RU2140625C1 - Method determining physical condition of buildings and structures - Google Patents

Method determining physical condition of buildings and structures Download PDF

Info

Publication number
RU2140625C1
RU2140625C1 RU98102539A RU98102539A RU2140625C1 RU 2140625 C1 RU2140625 C1 RU 2140625C1 RU 98102539 A RU98102539 A RU 98102539A RU 98102539 A RU98102539 A RU 98102539A RU 2140625 C1 RU2140625 C1 RU 2140625C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
building
vibrations
structures
buildings
natural
Prior art date
Application number
RU98102539A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.С. Селезнев
А.Ф. Еманов
В.Г. Барышев
А.П. Кузьменко
Original Assignee
Селезнев Виктор Сергеевич
Еманов Александр Федорович
Барышев Валерий Георгиевич
Кузьменко Александр Павлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Селезнев Виктор Сергеевич, Еманов Александр Федорович, Барышев Валерий Георгиевич, Кузьменко Александр Павлович filed Critical Селезнев Виктор Сергеевич
Priority to RU98102539A priority Critical patent/RU2140625C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2140625C1 publication Critical patent/RU2140625C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: construction and running of buildings and structures. SUBSTANCE: each building or structure has inherent individual complex of parameters of dynamic vibration as consequence of properties of bedrock and foundation of object, type and quality of connection of individual units, parts and members of object which changes are presented by corresponding changes of parameters of dynamic characteristics of vibrations of object as whole, of its individual units, parts and members. Vibrations are measured with use of three- component vibration transducers having frequency range 0.5-100.0 Hz which record values of vibrations by three coordinates X, Y and Z at same time. Vibrations are measured under action of microseismic background of natural and man-made origin under which conditions examined object stays constantly, frequencies and forms of inherent vibration of object as whole, its units and individual members of structure, spectra of values of displacement, speeds and accelerations of points of object with coordinates X, Y, Z, decrements of damping ( absorption ), transfer functions of ground-foundation of object are determined. On basis of these diagnostical indications there are established changes of properties of bedrock and defects in structure of object emerging in process of running as well as physical condition of object, evaluation of safety of its further running, possibility of repair, reconstruction or necessity of tear-down of examined building or structure. EFFECT: improved authenticity of method. 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области эксплуатации и строительства знаний и сооружений и может быть использовано для определения их физического состояния. The invention relates to the field of operation and construction of knowledge and structures and can be used to determine their physical condition.

Предлагаемый способ неразрушающего инструментального инженерно-сейсмологического обследования зданий и сооружений с использованием сейсмических методов, аппаратуры и оборудования позволяет осуществить с высокой точностью измерения и регистрацию пространственных микроколебаний зданий и сооружений, возникающих под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения (микросейсм), в условиях которого постоянно находится обследуемое здание или сооружение и определить комплекс параметров динамических характеристик пространственных микроколебаний здания или сооружения, отображающих их физическое состояние как в целом, так и отдельных блоков и элементов. The proposed method of non-destructive instrumental engineering and seismological inspection of buildings and structures using seismic methods, apparatus and equipment allows for high accuracy measurement and registration of spatial micro-oscillations of buildings and structures arising under the influence of microseismic background of natural and technogenic origin (microseism), in which the examined building or structure is located and determine the set of parameters of dynamic x of characteristic spatial microvibrations buildings or structures that show their physical condition as a whole, and individual blocks and elements.

Проведение систематических обследований зданий и сооружений с момента ввода их в эксплуатацию позволяет получить инструментальные данные и определить, в зависимости от продолжительности и условий эксплуатации, уровень их физического состояния, степень износа, возможность и целесообразность реконструкции или необходимость сноса. Conducting systematic surveys of buildings and structures from the moment they are put into operation, it is possible to obtain instrumental data and determine, depending on the duration and operating conditions, their level of physical condition, degree of wear, the possibility and expediency of reconstruction or the need for demolition.

Известен способ динамического испытания зданий (1) с использованием зарядов взрывчатых веществ, с соответствующими отрицательными факторами, в связи с использованием последних. A known method of dynamic testing of buildings (1) using explosive charges, with corresponding negative factors, in connection with the use of the latter.

В другом известном способе определения выбраций здания (2) уровни вибраций одновременно регистрируют на грунте вблизи здания, а также в его нижней и других частях, что позволяет определить коэффициенты передачи вибраций от грунта к нижней части здания и далее по его частям с учетом техногенного фона. Способ используется для определения возможности установки прецизионного оборудования и прогноза уровня вибраций во вновь строящихся однотипных зданиях. In another known method for determining building selections (2), vibration levels are simultaneously recorded on the ground near the building, as well as in its lower and other parts, which makes it possible to determine the transmission coefficients of vibrations from the ground to the lower part of the building and further on its parts, taking into account the technogenic background. The method is used to determine the possibility of installing precision equipment and to predict the level of vibration in newly constructed buildings of the same type.

Существенным недостатком этого способа является одномерное измерение величины вибраций, что не дает необходимого представления о динамическом напряженном состоянии обследуемого объекта. A significant disadvantage of this method is the one-dimensional measurement of the magnitude of the vibrations, which does not provide the necessary idea of the dynamic stress state of the object being examined.

Наиболее близким аналогом заявляемого изображения являются экспериментальные методы изучения колебаний сооружений, в том числе испытания сооружений и конструкций специальными нагрузками [3]. The closest analogue of the claimed image are experimental methods for studying the vibrations of structures, including testing structures and structures with special loads [3].

Изучение вибраций сооружений производится с целью:
определения допустимости этих вибраций;
определения диагностических характеристик сооружения для прогнозирования его поведения при возможном изменении динамических нагрузок вследствие реконструкции, смены оборудования и т.п.;
исследования и уточнения истинного характера физико-механических процессов в сооружении для разработки и улучшения методов расчета и конструирования сооружений с учетом динамических явлений [3].
The study of vibration of structures is carried out with the aim of:
determining the permissibility of these vibrations;
determination of the diagnostic characteristics of the structure to predict its behavior in case of a possible change in dynamic loads due to reconstruction, equipment change, etc .;
research and clarification of the true nature of physical and mechanical processes in the structure for the development and improvement of methods for calculating and constructing structures taking into account dynamic phenomena [3].

Для определения динамических характеристик (собственных частот, декрементов колебаний) сооружения или его какого-либо элемента прибегают к возбуждению следующих видов колебаний:
- гармонических колебаний, частота которых меняется в достаточно широком диапазоне; в результате испытаний получают амплитудно- и фазочастотные характеристики конструкции для каждой исследуемой формы колебаний;
- собственных колебаний, возбуждаемых ударом или начальным смещением конструкции; динамические характеристики конструкции определяют в этом случае известными методами по полученной записи собственных колебаний;
- колебаний в переходном режиме при пуске (остановке) находящегося в сооружении оборудования или специального возбудителя гармонических колебаний; результаты испытаний позволяют приближенно определить значения собственных частот [3].
To determine the dynamic characteristics (natural frequencies, decrements of vibrations) of the structure or its any element, the following types of vibrations are resorted to:
- harmonic oscillations, the frequency of which varies in a fairly wide range; as a result of the tests, the amplitude and phase-frequency characteristics of the structure are obtained for each investigated waveform;
- natural vibrations excited by impact or initial displacement of the structure; in this case, the dynamic characteristics of the structure are determined by known methods from the obtained record of natural vibrations;
- fluctuations in transition mode during start-up (stop) of equipment in the construction or a special harmonic oscillation pathogen; test results allow to approximately determine the values of natural frequencies [3].

Обязательными условиями этих испытаний являются применение специального воздействия для возбуждения вынужденных или свободных колебаний объекта и исключение влияния на качество регистрационных записей помех микросейсмического фона. Mandatory conditions for these tests are the use of special effects to excite forced or free vibrations of the object and the exclusion of influence on the quality of recordings of microseismic background noise.

