СП 465.1325800.2019 «Здания и сооружения. Защита от вибрации метрополитена. Прав»

4.1Нормирование и оценка параметров вибрации и уровней структурного шума в помещениях жилых и общественных зданий

Примечание -Согласно ГОСТ Р ИСО 14837-1 вибрация и структурный шум на объекте воздействия в основном наблюдаются в диапазоне частот от 1 до 250 Гц. Однако для некоторых видов грунта (например, скальной породы) и при наличии жесткой связи между зданием и туннелем, особенно в случае, когда здание расположено на небольшом расстоянии от туннеля и фундамент здания и скальную породу разделяет только тонкий слой грунта, вибрация на более высоких частотах может оказаться существенной.

4.2Нормирование и критерии оценки воздействия вибрации на здания

В качестве критерия оценки допускаемых значений вибрации таких элементов конструкций зданий и сооружений следует использовать предельные значения, указанные в приложении С ГОСТ Р ИСО 10137-2016.

Оцениваемой величиной, помимо скорости, может быть ускорение с последующим выполнением операции интегрирования.

Механические напряжения в балках и пластинах, возникающие при их колебаниях на частоте, близкой к резонансной, оценивают по результатам прогнозирования скорости и частоты при условии, что данные результатов прогноза берутся в точках, где значения скорости максимальные.

Для нагруженных балок и бетонных плит, армированных в одном направлении, прямоугольного сечения равномерной жесткости, максимальное значение изгибающего напряжения σ max определяется по формуле

где max v - максимальное значение скорости по всей длине балки, м/с; dyn E - приведенный динамический модуль упругости материала балки,

МПа, определяется по пункту 4.3 СП 413.1325800.2018; ρ - приведенная плотность материала балки, кг/м³ ; tot beam G G - безразмерный коэффициент, равный отношению суммарного воздействия tot beam overloads G G G = + внешней нагрузки и собственного веса к собственному весу балки beam G ;

• n k - безразмерный модальный коэффициент, имеющий значение в диапазоне от 1 до 1,33 и зависящий от условий закрепления элемента и номера моды колебаний.

Примечание - Для бетонных плит с перекрестной арматурой полученное значение напряжения можно рассматривать как оценку сверху.

Таблица 4.1 -Категории зданий

Примечание - К факторам, влияющим на риск повреждения конструкций зданий и сооружений относят: тип фундамента, тип и состояние грунта в основании; особенности несущей схемы конструкции; расстояние до источника вибрации.

Рисунок 4.1 - Пиковые значения виброскорости колебаний

Таблица 4.2 -Предельные значения , high floor v

4.3Нормирование и критерии оценки воздействия вибрации на оборудование и технологические процессы

Примечание - Примерами высокоточного оборудования являются микровесы, электронные, туннельные, атомно-силовые, оптические и др. микроскопы, фотографические проекционные системы интегральных схем, оборудование для выращивания кристаллов, средства лазерной интерферометрии, приборы и оборудование для записи голографических дифракционных решеток, профилометры, делительные машины, фотоповторители, установки совмещения и экспонирования, установки для прецизионной литографии, компараторы, эталонные установки, нанотехнологическое оборудование и т. д.

Допустимые параметры вибрации устанавливаются изготовителем оборудования. При их отсутствии следует пользоваться VC-кривыми, приведенными в таблице 4.3.

Таблица 4.3 -Параметры VC-кривых

Для повышения точности измерений рекомендуется увеличивать время проведения измерения до 4 ч, если иное не оговорено в техническом задании на проектирование.

Примечание - При проведении измерений для оценки вибрационного фона в месте установки высокоточного оборудования следует учитывать возможно большее число факторов, влияющих на него, в том числе: режимы работы другого оборудования, установленного в здании, где планируется размещение высокоточного оборудования, или в других зданиях, смежных с ним, режим работы метрополитена и иные факторы, указанные в ГОСТ Р ИСО ТС 10811-1.

Результаты измерений для каждой точки и каждого направления должны содержать оценку среднего значения СКЗ виброскорости колебаний основания, м/с, максимальное и минимальное значения СКЗ виброскорости колебаний основания, м/с, а также среднее значение ± среднеквадратическое отклонение СКЗ виброскорости колебаний основания, м/с.

5.1Общие положения

• 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.

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

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.

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.

• оценочные эквивалентные и максимальные значения виброскорости eq v и max v м/с, соответственно, и оценочные эквивалентные значения виброускорения, 8 h a , м/с 2 , 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, rms v и peak v , м/с, соответственно в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 1-100 Гц;
• оценочные эквивалентные и максимальные корректированные значения виброскорости , weq v и ,max w v , м/с, и оценочные эквивалентные корректированные значения виброускорения ,8 w h a , м/с 2 , на рабочих местах.

