Чем измерить вибрацию фундамента

Обновлено: 28.03.2024


ГОСТ Р 52892-2007

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация и удар

Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию

Vibration and shock. Vibration of buildings.
Measurement of vibration and evaluation of its effects on structure

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация и удар"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

В процессе эксплуатации здания подвергаются воздействию вибрации как естественной (связанной с такими явлениями, как ветер или землетрясение), так и техногенной (вызванной деятельностью человека, например строительными работами, движением транспорта) природы. Вибрация может стать причиной повреждения конструкции здания, снизив ее эксплуатационную надежность: уменьшить устойчивость, ухудшить несущую способность перекрытий. Признаками снижения эксплуатационной надежности является появление трещин, оторванных от несущего каркаса элементов и т.п. Поэтому вибрацию сооружений следует постоянно или периодически контролировать, чтобы определить, насколько действующие вибрационные нагрузки опасны как для конструкции в целом, так и для ее частей.

Вибрации естественной и техногенной природы различаются по своему характеру. Как правило, вибрация от естественных источников сосредоточена в области более низких частот, характеризуется высокой мощностью в источнике и распространяется на более далекие расстояния. Такая вибрация может вызвать значительные повреждения зданий, поэтому в местах постоянного или ожидаемого действия источников вибрации естественного происхождения (например, в сейсмоопасных районах) к конструкции зданий предъявляют специальные требования. Настоящий стандарт распространяется на вибрацию техногенной природы зданий, при проектировании и строительстве которых не были установлены специальные требования устойчивости к динамическим нагрузкам.

Исследование воздействия вибрации на конструкцию здания проводят в том случае, если есть основания предполагать, что это воздействие может привести к повреждению конструкции. Такое исследование представляет собой многоэтапный процесс, начинающийся на стадии проектирования новых зданий в условиях действия существующих источников вибрации или новых систем, которые являются источниками вибрации и могут оказывать существенное воздействие на возведенные здания. На разных этапах проектирования разрабатывают и уточняют расчетные модели, в которых учитывают динамические свойства источника вибрации, пути ее распространения и особенности конструкции здания. Выходом модели является отклик в разных точках конструкции. Измерения вибрации, рассматриваемые в настоящем стандарте, могут использоваться для оценки корректности построенной модели.

В настоящее время не имеется достаточных данных для установления соответствия между степенью жесткости вибрации и вызываемыми ею повреждениями. Ориентировочные предельные значения вибрации установлены в ряде национальных стандартов и других нормативных документах зарубежных стран. В приложении Б настоящего стандарта приведены критерии оценки вибрации, наиболее часто используемые в международной практике. Данные оценки не охватывают все многообразие сооружений и видов воздействий вибрации и поэтому могут быть применены только после предварительного анализа каждой конкретной ситуации.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерения вибрации и оценки ее воздействия на конструкцию зданий, рассчитанных на статические нагрузки без предъявления специальных требований в отношении устойчивости к воздействию динамических сил. Оценка воздействия базируется на риске появления повреждений конструкции, способных снизить ее эксплуатационную надежность.

Настоящий стандарт распространяется на здания, подвергающиеся воздействию передаваемой через грунт (в виде сейсмических волн) вибрации техногенной природы (например, в ходе проведения строительных работ, разработки полезных ископаемых, при движении транспорта). Воздействия вибрации естественной природы (в результате землетрясений или сильных ветров), а также создаваемой звуковыми волнами, машинами, работающими внутри здания, и деятельностью людей внутри здания в настоящем стандарте не рассматриваются.

Настоящий стандарт распространяется на измерения вибрации, которые проводят для проверки соответствия установленным требованиям по допустимым уровням вибрации конструкции здания или для подтверждения корректности использованной при проектировании здания модели передачи вибрации от источника.

Рекомендации настоящего стандарта допускается использовать также для других наземных сооружений, исключая сооружения, имеющие специальную конструкцию, такие как ядерные реакторы, сооружения для топливно-энергетических, металлургических, химических и нефтехимических производств, а также для хранения жидких или гранулированных материалов, например водонапорные башни и цистерны, нефтехранилища, бункеры для хранения зерна и других продуктов.

В стандарте приведены критерии оценки вибрации, построенные по результатам наблюдений и экспериментальных исследований, проведенных в ряде зарубежных стран (Великобритании, Германии, Норвегии, США). Предполагается, что при соблюдении рекомендаций по предельным значениям вибрации риск повреждений конструкции здания будет незначительным. Выбор того или иного критерия должен быть согласован между заинтересованными сторонами.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 источник вибрации: Любое твердое, жидкое или газообразное тело, вызывающее распространение вибрации в окружающей среде.

3.2 рабочий цикл: Повторяющаяся процедура, целью которой является производство продукции или выполнение рабочей операции.

