Защита фундамента от вибрации
Обновлено: 19.05.2024
В чем причина вибрации?
После ремонта грунтовой дороги в садоводстве, рядом с которой стоит мой дом, в нем стали ощущаться вибрации от большинства проезжающих машин. Ранее подобный эффект наблюдался крайне редко и только от тяжелых фургонов и грузовиков.
Вибрации, в основном - не сильные, но сидя на диване, к примеру, задом ощущается легкая "дрожь". Также можно заметить подобный эффект, исходящий от пола.
Дом - из бруса, стоит на ленточном фундаменте. Расположен дом примерно в 5 метрах от дороги. Кювет, который вроде бы должен гасить слабые вибрации, у дороги имеется (он же - дренажная канава). Полы в доме - шпунтованная сосновая доска (затем утеплитель и черновой пол). Дому с момента заливки фундамента - 1,5 года, так что осадка уже по идее закончилась.
Дорога грунтовая, ремонт был осуществлен следующим образом - ямы были засыпаны щебнем и утрамбованы трактором и катком.
Неоднократно наблюдал за проезжающими машинами - в большинстве случаев их скоростной режим не изменился по сравнению с тем, что было до ремонта дороги.
В чем может быть причина возникших вибраций?
У меня есть некоторые мысли:
- тем или иным образом изменилась структура дороги из-за большого количества камней. Ждать когда все укатается и эффект пройдет?
- с ремонтом дороги совпало еще что-либо. к примеру, грунт из-за жары летом стал суше. где-то читал, что сырой грунт хуже передает колебания.
- шпунтованная доска местами рассохлась после очень низкой влажности из-за отопительного сезона зимой, кое-где появились щели между досками. получается, что повысилась зыбкость пола. это может как-либо дополнительно влиять на ситуацию? Или еще что-либо могло измениться в конструкции дома, так скажем (дом то относительно новый).
- есть ли смысл вырыть канаву вдоль той стороны дома, которая выходит на дорогу? Даст ли это эффект в моем случае?
P.S. С момента ремонта дороги прошел уже почти месяц, дожди были, камни хоть немного, но "улеглись". Однако эффект с гулом (видимо, опять же по причине того, что машины едут по "голым" камням) и вибрацией по-прежнему остался.
Забыл сказать - забор у меня из профлиста, правда вряд-ли он что-либо отражает в плане звуковых волн или вибрации.
Есть ли возможность обратиться в Роспотребнадзор и т.д. дабы произвести замеры шума и вибрации (чтобы была возможность заявить куда-либо с целью принятия мер по приведению дороги в надлежащий вид)? Или раз юридически дом в садоводстве является нежилым, то в этом нет смысла?
Прав ли я, что в случае с СНТ вообще никакие нормы не действуют и пусть твой дом, к примеру, хоть развалится от вибраций, то никакие компетентные органы это волновать не будет?
Могут ли такие не столь сильные вибрации негативно влиять на конструкцию дома?
Как защитить дом от вибрации?
Если вашему коттеджу «повезло» оказаться рядом с крупной автомагистралью и в доме ощущается характерная вибрация, защититься от подобных воздействий поможет создание специального противовибрационного экрана
Чем опасна вибрация?
Вибрация появляется в результате колебаний грунта, возникающих при проезде мимо дома автотранспорта, в особенности большегрузного. Доказано, что она неблагоприятно влияет на состояние здоровья человека, а кроме того, может спровоцировать образование трещин и даже разрушение строительных конструкций, стать причиной неравномерной осадки фундамента, перекоса проемов и других негативных явлений.
Чтобы получить точные данные о частоте и амплитуде колебаний, нужно установить в доме или на участке будущей застройки измерительные приборы и, сняв с них показания, обратиться за консультацией к эксперту
Критерии неблагоприятного воздействия вибрационных волн, а также предельно допустимые уровни колебаний ограждающих конструкций для жилых и общественных зданий приведены в ГОСТ 12.1.012-90 («Вибрационная безопасность») и СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Изолировать основание дома от воздействия вибраций можно с помощью резиновых подушек (или пружин), которые прокладывают между железобетонной опорной плитой и фундаментом при строительстве здания.
Устройство экрана
Простым, но весьма действенным средством защиты от вибраций служит так называемый противовибрационный экран, а по сути — прорытая в земле траншея между домом и дорогой. Располагать ее рекомендуется как можно ближе к постройке, но так, чтобы расстояние до фундамента было не меньше глубины его заложения, иначе прочность основания может пострадать. Разумеется, чтобы экран работал эффективно, расчет его параметров следует поручить специалисту, но общие принципы таковы. Ров должен быть значительно длиннее стены здания и выступать за ее пределы тем больше, чем дальше он находится от дома. Достаточно, если глубина рва будет соответствовать глубине заложения фундамента; вообще же, по мере удаления от дома траншея может становиться мельче. Однако в данном случае необходимо принять во внимание уровень грунтовых вод, так как это серьезно влияет на защитные свойства экрана. Например, при высоком УГВ целесообразно доводить траншею до границы их залегания, а значит, ее глубина может составить, допустим, как 0,6 м, так и 1,6 м.