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

где u - вышеперечисленные в настоящем пункте параметры;

0 u - пороговое значение, равное 5 · 10 -8 м/с для виброскорости и 10 -6 м/с 2 для виброускорения.

Эквивалентные значения виброускорения a , м/с 2 , в октавных полосах частот рассчитывают из эквивалентных значений виброскорости v , м/с, в октавных полосах частот по формуле

где . . с г f - 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

где 1/1 u - значение параметра вибрации (виброскорость, виброускорение) в октавной полосе частот, (м/с, м/с 2 );

1/3 u - значение соответствующего параметра вибрации в третьоктавной полосе частот, входящей в рассматриваемую октавную полосу, (м/с, м/с 2 ).

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

, w eq a и , w eq a L - прогнозируемые оценочные величины виброускорения, м/с 2 , и его уровня, дБ, в рассматриваемом здании или сооружении; , , w eq доп v , ,max, w доп v и , , w eq доп v L , ,max, w доп v L -допустимые величины виброскорости, м/с, и ее уровня, дБ, принимаемые в соответствии с разделом 4;

, , w eq доп a и , , w eq доп a L - допустимые величины виброускорения, м/с 2 , и его уровня, дБ, принимаемые в соответствии с разделом 4;

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

,max, peak доп v , , rms доп v - 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.

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.

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.

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.

• 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;
• e) 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.

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

• trains k -поправочный коэффициент, учитывающий возможность одновременного движения по параллельным путям на рассматриваемом участке, определяют по пункту 5.2.2.3 СП 441.1325800.2019;
• speed k - поправочный коэффициент, учитывающий скорость движения поездов метрополитена, определяют по таблице 5.2 СП 441.1325800.2019;
• rail k - 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;
• edge k - 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;

СП 465.1325800.2019

• soil k - частотно-зависимая функция, характеризующая распространение колебательной энергии от тоннельной обделки до поверхности грунта, определяют по 5.4;
• fund k -частотно-зависимая функция, характеризующая передачу вибрации с грунта на фундамент здания, определяют по 5.5; rez k - частотно-зависимая функция, соответствующая резонансному увеличению колебаний ограждающими поверхностями помещений, определяют по 5.7; h k - 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 (частотнозависимые 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.

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

5.2Расчет величин вибрации обделок тоннелей

Величины вертикальной и горизонтальной составляющих виброскорости лотковой части тоннеля в третьоктавных полосах частот i определяются по формуле

Величина p в формуле (5.7) представляет собой коэффициент пересчета между обделками разных типов и вычисляется по формуле

Параметры формулы (5.8), аналогичны параметрам формулы (5.7), но приняты для тоннеля, с известными по 5.2.2 параметрами.

В формулах (5.7) и (5.8): f π ω 2 = -круговая частота колебаний, где f -частота, Гц;

2 l - ширина тоннеля, м;

Е - динамический модуль упругости тоннельной обделки, МПа;

J - момент инерции поперечного сечения тоннеля, м 4 ; k = 0,7 м -1 ; m - погонная масса обделки тоннеля, кг/м; y K , с K - коэффициенты, определяемые по формулам:

где ρ , г λ , г μ - плотность, кг/м³ , и коэффициенты Ляме прилегающего грунта; l c - скорость распространения продольных упругих волн в грунте, м/с.

Массово-инерционные характеристики тоннельных обделок назначают на основании расчетов по имеющейся проектной (конструкторской) документации на конструкцию тоннельной обделки. Момент инерции поперечного сечения тоннеля определяется с учетом наличия жесткого основания и путевого бетона (при наличии) для каждой из центральных осей.

5.3Расчет величин вибрации лотковой части станций, тупиков и камер съезда

Требования к выбору объекта-аналога для проведения измерений представлены в 5.3.6.

Примечание - Величина динамической силы, действующей на лотковую часть тоннеля, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 16, 31,5 и 63 Гц для конструкции обделки, имеющей прямоугольное сечение и выполненной из сборного железобетона, конструкции верхнего строения пути типа «шпала в бетоне» и заданной структуры непосредственно прилегающего к лотковой части грунта приведены в таблице Б.3.

В качестве исходных стандартизованных величин вертикальной и горизонтальной составляющих виброскорости используются вычисленные величины, полученные из заданных параметров лотковой части конструкции и непосредственно прилегающего грунта.