3.3 период измерений: Интервал времени, в течение которого осуществляют непрерывный сбор данных о вибрации здания.

3.4 период наблюдения: Интервал времени, в течение которого осуществляют одно или несколько измерений для получения репрезентативной информации об источнике вибрации.

3.5 период контроля: Интервал времени, установленный в соответствии с требованиями законодательства, в нормативных документах, контрактах и др., для проведения оценки вибрации зданий, вызванной действием конкретного источника.

4 Повреждения конструкции здания

4.1 Степени повреждений

В настоящем стандарте используется классификация повреждений, принятая в сейсмологии. Повреждения зданий разделяют на:

- легкие (косметические): тонкие трещины в штукатурке и откалывание небольших кусков штукатурки, появление тонких трещин в растворе, связывающем кирпичную кладку или бетонные блоки;

- умеренные: небольшие трещины в стенах, проходящие через кирпичную кладку или бетонные панели, откалывание довольно больших кусков штукатурки;

- тяжелые: большие глубокие и сквозные трещины в стенах, трещины в каркасе здания.

4.2 Связь повреждений конструкции здания с вибрацией

Сразу после завершения строительства здания элементы его конструкции испытывают дополнительные механические напряжения, связанные с воздействиями разного вида. Изменения температуры, влажность, осадка грунта, деятельность людей и работа оборудования внутри здания, ползучесть материала, химические вещества и др. являются факторами дополнительной нагрузки на конструкцию, текущее состояние которой зависит от всей предыстории действовавших в этой конструкции механических напряжений. Время начала образования трещин в несущих элементах конструкции здания и скорость их развития зависят от способности материала сооружения сопротивляться воздействию физических и химических нагрузок.

Таким образом, даже в отсутствие существенных внешних нагрузок, к числу которых относится передаваемая через грунт вибрация, для каждого здания характерна своя скорость развития повреждений конструкции, обусловленная процессами естественного старения. Поэтому, хотя вибрация способна значительно ускорить естественный рост трещин, связать повреждения конструкции с воздействием вибрации можно только в том случае, если обследование этой конструкции было проведено непосредственно до и сразу после воздействия. При этом следует принимать во внимание только существенные изменения длины и раскрытия трещин, поскольку незначительные изменения могут быть обусловлены воздействием факторов естественной природы (например, сменой дня и ночи).

5 Принципы оценивания воздействия вибрации на конструкцию

5.1 Механизмы воздействия вибрации

5.1.1 Прямое воздействие на конструкцию

Вибрация оказывает на конструкцию здания механические воздействия, вызывая тем самым изменение ее состояния. Напряжение в каждой точке конструкции напрямую связано с деформациями, возникающими в этой точке, поэтому может быть выражено через параметры вибрации. При этом пиковые значения напряжения связаны с пиковыми значениями скорости. Теоретически по результатам измерений вибрации можно определить механическое напряжение и сравнить его с допустимыми значениями для данного элемента конструкции в зависимости от вида и продолжительности воздействия динамической нагрузки, свойств строительного материала и типа конструкции.

На состояние конструкции помимо пиковых напряжений влияют также накопленные усталостные изменения материала, которые невозможно определить по результатам измерений вибрации. Обычно усталостными эффектами пренебрегают, если динамическое напряжение менее 10% допустимого статического напряжения. Однако в некоторых случаях для оценки влияния динамических нагрузок (вибрации) может потребоваться измерение механических напряжений.

5.1.2 Влияние на состояние грунта в основании здания

Помимо изменений состояния самой конструкции вибрация вызывает изменения свойств грунта, на котором установлено здание. Одним из таких изменений является локальное уплотнение грунта, которое может привести к повреждению конструкции из-за неравномерной осадки под фундаментом здания. Если вибрация носит долговременный характер, то уплотнение грунта может произойти даже на большом расстоянии от источника вибрации, когда уровень вибрации мал и не способен оказать существенного прямого воздействия на конструкцию здания.

Еще более опасным явлением является разжижение грунта и потеря им несущей способности под воздействием вибрации. Особенно это относится к слабосвязанным водонасыщенным почвам.

Указанные явления являются косвенными эффектами воздействия вибрации на конструкцию здания, которые, как правило, нельзя определить по результатам измерений колебаний конструкции. Поэтому для проведения комплексной оценки воздействия вибрации рекомендуется привлекать специалистов-геотехников, особенно в тех случаях, если здания расположены на слабых грунтах.

5.2 Характеристики вибрации

5.2.1 Длительность возбуждения

Важной характеристикой источника вибрации является длительность создаваемого возбуждения. Кратковременные импульсы или последовательность таких импульсов, если они повторяются нерегулярно или с низкой частотой повторения, при которой отклик успевает затухнуть до прихода следующего импульса, не способны эффективно раскачать конструкцию здания на ее резонансных частотах.

