фиксированных частотах или при сканировании частоты в широком диапазоне.
Устройство (технический комплекс) для исследования сейсмостойкости зданий и сооружений, включающее возбудитель колебаний, систему управления, приборы регистрации колебаний, устанавливаемые на исследуемом объекте, датчики, преобразующие механические колебания в электрический сигнал, аппаратуру регистрации сигналов датчиков, отличающееся тем, что возбудитель колебаний, выполненный в виде вибрационно-импульсного источника сейсмических колебаний (например, электрогидравлического), устанавливаемого на грунт (основание) на определенном расстоянии от исследуемого объекта, сейсмоприемников (акселерометров), устанавливаемых на исследуемый объект и соединенных с блоком регистрации сигналов сейсмоприемников.