5.4Расчет ожидаемых значений вибрации поверхности грунта вблизи проектируемых перегонных тоннелей, станций, тупиков и камер съезда

Виброскорость ( ) R v i в третьоктавной (октавной) полосе частот i , м/с, вызванная волной Релея, определяется по формуле

Виброскорость ( ) l v i в третьоктавной (октавной) полосе частот i , м/с, вызванная продольной волной, определяется по формуле

В формулах (5.10) и (5.11):

0 min ; 2 l c D R ω = - характерный размер, где D - ширина тоннеля;

0 H - глубина, на которой находится лотковая часть обделки тоннеля, м; max ( ) v i -максимальная из вертикальной и горизонтальной составляющих виброскорости в третьоктавной (октавной) полосе частот i на лотковой части тоннеля, принимаемых в соответствии с 5.2; x - удаление от продольной оси тоннеля, м; β - коэффициент затухания в грунте;

2 0,92 R t f k c π = -волновое число волны Рэлея, где t c -скорость распространения поперечных волн;

2 l l f k c π = - волновое число продольной волны в грунте.

где r T - время оценки вибрационного воздействия; ej T -частичное время воздействия вибрации, соответствующее реализации j -го режима движения поездов;

,max, w j v - максимальное корректированное значение виброскорости, . характеризующее интенсивность вибрации за время ej T

Значения величин времени воздействия вибрации определяются согласно графику движения поездов рассматриваемой линии метрополитена.

В таком случае в качестве вертикальной и горизонтальной составляющих виброскорости на поверхности грунта в третьоктавных (октавных) полосах частот принимаются наиболее вероятные значения виброскорости по формуле (5.9), определяемые с учетом измеренной плотности распределения либо перцентиля.

5.5Расчет вибрации фундаментов зданий

Расчет скоростей колебаний фундамента и передаточной функции fund k в третьоктавной полосе частот осуществляется по аналогии с пунктом 5.2.4 СП 441.1325800.2019 при замене слагаемых, вычисляемых в октавных полосах частот, на слагаемые, вычисляемые в третьоктавных полосах частот.

При этом должны быть учтены:

• 1) факторы, определяющие напряженно-деформированное состояние;
• 2) особенности взаимодействия элементов строительных конструкций между собой и с основанием;
• 3) пространственная работа строительных конструкций;
• 4) геометрическая и физическая нелинейности;
• 5) пластические и реологические свойства материалов и грунтов;
• 6) возможность образования трещин (и их влияние на динамические характеристики конструкций здания или сооружения);
• 7) возможные отклонения геометрических параметров от их номинальных значений. 3. 5.5.5 Допускается скорость колебаний фундаментов зданий определять вероятностными методами строительной механики с учетом СП 26.13330.

5.6Расчет распространения вибрации по несущим конструкциям зданий и сооружений

• 1) факторы, определяющие напряженно-деформированное состояние;
• 2) особенности взаимодействия элементов строительных конструкций между собой и с основанием;
• 3) пространственную работу строительных конструкций;
• 4) геометрическую и физическую нелинейности;
• 5) пластические и реологические свойства материалов и грунтов;
• 6) возможность образования трещин;
• 7) возможные отклонения геометрических параметров от их номинальных значений.

5.7Расчет вибрации перекрытий зданий и сооружений

Расчетная схема изгибаемых элементов определяется с учетом условий их закрепления в несущих конструкциях.

Расчетная схема для перекрытий зданий должна учитывать наличие (влияние) внутренних перегородок, а также отражать реальные физикомеханические и массово-геометрические параметры элемента, в том числе изменение поперечного сечения изгибаемого элемента.

Расчет рекомендуется проводить в рамках численного моделирования в апробированных программных комплексах, построенных по методу конечного элемента (МКЭ). Для простых перекрытий в плане (квадратные, круглые, прямоугольные) при шарнирном, жестком или упругом закреплении торцов или их комбинации допускается использовать расчетные формулы строительной механики и теории упругости.

где 1 b E - модуль деформации сжатого бетона, определяемый в зависимости от продолжительности действия нагрузки и с учетом наличия или отсутствия трещин по СП 63.13330; red I -момент инерции приведенного поперечного сечения относительно его центра тяжести, определяемый с учетом наличия или отсутствия трещин по СП 63.13330.

5.8.1 Общие положения

• 5.8.1.1 Для детального расчета динамического воздействия линий метрополитена на здания и сооружения следует разрабатывать детальные расчетные математические модели, например, используя метод конечных элементов, метод граничных элементов (МГЭ) или другие апробированные методы строительной механики. Допускается совмещение указанных методов в рамках единой расчетной модели.

5.8.1.2 При разработке модели необходимо учитывать основные характеристики источника вибрации, пути распространения и объекта воздействия по ГОСТ Р ИСО 14837-1-2007 (приложение А), учитывая специфику линий метрополитена.

5.8.1.3 Прогноз допускается выполнять по формуле (5.6), в которой необходимые передаточные функции edge k , fund k , rez k , h k определяют на основании расчета по модели 5.8.1.1.