Примечание - Обычно частота собственных колебаний небольших сооружений высотой до 12 м находится в диапазоне от 4 до 15 Гц, а частота собственных колебаний элементов конструкции, таких как стены и перекрытия, - в диапазоне от 10 до 30 Гц и выше.

Но если здание в течение длительного времени подвергается воздействию непрерывной вибрации, то в отдельных точках конструкции максимальные значения колебания могут в 2,5-10 раз превышать значения колебаний грунта в месте его контакта с фундаментом здания. В соответствии с этим вибрацию классифицируют по длительности воздействия. Вибрацию считают кратковременной, если время действия источника недостаточно для накопления существенных усталостных повреждений конструкции, а также для того, чтобы раскачать конструкцию в резонансном режиме. Все остальные источники создают долговременную вибрацию.

5.2.2 Диапазон частот и уровень вибрации

Диапазон частот вибрации в разных точках здания зависит от источника возбуждения, свойств грунта, через который воздействие передается на конструкцию, и передаточных характеристик конструкции. При некоторых сочетаниях указанных факторов (например, при взрывах твердой породы, проводимых на небольшом расстоянии от здания, или при работе высокоскоростных машин) верхняя граница диапазона частот может достигать 1000 Гц. Однако в большинстве случаев при оценке риска повреждения конструкции здания вследствие воздействия на него вибрации техногенной природы достаточно проводить анализ в диапазоне частот от 1 до 150 Гц.

Уровни вибрации могут колебаться от единиц до нескольких сотен миллиметров в секунду в зависимости от частоты возбуждения.

Характеристики вибрации, измеряемой на конструкции здания, для разных источников возбуждения техногенной природы приведены в таблице 1*.

* Данные таблицы 1 взяты из ИСО 4866:1990 "Mechanical vibration and shock - Vibration of buildings - Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on buildings" ("Вибрация и удар. Вибрация зданий. Руководство по измерению вибрации и оценке ее воздействия на здание").

Таблица 1 - Типичный диапазон параметров вибрации зданий для некоторых источников возбуждения

ГОСТ Р 53963.1-2010

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ СООРУЖЕНИЙ

Требования к средствам измерений

Vibration. Measurement of vibration in buildings. Requirements for measuring instrumentation

ОКС 17.160, 91.120.25

Дата введения 2011-12-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" и Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы" (ФГУП "ВНИИМС")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Введение

Основные параметры вибрации (пиковые значения скорости в трех взаимно перпендикулярных направлениях), по которым оценивают воздействие вибрации на конструкцию зданий, и требования к точности измерений указанных параметров для сопоставления с установленными критериями установлены в ГОСТ Р 52892.

Тем же стандартом определены два вида критериев оценки воздействия вибрации на конструкцию зданий: частотно-зависимый и комплексный. В случае применения частотно-зависимого критерия дополнительным параметром, подлежащим оценке, является частота доминирующей составляющей вибрации, которую определяют на основе записи сигнала вибрации на заданном интервале времени. Анализ спектра вибрации с целью определения доминирующей составляющей может быть реализован в самом средстве измерений или с помощью другого устройства анализа, на которое сигнал передается с аналогового/цифрового выхода данного средства измерений.

Настоящий стандарт устанавливает требования к средствам измерений вибрации в зданиях, позволяющие удовлетворить требованиям к точности измерений по ГОСТ Р 52892. Требования настоящего стандарта гармонизированы с требованиями DIN 45669-1:1995*, предъявляемыми к средствам измерений класса 1.


* Национальный стандарт Германии DIN 45669-1:1995** "Messung von Schwingungsimmissionen - Teil 1: Schwingungsmesser - Anforderungen, " (Измерение вибрации и удара. Часть 1. Средства измерений).

** Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к характеристикам средств измерений параметров вибрации (пиковых значений скорости), используемых при оценке воздействия вибрации на конструкцию сооружений согласно частотно-зависимым и комплексным критериям оценки по ГОСТ Р 52892.

Настоящий стандарт распространяется на цифровые и аналоговые средства измерений всех видов исполнения: в виде отдельного блока, совокупности устройств или компьютеризованной системы анализа данных.

Средство измерений, предназначенное для измерений вибрации зданий для оценки ее воздействия на конструкцию, может обладать дополнительными функциями, позволяющими, например, измерять вибрацию зданий для оценки ее воздействия на человека. В этом случае требования настоящего стандарта должны быть дополнены требованиями по ГОСТ ИСО 8041.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 14254 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)

ГОСТ 17168 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 24346 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ ИСО 5348 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ ИСО 8041 Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений

ГОСТ Р 51317.4.2* (МЭК 61000-4-2:2008) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электрическим разрядам. Требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51317.4.6 (МЭК 61000-4-6:1996) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями. Требования и методы испытаний

ГОСТ Р 52892 Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 средство измерений: Совокупность датчика вибрации, средств преобразования и показывающего устройства, выполненная в виде единого блока или нескольких блоков, которая позволяет измерять пиковое значение скорости вибрации, воздействующей на конструкцию сооружения.

