Расчет динамического воздействия, вызванного движением поездов метрополитена

Общие положения

5.1.1 Расчет динамического воздействия, вызванного движением поездов метрополитена, проводится при прогнозировании ожидаемых значений вибрации в зданиях, расположенных в зоне влияния существующих или проектируемых линий метрополитена, с целью проверки их на соответствие санитарным требованиям, требованиям безопасности и надежности функционирования высокоточного оборудования, а также при разработке конкретных технических решений по виброзащите зданий, сооружений и верхнего строения пути метрополитена.

5.1.2 Требования по проектированию и реализации защиты от динамического воздействия линий метрополитена устанавливаются для нового строительства в случае:

а) проектирования и (или) строительства зданий в зоне влияния действующих линий метрополитена;

б) проектирования и (или) строительства зданий в зоне влияния проектируемых или строящихся линий метрополитена;

в) проектирования и (или) строительства тоннельных и притоннельных сооружений, станционных комплексов и транспортно-пересадочных узлов, входящих в состав действующих, проектируемых или строящихся линий метрополитена.

Примечание - К перечню сооружений, указанных в перечислениях а)-в) также относят электродепо, подстанции и другие объекты метрополитенов.

5.1.3 Требования по оценке степени вибрационного и шумового дискомфорта, воздействия вибрации на несущие конструкции зданий и сооружений и технологические процессы, располагаемые в них, устанавливаются для существующих зданий и сооружений при:

а) оценке воздействия действующей линии метрополитена на здания, сооружения, станционные комплексы и транспортно-пересадочные узлы;

б) оценке воздействия действующей линии метрополитена в случае изменения интенсивности обращения по ней подвижного состава на здания, сооружения, станционные комплексы и транспортно-пересадочные узлы;

в) оценке воздействия проектируемой линии метрополитена на здания, сооружения, станционные комплексы и транспортно-пересадочные узлы.

5.1.4 Ориентировочное значение ширины зоны (полосы) влияния, считая от оси крайнего (внешнего) пути, составляет не более 40 м в плане или 45 м по наикратчайшему расстоянию от источника.

В отдельных случаях, при наличии сложных инженерно-геологических условий, подземных протяженных коммуникаций и иных условий, изменяющих динамические свойства грунтов основания (в сторону увеличения скорости прохождения волн), ширина зоны (полосы) влияния может быть увеличена на величину, обоснованную расчетом.

Если уровень вибрации в моменты прохождения поездов метрополитена превышает уровень фоновой вибрации более, чем на 3 дБ, ширину зоны (полосы) влияния необходимо увеличивать.

Примечание - При размещении высокоточных производств и иного оборудования, чувствительного к вибрации и переизлучаемому структурному шуму, ширина зоны (полосы) влияния может быть увеличена не более чем на 150 м.

5.1.5 Оценку динамического воздействия от движения поездов метрополитена в помещениях жилых, административных и общественных зданий и сооружений, медицинских, образовательных и дошкольных образовательных организаций необходимо проводить в соответствии с 4.1.8.

Оценку динамического воздействия от движения поездов метрополитена в пассажирских, производственных и бытовых помещениях станций и сооружений метрополитена необходимо проводить в соответствии с 4.1.3.

Оценку динамического воздействия от движения поездов метрополитена на несущую способность зданий и сооружений необходимо проводить в соответствии с 4.2.

Оценку динамического воздействия от движения поездов метрополитена на размещаемое технологическое оборудование и производственные процессы необходимо проводить в соответствии с подразделом 4.3.

5.1.6 Определяемыми параметрами вибрации в соответствии с настоящим сводом правил являются:

- оценочные эквивалентные и максимальные значения виброскорости и м/с, соответственно, и оценочные эквивалентные значения виброускорения, , м/с , на рабочих местах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 4-63 Гц.

Примечание - Для проектирования систем виброизоляции определяемые параметры вибрации следует определять не только в октавных, но и в третьоктавных полосах частот;

- оценочные среднеквадратические и пиковые значения виброскорости, и м/с соответственно в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 1-100 Гц;

- оценочные эквивалентные и максимальные корректированные значения виброскорости и , м/с, и оценочные эквивалентные корректированные значения виброускорения , м/с , на рабочих местах.

В качестве дополнительного параметра вибрации допускается использовать уровни виброскорости и виброускорения , дБ, определяемые по формуле

, (5.1)

где u - вышеперечисленные в настоящем пункте параметры;

- пороговое значение, равное 5·10 м/с для виброскорости и 10 м/с для виброускорения.

Эквивалентные значения виброускорения а, м/с , в октавных полосах частот рассчитывают из эквивалентных значений виброскорости v, м/с, в октавных полосах частот по формуле

, (5.2)

где - среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц.

Определение корректированных значений виброскорости и виброускорения следует выполнять посредством измерений или расчетом по формулам (4.1)-(4.4) СП 441.1325800.2019 , принимая функции частотной коррекции для вертикального и горизонтального направлений по таблице 4.4 СП 441.1325800.2019 .

Переход от абсолютных значений вибрации в третьоктавных полосах частот к абсолютным значениям в октавных полосах осуществляется посредством энергетического суммирования по формуле

, (5.3)

где - значение параметра вибрации (виброскорость, виброускорение) в октавной полосе частот, (м/с, м/с );

- значение соответствующего параметра вибрации в третьоктавной полосе частот, входящей в рассматриваемую октавную полосу, (м/с, м/с ).

5.1.7 Проектирование и строительство линий метрополитена на селитебной территории, а также проектирование и строительство зданий и сооружений, попадающих в зону влияния линии метрополитена, допускается при выполнении условий:

, , ;

, , , (5.4)

где , и , - прогнозируемые оценочные величины виброскорости, м/с, и ее уровня, дБ, в рассматриваемом здании или сооружении, определяемые в соответствии с настоящим разделом;

и - прогнозируемые оценочные величины виброускорения, м/с , и его уровня, дБ, в рассматриваемом здании или сооружении;

, и , - допустимые величины виброскорости, м/с, и ее уровня, дБ, принимаемые в соответствии с разделом 4;

и - допустимые величины виброускорения, м/с , и его уровня, дБ, принимаемые в соответствии с разделом 4;

, , (5.5)

где , - прогнозируемые оценочные величины пиковой виброскорости, м/с, определяемой по настоящему разделу и ее среднеквадратического значения;

, - допустимые величины пиковой виброскорости, м/с и ее среднеквадратического значения, принимаемые в соответствии с разделом 4.

Примечание - Формулы (5.4) и (5.5) допускают расчет как в форме абсолютных значений параметров вибрации, так и их уровней.

5.1.8 При проверке условий (5.4)-(5.5) в качестве ожидаемых значений вибрации в оцениваемом здании не допускается принимать значения, рассчитанные (измеренные) на поверхности грунта в месте расположения фундамента проектируемого здания.

5.1.9 В случае, когда прогнозируемые значения вибрации превышают допустимые значения, т.е. имеет место нарушение условий (5.4) и (5.5), следует предусматривать специальные виброзащитные мероприятия и устройства в соответствии с разделами 7 и 8.

Выбор средств защиты от вибрации проводится с учетом их эффективности и экономичности.

Примечание - При выборе виброзащитных мероприятий приоритетным фактором является эффективность снижения вибрации. При возможности применить различные равноэффективные решения окончательное решение определяется на основании их экономической целесообразности с учетом организации компенсационных маршрутов, изменения эксплуатационных расходов и т.д.

5.1.10 Расчет динамического воздействия в зданиях и сооружениях, попадающих в зону влияния линий метрополитена, осуществляют в два этапа:

I этап: при оценке динамического воздействия, создаваемого подвижным составом метрополитена, на здания и сооружения, располагаемые в зоне влияния линии метрополитена, на этапе разработки проектной документации следует пользоваться 5.2-5.7.

В этом случае определяют уровни вибрации в помещениях зданий и сооружений и проводят их оценку на соответствие разделу 4;

II этап: в случае наличия незначительных (до 1 дБ в низкочастотной области (ниже октавной полосы со среднегеометрической частотой 31,5 Гц) нормируемого диапазона), существенных (свыше 20 дБ в октавной полосе со среднегеометрической частотой 16 Гц) превышений уровней вибрации, полученных по результатам расчета по методике 5.2, а также для более детального проектирования систем виброизоляции верхнего строения пути или здания следует руководствоваться 5.8.

5.1.11 Исходными данными для выполнения расчетов являются:

1) результаты инженерно-геологических изысканий с определением динамических характеристик грунтов;

2) продольный план и профиль трассы метрополитена, требования лица, осуществляющего эксплуатацию объектов метрополитена, проектная документация по конструкции верхнего строения пути на рассматриваемых участках;

3) инженерно-топографический план (геоподоснова) с нанесенными зданиями, трассой метрополитена и инженерными коммуникациями;

4) архитектурные и конструктивные решения исследуемого здания или сооружения;

5) график движения поездов по рассматриваемому участку линии;

6) иные необходимые исходные данные по разделу 10 ГОСТ Р ИСО 2017-2-2011 .

В случае, когда основного перечня исходных данных недостаточно, необходимо проводить дополнительные исследования.