5.8.1.4 Допускается использование в расчетах вероятностных методов и методов теории надежности, учитывающих статистический разброс жесткости оснований и случайную природу динамических нагрузок.

5.8.2 Общие требования к расчетной модели

5.8.2.1 Расчетная модель должна удовлетворять ГОСТ Р ИСО 14837-12007 (пункты 8.2.2.3-8.2.2.4) и учитывать физические особенности взаимодействия подвижного состава с конструкцией верхнего строения пути, взаимодействия конструкции верхнего строения пути и тоннельной обделки, распространения и видоизменения колебательной энергии при распространении волнового фронта от тоннельной обделки по грунту до фундамента здания или сооружения, перехода в здание и распространения по несущим и ограждающим конструкциям здания в соответствии с ГОСТ Р ИСО 14837-1-2007 (приложение А).

5.8.2.2 Расчетные сопротивления и деформационные характеристики материалов строительных конструкций принимают с учетом их старения расчетный срок службы сооружения. Расчетный срок службы сооружения должно определять лицо, осуществляющее разработку проектной документации, по согласованию с техническим заказчиком. Рекомендуемые сроки службы зданий и сооружений приведены в таблице 1 ГОСТ 277512014.

5.8.2.3 При расчетах используют физико-механические и динамические параметры грунтов, полученные с учетом 6.1.6.

5.8.2.4 Расчеты по численным моделям МКЭ и МГЭ допускается проводить при использовании гармонического сигнала на каждой среднегеометрической частоте исследуемого диапазона третьоктавных полос.

Представление результатов в октавной полосе частот нормируемого диапазона осуществляется с помощью энергетического суммирования по формуле (5.2).

5.8.2.5 В расчетной модели, по возможности, следует учитывать наличие иных инженерных коммуникаций, расположенных между исследуемым зданием или сооружением и линией метрополитена.

5.8.3 Верификация расчетной модели

• 5.8.3.1 Перед применением в целях прогноза расчетная модель должна быть верифицирована с результатами натурных испытаний, т. е. должна быть построена модель линии метрополитена и здания с учетом 5.8.3.2.
• 5.8.3.2 Для целей верификации должен быть выбран участок линии метрополитена, для которого известны:
• а) конструкция верхнего строения пути и тип тоннельной обделки (продольный, поперечный профили);
• б) скорость и тип подвижного состава;
• в) результаты инженерно-геологических изысканий с динамическими характеристиками грунтов по 5.1.12;
• г) инженерно-топографический план (геоподоснова) с указанием оси линии метрополитена исследуемого здания или сооружения;
• д) конструктивные и архитектурные чертежи здания или сооружения;
• е) результаты измерений вибрации лотка и тоннельной обделки, грунта вблизи фундамента, на фундаменте и в помещениях здания, выполненных в соответствии с приложением Б.
• 5.8.3.3 Расчетная модель должна учитывать 5.8.3.2. По результатам расчетов должно быть показано соответствие результатов вычислений и результатов натурных измерений для:
• 1) определения соответствия уровней вибрации поверхности грунта измеренным значениям;
• 2) определения затухания (видоизменения) спектра колебаний при переходе с грунта на фундамент сооружения;
• 3) определения видоизменения колебаний при распространении по конструкциям здания.
• 5.8.3.4 Расчетная модель считается верифицированной в случае, если расхождение между результатами расчета и результатами натурных измерений не превышает 15 %. В противном случае расчетную модель для целей прогноза использовать нельзя и требуется ее переработка.

Результаты верификации следует оформлять отдельным отчетом и прикладывать к результатам прогноза.

5.9Расчет уровней структурного шума

6.2Оценка упругих динамических, массовых и диссипативных параметров грунта

где 1, 2 - номер слоя, индексы l и t соответствуют продольным и поперечным волнам, соответственно.

При проведении оценки необходимо рассматривать лишь верхнюю часть грунта до глубины

где обд h - расстояние от поверхности грунта до основания обделки тоннеля, м; обд d - внешний диаметр тоннельной обделки, м.

• описание аппаратуры, используемой в процессе измерений;
• описание процедуры измерений;
• описание способа представления полученных результатов;
• описание процедуры обработки результатов.

Передаточная функция soil k определяется как спектральное отношение динамической нагрузки в источнике к измеренному динамическому отклику (виброскорость или виброускорение) на фундаменте здания (или поверхности грунта на абрисе фундамента).