В то время как, колебания здания или сооружения под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого они постоянно находятся, в предлагаемом способе используют вместо специального источника для определения их индивидуального комплекса параметров динамических характеристик. While the vibrations of a building or structure under the influence of a microseismic background of natural and technogenic origin, in the conditions of which they are constantly located, the proposed method uses instead of a special source to determine their individual set of parameters of dynamic characteristics.

При этом указание об использовании полученных динамических характеристик собственных колебаний испытуемого объекта для оценки его физического состояния в целях испытаний отсутствует, тогда как в предлагаемом способе численные значения параметров динамических характеристик колебаний здания или сооружения используют в качестве диагностических признаков их физического состояния. At the same time, there is no indication of the use of the obtained dynamic characteristics of the natural vibrations of the test object for assessing its physical condition for testing, whereas in the proposed method, the numerical values of the parameters of the dynamic characteristics of the vibrations of a building or structure are used as diagnostic signs of their physical condition.

Техническим результатом изобретения является получение численных значений физических параметров, отображающих реальное физическое состояние здания или сооружения, а также изменение этого состояния во времени в процессе эксплуатации. The technical result of the invention is to obtain numerical values of physical parameters that reflect the actual physical state of a building or structure, as well as the change in this state over time during operation.

Технический результат достигается тем, что в способе определения физического состояния зданий и сооружений, согласно изобретению, осуществляют измерения их пространственных колебаний под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения (микросейсм), в условиях которого постоянно находится обследуемый объект, посредством трехкомпонентных вибродатчиков, обеспечивающих одновременную регистрацию величин колебаний по координатам X, Y и Z. The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the physical condition of buildings and structures, according to the invention, they measure their spatial vibrations under the influence of a microseismic background of natural and man-made origin (microseism), in the conditions of which the object under investigation is constantly located, by means of three-component vibration sensors providing simultaneous registration oscillation values along the coordinates X, Y and Z.

На основании полученных данных определяют присущий каждому зданию или сооружению индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик колебаний, как следствие свойств подстилающего грунта (основания) и фундамента здания или сооружения, масс и упругих характеристик конструкции здания или сооружения, вида и качества соединений отдельных блоков, частей и элементов здания или сооружения. Based on the data obtained, an individual set of parameters of the dynamic characteristics of vibrations inherent in each building or structure is determined, as a result of the properties of the underlying soil (base) and the foundation of the building or structure, mass and elastic characteristics of the structure of the building or structure, type and quality of connections of individual blocks, parts and elements buildings or structures.

Изменение в процессе эксплуатации указанных свойств отображается, соответственно, изменениями численных параметров динамических характеристик пространственных колебаний здания или сооружения в целом или их отдельных блоков, частей и элементов. The change in the operation process of these properties is displayed, respectively, by changes in the numerical parameters of the dynamic characteristics of the spatial vibrations of the building or structure as a whole or their individual blocks, parts and elements.

В итоге определяют частоты и формы собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции, спектры величин смещений, скоростей смещений и ускорений точек объекта с координатами X, Y, Z, декременты затухания (поглощения), передаточные функции грунт - фундамент объекта, фундамент объекта - этажи и части объекта по высоте, компоненты динамических деформаций и напряжений, возникающих в конструкции объекта. As a result, the frequencies and forms of the natural vibrations of the object as a whole, its blocks and individual structural elements, the spectra of displacement values, the displacement velocities and the accelerations of the object points with the coordinates X, Y, Z, the attenuation (absorption) decrements, the transfer functions of the soil - the foundation of the object are determined the foundation of the object - the floors and parts of the object in height, the components of dynamic deformations and stresses that occur in the structure of the object.

На основании полученной численной информации устанавливают наличие изменения свойств подстилающего грунта и ослабления упругих связей в конструкции объекта, возникщих в процессе эксплуатации, определяют физическое состояние объекта и оценивают безопасность дальнейшей его эксплуатации, и возможность ремонта, необходимость реконструкции или сноса обследованного здания или сооружения. Based on the obtained numerical information, the presence of changes in the properties of the underlying soil and the weakening of elastic ties in the structure of the object that arise during operation are determined, the physical condition of the object is determined and the safety of its further operation is assessed, and the possibility of repair, the need for reconstruction or demolition of the examined building or structure.

Суть способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Основой способа инженерно-сейсмологического обследования является два физических явления:
- каждому зданию или сооружению присущ индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик пространственных колебаний, отображающий свойства подстилающего грунта (основания), фундамента, строительных материалов и конструктивные особенности объекта, а также их изменения во времени и нарушение целостности строительной конструкции объекта в процессе эксплуатации;
- микросейсмический фон естественного и техногенного происхождения, под постоянным воздействием которого находятся здания и сооружения, вынужденные совершать пространственные микроколебания на частотах форм собственных колебаний.
The basis of the engineering-seismological survey method is two physical phenomena:
- each building or structure is characterized by an individual set of parameters of the dynamic characteristics of spatial vibrations, reflecting the properties of the underlying soil (base), foundation, building materials and structural features of the object, as well as their changes in time and violation of the integrity of the building structure of the object during operation;
- microseismic background of natural and technogenic origin, under the constant influence of which there are buildings and structures, forced to make spatial microoscillations at frequencies of the forms of natural vibrations.

Микросейсмический фон естественного и техногенного происхождения представляет собою волновое поле, энергетические параметры микроколебаний и характер воздействия которого могут изменяться в широких пределах от белого и "окрашенного" шума до присутствия в его сплошном спектре частот от 0 до 100 Гц узкополосного полигармонического и нерегулярного импульсного воздействия. The microseismic background of natural and technogenic origin is a wave field, the energy parameters of microoscillations and the nature of the impact of which can vary widely from white and “colored” noise to the presence of a narrow-band polyharmonic and irregular pulsed effect in its continuous frequency spectrum from 0 to 100 Hz.

Собственно белый шум характеризуется сплошным спектром частот и постоянными амплитудами смещений в диапазоне частот от 0 до 10 Гц и постоянными амплитудами ускорений в диапазоне частот от 10 до 100 Гц. При этом величины амплитуд в зависимости от района времени суток составляет в первом случае порядка 0,1-1,0 мкм, а во втором - порядка 0,1-3,0 мм/с2.Actually white noise is characterized by a continuous spectrum of frequencies and constant amplitudes of displacements in the frequency range from 0 to 10 Hz and constant amplitudes of accelerations in the frequency range from 10 to 100 Hz. Moreover, the magnitudes of the amplitudes, depending on the region of the time of day, are in the first case of the order of 0.1-1.0 μm, and in the second case of the order of 0.1-3.0 mm / s 2 .

Воздействие волнового поля микросейсмического фона возбуждает вынужденные пространственные микроколебания здания или сооружения в целом, а в случае нарушения целостности строительной конструкции объекта, его отдельных частей и элементов на частотах форм собственных колебаний, поскольку источник энергии типа белого шума обеспечивает их микроколебания в полосах собственных резонансных частот. The influence of the wave field of the microseismic background excites forced spatial micro-oscillations of the building or structure as a whole, and in case of violation of the integrity of the building structure of the object, its individual parts and elements at frequencies of natural vibration modes, since an energy source such as white noise provides their micro-oscillations in the bands of natural resonant frequencies.

В результате объект в целом и каждый ослабленный элемент объекта осуществляют вынужденные пространственные микроколебания на частотах собственных форм, что позволяет определить в точках измерений численные значения параметров динамических характеристик микроколебаний объекта и ослабленных элементов, отображающие его текущее физическое состояние. As a result, the object as a whole and each weakened element of the object carry out forced spatial microoscillations at the frequencies of their own forms, which allows us to determine at the measurement points the numerical values of the parameters of the dynamic characteristics of the microscillations of the object and weakened elements, reflecting its current physical state.