Ширина рва зависит от того, чем его предполагается заполнить. Обычно для этого используют песок или щебень крупной фракции, керамзитовый гравий, резиновую крошку. В любом случае, материал должен быть рыхлым, благодаря чему в засыпке будет присутствовать много воздуха, а он, как известно, прекрасно гасит колебания. Из тех же соображений заполнение траншеи не уплотняют — так между зернами засыпки сохранится больше воздушных пустот. Кстати, ничем не заполненный ров был бы идеальной преградой для передаваемых грунтом вибраций, если бы не представлял собой определенную опасность, в частности, для детей.
В противовибрационных экранах отлично зарекомендовало себя заполнение в виде толстых лозовых матов, обернутых геотекстильным полотном и засыпанных песком
Чем эффективнее материал засыпки, тем ýже может быть экран. Так, песком засыпают траншеи шириной свыше 60 см, керамзитом и щебнем — 40–60 см, а для резины достаточно рва всего в несколько сантиметров. Использовать старый щебень со следами извести и цемента в качестве засыпки нежелательно, поскольку при насыщении влагой она может образовать комки и сильно уплотниться, что ухудшит защитные свойства экрана.
Для чего нужна виброизоляция фундамента
Многие люди отдают предпочтение загородным домам, но проживать слишком далеко от города не хотят. Поэтому нередко постройки возводятся на площадках, которые подвержены вибрационному воздействию. Например, вы можете проживать недалеко от оживленной магистрали или рядом располагается железнодорожный землеотвод.
При появлении постоянных колебаний начинает разрушаться вся постройка, так как часть конструктивных элементов приходит в движение. Для того, чтобы снизить такое влияние при строительстве частных домов и городских многоэтажек применяется технология виброизоляции фундамента. Разумеется, такие мероприятия нужны не всегда, все зависит от конкретных условий.
Когда требуется виброизоляция
В первую очередь от вибрации может пострадать постройка, расположенная в непосредственной близости к метрополитену, трамвайным путям, железной дороге. Транспортные средства приводят не только к движению почвы, но и создают сильный дискомфорт из-за шума.
Динамические нагрузки приводят к вибрации грунта, который передает этот импульс постройкам. Кроме этого вибрации очень часто становятся источником так называемого вторичного шума. При этом уровень смещения почвы может быть в пределах нормы, но дискомфорт все равно ощущается.
Полезно! Если вы живете не с видом на железнодорожные пути, а чуть дальше, то это еще не является фактом того, что дом не нуждается в виброизоляции. Дело в том, что уровень колебаний зависит от множества факторов. Например, роль играет то, из какого материала построен дом, какой цемент использовался при возведении основания постройки. Также учитывается и технология укладки самих рельсов (если они есть поблизости), состав грунта и масса других параметров.
Если постройка расположена очень близко к рельсовой дороге, то в этом случае показатели вибрации вполне могут серьезно превышать допустимый нормами порог. Нередко фиксируются случаи, когда показатели увеличены в 10 раз, что составляет примерно 20 дополнительных децибел.
Также к источникам вибрации относят разное инженерное оборудование, которое может быть размещено в здании. В этом случае в процессе строительства также важно учитывать факторы, которые спровоцируют не только вибрацию, но и превышение пределов шума. К системам этого типа можно отнести лифт, вентиляционную систему, трансформаторную подстанцию, водопроводные коммуникации. В связи с этим есть немало ситуаций, когда может потребоваться виброизоляция.
Разновидности конструкций виброизоляции
Для того, чтобы защитить постройку от вибрации, под фундамент устанавливаются специальные опоры. Они бывают нескольких видов.
Полноплоскостные
Главное достоинство таких опор заключается в простоте их монтажа. Также в процессе укладки практически исключается риск появления так называемых акустических мостиков. Маты, как правило, укладываются между основание строения и его полом или опора представляет собой один из слоев бетонной подушки. Чтобы добиться максимального эффекта, стоит выбирать опору из наиболее жесткого материала.
Нагрузки динамического типа, которые оказываются зданием, распределяются равномерно по полноплоскостной опоре и потом в равных долях передают основанию, но уже в меньшей степени. Также плюсом является и то, что для монтажа такой конструкции не требуется дополнительных элементов в виде точечных или ленточных опор. А вот защита от структурных колебаний осуществляется на должном уровне.
Ленточные
Опоры этого типа стоит использовать в том случае, если нагрузки передаются линейно. Упругий материал размещается в области фундамента или под хорошо защищенным перекрытием (например, на высоте первого или даже второго этажа). Второй вариант пользуется большей популярностью, так как в этом случае можно значительно сэкономить на виброизолирующем материале.
Цокольный и подземный этаж в этом случае остаются незащищенными от вибраций, поэтому и на надземной части фундамента нет необходимости укладывать материал.
Точечные
Эта разновидность виброизоляции используется для свайных оснований или в том случае, если постройка опирается на отдельные стойки. Однако для такого варианта нужно четко определить упругость используемого материала.