• в качестве источника допускается использовать стандартный взрывной пакет мощностью 50-100 г тротилового эквивалента, инерционный дебалансный вибратор, электрогидравлический или пневматический вибровозбудитель, динамический молоток или аналоги (далее - источник);
• источник помещается в скважине на отметку (глубину), соответствующую отметке уровня головки рельса тоннеля метрополитена;
• в месте расположения источника скважина не должна иметь чугунной или железобетонной обсадной трубы;
• в случае, если проведение измерения без обсадной трубы невозможно, допускается использовать ее, предварительно определив акустический коэффициент передачи (снижение амплитуды вибрации на внешней поверхности трубы, контактирующей с грунтом);
• в плане место установки источника должно быть удалено не более чем на 10 м от оси тоннеля.

• в качестве источника допускается использовать инерционный дебалансный вибратор, электродинамический или сервогидравлический вибровозбудитель, реализующий динамическую нагрузку, сопоставимую с динамической нагрузкой от движущегося поезда, динамический молоток или аналоги (далее - источник);
• источник устанавливается по оси пути тоннеля метрополитена и крепится к обделке в случае отсутствия уложенного ВСП и на конструкцию ВСП при ее наличии. Схема крепления выбирается отдельно для каждого типа источника и должна реализовывать механизм силового воздействия тележки (оси) подвижного состава метрополитена.

Примечание - Расчетное значение динамической нагрузки от подвижного состава метрополитена и схему ее приложения назначают по СП 120.13330 и СП 35.13330.

• измеряемыми величинами являются абсолютные эквивалентные, максимальные и пиковые значения вертикальных и горизонтальных компонент виброскорости в третьоктавных полосах частот;
• измерение величин вертикальных и горизонтальных компонент виброскорости производится на поверхности грунта в пяти точках (рисунок 6.1) с шагом 10 м, удаленных от источника на расстояния от 0 до 40 м (по поверхности грунта) в перпендикулярном к линии метрополитена направлении в сторону имеющейся жилой или административной застройки, при этом первую точку необходимо располагать над осью тоннеля по одну сторону от скважины, а остальные - по другую на расстояниях 10, 20, 30, 40 м от оси скважины. Обязательно проведение измерений на фундаменте здания или сооружения (при его наличии);
• измерения проводятся в третьоктавной полосе со среднегеометрическими частотами 1-100 Гц, если иная ширина частотного диапазона не обоснована расчетом или непосредственными измерениями на месте.

O -ось тоннеля (действующего или строящегося); AS -скважина, в которую помещается источник S; 1,..., 5 -точки измерений; vz , vx -измеряемые величины виброскорости

Рисунок 6.1 - Схема проведения измерений (разрез)

При этом среднеквадратические отклонения виброскорости в третьоктавных полосах частот вычисляются по формуле

Доверительный интервал вычисляется по формуле

где n - число измерений; σ -значения среднеквадратических отклонений виброскорости в октавных полосах частот; n t - коэффициент Стьюдента.

7.1Общие положения

При этом смещается собственная частота колебаний обделки в сторону более низких частот и уменьшается амплитуда вибрации во всем диапазоне частот, за исключением новой собственной частоты.

Примечание - Однако, чтобы получить требуемый эффект, необходим тщательный учет механических параметров при моделировании вибрации в получаемой механической системе. При некорректном применении виброзащитных мероприятий можно не получить необходимого снижения уровней или получить отрицательный эффект.

Указанные характеристики виброзащитной конструкции верхнего строения пути должны быть обоснованы расчетом в соответствующих разделах проектной документации.

Контроль эффективности выполняется по разделу 13 ГОСТ Р ИСО 2017-2-2011 с учетом соответствующих положений 6.3.

7.2Требования к материалам

Все элементы ВСП должны соответствовать требованиям пункта 5.15.2.23 СП 120.13330.2012.

Протоколы испытаний должны содержать данные о статических и динамических характеристиках применяемых материалов в зависимости от температурно-влажностного режима эксплуатации, диапазона нагрузок, числа циклов нагружения, сведения об изменении этих показателей в течение жизненного цикла изделия, устанавливаемого в задании на проектирование.

Таблица 7.1 Модуль упругости пути при эпюре подрельсовых опор 1840 шт./км

Таблица 7.2 Модуль упругости пути при эпюре подрельсовых опор 1680 шт./км

Таблица 7.3 Модуль упругости пути при эпюре подрельсовых опор 1600 шт./км

Примечание - При пользовании таблицами 7.1-7.3 для соответствующего значения жесткости узла рельсового скрепления скр Ж , находим значение требуемого модуля упругости пути. Значение в левой графе таблиц показывает требуемую дополнительную жесткость доп Ж упругого слоя (подшпальной прокладки, подбалластного мата, системы «масса-пружина» и т. д.). В случае, если требуемое значение находится между приведенными в настоящих таблицах, применяют линейную интерполяцию.