Критериями оценки физического состояния зданий и сооружений, их отдельных блоков, узлов и элементов являются изменения во времени и пространстве численных значений параметров динамических характеристик колебаний объекта:
- частот и форм собственных колебаний;
- величин амплитуды смещений, скоростей смещений и ускорений в точках измерения;
- параметров затухания;
- передаточных функций грунт - фундамент, фундамент - этажи;
- компонент динамических деформаций, напряжений и др.
The criteria for assessing the physical condition of buildings and structures, their individual blocks, nodes and elements are changes in time and space of the numerical values of the parameters of the dynamic characteristics of the object’s vibrations:
- frequencies and forms of natural vibrations;
- values of the amplitude of displacements, displacement velocities and accelerations at the measurement points;
- attenuation parameters;
- transfer functions soil - foundation, foundation - floors;
- component of dynamic deformations, stresses, etc.

Старение здания или сооружения сопровождается снижением прочностных свойств строительных материалов и конструкции в целом, что отображается в виде изменения параметров динамических характеристик. Последние определяют при детальном инженерно-сейсмологическом обследовании объекта под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого объект постоянно находится, путем регистрации в нескольких десятках, сотнях или тысячах точек измерений пространственных микроколебаний его конструкции на частотах собственных форм в диапазоне от 0,5 до 100 Гц с амплитудами от долей до десятка микрон. Aging of a building or structure is accompanied by a decrease in the strength properties of building materials and the structure as a whole, which is displayed as a change in the parameters of dynamic characteristics. The latter are determined during a detailed engineering-seismological examination of an object under the influence of a microseismic background of natural and technogenic origin, in the conditions of which the object is constantly located, by recording several tens, hundreds or thousands of measurement points of spatial micro-vibrations of its structure at frequencies of its own forms in the range from 0.5 up to 100 Hz with amplitudes from fractions to tens of microns.

Локальные дефекты, вызывающие изменение величин коэффициентов поглощения и упруго-инерционных параметров, изменяют соответственно численные значения частот и деформируют расчетную или первоначально полученную конфигурацию форм собственных колебаний строительной конструкции. При этом характер и степень деформации определяют взаимодействие строительной конструкции и дефекта, что позволяет, с учетом особенностей конструкции, выделить аномальные зоны поглощения - зоны частичного разрушения и зоны нарушения свойств упругих связей. Local defects causing a change in the values of the absorption coefficients and elastic-inertial parameters, respectively, change the numerical values of the frequencies and deform the calculated or initially obtained configuration of the modes of natural vibrations of the building structure. Moreover, the nature and degree of deformation determine the interaction of the building structure and the defect, which allows, taking into account the design features, to identify anomalous absorption zones - zones of partial destruction and zones of violation of the properties of elastic bonds.

Сопоставление полученных при обследовании объекта значений параметров динамических характеристик с первоначальными или предыдущими значениями (при повторных обследованиях) позволяет оценить степень изменения физического состояния здания или сооружения. Comparison of the values of the parameters of dynamic characteristics obtained during the examination of the object with the initial or previous values (during repeated examinations) allows us to assess the degree of change in the physical condition of the building or structure.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

С помощью трехкомпонентных вибродатчиков и регистрирующей аппаратуры осуществляют измерения и запись в частотном диапазоне от 0,5 до 100 Гц пространственных микроколебаний грунта (основания) и здания или сооружения, возникающих под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения. Using three-component vibration sensors and recording equipment, measurements and recording in the frequency range from 0.5 to 100 Hz of spatial micro-oscillations of the soil (base) and the building or structure occurring under the influence of a microseismic background of natural and technogenic origin are carried out.

Верхний уровень частотного диапазона установлен на основании требований санитарных норм для жилых помещений и возможных частот собственных колебаний отдельных элементов зданий и сооружений. The upper level of the frequency range is established based on the requirements of sanitary standards for residential premises and possible frequencies of natural vibrations of individual elements of buildings and structures.

Измерения пространственных микроколебаний по трем компонентам X, Y и Z производят по схеме наблюдений, которую определяют цель и детальность обследования объекта. The spatial microoscillations are measured using the three components X, Y, and Z according to the observation scheme, which determines the purpose and detail of the object survey.

Схему наблюдений реализуют по сетке с определенным шагом в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, проходящих по ширине (X-компонента), длине (Y-компонента) и высоте (Z-компонента) объекта, что позволяет достоверно описать его пространственные колебания. The observation scheme is implemented on a grid with a certain step in three mutually perpendicular planes passing along the width (X-component), length (Y-component) and height (Z-component) of the object, which allows one to reliably describe its spatial vibrations.

Измерения микроколебаний проводят трехкомпонентными вибродатчиками во всех точках сетки и соответствующей многоканальной аппаратурой, когда регистрация производится одновременно, либо группой трехкомпонентных вибродатчиков последовательно. Microscillations are measured by three-component vibration sensors at all points of the grid and the corresponding multichannel equipment when recording is performed simultaneously, or by a group of three-component vibration sensors in series.

В последнем случае устанавливают на грунте вблизи объекта или внутри него аналогичный трехкомпонентный вибродатчик - контрольную (опорную) точку, положение которого остается неизменным в процессе измерений. In the latter case, a similar three-component vibration sensor is installed on the ground near the object or inside it - a control (reference) point, the position of which remains unchanged during the measurement process.

При каждой расстановке по схеме наблюдений группы вибродатчиков их сигналы и сигнал вибродатчика в опорной точке регистрируют одновременно. At each arrangement according to the observation scheme of a group of vibration sensors, their signals and the signal of the vibration sensor at the reference point are recorded simultaneously.

Регистрационные записи в опорной точке позволяют по известному способу [2] привести регистрационные записи группы вибродатчиков к единому уровню сигнала в опорной точке, что аналогично одновременной регистрации амплитуд колебаний во всех точках измерений на объекте. Registration records at the reference point allow, according to the known method [2], to bring the registration records of the group of vibration sensors to a single signal level at the reference point, which is similar to the simultaneous recording of vibration amplitudes at all measurement points on the object.

Поскольку измерения микроколебаний объекта осуществляют под воздействием микросейсмического фона, регистрационную запись производят в течение нескольких (до десятков) минут, что позволяет накопить и выделить полезный сигнал. Since the measurement of the object's microoscillations is carried out under the influence of a microseismic background, the recording is carried out for several (up to tens) minutes, which allows you to accumulate and highlight a useful signal.

Далее на основании регистрационных записей U(t, Xi, Yi, Zi) вычисляют спектры амплитуд и фаз (последние в случае одновременной записи) A(ω,xi,yi,zi) и φ(ω,xi,yi,zi). В качестве примера спектры амплитуд микроколебаний здания представлены на фиг. 2.Then, based on the registration records U (t, X i , Y i , Z i ), the spectra of amplitudes and phases (the latter in the case of simultaneous recording) A (ω, x i , y i , z i ) and φ (ω, x i , y i , z i ). By way of example, the spectra of amplitudes of micro-vibrations of a building are shown in FIG. 2.

Спектры амплитуд и фаз позволяют путем фильтрации ("вырезания") частот, соответствующих формам собственных микроколебаний объекта, получить численные значения амплитуд A(ωj,xi,yi,zi) и фаз (при одновременной записи) φ(ωj,xi,yi,zi) смещения, скорости смещения и ускорения для каждой точки измерений на частоте формы собственных колебаний.The spectra of amplitudes and phases make it possible, by filtering (“cutting out”) the frequencies corresponding to the forms of the object’s own microoscillations, to obtain numerical values of the amplitudes A (ω j , x i , y i , z i ) and phases (while recording) φ (ω j , x i , y i , z i ) displacements, displacement and acceleration rates for each measurement point at the frequency of the natural vibration form.

