Одной из проблем, которая возникает при строительстве зданий в крупных мегаполисах, является наличие транспотрных магистралей, линий метрополитена неглубокого заложения и железнодорожных путей. Для оценки возможности строительства зданий с точки зрения удовлетворения требованиям САНПИН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» является удовлетворение требований по предельно допустимым уровням вибрации и структурного шума (шума возникающего внутри помещений от вибрации стен и перекрытий).
Основные положения, регламентирующие порядок выполнения замеров уровней вибрации от линий железных дорог приводятся в СП 441.1325800.2019 «Защита зданий от вибрации, создаваемой железнодорожным транспортом. Правила проектирования», аналогично в случае вибрационного воздействия со стороны метрополитена основные положения по прогнозу уровней вибрации приведены в СП 465.1325800.2019 «Здания и сооружения. Защита от вибрации метрополитена».
В самом общем виде данный прогноз уровней вибрации должен включать в себя следующие основные этапы:
— Определяются ожидаемые уровни вибрации (виброскорости, либо виброускорения) на поверхности грунта;
— Определяются ожидаемые значения виброскорости поверхности фундамента;
— Определяют ожидаемые значения виброскорости основных несущих элементов здания (перекрытий и стен);
— выполняют проверку соотвествия прогнозируемых уровней вибрации требованиям, предъявляемым в САНПИН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» для рассматриваемого типа помещения;
— в том случае, если наблюдается нарушение гигиенических требований, предъявляемых САНПИН, то даются рекомендации по разработке проекта виброзащиты здания, который позволил бы не только снизить уровни вибрационного воздействия в помещениях здания до допустимых значений, но также приводил бы и к снижению уровней структурного шума, ожидаемого внутри помещений здания.
Ключевым этапом прогноза является использование передаточных функций, описывающих процесс передачи вибрации с грунта на фундамент здания (kfund) ифункция (krez), описывающая резонансное увеличение уровней вибрации самой рассматриваемой конструкцией (исследуемым перекрытием, стеной) по стравнению с уровнями колебаний опорного контура.
Данные функции описаны в соответствующих разделах СП 441.1325800.2019 и СП 465.1325800.2019 и приводятся ниже.
В ряде случаев, при наличии включений в грунтовом массиве на пути распространения вибрационного воздействия, а также с учетом текущих пожеланий Заказчика возможно дополнительное построение МКЭ модели, описывающей распространение вибрации в грунтовом массиве с учетом реального напластования грунтов.
С целью определения характерных частот отдельных конструктивных элементов также возможно использовать результаты полного, либо частичного конечноэлементного моделирования конструкций здания. Так на следующем рисунке приводятся результаты модального анализа конструкций типового этажа здания, позволяющие установить собственные частоты колебаний строительных конструкций и, таким образом, более точно осуществить прогнозирование уровней вибрации в помещениях строительного объекта.
После выполнения прогноза уровней вибрации и структурного шума возможна разработка проектных решений по устранению данных факторов воздействия. Более подробная информация о возможных системах виброизоляции строительного Объекта приводится в соотвествующих разделах сайта.