Для приближенной оценки допускается использовать формулу

где Ж - динамическая жесткость подрельсового основания, кН/мм; unsp m -колеблющаяся масса, кг, представляющая собой сумму необрессоренных масс тележки подвижного состава, а также конструкции ВСП (рельса, промежуточного скрепления, шпалы или полушпалка, бетона путевой плиты, балласта и т. д.), приходящуюся на одну подрельсовую опору.

Эффективность виброизоляции конструкции пути начинается с частоты, превышающей собственную частоту системы не менее чем в 2 раз.

Оценка эффективности виброизоляции производится с учетом изменения динамических характеристик упругих элементов виброзащитной конструкции ВСП в течение всего жизненного цикла изделия.

Конструкция пути должна обеспечивать длительный срок службы и ремонтопригодность.

Примечание - Комбинация технических решений, используемых для снижения передаваемой вибрации и/или переизлучаемого структурного шума в разных конструкциях пути, не позволяет, как правило, повысить эффективность виброзащитной конструкции пути из-за возможного внутреннего резонанса системы виброизоляции. Например, если применение подшпальных прокладок позволяет понизить уровень передаваемой вибрации (переизлучаемого шума) на 10 дБ, а плавающая плита (балластное корыто) - на 20 дБ, то применение подшпальных прокладок в конструкции плавающей плиты (балластного корыта) не даст снижения в 30 дБ. В действительности, сочетание этих двух решений может дать значение- ослабления вибрации даже меньшее, чем при применении одной только плавающей плиты.

Таблица 7.4 Сравнительные виброзащитные свойства конструкций верхнего строения пути

8.1Общие положения

При оценке эффективности разрабатываемого мероприятия по снижению избыточных значений динамических нагрузок необходимо учитывать нормируемые третьоктавные диапазоны частот 4-63 Гц, при контроле структурного шума -диапазон 63-250 Гц, при контроле воздействия вибрации на несущую способность зданий и сооружений, а также технологическое оборудование -третьоктавный диапазон со среднегеометрическими частотами 1-100 Гц.

Виброизолированные фундаменты зданий и сооружений должны проектироваться на основе и с учетом: а) результатов инженерных изысканий для строительства; б) результатов прогноза динамического воздействия со стороны линии метрополитена по 8.1.3; в) постоянных и временных нагрузок, действующих на фундаменты рассматриваемого здания или сооружения; г) окружающей застройки, притоннельных сооружений метрополитена и влияния на нее вновь строящихся или реконструируемых фундаментов зданий и сооружений; д) экологических и санитарно-эпидемиологических требований.

При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций здания на всех стадиях их возведения.

Наименование грунтов оснований в отчетной документации по результатам инженерных изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.

Программа мониторинга систем виброизоляции зданий должна включать измерение эффективности виброизоляции здания, а в необходимых случаях - грунта и источника вибрационного воздействия (тоннеля метро). Измерения должны обеспечивать возможность проверки всех требований задания на проектирование к колебаниям, включая требования стандартов безопасности труда в части допустимых уровней вибраций и требования к обеспечению нормальной работы машин, оборудования и приборов, расположенных на фундаменте или вблизи него, конструкций и оснований зданий и сооружений. В программе измерения колебаний необходимо указывать:

• периодичность измерений (однократно до ввода в эксплуатацию, после ввода в эксплуатацию, с периодом в 1, 2, 5 лет и т. д.);
• контролируемые параметры колебаний фундаментов и перекрытий виброизолированных зданий и сооружений, грунта вблизи зданий и их расчетные значения;
• требуемая точность и применяемая методика измерений;
• схемы установки датчиков.

При обнаружении нарушения требований по ограничению колебаний должно быть проведено детальное обследование с выявлением причин и разработкой рекомендаций по ремонту систем виброизоляции зданий, усилению их фундаментов или разработкой других мероприятий. При необходимости следует предусматривать обследование колебаний при их искусственном возбуждении.

При этом должно быть учтено возможное изменение динамической жесткости системы виброизоляции вследствие недогружения здания полезной нагрузкой.

8.2Требования к материалам и изделиям

8.3Расчетное обоснование динамических характеристик системы виброизоляции здания

А.1Общие положения

А.1.1 Измеряемые параметры вибрации в соответствии с настоящим сводом правил: для выполнения оценки на соответствие 4.2 и 4.3:

• эквивалентное vw, экв , максимальное vw, макс корректированные среднеквадратические значения виброскорости, м/с;
• эквивалентные v экв ,i , максимальное v макс ,i среднеквадратические значения виброскорости, м/с, в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 4-250 Гц. для выполнения оценки на соответствие 4.5 и 4.6:
• среднеквадратическое vскз и пиковое vпик значение виброскорости, м/с, в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 1-100 Гц.

Функции частотной коррекции для вертикального и горизонтального направлений принимают по таблице 4.4 СП 441.1325800.2019.