Полученные данные позволяют построить соответствующие карты распределения амплитуд смещений и карты фаз (при одновременной записи) в плоскостях наблюдений на частотах форм собственных колебаний, которые отображают физическое состояние объекта в целом и его отдельных элементов (фиг. 3). The data obtained make it possible to construct appropriate maps of the distribution of displacement amplitudes and phase maps (for simultaneous recording) in the observation planes at frequencies of natural vibration modes, which reflect the physical state of the object as a whole and its individual elements (Fig. 3).

Близкие к теоретическим конфигурациям карт распределения величин амплитуд смещений и карт фаз форм собственных колебаний свидетельствуют об удовлетворительном физическом состоянии здания или сооружения. Close to the theoretical configurations of the distribution maps of the magnitudes of the displacements and phase maps of the modes of natural vibrations indicate a satisfactory physical condition of the building or structure.

Отклонения или искажения конфигурации указанных карт возникают как следствие изменения физического состояния объекта, в том числе снижения его пространственной жесткости в целом или отдельных блоков и элементов из-за ослабления упругих связей или нарушения целостности конструкции. Deviations or distortions in the configuration of these maps arise as a result of changes in the physical state of an object, including a decrease in its spatial stiffness as a whole or of individual blocks and elements due to weakening of elastic bonds or violation of the integrity of the structure.

Регистрационные записи U (t, xi, yi, zi) в каждой точке измерений позволяют вычислить параметры динамических характеристик микроколебаний объекта, которые в совокупности в виде ряда численных величин отображают физическое состояние здания или сооружения на момент обследования:
- частоты и формы собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции;
- величины смещений, скоростей смещений и ускорений в каждой точке измерений на объекте с координатами X, Y, Z;
- логарифмические декременты затухания (поглощения);
- передаточные функции грунт - фундамент объекта, фундамент объекта - этажи и части объекта по высоте;
- компоненты динамических деформаций и напряжений, возникающих в объекте и др.
Registration records U (t, x i , y i , z i ) at each measurement point allow calculating the parameters of the dynamic characteristics of the object’s micro-oscillations, which together in the form of a series of numerical values reflect the physical state of the building or structure at the time of the examination:
- the frequency and shape of the natural vibrations of the object as a whole, its blocks and individual structural elements;
- values of displacements, displacement velocities and accelerations at each measurement point on the object with coordinates X, Y, Z;
- logarithmic decrements of attenuation (absorption);
- transfer functions soil - the foundation of the facility, the foundation of the facility - floors and parts of the facility in height;
- components of dynamic deformations and stresses arising in the object, etc.

Полученные параметры динамических характеристик микроколебаний отображают исходное состояние и качество строительства объекта, либо фактическое физическое состояние эксплуатируемого объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции. The obtained parameters of the dynamic characteristics of microoscillations reflect the initial state and quality of the construction of the facility, or the actual physical state of the operated facility as a whole, its blocks and individual structural elements.

Одним из известных способов по спектрам амплитуд A(ω,xi,yi,zi) определяют по соответствующим компонентам логарифмический декремент затухания (параметр затухания) в каждой точке измерений на частотах форм собственных поперечных, продольных и вертикальных колебаний.One of the known methods is determined from the amplitude spectra A (ω, x i , y i , z i ) by the corresponding components the logarithmic attenuation decrement (attenuation parameter) at each measurement point at the frequencies of the forms of natural transverse, longitudinal and vertical vibrations.

По полученным данным строят карты распределения декремента затухания в плоскостях наблюдений и определяют его среднее значение по соответствующим компонентам для объекта в целом. Based on the data obtained, maps of the distribution of the attenuation decrement in the observation planes are constructed and its average value is determined by the corresponding components for the object as a whole.

Далее определяют значения частот форм собственных колебаний в каждой точке измерений и средние частоты форм собственных колебаний для объекта в целом по соответствующим компонентам. Next, determine the values of the frequencies of the modes of natural vibrations at each measurement point and the average frequencies of the modes of natural vibrations for the object as a whole for the corresponding components.

Строят графики отклонения частот форм собственных колебаний относительно среднего значения частоты для каждой плоскости наблюдения. They plot the deviation of the frequencies of the modes of natural oscillations relative to the average frequency for each observation plane.

Построенные карты и графики параметров динамических характеристик и их средние значения отображают фактическое физическое состояние обследованного объекта. The constructed maps and graphs of the parameters of dynamic characteristics and their average values reflect the actual physical condition of the examined object.

При этом средние значения частот, декрементов затухания, количество и конфигурации форм собственных колебаний характеризуют физическое состояние обследованного здания или сооружения интегрально (в целом). In this case, the average values of the frequencies, damping decrements, the number and configuration of the modes of natural vibrations characterize the physical condition of the examined building or structure integrally (as a whole).

Исходные регистрационные записи U (t, xi, yi, zi) позволяют вычислить и другие параметры динамических характеристик микроколебаний обследованного объекта, отображающие его физическое состояние.The initial registration records U (t, x i , y i , z i ) allow us to calculate other parameters of the dynamic characteristics of the microoscillations of the examined object, reflecting its physical state.

Оценивают физическое состояние обследуемого объекта на основании вычисленных для каждой точкиизмерений значений параметров динамических характеристик путем сопоставления полученных инструментальных данных:
- с расчетными или нормативными;
- с параметрами динамических характеристик эталонного однотипного объекта;
- с полученными ранее параметрами динамических характеристик объекта.
The physical state of the object being examined is estimated based on the values of the parameters of dynamic characteristics calculated for each measurement point by comparing the obtained instrumental data:
- with design or regulatory;
- with the parameters of the dynamic characteristics of the reference object of the same type;
- with the previously obtained parameters of the dynamic characteristics of the object.

Второй из указанных методов используют в машиностроении при диагностике физического состояния машин [4]. Подобный подход перспективен при оценке физического состояния типовых зданий и сооружений на основании комплекса параметров динамических характеристик их колебаний. The second of these methods is used in mechanical engineering for the diagnosis of the physical condition of machines [4]. A similar approach is promising in assessing the physical condition of typical buildings and structures based on a set of parameters of the dynamic characteristics of their vibrations.

Кроме того, по известным физическим закономерностям сочетания и соотношения между значениями параметров динамических характеристик - амплитуд смещений, декрементов затухания и изменения частот форм собственных колебаний - выделяют места ослабления упругих связей конструкции объекта. In addition, according to well-known physical laws, combinations and relationships between the values of the parameters of dynamic characteristics — amplitudes of displacements, decrements of attenuation, and changes in the frequencies of the modes of natural vibrations — distinguish places of weakening of elastic ties of the object’s structure.

Сочетание повышенного значения амплитуды формы собственных колебаний с одновременным снижением их частоты свидетельствует об ослаблении упругих связей элементов конструкции (в частности, наличии трещины), является диагностическим признаком, относящимся к последнему (четвертому) методу. The combination of a higher value of the amplitude of the form of natural vibrations with a simultaneous decrease in their frequency indicates a weakening of the elastic bonds of the structural elements (in particular, the presence of a crack), is a diagnostic sign related to the last (fourth) method.

Возникшие в процессе эксплуатации изменения свойств грунта на который опирается обследуемый объект, свойств фундамента или конструкции объекта соответственно отображаются на параметрах динамических характеристик микроколебаний объекта. Changes in the properties of the soil that arise during the operation on which the object under study relies, the properties of the foundation or the structure of the object, respectively, are displayed on the parameters of the dynamic characteristics of the micro-oscillations of the object.

