4. Защита среды обитания от техногенных воздействий

4.1. Защита от воздействия вибрации

Колебания мощных кузнечно-прессовых машин, компрессоров, насосов, вентиляторов через опорные конструкции (фундаменты, основания и т.п.) передаются грунту и затем – фундаментам расположенных рядом зданий, в том числе и зданиям непроизводственного назначения. Поэтому при проектировании таких зданий, особенно расположенных в селитебной зоне, необходимо учитывать вибрационный фактор и определять минимально допустимое расстояние от фундаментов этих зданий до фундаментов или оснований машин с динамическими нагрузками. Подобную задачу необходимо решать при проектировании учреждений здравоохранения, жилых зданий, вычислительных центров, КБ и лабораторий, зданий производственного назначения без источников вибрации.

Оценку ожидаемой амплитуды виброперемещения при распространении вибрации по грунту от фундамента машин-источников вибрации на произвольное расстояние осуществляют по формуле 4.7

(4.1)

где A_m, А_mr– соответственно амплитуды виброперемещения грунта под фундаментом источника вибрации и на расстоянии r от него, м;

 =r/r_o– относительное расстояние от источника вибрации до расчетной точки;

r_o– приведенный радиус подошвы фундамента,

r_o=, м;

S – площадь подошвы фундамента, м².

Значение A_mпринимают равным амплитуде виброперемещения системы “источник вибрации-фундамент” A_mф. Последнюю или определяют экспериментально, или рассчитывают по формуле4.2:

,             (4.2)

где F_m– амплитуда возмущающей силы, Н;

K_z–жесткость системы “источник вибрации – фундамент”, H/м;

m–масса системы “источник вибрации-фундамент”, кг;

 – круговая частота возмущающей силы, с^–1.

 =2f,                                                                              (4.3)

где f – частота возмущающей силы, Гц.

Жесткость системы "источник вибрации-фундамент" определяют по соотношению 4.7:

K_z=G_zS,                                                                             (4.4)

где G_z– коэффициент упругого равномерного сжатия грунта, H/м³, определяется по табл. 4.1, в зависимости от вида грунта.

Таблица 4.1

Коэффициент упругого равномерного сжатия

Допустимое давление на основание фундамента, Па	98000	196000	294000	392000	490000
Gz, Н/м3	1,96 107	3,92 107	4,9 107	5,88 107	6,86 107

Аналитическая зависимость между амплитудой виброскорости (виброускорения) грунта под фундаментом (соответственно v_mи a_m) и амплитудой виброскорости (виброускорения – соответственно v_mrи a_mr) на произвольном расстоянии r от источника вибровоздействия аналогична зависимости (4.1). Таким образом, зная характеристики вибрации под фундаментом и используя зависимость (4.1), можно рассчитать характеристики вибрации на произвольном расстоянии от источника. Для удобства расчета можно построить зависимостьот r для соответствующего значения r_o(– одно из отношений вида A_mr/A_m, v_mr/v_m, a_mr/a_m) типа представленной на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Зависимость параметра  от расстояния до расчетной точки

Следует отметить, что для гармонических колебаний справедливы следующие соотношения:

, (4.5)

v_m=  A_m; a_m=  v_m ; v_m= v_r , (4.6)

где v_r, v_mr– соответственно среднеквадратическое и амплитудное значения виброскорости (виброускорения, вибросмещения) на расстоянии r от источника вибрации;

v_ф, v_mф– соответственно среднеквадратическое и амплитудное значения виброскорости (виброускорения, вибросмещения) фундамента источника вибрации.

Для жилой застройки вибрацию нормируют по санитарным нормам 4.2, а для производственных сооружений – по стандарту ССБТ4.6. В обоих случаях нормируемые параметры – вибросмещение, виброскорость, виброускорение и их логарифмические уровни в стандартных октавных полосах частот относительно соответствующих пороговых значений. Предельно допустимые значения параметров вибрации для жилой застройки приведены в табл. 4.2, в табл. 4.3 приведены поправки на особенности вибрации, а в табл. 4.4 – предельно допустимые значения параметров вибрации для производственных зданий без источников вибрации.

Таблица 4.2