А.1.2 Контролю вибрации от движения поездов метрополитена должно предшествовать определение фоновой вибрации. Если сигнал, регистрируемый при прохождении поезда, не выделяется над уровнем фона, оценку вибрации от движения поездов в соответствии с настоящим сводом правилом выполнять не следует.

А.1.3 Измерения проводят с учетом требований Б.1.3-Б.1.7 СП 441.1325800.2019.

А.1.4 Измерения выполняются в рамках проведения поисковых научноисследовательских работ с регистрацией, анализом и изучением кратковременных и нестабильных процессов (частота дискретизации измерительной системы при этом должна быть более 4 кГц).

А.2Расположение датчиков относительно оси пути

А.2.1 В зависимости от длины здания или сооружения выбирают створы измерений вдоль оси пути линии метрополитена.

При длине сооружения (длине фасадной части, выходящей на путь, или проекции габаритов здания на ось пути) до 50 м включительно выбирается два створа для измерений - в начале и в конце здания.

При длине сооружения свыше 50 м - выбирается целое число створов измерений, по одному в начале и в конце здания и далее через каждые (25±5) м между крайними створами.

Если напротив сооружения расположен стык рельса, стрелочный перевод, перекрестный съезд или иной характерный участок пути (в том числе протяженное притоннельное сооружение), то один из створов следует сместить в место расположения этого характерного участка.

А.2.2 Измерения проводят на абрисе фундамента проектируемого здания. Рекомендуется проводить измерения в характерных местах сооружения (углы, выступающие элементы и т. д).

Примечание - Измерения в створе желательно проводить на достаточном удалении от массивных тел, которые могут исказить результаты измерений. В соответствии с ГОСТ Р 53964, 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 находится на пути распространения вибрации к точке измерений, то возможные эффекты дифракции и отражения колебательных волн в грунте могут привести к понижению вибрации в этой точке. И, наоборот, в точку измерений может прийти колебательная волна, отразившаяся от находящихся в стороне фундаментов зданий или канализационных колодцев, что приведет к повышению вибрации в этой точке.

• А.2.3 Требования к проведению измерений приведены в пунктах Б.2.4Б.2.7 СП 441.1325800.2019.
• А.2.4 Вибрации верхнего строения пути тоннеля метрополитена следует измерять в соответствии с ГОСТ 31185 и разделом 6.
• А.2.5 Для уменьшения кабельного эффекта присоединяемый к вибропреобразователю кабель должен быть эластично прикреплен к неподвижным точкам через промежутки не более 1,5 м.
• А.2. 6 При проведении измерений на приборе должна быть установлена временная характеристика «медленно» (τ = 1 с).
• А.2.7 Оценку вибрации от движения поездов в метрополитенах в помещениях жилых зданий необходимо проводить для ночного времени. Определяющим в этом случае является максимальное значение виброскорости. Измерения вибрации допускается проводить в дневное время с учетом требований А.1.2.

Для дневного времени вибрация оценивается только в помещениях общественных зданий, в жилых зданиях - в случае особой необходимости. При этом измерения вибрации проводятся, как правило, в периоды наиболее интенсивного движения поездов.

А.3Методика проведения измерений

• А.3.1 Перед началом измерений необходимо получить проектную информацию по конструкции ВСП на рассматриваемом участке линии метрополитена, а также типам и скоростям подвижного состава, предусмотренным для оборота на этом участке линии.
• А.3.2 При проведении измерений необходимо фиксировать следующие параметры подвижного состава:
• тип состава;
• ходовые качества подвижного состава;
• скорость подвижного состава;
• значение необрессоренных масс подвижного состава (тип тележки).

А.3.3 В протокол измерений необходимо также включать следующие параметры ВСП:

• шероховатость поверхности катания рельса (посредством визуального контроля или, при наличии технической возможности, инструментально);
• тип рельсового пути со следующими данными: профиль рельса (по ГОСТ Р 51685), геометрия пути, например, подуклонка, радиус кривой, уклон пути, ширина колеи, колея, маркировка стрелочного перевода и т. д.;
• конструкция ВСП, поперечник ВСП, характеристика используемых в конструкции ВСП материалов;
• при наличии систем виброизоляции ВСП - тип, производитель, поперечник и динамические характеристики виброзащитных элементов ВСП.
• А.3.4 Измерения следует выполнять в периоды времени, характеризующиеся одним режимом движения поездов.

Примечание - Режим движения поездов, в котором проводят измерения, обозначают далее через l. Это обозначение используют в качестве верхнего индекса для соответствующих этому режиму величин виброскорости.

Допускается проведение измерений в периоды времени, соответствующие различным режимам движения поездов и, при необходимости, - во всех предписываемых графиком режимах движения поездов в дневное или ночное время.