Характер дефектов в выявленных аномально колеблющихся блоках, частях и элементах объекта устанавливают принятыми в ремонтно-эксплуатационной и строительной практике методами. The nature of the defects in the detected abnormally fluctuating blocks, parts and elements of the object is established by methods accepted in repair-operational and construction practice.

В отдельных случаях, при обследовании находящихся в эксплуатации или длительном бездействии объектов может быть предпринято, сдвинутое на целесообразный срок по времени, повторное обследование с целью определения динамики развития установленных дефектов и выявления вновь возникших. In some cases, when examining objects in operation or prolonged inactivity, re-examination may be undertaken, shifted by a reasonable time, in order to determine the dynamics of the development of established defects and to identify newly arising.

Детальное обследование, например, нескольких типовых панельных жилых зданий перед их сносом позволит получить достоверную информацию о корреляции установленных динамических параметров микроколебаний и обнаруженных при этом аномалий с общим физическим состоянием строительных конструкций и фактически выявленными при разборке дефектами как отдельных блоков и элементов объектов, так и их соединений. A detailed examination, for example, of several typical panel residential buildings before their demolition will provide reliable information on the correlation of the established dynamic parameters of micro-vibrations and the anomalies detected with the general physical condition of building structures and defects actually detected during disassembly of both individual blocks and elements of objects, and their compounds.

Таким образом, определение предлагаемым способом параметров динамических характеристик микроколебаний зданий и сооружений, отличающийся тем, что измерения вибраций осуществляют на объекте под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения трехкомпонентными вибродатчиками, позволяет:
- устанавливать изменения несущей способности грунта под объектом и дефекты в конструкции зданий и сооружений, возникающие в процессе эксплуатации;
- оценивать безопасность дальнейшей эксплуатации, возможность ремонта, необходимость реконструкции или сноса здания или сооружения;
- использовать полученную информацию о работоспособности зданий и сооружений, эксплуатирующихся в различных условиях, для корректировки технических норм проектирования, эксплуатации, ремонта и реконструкции зданий и сооружений и получить соответствующий экономический эффект.
Thus, the determination by the proposed method of the parameters of the dynamic characteristics of the micro-oscillations of buildings and structures, characterized in that the vibration measurements are carried out at the object under the influence of a microseismic background of natural and man-made origin by three-component vibration sensors, which allows:
- establish changes in the bearing capacity of the soil under the object and defects in the design of buildings and structures that arise during operation;
- assess the safety of further operation, the possibility of repair, the need for reconstruction or demolition of a building or structure;
- use the information obtained on the health of buildings and structures operating in various conditions to adjust the technical standards for the design, operation, repair and reconstruction of buildings and structures and obtain the corresponding economic effect.

Пример 1. Методика способа неразрушающего инструментального инженерно-сейсмологического обследования физического состояния зданий и сооружений путем определения параметров динамических характеристик микроколебаний объекта была отработана при проведении обследования введенного в 1991 - 96 годах в эксплуатацию лабораторно-технологического корпуса (ЛТК) института физики полупроводников Сибирского отделения Российской Академии наук в городе Новосибирске. Example 1. The methodology of non-destructive instrumental engineering and seismological examination of the physical condition of buildings and structures by determining the parameters of the dynamic characteristics of the object’s micro-vibrations was tested during the examination of the laboratory and technological building (LTC) of the Institute of Semiconductor Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy Sciences in the city of Novosibirsk.

К началу работ по обследованию в 1993 году осуществлялось строительство западной пристройки к ЛТК, а ко времени проведения последнего этапа обследования в 1997 году, была сдана в эксплуатацию и восточная пристройка (1996 год). By the beginning of the survey work in 1993, the construction of the western extension to the LTK was underway, and by the time of the last stage of the survey in 1997, the eastern extension was commissioned (1996).

Собственно ЛТК представляет собой пятиэтажное лабораторное здание, опирающееся на подвально-цокольный этаж и завершенное техническим этажом. В этих двух этажах размещены системы и службы инженерно-технического обеспечения функционирования корпуса. Actually LTK is a five-story laboratory building, supported by a basement-basement floor and completed with a technical floor. These two floors house systems and engineering and technical support services for the functioning of the building.

Конструктивно здание и пристройки выполнены с железобетонным каркасом, ленточными фундаментами из бетонных блоков и кирпичными стенами. Каркас ЛТК состоит из колонн (сетка 6х6 м), ригелей, плит перекрытия и диафрагм жесткости. Общая длина корпуса - 60 м, ширина - 13,5 - 16,5 м, высота здания около 24 м. Structurally, the building and outbuildings are made with a reinforced concrete frame, strip foundations of concrete blocks and brick walls. The LTK frame consists of columns (6x6 m grid), crossbars, floor slabs and stiffness diaphragms. The total length of the building is 60 m, the width is 13.5 - 16.5 m, the height of the building is about 24 m.

Западная пристройка имеет сетку колонн 6х3х6 м и примыкание стен к ЛТК путем заделки в штрабы. Общая длина пристройки - 40 м, ширина - 16,5 м. The western extension has a grid of columns 6x3x6 m and the adjoining of the walls to the LTK by embedding in shtrabs. The total extension is 40 m, the width is 16.5 m.

Восточная пристройка имеет сетку колонн 6х3х6 м, аналогичное примыкание стен к ЛТК, длину 25 м и "Г"-образную форму в плане. The eastern extension has a grid of columns 6x3x6 m, a similar junction of walls to the LTK, a length of 25 m and a "G" -shaped plan.

На первом этапе обследование проводили под воздействием монохроматического волнового поля частотой 2.083 Гц, создаваемого работающим поршневым компрессором высокого давления 3Г-100/200, расположенным на расстоянии примерно 300 метров под углом в 35 градусов к продольной оси ЛТК. At the first stage, the survey was carried out under the influence of a monochromatic wave field with a frequency of 2.083 Hz, created by a working 3G-100/200 high-pressure piston compressor located at a distance of about 300 meters at an angle of 35 degrees to the longitudinal axis of the LTK.

Измерения проводили на грунте близ корпуса и по продольной оси здания (компонента Y) на полу посередине коридоров шести его этажей, начиная с подвально-цокольного, в десяти точках каждого этажа. Компонента X была принята направленной перпендикулярно продольной оси здания (Y-компонента), компонента Z-вертикально снизу вверх. The measurements were carried out on the ground near the building and along the longitudinal axis of the building (component Y) on the floor in the middle of the corridors of six floors, starting from the basement-basement, at ten points on each floor. Component X was adopted directed perpendicular to the longitudinal axis of the building (Y-component), component Z-vertically from bottom to top.

По полученным данным была построена карта изолиний величин амплитуд смещений колебаний здания по X, Y, Z-компонентам в вертикальной плоскости, проходящей по продольной оси здания в направлении оси Y (фиг. 1). According to the data obtained, a map of isolines of the magnitudes of the amplitudes of the displacements of the building’s vibrations along the X, Y, Z-components in the vertical plane passing along the longitudinal axis of the building in the direction of the Y axis was constructed (Fig. 1).

Представленная карта изолиний свидетельствует, что под воздействием монохроматического волнового поля здания колеблется в поперечном направлении (компонента X) с максимальным смещением порядка 24 мкм на пятом этаже ЛТК на стороне примыкания западной пристойки. Величины смещений поперечных колебаний западного торца здания ЛТК возрастают от подвально-цокольного до пятого этажа в восемь раз. Это происходит из-за раскачивания здания в поперечном направлении, поскольку частота монохроматического поля близка к частотам собственных поперечных колебаний здания (2.12 - 2.4 Гц). The presented contour map indicates that under the influence of a monochromatic wave field, the building oscillates in the transverse direction (component X) with a maximum displacement of about 24 μm on the fifth floor of the LTC on the adjoining side of the western extension. The values of the displacements of the transverse vibrations of the western end of the LTK building increase eight times from the basement-basement to the fifth floor. This is due to the rocking of the building in the transverse direction, since the frequency of the monochromatic field is close to the frequencies of the natural transverse vibrations of the building (2.12 - 2.4 Hz).

На втором этапе обследования проводили измерения пространственных микроколебаний здания ЛТК с пристройками под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения. Измерения проводили по продольной оси шести этажей здания с шагом 3 м, с привязкой к сетке колонн. At the second stage of the survey, measurements were made of the spatial micro-oscillations of the LTK building with extensions under the influence of a microseismic background of natural and technogenic origin. The measurements were carried out along the longitudinal axis of six floors of the building with a step of 3 m, with reference to the grid of columns.

По полученным данным были построены спектры микроколебаний здания по 252 точкам измерений, которые представлены на фиг. 2, где выделяются частоты форм собственных колебаний здания ЛТК:
- поперечные (X-компонента) - 2.12, 2.42, 2.7, 3.45 Гц;
- продольные (Y-компонента) - 2.65 Гц;
- вертикальные (Z-компонента) - 8 - 10 Гц.
The data obtained were constructed spectra microvibrations building at 252 th measurement points, which are represented in FIG. 2, where the frequencies of the natural vibration modes of the LTC building are distinguished:
- transverse (X-component) - 2.12, 2.42, 2.7, 3.45 Hz;
- longitudinal (Y-component) - 2.65 Hz;
- vertical (Z-component) - 8 - 10 Hz.

На фиг. 3 представлены карты величин амплитуд смещений для двух первых форм собственных поперечных колебаний здания ЛТК с пристройками в срединной плоскости здания. При этом по вертикальной оси указаны этажи, а по горизонтальной - длина здания в метрах. In FIG. Figure 3 presents maps of magnitudes of displacement amplitudes for the first two forms of natural transverse vibrations of the LTC building with extensions in the median plane of the building. At the same time, floors are indicated on the vertical axis, and the length of the building in meters on the horizontal axis.

При анализе карт фиг. 3 следует учитывать:
- часть здания на протяжении: от 0 до 40 м - западная пристройка, от 40 до 100 м - собственно здание ЛТК, от 100 до 125 м - восточная пристройка;
- прямоугольная сетка показывает в пересечениях точки измерений при обследовании (252 точки).
In analyzing the maps of FIG. 3 should be considered:
- part of the building over: from 0 to 40 m - the western extension, from 40 to 100 m - the LTK building itself, from 100 to 125 m - the eastern extension;
- a rectangular grid shows at the intersections of the measurement points during the examination (252 points).

Первая форма амплитуд смещений поперечных колебаний не симметрична относительно середины длины здания, что обусловлено большей жесткостью и более высокой частотой первой формы собственных колебаний восточной пристройки ("Г"-образное здание в плане). The first form of the amplitudes of the displacements of the transverse vibrations is not symmetrical with respect to the middle of the length of the building, which is due to the greater rigidity and higher frequency of the first form of natural vibrations of the eastern extension ("G" -shaped building in plan).

На второй форме амплитуд смещений поперечных колебаний минимальное значение амплитуды смещения (узел) по той же причине не сдвинуто влево на границу примыкания западной пристройки к собственно зданию ЛТК. In the second form of the amplitudes of the displacements of transverse vibrations, the minimum value of the displacement amplitudes (node) for the same reason is not shifted to the left to the border of the adjoining western extension to the LTK building itself.

Таким образом, сложная строительная структура, состоящая из здания и двух различной пространственной жесткости пристроек к нему, соответственно отображается на конфигурациях форм собственных колебаний, что и установлено при обследовании. Thus, a complex building structure consisting of a building and two different spatial stiffnesses of the extensions to it is accordingly displayed on the configurations of the forms of natural vibrations, which was established during the examination.

В каждой точке сетки измерений для установленных форм собственных колебаний определены логарифмические декременты затухания (поглощения), частоты собственных колебаний, величины жесткости и построены соответствующие карты распределения этих параметров по длине и высоте здания. At each point of the measurement grid for the established forms of natural vibrations, the logarithmic decrements of attenuation (absorption), natural vibration frequencies, stiffness values are determined and the corresponding distribution maps of these parameters along the length and height of the building are built.

Логарифмический декремент затухания (поглощения) поперечных колебаний в здании ЛТК с пристройками изменяется в пределах от 0.135 до 0.22, при этом минимальное его значение относится к восточной пристройке. The logarithmic damping (absorption) decrement of transverse vibrations in the LTK building with extensions varies from 0.135 to 0.22, while its minimum value refers to the eastern extension.

Известно (5), что поле смещений по трем компонентам определяет динамические деформации и напряжения, возникающие в здании или сооружении. Для определения девяти компонент поля деформаций вычисляют производные от трех компонент смещения по координатам (X, Y, Z) и, соответственно, проводят измерения по сетке не менее чем в двух вертикальных плоскостях, проходящих по продольной оси здания, и в двух плоскостях, перпендикулярных продольной оси здания. It is known (5) that the displacement field for three components determines the dynamic deformations and stresses that arise in a building or structure. To determine the nine components of the deformation field, the derivatives of the three displacement components in coordinates (X, Y, Z) are calculated and, accordingly, the grid is measured in at least two vertical planes passing along the longitudinal axis of the building and in two planes perpendicular to the longitudinal axis of the building.

В качестве иллюстрации на фиг. 4 представлены интенсивности деформаций сдвига exy в вертикальной плоскости, проходящей по продольной оси здания ЛТК. Деформации характеризуют изменение поперечной компоненты смещений по продольной оси здания (горизонтальная ось) и по этажам здания (вертикальная ось). Деформации (модуль) были вычислены на частоте первой формы собственных поперечных колебаний здания ЛТК - 2.12 Гц.By way of illustration in FIG. 4 shows the intensity of shear deformations e xy in a vertical plane passing along the longitudinal axis of the LTC building. Deformations characterize the change in the transverse component of displacements along the longitudinal axis of the building (horizontal axis) and along the floors of the building (vertical axis). Deformations (module) were calculated at the frequency of the first form of natural transverse vibrations of the LTK building - 2.12 Hz.

На фиг. 4б прослеживаются чередующиеся вертикальные области большей и меньшей интенсивности деформаций сдвига, которые коррелируют с конструктивной структурой каркасного здания (фиг. 4а): интенсивности собственных поперечных колебаний ограждающих стен, сетки колонн и плит перекрытий здания существенно разнятся. In FIG. 4b, alternating vertical areas of greater and lesser intensity of shear deformations are traced, which correlate with the structural structure of the frame building (Fig. 4a): the intensities of the natural transverse vibrations of the enclosing walls, the grid of columns and floor slabs of the building vary significantly.

Выводы и рекомендации:
- анализ карт собственных форм и фаз микроколебаний зданий ЛТК и возникающих при этом деформаций сдвига позволяет оценить качество монтажа несущих конструкций и сооружения ограждающих стен как удовлетворительное;
- в процессе эксплуатации зданий особого внимания требуют узлы и участки ограждающих стен в местах примыкания зданий пристроек к собственно зданию ЛТК, где деформации сдвига при микроколебаниях разнятся в 30 - 50 раз;
- при проектировании следует уделять большее внимание конструктивному оформлению узлов сопряжения зданий и оценке их взаимного силового и динамического влияния.
Conclusions and recommendations:
- analysis of maps of their own forms and phases of micro-vibrations of LTK buildings and the resulting shear deformations makes it possible to assess the quality of the installation of supporting structures and the construction of enclosing walls as satisfactory;
- during the operation of buildings, the nodes and sections of the enclosing walls at the junction of the annex buildings to the LTK building itself require special attention, where shear deformations during microoscillations vary 30-50 times;
- when designing, greater attention should be paid to the design of the interfaces of buildings and the assessment of their mutual power and dynamic influence.

Пример 2. Ниже в таблице представлены осредненные для объекта в целом значения частот и декрементов затухания поперечных и продольных колебаний ряда обследованных авторами зданий. Example 2. The table below presents the averaged values of the frequencies and attenuation decrements of the transverse and longitudinal vibrations of a number of buildings examined by the authors as a whole.

По результатам инженерно-сейсмологического обследования указанных в таблице зданий (поз. 2-6) даны рекомендации по характеру, объему и последовательности восстановительного ремонта строительной части. Based on the results of an engineering-seismological survey of the buildings indicated in the table (items 2-6), recommendations are given on the nature, volume and sequence of restoration repair of the building part.

Рекомендовано оценить экономическую целесообразность реконструкции здания поз. 6 по сравнению со строительством нового здания. It is recommended to evaluate the economic feasibility of reconstruction of the building pos. 6 compared to the construction of a new building.

Анализ представленных данных показывает, что по мере старения здания:
- возрастает величина декремента затухания, то есть количество поглощаемой конструкцией энергии (см. поз. 2-6);
- как правило, понижаются средние частоты форм собственных колебаний (см. однотипные здания поз. 2-6, которые расположены в таблице по мере понижения уровня их физического состояния);
- образуются дополнительные частоты форм собственных колебаний в случае значительного изменения пространственной жесткости конструкции здания вследствие разрушения (трещины) или ошибки в выборе последовательности и мер восстановительного ремонта - восстановление части фундамента и укрепление части стен (см. поз. 4).
Analysis of the presented data shows that as the building ages:
- the attenuation decrement increases, that is, the amount of energy absorbed by the structure (see pos. 2-6);
- as a rule, the average frequencies of the modes of natural vibrations decrease (see buildings of the same type, items 2-6, which are located in the table as their physical state decreases);
- additional frequencies of forms of natural vibrations are formed in the event of a significant change in the spatial rigidity of the building structure due to destruction (cracks) or an error in the selection of the sequence and measures of restoration repair - restoration of part of the foundation and strengthening of part of the walls (see pos. 4).

Следовательно, физическое состояние здания или сооружения и его изменение по времени характеризует ряд численных значений физических параметров: частот форм собственных колебаний и количество форм, амплитуд собственных колебаний и декрементов затухания. Consequently, the physical state of a building or structure and its change in time characterizes a number of numerical values of physical parameters: the frequencies of the modes of natural vibrations and the number of forms, amplitudes of natural oscillations and decrements of attenuation.

Таким образом, полученные в результате инженерно-сейсмологического обследования параметры динамических характеристик микроколебаний объекта в виде их численных значений, карт распределения амплитуд форм собственных колебаний, графиков собственных частот и карт распределения декрементов затухания и др., а также их соотношения позволяют в качестве диагностических признаков определить физическое состояние здания или сооружения как в целом, так и отдельных их блоков и элементов. Thus, the parameters of the dynamic characteristics of the micro-oscillations of the object obtained as a result of an engineering-seismological survey in the form of their numerical values, distribution maps of the amplitudes of natural vibration modes, eigenfrequency graphs and distribution maps of attenuation decrements, etc., as well as their ratios make it possible to determine as diagnostic signs the physical condition of the building or structure as a whole, and their individual blocks and elements.

Перечень графических иллюстраций применения предлагаемого способа. The list of graphic illustrations of the application of the proposed method.

Фиг. 1 - карта абсолютных амплитуд колебаний здания ЛТК с западной пристройкой на частоте 2.083 Гц (изолинии в мирконах). FIG. 1 is a map of the absolute amplitudes of vibrations of the LTK building with a western extension at a frequency of 2.083 Hz (isolines in myrkons).

Фиг. 2 - спектры микроколебаний здания ЛТК с пристройками. FIG. 2 - spectra of micro-oscillations of the LTK building with extensions.

Фиг. 3 - карта абсолютных амплитуд двух первых форм собственных поперечных колебаний здания ЛТК с пристройками по продольной оси здания (в микронах). FIG. 3 is a map of the absolute amplitudes of the first two forms of natural transverse vibrations of the LTK building with extensions along the longitudinal axis of the building (in microns).

Фиг. 4а - вертикальный разрез здания ЛТК с пристройками по продольной оси здания. FIG. 4a is a vertical section of the LTK building with extensions along the longitudinal axis of the building.

Фиг. 4б - карта сдвиговых деформаций здания ЛТК с пристройками по продольной оси здания на частоте первой формы - 2.12 Гц. FIG. 4b is a map of shear deformations of the LTK building with extensions along the longitudinal axis of the building at a frequency of the first form - 2.12 Hz.

Литература
1. Способ динамических испытаний зданий и сооружений. Патент РФ N 2011174, кл. G 01 M 7/00, 1994.
Literature
1. The method of dynamic testing of buildings and structures. RF patent N 2011174, cl. G 01 M 7/00, 1994.

2. Способ определения вибрации здания. Авторское свидетельство СССР N 1777018, кл. G 01 M 7/00, 1992. 2. A method for determining vibration of a building. USSR author's certificate N 1777018, cl. G 01 M 7/00, 1992.

3. М. Ф. Барштейн, В.А. Ильичев, Б.Г. Коренев и др. Динамический расчет зданий и сооружений. Справочник проектировщика. Под ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича, М., Стройиздат, 1984, стр. 272 - 280. 3. M. F. Barstein, V.A. Ilyichev, B.G. Korenev et al. Dynamic calculation of buildings and structures. Designer reference. Ed. B.G. Koreneva, I.M. Rabinovich, M., Stroyizdat, 1984, p. 272 - 280.

4. С. А. Добрынин, М.С. Фельдман, Г.И.Фирсов Методы автоматизированного исследования вибраций машин. Справочник, М, Машиностроение, 1987, стр. 197 - 201. 4.S. A. Dobrynin, M.S. Feldman, G.I. Firsov Methods of automated study of machine vibrations. Handbook, M, Mechanical Engineering, 1987, pp. 197 - 201.

5. Р. Клаф, Дж. Пензиен Динамика сооружений. М. Стройиздат, 1979. 5. R. Klaf, J. Penzien Dynamics of structures. M. Stroyizdat, 1979.

Claims (1)