Примечание - Средство измерений в зависимости от назначения может выполнять дополнительные преобразования сигнала вибрации, например выполнять частотный анализ и определять частоту доминирующей составляющей вибрации по ГОСТ Р 52892.

3.2 пиковое значение: Максимальное абсолютное значение измеряемой скалярной величины на заданном интервале времени.

3.3 рабочий диапазон амплитуд: Интервал амплитуд внутри каждого диапазона измерений, в пределах которого отклонения от линейности не превышают допустимые значения.

3.4 перегрузка: Ситуация, когда входной сигнал вибрации превышает верхнюю границу рабочего диапазона амплитуд.

3.5 нечувствительность по входу: Ситуация, когда входной сигнал вибрации не превышает нижнюю границу рабочего диапазона амплитуд.

3.6 техническая документация на средство измерений (техническая документация): Руководство по эксплуатации, инструкция по применению и другие документы, поставляемые пользователю средства измерений.

4 Нормальные условия окружающей среды

Для определения рабочих характеристик средства измерений установлены следующие нормальные условия окружающей среды:

- температура воздуха 23°C;

- относительная влажность 65%.

5 Тестовые воздействия

5.1 Общие положения

Требования к рабочим характеристикам средства измерений, установленные настоящим стандартом, проверяют при заданных входных механических и электрических воздействиях.

Заданное механическое воздействие воспроизводят с помощью вибростенда, на котором установлен датчик вибрации, входящий в состав средства измерений.

Кроме того, средство измерений должно обеспечивать возможность подачи на вход измерительного блока вместо сигнала с датчика вибрации заменяющий его эквивалентный электрический сигнал. Способ формирования эквивалентного электрического сигнала, позволяющего проводить испытания без датчика вибрации, должен быть установлен в технической документации на средство измерений.

5.2 Механические тестовые воздействия

Для воспроизведения заданного входного воздействия датчик вибрации устанавливают на столе вибростенда в соответствии с ГОСТ ИСО 5348. В технической документации должно быть указано, какие устройства крепления датчика вибрации могут быть использованы при проведении измерений, а также перечислены случаи и обстоятельства, когда использование той или иной системы крепления с большой вероятностью приведет к повышению неопределенности измерений.

Измерения проводят при возбуждении гармонической вибрации с опорной амплитудой скорости 1,00 м/с на опорной частоте 16 Гц, а также на тестовых частотах, совпадающих со среднегеометрическими частотами октавных фильтров по ГОСТ 17168 в диапазоне от 0,5 до 630 Гц.

5.3 Электрические тестовые сигналы

Электрический тестовый сигнал может либо соответствовать механическому тестовому воздействию по 5.2, либо иметь специальную форму (см. 6.10).

В технической документации должен быть установлен способ формирования электрического сигнала, позволяющего проводить измерения без датчика вибрации.

6 Требования к характеристикам средства измерений

6.1 Общие требования

В настоящем разделе установлены требования к рабочим характеристикам средства измерений для нормальных условий окружающей среды (см. раздел 4) при заданных тестовых воздействиях (см. раздел 5).

Средство измерений должно иметь в своем составе устройство (устройства) для показаний пикового значения скорости вибрации в одном или нескольких направлениях измерений на установленном периоде измерений. В технической документации на средство измерений должен быть описан способ удержания измеренного пикового значения.

Средство измерений должно иметь в своем составе устройство для индикации появления перегрузки в любой из моментов измерений.

Средство измерений должно обеспечивать установку и регулировку коэффициента преобразования измерительной цепи, например с помощью устройства индикации коэффициента преобразования или иным способом, указанным в технической документации.

Средства измерений в зависимости от их назначения могут включать в себя полный набор или часть функций, рассматриваемых в настоящем стандарте. Для всех функций, реализуемых средством измерений, соответствующие им характеристики должны удовлетворять требованиям настоящего стандарта.

6.2 Конфигурация измерительной цепи

Средство измерений обычной конфигурации включает в себя следующие элементы:

- устройство согласования (формирования) сигнала;

- полосовой фильтр или набор фильтров;

- устройство выделения и удержания пикового значения сигнала;

- аналоговый/цифровой выход (необязательный элемент).

Схема одноканального средства измерений обычной конфигурации показана на рисунке 1.


1 - датчик вибрации; 2 - система крепления; 3 - вибрирующая поверхность; 4 - соединительный кабель; 5 - электрический вход; 6 - устройство согласования входного сигнала; 7 - фильтр; 8 - показывающее устройство с устройством выделения и хранения пикового значения; 9 - устройство согласования выходного сигнала; 10 - аналоговый/цифровой выход

Рисунок 1 - Функциональная схема одноканального средства измерений

Для одновременного измерения вибрации в нескольких направлениях или в нескольких точках средство измерений должно быть многоканальным. Кроме того, современные средства измерений для сбора информации из разных точек конструкции используют беспроводной способ передачи данных, когда соединительный кабель отсутствует, а измерительная цепь включает в себя передатчик и приемник электрического сигнала. В этом случае в технической документации на средство измерений должно быть указано, при каких взаимных расположениях элементов средства измерений выполняются требования настоящего стандарта, а также указано наихудшее (с точки зрения вносимой средством измерений неопределенности измерений) расположение элементов, при котором следует проверять соблюдение требований настоящего стандарта.

ГОСТ Р 53964-2010

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ СООРУЖЕНИЙ

Руководство по проведению измерений

Vibration. Measurement of vibration in buildings. Guidance on measurement methods

ОКС 17.160, 91.120.25

Дата введения 2011-12-01*
________________
* Поправка (ИУС 5-2021)

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 ноября 2010 г. N 531-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2021 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает руководство по проведению измерений вибрации в зданиях (на грунте вблизи зданий) в целях:

Требования настоящего стандарта гармонизированы с требованиями DIN 45669-2:2005* "Messung von Schwingungsimmissionen - Teil 2: Messverfahren" (Измерение вибрации. Часть 2. Методы измерений).

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

- сопоставления результатов измерений с соответствующими критериями оценки вибрации (например, по ГОСТ Р 52892, в санитарных нормах);

- оценки вибрационной нагрузки на сооружение или человека в здании от источников определенного вида (дорожного движения, строительных работ и т.п.);

- прогнозирование уровней вибрации в проектируемых зданиях.

Если измерения проводят в целях сопоставления результатов с установленными критериями, то настоящий стандарт применяют совместно с ГОСТ Р 52892 в отношении вибрации, воздействующей на конструкцию здания, и ГОСТ 31191.2 в отношении вибрации, воздействующей на людей внутри зданий.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24346 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 31191.2 Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Вибрация внутри зданий

ГОСТ ИСО 5348 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ ИСО 8041 Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений

ГОСТ Р 52892 Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию

ГОСТ Р 53963.1 Вибрация. Измерения вибрации сооружений. Требования к средствам измерений

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346 и ГОСТ Р 52892.

4 Средства измерений

Средства измерений, проводимых для оценки воздействия вибрации на конструкцию сооружения, должны обеспечивать измерение пикового значения скорости вибрации и удовлетворять требованиям ГОСТ Р 53963.1. Дополнительно могут быть использованы устройства записи и хранения информации, а также средства анализа частотного состава сигнала.

Средства измерений, проводимых для оценки воздействия вибрации на человека, должны обеспечивать измерение среднеквадратичного значения корректированного ускорения по ГОСТ 31191.2 и удовлетворять требованиям ГОСТ ИСО 8041.

5 Условия измерений

5.1 Точки измерений

5.1.1 Общие положения

Выбор места измерений определяют, исходя из цели измерений. Как правило, измерения проводят:

- при оценке воздействия вибрации на здание: на фундаменте здания, на несущей части здания в верхних этажах и при необходимости в других местах (например, на перекрытиях или стенах);

- при оценке воздействия вибрации на человека внутри здания: на межэтажном перекрытии на различных этажах;

- при оценке потенциального воздействия вибрации на проектируемое здание: на грунте, при необходимости на фундаменте соседних зданий.

В некоторых случаях (например, при оценке воздействия взрывов) для конструкций больших размеров измерения необходимо проводить одновременно в нескольких точках.

5.1.2 Точки измерений на фундаменте

Для измерения вибрации фундамента здания датчик вибрации устанавливают на фундаменте или на сплошной несущей каменной стене (например, на откосе проема подвального окна, наружных железобетонных ступенях). Не следует измерять вибрацию на пустотелых элементах конструкции или элементах, не обладающих жесткой связью с фундаментом (шатающихся ступенях, многопустотных железобетонных плитах).

Высота установки датчика вибрации над грунтом не должна превышать 0,5 м. Измерения рекомендуется проводить на внешней стороне фундамента в точке, наиболее близко расположенной к источнику вибрации.

5.1.3 Точки измерений на этаже здания

При измерениях вибрации частей здания (стен и межэтажных перекрытий) необходимо выбирать точки измерений в тех местах, где вибрация максимальна.

Как правило, вибрация в вертикальном направлении максимальна посередине перекрытия. У перекрытий с мощными балками значительная вибрация может наблюдаться между балками. При выборе места измерений следует принимать во внимание конструкцию перекрытия, а также наличие несущих перегородок. Вибрация, измеряемая непосредственно на полу (монолитном, деревянном), может быть усилена резонансом пола и поэтому не всегда пригодна для оценки вибрационной нагрузки перекрытия.

На стенах наибольшую поперечную горизонтальную вибрацию обычно наблюдают в точке пересечения диагоналей стены.

При измерении горизонтальной вибрации на верхних этажах датчики устанавливают вблизи сплошных несущих стен или в дверных/оконных проемах.

5.1.4 Точки измерений на грунте

Для получения расчетных оценок вибрацию измеряют на поверхности или в толще грунта вблизи источника вибрации и на пути ее распространения. Если измерения выполняют для оценки воздействия вибрации на проектируемое здание, то измерения проводят также на месте его будущей постройки.

Чтобы характеризовать мощность источника вибрации, точку измерений выбирают вблизи источника на установленном расстоянии (например, в 8 м от ближайшего рельсового пути) и на достаточном удалении от массивных тел, могущих исказить оценку мощности источника. Рекомендуется, чтобы расстояние от точки измерений до массивного тела более чем в полтора раза превышало его максимальный габаритный размер. Если массивное тело или слой грунта со значительно отличающимися динамическими свойствами находятся на пути распространения вибрации к точке измерений, то возможные эффекты дифракции и отражения сейсмических волн в грунте могут привести к понижению вибрации в этой точке. И, наоборот, в точку измерений может прийти сейсмическая волна, отразившаяся от находящихся в стороне фундаментов зданий или канализационных колодцев, что приведет к повышению вибрации в этой точке.

Примечание - Массивным телом, искажающим результаты измерений, может быть дорожное покрытие из бетонных боков, скрепленных цементным раствором.

При измерениях на грунте датчик вибрации должен быть установлен согласно 5.3.3 с учетом требований 8.2.3.

5.2 Направления измерений

Вибрацию зданий измеряют в вертикальном направлении и двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях и , совпадающих с направлениями главных осей здания. Причем направление оси должно быть наиболее близким к направлению на источник вибрации.

5.3 Установка датчика вибрации

5.3.1 Общие положения

Способ крепления датчика не должен существенно влиять на результаты измерений в диапазоне частот анализа. Общие требования к установке - по ГОСТ ИСО 5348.

При установке датчика вибрации необходимо иметь в виду, что между ним, устройством крепления и вибрирующей поверхностью должна существовать жесткая механическая связь. С этой точки зрения предпочтительно устанавливать датчик на жесткую поверхность, поскольку в противном случае условие жесткой механической связи нуждается в дополнительной проверке.

Датчик вибрации устанавливают на поверхность объекта измерений непосредственно или с помощью приспособления. При любом способе крепления установочный резонанс датчика вибрации должен находиться вне пределов диапазона частот измерений для всех направлений измерений. Обычно наличие жесткой механической связи между датчиком, устройством крепления и поверхностью объекта позволяет обеспечить выполнение данного требования.

В таблице 1 приведены методы крепления датчиков вибрации на горизонтальных поверхностях сооружений. Однако сведения из этой таблицы можно использовать по аналогии и при установке датчиков на стены зданий.

Таблица 1 - Методы крепления датчиков вибрации на горизонтальных поверхностях сооружений

Тип установочной поверхности

Ограничение на верхнюю границу диапазона частот измерений в горизонтальном направлении

- Некритичная к способу установки датчика

Каменная кладка, пол без покрытия

Тонкая пластинка с резьбовым отверстием, закрепленная отвердевающим клеем, цементом или болтами

Устройство крепления с закругленными ножками (рисунок 1b)

- Критичная к способу установки датчика

Кафель, паркет, сплошной лакированный пол

Тонкая двусторонняя клеевая лента или устройство крепления с закругленными ножками (рисунок 1b)

Измерение вибрации виброметром

Измерение вибрации виброметром

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

  • для измерения вибрации вращающегося оборудования;
  • для измерения вибрации, воздействующей на человека для целей охраны труда.

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это - двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. "Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях". Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

Измерение виброметром

Измерение виброметром

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.

Измерение СКЗ вибрации виброметром Vibro Vision-2

СКЗ виброскорости на экране
Vibro Vision-2

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Внутренний и внешний датчик

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

Мы выпускаем виброметры:

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»
Настоящие Санитарные нормы устанавливают классификацию, нормируемые параметры, предельно допустимые значения производственных вибраций, допустимые значения вибраций в жилых и общественных зданиях

МУ 3911-85 «Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки производственных вибраций»
Указания устанавливают методы и условия проведения измерений и гигиенической оценки производственной вибрации на рабочих местах или в местах контакта с руками оператора для установления их соответствия санитарным нормам

О методах и средствах измерения коммунальной вибрации


В этой статье рассматриваются вопросы измерения вибрации в целях оценки её воздействия на население (коммунальная вибрация). Гигиенические нормативы коммунальной вибрации установлены только для помещений жилых и общественных зданий. Нормируемыми параметрами являются среднеквадратичные значения и уровни (в дБ) корректированного по Wm виброускорения и (для постоянной вибрации) уровни (значения) виброускорения в октавных полосах частот 2-63 Гц.

Условно к коммунальной вибрации можно было бы отнести также вибрацию, воздействующую на пассажиров морских и речных судов, железнодорожного транспорта и т.д. Но в этой статье мы эти вопросы не будем рассматривать, относя их к особому специфическому направлению оценки вибрации на отдельных видах транспорта.

Гигиенические нормативы вибрации для селитебных территорий не установлены. Существуют задачи измерения вибрации на территории, связанные с изысканиями и проектированием, но они являются темой технического регулирования и лишь косвенно связаны с гигиеническим нормированием.

Основные проблемы измерений и оценки коммунальной вибрации:

- измерение низких уровней вибрации/ Гигиенические нормативы коммунальной вибрации очень жесткие (до 62 дБ отн. 1 мкм/ 2 , или 1,3 мм/с 2 ). Нормативные значения близки к пределу разрешения вибропреобразователей (пьезоакселерометров) общего назначения. Поэтому здесь очень важно обращать внимание на пределы измерения, указанные в соответствующих методиках, а также обладать сведениями об уровнях собственных шумов конкретного применяемого акселерометра

- низкочастотные собственные шумы виброметра. Для измерения корректированного виброускорения удобно использовать виброметры, оснащенные фильтром частотной коррекции Wm; такие приборы обеспечивают прямое измерение нормируемых параметров. Однако полоса пропускания фильтра Wm по ГОСТ ИСО 8041 значительно шире нормируемого частотного диапазона 1-80 Гц. Поэтому собственные шумы вибродатчика, сильно возрастающие на частотах ниже 1 Гц могут оказывать влияние на измерение слабой коммунальной вибрации несмотря на наличие подавления корректирующим фильтров. Далее мы рассмотрим пути решения этой проблемы.

- выделение вибрационных событий и приведение к периоду контроля. Гигиенические нормативы установлены для величин, усредняемых на периоде контроля (дневное время суток 07:00-23:00 или ночное время суток 23:00-07:00). Если вибрация исследуемого источника действует непрерывно на протяжения всего периода контроля и является превалирующей, то её измерение не представляет большой сложности. Но если вибрация представляет собой череду повторяющихся вибрационных событий (например, прохождений поезда, проезда автомобилей, движений лифта и т.п.), то необходимо, во-первых, правильно измерить виброускорение на периодах воздействия (то есть тогда, когда вибрация исследуемого источника существует), а во-вторых, оценить продолжительность периода воздействия на периоде контроля, чтобы пересчитать измеренное значение на весь период контроля.

Некоторые особенности коммунальной вибрации

При оценке коммунальной вибрации следует помнить, что несмотря на изначальное определение (вибрация, воздействующая на население в помещениях жилых и общественных зданиях) она измеряется не в точках передачи на человека, а исключительно на полу, при этом контрольные точки выбирают в местах максимальных виброускорений, не принимая во внимание, где в этом помещении могут располагаться люди.

Некоторым подспорьем при измерении коммунальной вибрации является то, что в подавляющем большинстве случаев она имеет ярко выраженное одно преимущественное направление (как правило, вертикальное). Это открывает дорогу применения 1-канальных приборов. Во многих случаях можно предварительным обследованием выявить преимущественное направление вибрации и подробные измерения вести уже только для этой составляющей виброускорения.

Отметим также, что в отличие от вибрации на рабочем месте, направление осей измерения коммунальной вибрации выбирают в соответствии с осями здания.

О вибромониторинге

Вибромониторингом мы называем длительное непрерывное измерение вибрации.

В зависимости от целей мониторинг вибрации может осуществляться в автономном режиме (съём измеренных данных осуществляется по окончании всего измерения или какого-то большого измерительного цикла) либо в режиме непрерывной передачи данных на центральную станцию или сервер мониторинга.

Вибромониторинг может применяться как средство прямого определения периодов воздействия вибрации конкретного источника либо как способ соотнесения вибрации в контрольной точке с работой какого-то оборудования или предприятия.

Оборудование нашего объединения позволяет выполнять мониторинг вибрации любого типа - от простейшей регистрации нормируемых параметров в течение нескольких дней, до многодневного непрерывного измерения, сопровождающегося отображения нужных величин на удаленном сервере или интернет-сайте.