5.1.12 Прогнозирование значений виброскорости в зданиях и сооружениях и подбор виброзащитных мероприятий проводится в следующей последовательности:

а) оценивают значения вибрации обделок тоннелей и лотковой части пути линии метрополитена в соответствии с 5.2, с учетом текущего состояния конструкции пути и скорости обращения подвижного состава;

б) задают или определяют исходное для расчета геологическое строение верхней части грунта: число и толщины слагающих слоев верхней части грунта общей толщиной м, где h - расстояние от поверхности грунта до уровня лотка;

в) определяют массовые, динамические упругие и диссипативные параметры слагающих грунтов: плотность, скорости продольных и поперечных волн и коэффициент потерь в каждом слое по подразделу 6.2;

г) определяют ожидаемые значения виброскорости на поверхности грунта в соответствии с подразделом 5.4;

д) определяют ожидаемые значения виброскорости поверхности фундамента здания в соответствии с подразделом 5.5;

е) определяют ожидаемые значения виброскорости несущих элементов здания (перекрытий и стен) в соответствии с подразделом 5.6-5.7;

ж) выполняют проверку условий 5.1.7;

з) в случае нарушения условий 5.1.7 осуществляют подбор и проектирование виброзащитных мероприятий в соответствии с разделом 7 или 8;

и) оценивают эффективность спроектированных виброзащитных мероприятий, повторно выполняя расчет по перечислениям г)-ж) настоящего пункта и проверку соответствия 5.1.7.

5.1.13 Вычисление виброскорости v, м/с, несущих и (или) ограждающих конструкций зданий и сооружений следует проводить по формуле

, (5.6)

где - измеренный (рассчитанный) третьоктавный (октавный) спектр вертикальной и горизонтальных составляющих скорости колебаний в одной из возможных точек измерения на рисунке 5.1, м/с;

- поправочный коэффициент, учитывающий возможность одновременного движения по параллельным путям на рассматриваемом участке, определяют по пункту 5.2.2.3 СП 441.1325800.2019 ;

- поправочный коэффициент, учитывающий скорость движения поездов метрополитена, определяют по таблице 5.2 СП 441.1325800.2019 ;

- поправочный коэффициент, учитывающий износ пути, колесных пар, наличие стрелочных переводов, перекрестных съездов и прочих особых элементов пути, приводящих к существенному изменению динамической нагрузки на верхнее строение пути, определяют по таблице 5.1 СП 441.1325800.2019 ;

- частотно-зависимая функция, учитывающая наличие системы виброизоляции (в конструкции верхнего строения пути или здания). В случае ее отсутствия принимается равной единице в заданном частотном диапазоне;

- частотно-зависимая функция, характеризующая распространение колебательной энергии от тоннельной обделки до поверхности грунта, определяют по 5.4;

- частотно-зависимая функция, характеризующая передачу вибрации с грунта на фундамент здания, определяют по 5.5;

- частотно-зависимая функция, соответствующая резонансному увеличению колебаний ограждающими поверхностями помещений, определяют по 5.7;

- частотно-зависимая функция, учитывающая изменение колебаний по высоте здания, определяют по 5.6.

точка 1 - на конструкции ВСП (в случае ее присутствия); точка 2 - в лотковой части тоннеля; точка 3 - на поверхности грунта на абрисе фундамента здания или сооружения; точка 4 - на фундаменте здания или сооружения; точка 5 - на этаже у ограждающей конструкции здания или сооружения; точка 6 - в центре перекрытия на этаже здания или сооружения

Рисунок 5.1 - Возможное расположение точки измерения

При расчетах по формуле (5.6) применяемые коэффициенты (частотно-зависимые функции) следует вычислять в соответствии с настоящим разделом и в зависимости от точки, в которой были измерены (рассчитаны) третьоктавные (октавные) спектры составляющих скорости колебаний.

Указанные коэффициенты и частотно-зависимые функции допускается определять как путем расчета, так и на основании статистических данных натурных измерений. При применении результатов натурных измерений следует учитывать требования 5.8.

Формула (5.6) применяется при вычислении нормируемых разделом 4 параметров как для вертикальной, так и для горизонтальной составляющих колебаний с учетом замены соответствующих частотно-зависимых функций в зависимости от направления воздействия.

5.1.14 В случае, если измерения вибрации проводятся в точках на абрисе фундамента для всех режимов движения поездов метрополитена, обращающихся по выбранному участку линии с установленными скоростями, коэффициенты , и принимают равными единице.

5.1.15 Для мелких и пылеватых водонасыщенных песков и глинистых грунтов текучей консистенции в пределах зон, указанных в пункте 6.14.3 СП 22.13330.2016 , необходимо проводить расчет длительных осадок от совместного действия статических и динамических (вибрационных) нагрузок. Расчет выполняется в соответствии с положениями подраздела 6.14 СП 22.13330.2016 .

Для определения осадок виброползучести допускается использовать лабораторные и полевые испытания грунтов с учетом положений СП 22.13330 и 6.1.7 настоящего свода правил.

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 185; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!