Способ определения физического состояния зданий и сооружений, заключающийся в том, что динамические характеристики колебаний зданий и сооружений определяют посредством возбуждения специальным воздействием вынужденных или свободных колебаний объекта, отличающийся тем, что измерения пространственных колебаний осуществляют под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого постоянно находится обследуемый объект, посредством трехкомпонентных, перемещаемых по точкам схемы наблюдений, вибродатчиков, обеспечивающих регистрацию величин колебаний по координатам X, Y, Z одновременно, определяют присущий каждому зданию или сооружению индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик собственных пространственных колебаний, как следствие свойств подстилающего грунта и фундамента здания или сооружения, масс и упругих характеристик конструкции здания или сооружения, вида и качества соединений отдельных блоков, частей и элементов здания или сооружения, изменение которых во времени в процессе эксплуатации отображается соответствующими изменениями параметров динамических характеристик колебаний здания или сооружения в целом, их отдельных блоков, частей и элементов, т.е. определяют частоты и формы собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции, спектры величин смещений, скоростей смещений и ускорений точек объекта с координатами X, Y, Z, декременты затухания (поглощения), передаточные функции грунт - фундамент объекта, фундамент объекта - этажи и части объекта по высоте, компоненты динамических деформаций и напряжений, возникающих в конструкции объекта, и устанавливают на основании этих диагностических признаков наличие изменения свойств подстилающего грунта и дефектов в конструкции объекта, возникших в процессе его эксплуатации, а также определяют физическое состояние объекта и оценивают безопасность дальнейшей его эксплуатации, возможность ремонта, реконструкции или необходимость сноса объекта. The method for determining the physical state of buildings and structures, which consists in the fact that the dynamic characteristics of the vibrations of buildings and structures are determined by excitation by a special effect of forced or free vibrations of an object, characterized in that the measurements of spatial vibrations are carried out under the influence of a microseismic background of natural and technogenic origin, under which the object under investigation is constantly located, by means of three-component Densities, vibration sensors that record vibration values at the X, Y, Z coordinates at the same time, determine the individual set of parameters of the dynamic characteristics of their own spatial vibrations inherent in each building or structure, as a result of the properties of the underlying soil and the foundation of the building or structure, masses and elastic characteristics of the building structure or structures, type and quality of connections of individual blocks, parts and elements of a building or structure, the change of which over time during operation shows corresponding changes of the dynamic characteristics of the building or structure vibrations in general, they are separate units, parts and components, i.e. determine the frequencies and forms of the natural vibrations of the object as a whole, its blocks and individual structural elements, the spectra of displacement values, displacement velocities and accelerations of the object points with X, Y, Z coordinates, attenuation (absorption) decrements, transfer functions soil - the foundation of the object, the foundation of the object - floors and parts of the object in height, components of dynamic deformations and stresses that occur in the structure of the object, and establish on the basis of these diagnostic signs the presence of changes in the properties of the underlying soil and defect in the design of object arising in the course of its operation, as well as determine the physical condition of the facility and assess the safety of its further operation, the ability to repair, renovation or demolition of the need to object.
RU98102539A 1998-02-17 1998-02-17 Method determining physical condition of buildings and structures RU2140625C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102539A RU2140625C1 (en) 1998-02-17 1998-02-17 Method determining physical condition of buildings and structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102539A RU2140625C1 (en) 1998-02-17 1998-02-17 Method determining physical condition of buildings and structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2140625C1 true RU2140625C1 (en) 1999-10-27

Family

ID=20202205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98102539A RU2140625C1 (en) 1998-02-17 1998-02-17 Method determining physical condition of buildings and structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2140625C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474801C1 (en) * 2011-08-26 2013-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of monitoring bases of electric drives of pumping assemblies
RU2485351C1 (en) * 2012-04-19 2013-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) Diagnostic of pump unit electric drive
EA018263B1 (en) * 2009-12-04 2013-06-28 Республиканское Унитарное Предприятие "Институт Жилища - Ниптис Им. Атаева С.С." Method of probabilistic assessment of building parts physical deterioration
RU2498255C2 (en) * 2011-12-12 2013-11-10 Виктор Владимирович Кашковский Method to assess stiffness and strength of road and railway bridges
RU2515130C1 (en) * 2012-10-23 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures
RU2557343C1 (en) * 2014-04-02 2015-07-20 Андрей Михайлович Шахраманьян Method of determining signs and location of place of change of stressed-deformed state of buildings, structures
RU168936U1 (en) * 2016-07-15 2017-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Device for experimental determination of the critical strength of a rod made of wood
RU2617456C1 (en) * 2015-10-12 2017-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for evaluating technical condition of engineering structure
RU2650812C1 (en) * 2017-03-13 2018-04-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИВТ СО РАН) Method of monitoring the technical condition of bridge structures in the process of their operation (variants)
RU2653215C1 (en) * 2017-08-30 2018-05-07 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method of inspection of the foundations of pump units
RU2778277C1 (en) * 2021-07-28 2022-08-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС) Method for monitoring the technical condition of bridge piers in the process of operation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Динамический расчет зданий и сооружений: Справочник/Под ред.Коренева Б.Г. и Рабиновича И.М. - М.: Стройиздат, 1984, с.279 - 280. Тетиор А.Н. и др. Обследование и испытание сооружений. - Киев, Выща школа, 1988, с.132 - 143. Золотухин Ю.Д. Испытание строительных конструкций. - Минск, Вышэйшам школа, 1983, с.114 - 126. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA018263B1 (en) * 2009-12-04 2013-06-28 Республиканское Унитарное Предприятие "Институт Жилища - Ниптис Им. Атаева С.С." Method of probabilistic assessment of building parts physical deterioration
RU2474801C1 (en) * 2011-08-26 2013-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of monitoring bases of electric drives of pumping assemblies
RU2498255C2 (en) * 2011-12-12 2013-11-10 Виктор Владимирович Кашковский Method to assess stiffness and strength of road and railway bridges
RU2485351C1 (en) * 2012-04-19 2013-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) Diagnostic of pump unit electric drive
RU2515130C1 (en) * 2012-10-23 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures
RU2557343C1 (en) * 2014-04-02 2015-07-20 Андрей Михайлович Шахраманьян Method of determining signs and location of place of change of stressed-deformed state of buildings, structures
RU2617456C1 (en) * 2015-10-12 2017-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for evaluating technical condition of engineering structure
RU168936U1 (en) * 2016-07-15 2017-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Device for experimental determination of the critical strength of a rod made of wood
RU2650812C1 (en) * 2017-03-13 2018-04-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИВТ СО РАН) Method of monitoring the technical condition of bridge structures in the process of their operation (variants)
RU2653215C1 (en) * 2017-08-30 2018-05-07 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method of inspection of the foundations of pump units
RU2778277C1 (en) * 2021-07-28 2022-08-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС) Method for monitoring the technical condition of bridge piers in the process of operation thereof
RU2802538C1 (en) * 2022-12-27 2023-08-30 Общество с ограниченной ответственностью "Альфасейсмика" Method for determining the physical condition of buildings and structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Owolabi et al. Crack detection in beams using changes in frequencies and amplitudes of frequency response functions
Farrar et al. Dynamic characterization and damage detection in the I-40 bridge over the Rio Grande
RU2650812C1 (en) Method of monitoring the technical condition of bridge structures in the process of their operation (variants)
RU2140625C1 (en) Method determining physical condition of buildings and structures
CN205843918U (en) Slab and girder load identification and the multi-function test stand of non-destructive tests
CN110207914A (en) One kind being based on the quiet dynamic detection method of cloud data and system
RU2557343C1 (en) Method of determining signs and location of place of change of stressed-deformed state of buildings, structures
CN110427716A (en) High-level structure model-free damnification recognition method based on statistical moment
RU2245531C2 (en) Method and system for building stability determination
RU2194978C2 (en) Procedure testing technical state of framework of bridge
Rytter et al. Experimental and numerical study of damaged cantilever
Scuro et al. An innovative structural health monitoring system for the preliminary study of an ancient anti-seismic construction technique
RU2392403C1 (en) Method for detection of changes in deflected mode of building or structure components
RU2701476C1 (en) Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures
RU2250444C2 (en) Method of monitoring bridge during use
Cunha et al. Damping identification in a stress-ribbon footbridge
Esposito et al. Recent progress in diagnostics of civil structures by laser vibrometry
RU2254426C1 (en) Method for determining change in deflected mode of building structure
Cavaleri et al. Vibration tests and structural identification of the Bell Tower of Palermo Cathedral
Kolesnikov et al. On the influence of seasonal changes in the resonant properties of surface soils on seismic safety of structures
RU2292433C1 (en) Method to determine change in deflected mode of building structure or structure having complicated three-dimensional shape
RU2442113C1 (en) Method and device for calculation of axial metal construction loading
JPH08105823A (en) Judging method of risk in seismic damage for rigid frame structure
Ramos et al. Damage identification in masonry structures with vibration measurements
Gauron et al. Forced-vibration tests of the Daniel-Johnson multiple-arch dam