  • МУК 4.3.3221-14. Инструментальный контроль и оценка вибрации в жилых и общественных зданиях (Методич.указания)
  • МИ ПКФ-14-007 с Дополнением 1. Методика измерения виброускорения в жилых и общественных помещениях.
  • МИ ПКФ-16-031. Методика измерения ускорения общей вибрации в помещениях методом спектрального анализа
  • Экофизика-111В. Виброметр-анализатор спектра. Комплекты "Виброэксперт-111В", "Строитель-111В", "Инженер-111В" (с доп. датчиками)
  • Экофизика-110А. Шумомер-виброметр, анализатор спектраю Комплект "Базовый 110АВ1" (с доп. датчиками высокого разрешения)
  • Экофизика-110А (HF). Комплекты "Виброакустика-АВ4", "Инженер-HF" (с дополнительными датчиками высокого разрешения)


Как выбрать вибродатчик для измерения коммунальной вибрации

Типовые комплекты Виброэксперт-111В (виброметр-анализатор спектра Экофизика-111В) и Виброакустика АВ-4 (шумомер-виброметр и анализатор спектра Экофизика-110А [HF]) поставляются с 3-компонентными акселерометрами. Штатные акселерометры этих комплектов могут быть разных типов (см. описания комплектов), но все их можно разделить на две группы: датчики чувствительностью 10 мВ/g (1V151HC-10, AP2038P-10) и 100 мВ/g (1V151HC-100, AP2038P-100, AP2082M-100).

Если вы заказываете один из этих комплектов специально для измерений коммунальной вибрации, то целесообразно выбирать датчики 100 мВ/g и при этом дополнительно указывать область применения. Последнее важно, так как датчики имеют определенный технологический разброс по уровню собственных шумов, и для подобных применений мы выбираем вибропреобразователи с самыми низкими собственными шумами (датчики будут поставлены с нашим протоколом измерения собственных шумов, который можно использовать в наших аттестованных методиках).

Перечисленные выше датчики чувствительностью 100 мВ/g можно использовать также для измерений общей производственной вибрации и слабой локальной вибрации (например, на руле автомобиля). Однако в случае сильной локальной вибрации они скорее всего будут перегружаться. Поэтому если вы хотите иметь универсальный прибор как для коммунальной, так и для производственной вибрации, то целесообразно оснастить его штатным датчиком чувствительностью 10 мВ/g (обеспечит все измерения общей и локальной вибрации на рабочем месте, кроме сверхсильной локальной вибрации), а для коммунальной вибрации взять дополнительный вибропреобразователь; при этом с учетом специфики измерений в помещениях жилых и общественных зданий, это может быть даже 1-компонентный акселерометр, например, АР2099-100 или 1V101TB-100, который обладает повышенной разрешающей способностью (на 5-10 дБ лучше, чем АР2082М-100 и др.).

Примечание: Можно в качестве дополнительного заказать 3-компонентный акселерометр 1V154HC-100, также обладающий повышенной разрешающей способностью, но это будет более затратное решение.

Обычно при поставке датчиков, предназначенных для измерений слабых вибраций мы прикладываем в пакет документации протокол измерения собственных шумов.

Для проверки собственных шумов штатных датчиков и датчиков повышенного разрешения можно использовать вибропреобразователи высокого разрешения АР2006-500, 1V401HS-500 (описание методики измерения собственных шумов можно найти на нашем главном сайте - см. ссылку ниже).

Помимо измерения собственных шумов вибрационных трактов, датчики высокого разрешения могут быть также использованы для хоть и несвойственных для санитарно-гигиенических лабораторий, но порой возникающих задачах оценки воздействия вибрации на виброчувствительное оборудование, на конструкции и т.п.

Для измерения коммунальной вибрации можно использовать более дешевый типовой комплект Базовый 110АВ1 одноканальной модификации прибора Экофизика-110А. Он поставляется со штатными вибродатчиком 1V102TB/HB-100, АР2037-100 (по диапазону измерений примерно соответствуют датчикам AP2082M-100 и AP2038P-100). Но более оптимальным решением, обеспечивающим измерение существенно более слабых вибраций, является комплект Базовый-110А того же прибора, который дооснащается датчиком повышенного разрешения АР2099-100, 1V101TB-100 и адаптером 110А-IEPE.

Примечание: нередко вибрация на полу помещений имеет единственное преобладающее направления, и в таких случаях применение 1-канального прибора будет вполне оправданным; однако если стоит задача проведения измерений вибрации во всех трех направлениях, их придется проводить последовательно, что существенно усложняет и удлиняет исследование.

Таблица рекомендаций

Датчики повышенного разрешения* АР2099-100, 1V101TB-100, 1V154HC-100

Датчики повышенного разрешения*
АР2099-100, 1V101TB-100

* Датчики повышенного разрешения - для уверенного измерения виброускорений ниже 1 мм/с2

* Датчики высокого разрешения - для контроля уровня собственных шумов штатных и дополнительных датчиков и измерения сверхслабых вибраций.

Читайте также: