Практические советы по проектированию регулирования колебаний перекрытий

1. Если в здании будет располагаться танцзал, спортзал и другие подобные помещения, то их надо максимально удалить от чувствительных к колебанию областей перекрытий.

2. При проектировании конструкций должны применяться различные мероприятия по ограничению колебаний перекрытий, например увеличение жесткости перекрытий, установка амортизаторов.

3. Собственная частота конструкций перекрытия,должна превышать минимально допустимую, в зависимости от вида помещений.

Минимальные допустимые частоты собственных колебаний [f_n]

Вид помещения	[fn], Гц
1	2
Танцзал, ресторан (a0/g = 0,02,f = 3 Гц, wp = 0,6 кН/м2)
Тяжелые перекрытия w = 5 кН/м2	6,4
Средние перекрытия w = 2,5 кН/м2	8,3
Легкие перекрытия w = 1 кН/м2	12
Музыкальные залы (a0/g = 0,05,f = 5 Гц, wp = 1,5 кН/м2)
Тяжелые перекрытия w = 5 кН/м2	5,9
Средние перекрытия w = 2,5 кН/м2	6,5
Легкие перекрытия w = 1 кНУм2	8
Спортзал (a0/g= 0,05,f= 5,5-8,25 Гц, wp = 0,2 кН/м2)	8,9
Тяжелые перекрытия w = 5 кН/м2
Средние перекрытия w = 2,5 кН/м2	9,4
Легкие перекрытия w = 1 кН/м2	13
Спортзал с поднятием тяжестей (a0/g = 0,02,f = 5,5-8,25 Гц, wp = 0,125 кН/м2)
Тяжелые перекрытия w = 5 кН/м2	9,2
Средние перекрытия w = 2,5 кН/м2	11
Легкие перекрытия w = 1 кН/м2	10

4. Для стальных железобетонных конструкций перекрытий, коэффициент затухания следует принимать равным β = 0,06. Тогда в соответствии с таблицей получим ускорение колебания перекрытий a_m/g. Из рисунка ниже, зная, что на вертикальной оси отложено значение (a_m/g)/(1,3w_p/w), получим:

Кривая отношения частоты fn собственных колебаний перекрытия к ускорению колебаний am

5. Рациональное проектирование конструкции обусловливает достаточную для сопротивления колебаниям их жесткость, которая для различных видов помещений может быть описана условиями:

Пример

Здание выполнено в металлических конструкциях. Спортзал находится на 5-ом этаже. План перекрытий показан на рисунке ниже. Минимальная частота собственных колебаний перекрытий в соответствии с данными таблицы для тяжелых перекрытий спортзала (w = 5 кН/м²), принята [f_n] = 9 Гц.

План перекрытия здания

С учетом отношения частоты собственных колебаний к ускорению колебаний перекрытия β = 0,06 и полученного значения f_n = 4,9 Гц и отношения (a_m/g)/(1,3w_p/w) = 5,1 ускорение вибрации составит:

т.е. нормативное требование не удовлетворяется.

В этом случае, значение ускорения вибрации а_n, передаваемой от колонны на другие этажи, составит:

т.е. условие также не удовлетворяется.

Одновременно с этим, при слишком большом ускорении колебаний а_m, возникают усталостные повреждения перекрытия спортзала при длительной работе. Это тоже не допускается нормами.

Если невозможно перенести спортзал на приземный этаж, то задача может быть решена установкой дополнительного ряда колонн в середине пролета главных балок, тем самым увеличивая жесткость диска перекрытия и уменьшая деформации колонн.

Тогда с учетом изменения жесткостных параметров и деформаций сжатия новые значения расчетных параметров перекрытия будут равны:

1. необходимо применять модель колебаний абсолютно упругих перекрытий со многими степенями свободы и континуальными связями. Когда соседние перекрытия колеблются во взаимно обратном направлении, то за частоту их колебаний принимают основную частоту собственных колебаний;
2. при динамических расчетах, модуль упругости материалов следует увеличивать в 1,2 раза;
3. в расчеты следует вводить динамические нагрузки от движения людей;
4. в расчетах следует учитывать влияние развития трещиностойкости во времени на деформагивность и прочность железобетонных балочных конструкций.