Материалы для виброизоляции
Специалисты советуют по возможности выполнять изоляцию не в районе приемника вибраций, а у источника. Однако в большинстве ситуаций поступить так не получится. Вы же не начнете выкладывать виброизоляцию под трамвайные пути или на железной дороге. Поэтому приходится решать проблему со своей стороны.
Разумеется, виброизоляцию нужно укладывать на самых начальных этапах. Поэтому уже при составлении проекта стоит задуматься, какой именно материал вы выберете. На сегодняшний день существует два наиболее распространенных варианта.
Sylomer
Это один из самых качественных материалов, который представляет собой упругий полиуретановый эластомер. Можно сказать, что он является эквивалентом пружины, которая дополнительно совмещена с амортизатором.
Если говорить о характеристиках этого материала, то стоит выделить уровень демпфирования, который составляет 7-11% в зависимости от конкретного типа плиты. При этом динамическая жесткость «Силомера» почти не взаимосвязана с амплитудой колебаний. Поэтому подготовленная защитная прослойка будет эффективной при разных показателях уровня колебания.
Полезно! Единственное от чего может зависеть динамическая жесткость этого материала – это частоты возбуждения вибраций.
Маты Sylomer отличаются ячеистой структурой, поэтому они дополнительно способны поглощать и немного влаги. Но даже если материал полностью окажется погруженным в воде его статическая и динамическая жесткость изменится минимально. Повреждение виброизолятора от излишка влаги практически исключается. Также внутрь виброизолятора не может проникнуть грязь, так как поры на поверхности совсем крошечные.
Характеристики материала
Стоит отметить несколько особенностей материала. Например, он не подвержен гидролизу и разрушительному воздействию щелочной среды, а также агрессивных веществ. «Силомер» способен справляться с долговременными нагрузками циклического типа. Он выдерживает до 2 миллионов циклов нагружения. При этом даже в самых сложных условиях материал прослужит более 30 лет.
Полезно! Плотность стандартных листов Sylomer может составлять до 680 кг/м 3 .
Продается он матами толщиной 12,5 или 25 мм. Ширина составляет 1,5 метров. А длина рулона доходит до 5 м. Но при необходимости можно заказать материал и по другим меркам.
Sylodyn
В этом случае речь идет о пружинах без амортизаторов. «Силодин» обладает пористой структурой закрытого типа, что позволяет использовать его даже в том случае, если уровень грунтовых вод довольно высок.
Полезно! Оба материала производит австрийская компания под названием Getzner.
Стоит отметить, что оба материала схожи по своим характеристикам. Они могут использоваться как для ленточного, так и для точечного или полноплосткостного типа размещения опор. Для того, чтобы добиться максимального сжатия «Силомера» и «Силодина» достаточно изменить площадь опоры. Для этого применяются специальные свайные наголовники.
Полезно! Sylodyn часто используют при изоляции ударного шума на лестничных площадках домов, а также на самих этажах. Также его можно применять при монтаже звукоизоляционных конструкций для стен потолка или пола.
Правда «Силодин» все же имеет одно довольно весомое отличие. Дело в том, что материал обычно служит чуть больше 10 лет.
Особенности монтажа виброизоляции
Перед составлением проекта постройки с виброизоляцией стоит учесть несколько важных моментов:
- Если вы используете любой другой материал, то нужно знать, что для опор нужно выбирать самые плотные маты.
- Жестким должно быть и само основание, а также поверхности, которые примыкают к листам виброзащиты. Именно поэтому монтаж таких систем преимущественно выполняется только при работе с перекрытиями из железобетона, но допустимы и сборные бетонные элементы. На маты не редко устанавливают арматурный каркас. Если используется довольно мягкий материал для опоры, то он должен быть достаточно толстым (достигается путем добавления специальных подкладок). В противном случае прутья арматуры могут повредить материал.
- Маты «Силомер» и «Силодин» легко подгоняются своими силами на стройплощадке.
- Если используются полноплоскосные опоры, то сначала нужно распределить маты исходя из плана раскладки. После этого нужно подождать, пока они полностью не улягутся и не расправятся. Только после этого рекомендуется подгонять их. Места стыковок двух матов фиксируются при помощи клейкой ленты. Если же подразумевается многослойная опора, то маты укладывают со смешением и фиксируют точечно.
- Ленточные и точечные опоры доставляют на площадку уже в пронумерованном виде исходя из плана укладки. После этого они укладываются в нужные места и проклеиваются.
- Если материал жесткий, то бетон заливается прямо на маты, а вертикальные поверхности опалубки нужно закрыть изолирующим материалом. Не стоит допускать, чтобы бетон проник в соединения. В противном случае могут образоваться акустические мостики. Если же применяются мягкие, пористые материалы, то их рекомендуется предварительно укрыть полиэтиленом, чтобы бетонный раствор не забился внутрь.
- Чтобы надежнее защитить постройку от вибраций, стоит проложить стены (места, где они находятся под опорой и соприкасаются с грунтом) прокладками.
- Маты нужно укладывать на ровную поверхность. Если есть выступы или острые края, то от них необходимо избавиться. После этого бетонные поверхности затираются или выравниваются. Если толщина опоры не превышает 25 мм, то допускаются неровности поверхности не более 3 мм. При большей толщине опоры разрешается оставлять дефекты, если они по глубине или высоте не превышают 5 мм. Для опор меньше 8 мм толщиной необходимо тщательно выровнять поверхность.
Таким образом, виброизоляция является эффективным решением проблемы при строительстве дома недалеко от источников колебаний.
О методах виброзащиты фундаментов зданий в условиях города Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Козлова Надежда Алексеевна, Мишина Василиса Максимовна
В работе рассматриваются доступные методы механической виброзащиты фундаментов здания, использование которых возможно в условиях г. Москвы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Козлова Надежда Алексеевна, Мишина Василиса Максимовна
Образ исторического города как инструмент современного формообразования Перспективные конструкции пути в метрополитене Экологические проблемы Харькова транспортный аспект Поэзия минимализма Тадао Андо Эффективная виброзащита верхнего строения пути метрополитена i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.About methods of vibration protection of the buildings’ foundations in a city
The paper considers available methods of mechanical vibration protection of building foundations, which are possible to use in the conditions of Moscow.
Текст научной работы на тему «О методах виброзащиты фундаментов зданий в условиях города »
Н.А. Козлова, В.М. Мишина DOI: 10.24411/9999-034A-2020-10044
N.A. Kozlova, V.M. Mishina
Ключевые слова: виброзащита, конструкции, метрополитен. Keywords: vibration protection, construction design, underground.
Аннотация: В работе рассматриваются доступные методы механической виброзащиты фундаментов здания, использование которых возможно в условиях г. Москвы.
Abstract: The paper considers available methods of mechanical vibration protection of building foundations, which are possible to use in the conditions of Moscow.
Что такое вибрация? С точки зрения физики, это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил, характеризующиеся спектром частот и кинематическими параметрами.
Вибрация классифицируется по способу передачи человеку (от инструмента, транспорта, стационарного механизма и т.д.), по источнику возникновения, по частотному составу и источнику (низкочастотная, средне-частотная и высокочастотная для общей и локальной вибрации), по направлению основных осей, по характеру спектра (узкополосная и широкополосная), по временным характеристикам (постоянная, непостоянная).
Продолжительное воздействие вибрации на человека несет отрицательный характер, так как каждая отдельная часть человека (голова, глазные яблоки и т.д.) имеет собственную амплитуду колебания и при совпадении частот начинает резонировать, что может привести к ухудшению самочувствия (вибрационная болезнь) или даже летальному исходу.
В данной работе рассмотрена защита фундаментов сооружений от волн, излучаемых колеблющейся обделкой тоннелей метрополитена вследствие движения поездов. Актуальность вопроса обусловлена увеличением провозной способности транспорта и необходимостью многоуровневого освоения площади ограниченного участка городского подземного пространства в связи с развитием инфраструктуры. Вибрация, созданная работой метрополитена, считается одной из самых вредных для жилых домов и общественных построек.
Виброзащита - это инженерные мероприятия по уменьшению вредного воздействия вибрации на человека, приборы и механизмы. Защита может быть индивидуальной или, что более желательно, коллективной. На сегодняшний день защитная зона линий метрополитена - 40 м по кратчайшему расстоянию до стенки тоннеля. Однако в условиях, когда изначально невозможно использовать наиболее эффективные конструкции самого здания (монолитный железобетонный фундамент или каркас) или санитарной зоны недостаточно, современные строительные технологии позволяют инженерам и архитекторам применить и другие методы: снижение виброактивности источника, демпфирование, активную и пассивную виброизоляцию, динамическое и активное гашение вибрации.
Рассмотрим некоторые из них.
Для нивелирования возникающих колебаний метрополитена в первую очередь изолируют место возбуждения -
то есть основания рельсового пути. Подобные решения включают использование высокоупругих прокладок для рельсовых креплений (а также для деревянных и железобетонных шпал, брусьев стрелочных переводов в условиях эксплуатации скоростного и совмещенного со скоростным движения); упругих опор (рис. 1) для пути на плитах и с балластным корытом (рис. 2), подбалластных матов, системы «масса - пружина» (рис. 3) и т.д. Виброизолирующие свойства должны охватывать как можно больший диапазон частот, в то время как резонансная частота должна быть минимум в два раз ниже.
Вторым решением является установление однослойных и двухслойных пустотных стенок - экранов по периметру здания. Суть их устройства заключается во введении в грунтовый массив существенной неоднородности, обеспечивающей отражение волн, распространяющихся от заглубленного транспортного источника. Для однослойных стенок эффективность (снижение колебания в два или более раза) обеспечивается при толщине экрана более 1/6 длины падающей продольной и 1/3 падающей поперечной волн. Углы падения на экран должны быть больше значения совпадения следов падения волн с длиной изгиба волны на экране.
Пустотные экраны более эффективны, т.к. снижают уровень вибрации до 10 дБ и представляют собой две плиты с воздушным промежутком между ними, однако их свойства легко нарушаются при попадании внутрь грунта или воды.
Рис. 1. Конструкции пути с плитным основанием на упругих опорах: 1 - железобетонная плита основания тоннеля; 2 - монолитный бетон; 3 - амортизирующие подкладки; 4 - корытообразная плита; 5 - путевой бетон; 6 - водоотводный лоток; 7 - контактный рельс; 8 - ходовой рельс; 9 - боковой упор
Схоже действуют экраны, защищающие от сейсмических воздействий: ряды скважин, заполненных поглощающим колебания материалом размещающихся вокруг здания, а также траншеи, заполненные жидкостью (уплотняющий раствор или аэрированная водогрунтовая пульпа с цементом, полиуретановым веществом, гранулами пенополистирола и др.) и газом для регулирования их давления и перекрытые демпфирующей прокладкой.
Рис. 2. Балластное корыто: а - амортизаторами под конструкцией
верхнего строения пути; б - амортизаторами под лежнями. 1 - балластное корыто; 2 - рельс; 3 - шпала; 4 - щебеночная постель; 5 - амортизатор; 6 - обделка тоннеля; 7 - лежень; 8 - стальные связи
Способы защиты от вибрации дома, расположенного около авто- или железной дороги
Сильные вибрации от транспорта, проходящего по расположенной рядом с домом железной дороге или автомагистрали, вполне сравнимы с небольшим землетрясением. Конечно, это пагубно влияет непосредственно на строение и самочувствие всех жильцов. Как можно защитить дом от вибрации?
Признайтесь, ведь никто из нас не хотел бы оказаться жильцом дома, расположенного в десяти метрах от железной дороги или оживлённой трассы. Если есть возможность, все потенциальные покупатели земельных участков и домов отказываются от подобных вариантов.
А если землю около ж/д путей предложили по очень низкой цене и у неё масса других достоинств? Или участок рядом с автотрассой достался в наследство? Как в этом случае минимизировать негативное влияние такого соседства, причиняющего вред зданию и его обитателям? Ведь есть же дома, находящиеся непосредственно у железнодорожных станций, причём живут там люди десятилетиями.
Оптимальный выход из ситуации — возведение дома на расстоянии не меньше 40 метров от источника вибрации, например, железнодорожной ветки, автомагистрали или тоннеля метро. Именно такое расстояние указывают нормативы. Поэтому на достаточно большом участке земли, расположенном около источника вибрации, целесообразно строить здание как можно дальше от трассы или ж/д путей, в дальнем углу, чтобы снизить воздействие транспортной артерии.
Кроме того, при строительстве дома у дороги следует тщательно продумывать не только расположение здания, но и его особенности.
Важно! Лёгкий каркасный дом будет колебаться более существенно, чем кирпичное здание, которое сможет гасить вибрации благодаря большой инерции, связанной с солидным весом.
Задуматься над снижением вибрации в доме, строящемся на участке около магистралей, необходимо сразу. Специалисты отмечают, что в таком случае предпочтительней отказаться от подвала под домом. Целесообразней всего использовать плитный фундамент. Кроме того, очень желательно повысить жёсткость здания, в том числе армировать стены и сделать монолитные пояса.
Один из действенных способов, которые можно применить на этапе строительства фундамента — использование резиновых подушек (пружин), которые эффективно гасят колебания. Например, из шин можно сделать резиновые прокладки, которые располагаются на опорной плите из железобетона. Уже над такой прокладкой обустраивается фундамент.
Если же здание уже стоит на участке и в доме явно ощущается вибрация от проходящих неподалёку фур или товарных поездов, можно использовать простой, но доказавший эффективность метод — противовибрационный экран.
Несмотря на такое название, это вовсе не экран в прямом смысле этого слова. Это траншея в земле, которая будет гасить вибрацию, не позволяя ей добраться до жилой постройки. Такие экранирующие траншеи в грунте способны снизить колебания на уровне 10–15 дБ.
Правила обустройства экранирующей траншеи:
- Располагать её следует как можно ближе к дому. Однако следует соблюдать минимальное расстояние — не меньше глубины залегания фундамента здания.
- Длина траншеи обязательно должна превышать длину стены дома, направленной к источнику вибрации. Причём, чем дальше от постройки находится экранирующая траншея, тем большей должна быть её длина.
- Глубина — равна глубине залегания фундамента дома, чтобы полностью перекрывать подземные вибрации.
- Ширина траншеи — порядка 25–60 см.
Важно! Оптимально вовсе не засыпать экранирующую траншею. Так она будет лучше справляться со своей задачей.
Однако, понимая, что оставлять просто выкопанную траншею на своём участке захотят далеко не все владельцы, в конце концов — это просто небезопасно, советуем засыпать её резиновой крошкой, крупным щебнем, керамзитом, крупным песком. Эти рыхлые материалы не стоит плотно утрамбовывать — наличие воздуха важно для гашения колебаний.
Ещё один важный момент — высокий уровень грунтовых вод приведёт к ухудшению эффективности экранирующей траншеи. Поэтому в таком случае придётся позаботиться о наличии дренажа.
Виброизоляция зданий
В настоящее время новые здания и сооружения всё чаще строятся на участках, подвергающихся воздействию вибраций, в т.ч. на полосах землеотвода метрополитена или железных дорог. Данные источники вибрации могут быть причиной колебаний элементов конструкций здания, намного превышающих допустимые для человека уровни. В настоящее время регламентируемая СНиП 2.07.01-89 защитная зона железной дороги составляет 100 м, а защитная зона трамвайной линии, как показывают измерения, достигает 60 м от крайнего рельса. При этом именно данные участки, расположенные, как правило, в центре крупных городов, вызывают повышенный интерес у инвесторов, готовых вкладывать деньги в мероприятия по их виброизоляции.
Критерии неблагоприятного внешнего воздействия устанавливаются Государственными стандартами (ГОСТ 12.1.012-90) и Санитарными нормами (СН 2.2.4/2.1.8.566-96), которые для случая вибраций регламентируют предельно-допустимые уровни колебаний ограждающих конструкций помещений жилых, административно-общественных зданий и рабочих мест. При этом сами амплитуды колебаний ограничиваются в диапазоне частот 1,4 - 88 Гц всего лишь несколькими микронами, что, впрочем, не мешает им оказывать негативное влияние на здоровье и самочувствие человека.
Источники вибрации и их характеристики
Источниками повышенной вибрации в жилых и общественных зданиях являются промышленные установки и транспортные средства (метрополитен мелкого заложения, тяжелые грузовые автомобили, железнодорожные поезда, трамваи), создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и, затем, их распространение на конструкции зданий. Также данные вибрации часто являются причиной возникновения т.н. «вторичного» воздушного шума в помещениях. При этом допустимые уровни вибрации могут быть соблюдены, но вторичный воздушный шум делает проживание в таком здании некомфортным.
Для жилых и общественных зданий наиболее неблагоприятным внешним источником вибраций являются рельсовые транспортные магистрали: метрополитен, трамвайные линии и железные дороги. Исследования показывают, что колебания по мере удаления от источника возмущения затухают, однако скорость их затухания зависит от множества составных звеньев на пути распространения: типа укладки рельсов, толщины стен тоннеля, типа и фракции грунта, глубины и типа фундамента дома, конструкции возводимого здания.
В случаях, когда здания располагаются в непосредственной близости от рельсовой дороги, вибрации в них могут превышать предельно-допустимые значения, установленные Санитарными нормами, в 10 раз (на 20 дБ)! В спектральном составе вибрации преобладают октавные полосы со среднегеометрическими частотами 31,5 и 63 Гц.
Материалы для виброизоляции
Изоляция вибрации может быть реализована как в источнике помех, так и приёмнике. В принципе, более предпочтительным является снижение вибрации в источнике. Известен широкий ряд методик снижения воздействия железнодорожного транспорта и виброизоляции промышленных установок. Однако во многих случаях изоляция источника вибраций по самым различным причинам невозможна.
Тогда проектировщику остаётся единственная возможность – непосредственно изолировать от вибрации само проектируемое здание. В настоящее время одним из наиболее надежных и эффективных способов устройства виброизоляции зданий является установка их на упругие опоры из полиуретановых эластомеров – материалов Sylomer и Sylodyn австрийской фирмы Getzner.
Материалы Sylomer и Sylodyn дают возможность проектировщику создать множество вариантов конструкций виброизоляции. Возможна реализация полноплоскостной, ленточной или точечной конструкций изолирующей опоры. При применении материалов Sylomer и Sylodyn не существует жестких требований к тому, в каком месте здания (конструкции) должна находиться упругая прослойка. Упругое разделение реализуется там, где это наиболее благоприятно для проектирования.
Свойствами, необходимыми для реализации эффективной виброзащиты здания, материал обладает уже "сам по себе". Материалы Sylomer и Sylodyn характеризуются объемной сжимаемостью, т.е., даже покрытый оболочкой, материал не теряет своей упругости. Широкий ряд стандартных марок материала позволяет осуществить оптимальный выбор в зависимости от площади опоры и приложенной нагрузки.
Материал Sylomer представляет собой эквивалент пружины, конструктивно совмещенной с амортизатором. Его демпфирование составляет, в зависимости от типа от 7% до 11%. Динамическая жёсткость материалов Sylomer практически не зависит от амплитуды возбуждения колебаний. Даже при самых малых амплитудах нельзя ожидать увеличения жёсткости опор. Таким образом, эффективность действия опорной подушки обеспечивается для всех возможных в практике амплитуд возбуждения колебаний. Динамическая жёсткость лишь незначительно зависит от частоты возбуждения колебаний. Материал отличается благоприятным соотношением динамической и статической жесткостей. Так как маты Sylomer имеют смешанную ячеистую структуру, они могут поглощать некоторое количество воды. Воздействие влаги на статическую и динамическую жёсткость очень незначительно даже при полном погружении материала в воду. Какое-либо повреждение материала под действием воды практически невозможно. Частицы грязи также не могут попасть внутрь материала благодаря малости размеров пор на поверхности материала.
Материал Sylodyn представляет собой эквивалент пружины без амортизатора. За счет закрытых пор его ячеистой структуры данный материал допускается применять в условиях возможного присутствия грунтовых вод. Материалы Sylomer и Sylodyn не подвержены гидролизу, а также к воздействию обычно встречающихся на стройке химических соединений, разбавленных щелочей и масел.
Определяющим параметром для выбора подходящего типа материала Sylomer или Sylodyn является показатель их долговременной статической нагрузки. Нагрузка определяется площадью опоры и эффективным весом построенного здания. Путем варьирования площади опоры удельная нагрузка подбирается максимально близко к пределу долговременной статической нагрузки конкретной модели материала. Если изменение площади опоры невозможно (полноплоскостная конструкция опоры), давление можно оптимизировать комбинацией различных типов материала Sylomer или Sylodyn.
В качестве нагрузки принимают фактически ожидаемый вес здания, а также часть нагрузки от движения транспорта. Нагрузки, воздействующие лишь периодически, такие, как, например, нагрузки от ветра и снега, не учитываются. Фактически действующая нагрузка составляет, в зависимости от типа здания и его использования, как правило, от 60% до 80% нагрузок, принятых для статических расчётов. Кратковременные пиковые нагрузки, достигающие четырёхкратной величины статической долговременной нагрузки, могут без проблем восприниматься данными виброизолирующими материалами.
Характеристикой ожидаемой эффективности применяемых мер является собственная частота конструкции здания на упругих опорах. С увеличением толщины опоры она снижается, повышая тем самым эффективность виброизоляции. Наряду с толщиной опоры, собственная частота зависит также от динамически эффективной массы здания. Динамически эффективной является та часть массы здания, в которой возбуждаются колебания при возникновении вибраций. При этом, чем большая масса эффективна, тем ниже собственная частота. Для того, чтобы возбудить колебания в массе как можно большей величины, здание в области опор должно быть очень жёстким. Основой для определения собственной частоты является спектр частот возбуждения.
Часто на разные части здания воздействуют различные нагрузки. Для упругих опор применяются, в зависимости от нагрузки, разные типы материалов Sylomer или Sylodyn. Путём выбора типа опоры и варьирования площади опоры расчёт производится таким образом, чтобы нагрузка в каждом случае была близка к предельной величине долговременной нагрузки. Тогда при одинаковой толщине для всех опор получается единая упругая деформация и приблизительно одинаковая собственная частота.
| Толщина опоры, мм | Собственная частота, Гц |
|---|---|
| 25 | 13 |
| 37 | 11 |
| 50 | 9 |
| 75 | 8 |
Таблица 1. Типичные показатели собственной частоты для опор зданий из материала Sylomer.
Долговременная статическая нагрузка для упругих опор зданий из материала Sylomer может составлять от
10 кН/м2 до 1000 кН/м2. Кратковременные пиковые нагрузки, превышающие долговременную
статическую нагрузку до 4 раз, могут легко восприниматься данным материалом.
Конструкции виброизоляции зданий
Конструкция опоры на материалах Sylomer и Sylodyn может быть полноплоскостной, ленточной или точечной. Какой вид опор является для здания наиболее благоприятным, зависит от требуемой собственной частоты и особенностей конструкции. Примыкающие элементы конструкций, такие как стены или потолки, могут быть изготовлены как из монолитного бетона, так и из сборных блоков. При изготовлении из монолитного бетона площадь опоры обычно используется в качестве несъемной опалубки.Арматуру также можно монтировать непосредственно на матах. Для очень мягких типов материалов Sylomerили Sylodyn площадь опоры распорных элементов нужно увеличивать с помощью подкладок таким образом, чтобы арматура не вдавливалась в маты. Готовые блоки просто устанавливают на опору. Устройство перекрытий на упругих опорах обычно производится с помощью армированных плит. Для полной изоляции здания от воздействия вибраций необходимо всю поверхность стен, расположенных над упругой опорой и соприкасающуюся с грунтом, отделить упругими прокладками.
Полноплоскостная опора
Преимуществами полноплоскостной опоры являются простота строительного исполнения и минимальный риск образования акустических мостиков из-за ошибок при укладке матов. Разделение обычно устраивается между плитой пола и основанием или слоем бетонной подготовки. Для большей эффективности основание должно быть как можно более жёстким. Воздействующие на здание нагрузки, распределяясь на большей площади благодаря полноплоскостной опоре, передаются в основание. Специальные конструкции для перераспределения нагрузок на ленточные или точечные опоры не требуются. При реализации полноплоскостной опоры в значительной мере удаётся избежать структурных колебаний плиты пола.
Ленточная опора
Применение ленточной опоры рекомендуется при линейной передаче нагрузки. Упругая прослойка может располагаться как в области фундамента, так и непосредственно под защищаемым перекрытием, т.е. на уровне первого или второго этажей здания. В последнем случае существует возможность экономии на количестве применяемого виброизолирующего материала. Так как цокольный и подземные этажи в таком варианте не защищаются от вибрации, применения материала по периметру поверхности подземной части фундамента здания не требуется.
Точечная опора
Применение упругого разделения точечного вида обосновано в конструкциях на свайном основании или при опирании на отдельные стойки/колонны. Приложенная нагрузка является определяющей при выборе типа применяемого упругого материала. Оптимальное сжатие выбранного типа материала Sylomer или Sylodyn достигается изменением площади опоры с помощью свайных наголовников. Для точечной опоры, как правило, применяются самые плотные марки виброизолирующих материалов. Точно так же, как и в случаях полноплоскостной и ленточной опор, основание, а также примыкающие элементы конструкций должны быть очень жёсткими.
Требование к основанию / приклеивание материала
Маты из материалов Sylomer и Sylodyn отличаются гибкостью и хорошо подгоняются к основанию при укладке. Жесткость применяемого материала возрастает с ростом объемной массы (плотности) и определяется приложенной нагрузкой.
Поверхность, на которую укладывают маты, должна быть ровной, без углублений и выступов с острыми краями. Бетонные поверхности нужно грубо затереть или выровнять. Допустимая чистота поверхности (размер неровностей) определяется толщиной материала опоры. Для опор толщиной до 25 мм допустимы неровности величиной 3 мм, для опор большей толщины неровности поверхности не должны превышать 5 мм. Опоры толщиной менее 8 мм требуют более высокого качества обработки поверхности.
Материалы Sylomer или Sylodyn обычно просто укладываются на поверхность без дополнительной фиксации, однако могут быть легко приклеены. На стройках обычно применяются двухкомпонентные полиуретановые клеи или клеи на битумной основе. Поверхности, на которые наклеиваются маты, должны быть чистыми и сухими.
Укладка
Опоры из материалов Sylomer и Sylodyn поставляются на стройку в виде матов или в виде готовых отдельных опор. Подгонка на месте легко производится с помощью стандартного инструмента.
Если опоры полноплоскостные, маты сначала распределяют на основании согласно плану раскладки и раскатывают. Необходимо дать матам отлежаться в раскатанном состоянии до тех пор, пока материал не расправится и не приспособится к окружающим условиям. Затем маты можно окончательно укладывать на нужное место и подгонять путем обрезки. Стыковые соединения необходимо закрывать клеящей лентой. В многослойных опорах маты необходимо укладывать со смещением. Чтобы маты не сдвигались, рекомендуется зафиксировать их положение путём точечного приклеивания.
Упругие ленточные и точечные опоры поставляются на стройплощадку пронумерованными в соответствии с планом укладки, раскладываются в указанных местах и, при необходимости, приклеиваются. Для уменьшения опасности образования акустических мостиков во время устройства фундаментной плиты поверхности, закрываемые упругими опорами не полностью, закрываются волокнистым звукоизоляционным материалом (например, плитами Шумостоп-К2) толщиной, равной толщине виброизолирующих опор.
Укладку бетона можно производить непосредственно на маты, при необходимости изолировав вертикальные поверхности опалубки. При этом необходимо избегать проникновения бетона в щели соединений, что приводит к образованию акустических мостиков. При использовании мягких типов материала Sylomer с большим количеством открытых пор необходимо полностью закрывать поверхность материала защитной полиэтиленовой пленкой.
Эффективность виброизоляции
Для эффективной виброизоляции собственная частота конструкции на упругих опорах должна быть точно рассчитана. Расчет эффективности предложенного решения по сравнению с неизолированной конструкцией должен быть проведен заранее на основе технических данных по каждому из видов виброизолирующих материалов. При расчете также необходимо учитывать резонансные частоты других компонентов конструкции, например, межэтажных перекрытий здания и стен.
Ниже приведены результаты измерений, проведённых в здании с ленточными опорами в области фундамента из материала Sylomer.
Долговечность материалов
Длительная прочность при статической нагрузке материалов Sylomer и Sylodyn была подробно исследована и описана как фирмой Getzner, так и независимыми испытательными центрами. Увеличение жёсткости эластичной опоры при правильном расчёте применения не установлено. Дополнительное сжатие под воздействием длительной статической нагрузки (ползучесть) точно известно и специфицировано для каждого типа материала Sylomer и Sylodyn.
Точные показатели, в зависимости от нагрузки, указаны в технических характеристиках на продукт. Существенных изменений свойств материала не смогли обнаружить в выполненных объектах даже через 30 лет эксплуатации.
Поскольку опоры из материалов Sylomer или Sylodyn обладают очень хорошими свойствами длительной прочности и не нуждаются в техническом обслуживании, после монтажа к ним не нужен доступ. Дорогостоящие конструкции для технического обслуживания или последующей замены опор не требуются.
Читайте также: