Analiza drgań / Analiza dynamiczna (Analiza wpływu drgań i obciążeń dynamicznych) / Ekspertyza wibroakustyczna
Do obliczeń stosujemy polskie obowiązujące normy lub niemieckie, brytyjskie i amerykańskie
dla:
Czytaj więcej
Analiza drgań jest badaniem wpływu wibracji na obiekty inżynierskie. Jej zakres od strony teoretycznej pokrywa się z zakresem analizy dynamicznej. W praktyce jednak większość odbiorców uważa, iż analiza drgań dotyczy raczej obiektów istniejących, które fizycznie można zmierzyć i zbadać. W przeciwieństwie do analizy dynamicznej, która zwykle kojarzona jest z symulacją drgań, a więc głównie modelowaniem komputerowym obiektów będących w fazie projektowej. Efektem obu takich analiz jest ocena szkodliwości drgań na konstrukcje różnych typów, na podstawie wyników pomiaru drgań. Mogą to być np. obiekty mieszkalne, przemysłowe lub fundamenty pod maszyny. Oprócz wpływu drgań na konstrukcję, analiza drgań/dynamiczna wykonywana w szczególności dla obiektów mieszkalnych, bada wpływ wibracji i ich szkodliwość dla zdrowia mieszkańców.
Zatem celem analizy drgań lub dynamicznej jest zapewnienie bezpieczeństwa konstrukcji oraz zapewnienie zdrowia mieszkańców i ich komfortu. Ze względu na równoważność od strony teoretycznej analizy drgań i analizy dynamicznej w niniejszym artykule określenia te będą stosowane zamiennie niezależnie czy mamy do czynienia z obiektami istniejącymi czy projektowanymi.
Analiza drgań dla fundamentów pod maszyny jest zagadnieniem złożonym ze względu na indywidualne specyfikacje maszyn spoczywających na rozważanym fundamencie. Nadmierne drgania od maszyn wynikają m.in. z mimośrodowej pracy elementów obrotowych maszyn, źródłem są też luzy mechaniczne lub źle wycentrowane elementy. Projekt fundamentu pod maszynę powinien być od postaw wykonywany przez specjalistyczną firmę ( jaką bez wątpienia jest DynaFEA Solutions ), która zapewni bezpieczeństwo konstrukcji tak wysokiej rangi. Ze względu na nieco odmienną procedurę projektowania, niniejszy artykuł pomija ten zakres analizy dynamicznej, skupiając się wyłącznie na analizie dynamicznej budynków. Informację na temat analizy fundamentów pod maszyny można znaleźć na stronie poświęconej temu zagadnieniu: https://dynafea.com/fundament-pod-maszyne.html
Analiza drgań dla budynków ma odmienny charakter w zależności od tego czy rozważana jest konstrukcja istniejąca (eksploatowana) czy też inwestycja jest dopiero w stadium projektu. Analizie drgań poddaje się konstrukcje wszelkich typów np. obiekty mieszkalne, użyteczności publicznej, obiekty przemysłowe, magazynowe, biurowe- wszędzie tam gdzie możliwe jest zagrożenie, gdzie dokuczliwe są drgania lub gdzie nastąpił wymóg prawny takiej analizy. Źródłem wibracji z kolei mogą być przejazdy pojazdów kolejowych, wpływy eksploatacji górniczej lub praca maszyn i urządzeń.
W przypadku obiektów eksploatowanych, nowych bądź starych, analiza drgań to w głównej mierze pomiar drgań w obiekcie w czasie rzeczywistym. Wynikiem pomiarów drgań są wartości np. przyspieszenia w funkcji czasu. Jednym z czynników przyczyniających się do ich szkodliwości jest amplituda wibracji. Nie jest to jednak jedyna kluczowa wartość. Równie istotna jest częstotliwość drgań. Niejednokrotnie to ona ma kluczowe znaczenie, nawet jeśli nie towarzyszy jej maksymalna amplituda drgań.
W przypadku badania wpływu drgań na konstrukcję należy ocenić czy budynek kwalifikuje się do zastosowania tzw. skal normowych. Jeśli tak, to diagnostyka takiego obiekty jest względnie szybka i niedroga. W przeciwnym wypadku należy do analiz wdrożyć modelowanie komputerowe w celu określenia dodatkowych sił działających na rozważany obiekt. Znacznie przedłuża to czas oraz podnosi koszty takiej analizy. Jest to jednak krok niezbędny w celu zabiegania szkodliwym skutkom drgań lub aby znaleźć ewentualną przyczynę usterki.
W przypadku analizy wpływu drgań na ludzi w obiektach istniejących, pomiary drgań w funkcji czasu są elementem wystarczającym do zbadania szkodliwości drgań dla zdrowia mieszkańców. Istotnym elementem pomiaru jest odpowiedni dobór punktów pomiarowych. Po akwizycji danych, wyniki drgań w czasie rzeczywistym poddaje się analizie sygnału. Należy je następnie przesłać do odpowiedniej obróbki, aby zdefiniować uśrednione wartości w dziedzinie częstotliwości. Następnie po implementacji skal normowych określa się szkodliwość drgań na ludzi. Istotna zatem jest nie tylko amplituda drgań (ich maksymalne co do wartości bezwzględnej przyspieszenie, prędkość lub przemieszczenie), ale również pasmo częstotliwości.
Analiza dynamiczna w przypadku obiektów projektowanych opiera się na modelowaniu komputerowym Metody Elementów Skończonych. Jest to nierozłączny element, który znacznie wydłuża czas analizy, gdyż w programie MES należy szczegółowo zamodelować w trójwymiarze projektowaną inwestycję uwzględniając każdy jej element konstrukcyjny tj. wszystkie belki, słupy, płyty i tarcze. W przypadku większości obiektów np. budynków wielorodzinnych analiza drgań może zając kilka tygodni.
Analiza dynamiczna oprócz zamodelowania całej geometrii budynku, wymaga pomiaru drgań (przyspieszenia/prędkości/przemieszczenia) na gruncie w miejscu przyszłej inwestycji. W zależności co jest źródłem drgań, wyniki tych badań są następnie importowane do programu inżynierskiego a następnie dokonuje się symulacji np. przejazdu pociągu w pobliżu projektowanego budynku. Następnie po nierzadko czasochłonnych obliczeniach, program MES daje możliwość odczytu amplitud w dowolnym węźle konstrukcji w funkcji czasu. Można to utożsamić z rzeczywistymi wynikami pomierzonymi w określonych punktach istniejącej konstrukcji. Od tego momentu zatem, po akwizycji danych, analizę drgań wykonujemy w analogiczny sposób dokonując analizy/ przetwarzania sygnału jak dla „analizy drgań dla obiektów istniejących” – w funkcji czasu oraz w dziedzinie częstotliwości.
Planujesz budynek w pobliżu torów kolejowych, tramwajowych lub metra? Czy też w pobliżu obiektu przemysłowego z maszynami?
Pamiętaj, że błędnie wykonana analiza dynamiczna implikuje kosztowne konsekwencje naprawy budynków oraz nieuniknionego kosztownego zapobiegania dalszym rozprzestrzenianiom się drgań. Zapobiegaj szkodliwym skutkom wibracji jak najszybciej – najlepiej już w fazie projektu, aby zminimalizować koszty i zapewnić bezpieczeństwo oraz komfort mieszkańców.
Zapraszamy do kontaktu:
Telefon: +48 886 220 598
Email: kontakt@dynafea.com
Analiza komputerowa
Pomiar (lub prognoza) + Model MES
budynku + wyznaczenie sił bezwładności
Pomiar drgań – budynek musi
istnieć, źródło też
Pomiar + skale normowe
1. Pomiar in situ PN-B-02170
Ocena szkodliwości drgań
przekazywanych przez
podłoże na budynki
2. Analiza MES (całkowanie
równań ruchu lub wyznaczenie
sił bezwładności)
1. Pomiar in situ PN-B-02171
Ocena wpływu drgań na
ludzi w budynkach
2. Analiza MES (całkowanie
równań ruchu