А.3.5 Время измерения Tm должно быть достаточным для регистрации непрерывной выборки, включающей не менее 10 событий прохождения поезда. Время измерения разбивается на целое число N элементарных интервалов (тактов) продолжительностью 30 с ( Тm = 30× N с = 0,5 N мин).

За каждый 30-секундный такт регистрируется максимальное измеренное корректированное значение виброскорости l i v ~ , i = 1, 2, ..., N и, при необходимости, максимальные измеренные значения виброскорости в третьоктавных полосах частот l ki v , i = 1, 2, ..., N ; k = 1 - 24.

• А.3.6 Если используемое средство измерений не позволяет регистрировать корректированные параметры вибрации, измеряют спектральные значения и значения корректированных параметров определяют по формулам пункта 4.2.4 СП 441.1325800.2019.
• А.3.7 Перед проведением измерений и после необходимо выполнять калибровку средств измерений в соответствии с инструкциями по их эксплуатации. Если результаты калибровки различаются более, чем в 1,4 раза (3 дБ), измерения вибрации следует повторить.

А.4Обработка результатов измерений

• А.4.1 По результатам измерений определяют наибольшее максимальное корректированное значение виброскорости max l v за время измерения по формуле

где l i v -максимальное измеренное корректированное значение виброскорости, м/с, для i -го такта;

N - число 30-секундных тактов за время измерения, шт.

• А.4.2 Значение max l v принимают в качестве максимального корректированного значения виброскорости за время оценки вибрационного воздействия для выполнения сравнения по 5.1.7.

А.4.3 Рассчитывают среднеквадратическое корректированное значение виброскорости m l T v за время измерения по формуле

где l i v и N - см. формулу (А.1).

• А.4.4 Рассчитывают среднеквадратическое корректированное значение виброскорости фона ( ) m l фон T v , соответствующее времени отсутствия поездов за время измерения, по формуле

где l i v и N - см. формулу (А.1);

• n число событий прохождения поезда за время измерения T m ; штрих у знака суммы означает, что учитываются лишь те значения l i v , которые были зарегистрированы в интервалы, когда прохождение поезда отсутствовало.
• А.4.5 Рассчитывают эквивалентное корректированное значение виброскорости eq v за время оценки (16 ч днем, 8 ч ночью) по формуле

где Bl = 1,0 для дневного времени оценки, Bl = 0,8 для ночного времени оценки; значение постоянной l C определяется в зависимости от графика движения поездов и режима движения l, в котором проводятся измерения.

Допускается вычисление эквивалентного корректированного значения по формуле (А.2) при условии определения среднеквадратических корректированных значений виброскорости за время измерения m l T v по А.4.3 для всех предписанных графиком режимов движения поездов в дневное и ночное время суток.

• А.4.6 При необходимости выполнения спектрального анализа обработку результатов измерений проводят по А.4.1-А.4.5 с заменой корректированных величин ( ) max , , , , m m l l l l фон i T eq T v v v v v на величины ( ) max , , , , m m l l l l фон ik k T k eqk T k v v v v v , обозначающие соответствующие значения виброскорости в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 1-250 Гц, если иное не обосновано.
• А.4.7 Значения постоянной l C , связывающей эквивалентное корректированное (спектральное) значение виброскорости за время оценки со среднеквадратическим корректированным (спектральным) значением виброскорости за время измерения, определенным для режима, в котором выполнены измерения, вычисляют по формуле

где r T - время оценки вибрационного воздействия: 16 ч днем, 8 ч ночью; j T - частичное время воздействия вибрации, ч, соответствующее реализации j -го режима движения поездов; j τ и l τ - интервалы движения поездов в j -м режиме и режиме l , в котором выполнены измерения, мин.

А.5Представление результатов измерений

• А.5.1 Результаты измерений оформляют протоколом, который должен содержать следующие сведения:
• наименование организации, проводившая измерения;
• наименование линии метрополитена, поезда которой являются источниками оцениваемой вибрации;
• схему и описание места проведения измерений;
• дату и время проведения измерений;
• средства измерений (прибор, тип, заводской номер, сведения о государственной поверке);
• результаты измерений корректированных виброскоростей (осциллограмма, если снималась, время измерения Tm , N - число 30секундных тактов за время измерения, таблица максимальных измеренных корректированных значений виброскорости vi , номер точки и направление, в котором зарегистрирована наибольшая вибрация);
• время оценки (день, ночь);
• результаты обработки максимальных измеренных корректированных значений виброскорости ( ( ) max , , , m m l l l фон T eq T v v v v ) и спектральных значений виброскорости;
• подписи лиц, проводивших измерения и оценку вибрационного воздействия.