PL245718B1 - Sposób określania prędkości przejazdu pojazdu aby powstająca na budynku pozioma styczna amplituda przemieszczenia drgań nie powodowała jego uszkodzenia - Google Patents

Abstract

Sposób określania bezpiecznej dla budynku prędkości polegający na tym, że urządzenie pomiarowe służące do pomiaru stycznej amplitudy wychylenia drgań i odpowiadającej jej częstotliwości w trzech do siebie prostopadłych kierunkach x,y,z umieszczamy na domu na poziomie terenu i mierzymy największą wielkość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia na kierunku Y i odpowiadającą jej częstotliwość, kierunek Y to kierunek prostopadły do kierunku jaki tworzy linia łącząca punkt pomiarowy umieszczony na domu od strony drogi z najbliższym punktem jezdni czyli źródłem drgań. Dla otrzymanej z pomiaru częstotliwości odpowiadającej największej wartości poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań ze skali SWD I, Strefa I, odczytuje się największą wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ayb znajdującej się w Strefie I nie powodującej uszkodzenia domów, a z proporcjonalnej zależności oblicza się poszukiwaną bezpieczną dla domów jednorodzinnych prędkość przejazdu samochodu ciężarowego Vsb: Vsb = /Vs • Ayb/ Ay [km/h] gdzie: Vs - prędkość jazdy samochodu w czasie pomiarów o znanej masie [km/h], której odpowiada Ay - wartość pomierzonej poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań budynku [mm]. Ayb — odczytana ze Skali SWD I Strefa I, największa wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań [mm] nie powodującej uszkodzenia domów, której odpowiada Vsb, Vsb - obliczana bezpieczna dla budynków prędkość jazdy samochodu ciężarowego o mniejszej i znanej masie [km/h].

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób określania bezpiecznej dla budynku jednorodzinnego wartości prędkości przejazdu samochodu ciężarowego aby powstająca w czasie przejazdu pozioma styczna amplituda przemieszczenia drgań budynku nie powodowała uszkodzeń w budynku stojącym blisko drogi. Sposób ten ma zastosowanie w samochodowym transporcie kołowym, jak również przy określaniu wartości prędkości przejazdu innych środków lokomocji jak pociągów i tramwajów.

Wykonywanie przewozu ciężkich ładunków samochodami ciężarowymi po gminnych drogach zbiorczych powoduje większe ugięcie powierzchni jezdni niż na drogach krajowych typu szybkiego ruchu lub autostradach wywołując tym samym większe drgania gruntu, które powodują powstawanie uszkodzeń w budynkach jednorodzinnych stojących blisko drogi. Drgania te przenoszą się jako propagacje fal w gruncie we wszystkich kierunkach i działają szkodliwie na infrastrukturę drogową i mieszkalną. Wielkość szkodliwego oddziaływania na budynek jednorodzinny zależy głównie od masy i prędkości samochodu ciężarowego oraz od odległości między domem a krawędzią pasa drogowego. Stan dotychczasowy określania prędkości przejeżdżających samochodów i stopnia uszkodzenia wskutek drgań budynku mieszkalnego powstałych podczas przejazdu samochodów ciężarowych polega na porównaniu podobnych domów z których jeden jest położony dalej od krawędzi jezdni i zauważone w nim uszkodzenia nie są zaliczane do uszkodzeń powstałych podczas przejazdu pojazdów (głównie samochodów ciężarowych) z uszkodzeniami w domu położonym bliżej jezdni drogi. Oceniający według swojej wiedzy i doświadczenia określa przy znanej i dozwolonej prędkości przejazdu samochodów ciężarowych jakie uszkodzenia domu powstały wskutek drgań gruntu i na tej podstawie określa wartość bezpiecznej prędkości przejazdu.

Aby uniknąć uszkodzeń w budynku, jednym ze sposobów i stosowanych dotychczas rozwiązań mających na celu ochronę budynku jednorodzinnego stojącego blisko drogi jest, konieczność zmiany trasy przejazdu omijającego dany dom, która powoduje jej wydłużenie lub znaczące zmniejszenie prędkości przejazdu do 5-7 km na godzinę przed tym domem. Dlatego konieczne jest prowadzenie w nim pomiarów kontrolnych opartych na przykład na amplitudzie przemieszczenia drgań. Parametrem pozwalającym porównywać szkody w budynku w skutek drgań domu przy stałej masie pojazdu a zmiennej prędkości pojazdów jest przykładowo pozioma styczna amplituda przemieszczenia drgań budynku Ay.

Jedną z najbardziej wiarygodnych metod oceny wpływu drgań gruntu wywołanych przejazdem pojazdu na budynek pozostaje bezpośredni pomiar parametrów drgań domu na poziomie terenu od strony jezdni, w tym poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ay, których wyniki odpowiednio zinterpretowane umożliwiają określenie na podstawie skali empirycznej podanej w Polskiej Normie PN-B-02170:2016-12, rodzaju powstających uszkodzeń domku jednorodzinnego. Pozioma styczna amplituda przemieszczenia Ay drgań gruntu jest to maksymalne wychylenie z położenia równowagi jaką mają w punkcie pomiarowym na budynku cząsteczki budynku drgające prostopadle do kierunku jaki tworzy linia łącząca punkt pomiarowy umieszczony na domu od strony drogi z najbliższym punktem jezdni czyli źródłem drgań. Obecnie brak jest sposobu, który by podawał jak określić wartość prędkości przejazdu samochodów ciężarowych drogą lokalną aby powstałe wskutek ich przejazdu drgania nie uszkadzały domu jednorodzinnego położonego blisko drogi.

Brak jest sposobu, który by dokładnie i obiektywnie określał z jaką prędkością ma się poruszać samochód ciężarowy aby nie następowało przyśpieszone zużycie obiektu wyrażające się powstaniem spękań tynku i jego odpadaniem z budynku jednorodzinnego położonego blisko drogi gminnej.

Celem rozwiązania, według wynalazku, jest na podstawie jednego pomiaru (przy największej dopuszczalnej prędkości pojazdu, przy największym jego obciążeniu podczas przejazdu poziomej) stycznej amplitudy przemieszczenia drgań budynku Ay i odpowiadającej jej częstotliwości, określenie bezpiecznej wartości prędkości przejazdu pojazdów, tak, aby powstająca w czasie przejazdu pozioma styczna amplituda przemieszczenia drgań domku Ay nie powodowała uszkodzeń w budynku.

Istotą wynalazku jest sposób określania bezpiecznej wartości prędkości przejazdu samochodu ciężarowego aby powstająca w czasie przejazdu pozioma styczna amplituda przemieszczenia drgań Ay nie powodowała uszkodzeń w budynku jednorodzinnym stojącym blisko gminnej drogi zbiorczej. Dopuszczalna prędkość przejazdu samochodów ciężarowych na gminnych drogach zbiorczych wynosi 60 km/godz. Urządzenie pomiarowe służące do pomiaru amplitudy przemieszczenia drgań i odpowiadającej jej częstotliwości w trzech do siebie prostopadłych kierunkach x, y, z umieszczamy na budynku na poziomie terenu. Mierzy się amplitudę przemieszczenia drgań Ay poziomą styczną na kierunku Y i odpowiadającą jej częstotliwość. Kierunek Y to kierunek prostopadły do kierunku jaki tworzy linia łącząca punkt pomiarowy umieszczony na domu od strony drogi z najbliższym punktem jezdni czyli źródłem drgań. Otrzymane wartości poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ay i odpowiadającej jej częstotliwości nanosimy na skalę wpływów dynamicznych SWD I., wartość częstotliwości na osi X, a amplitudę przemieszczenia styczną poziomą Ay na osi Y. Punkt przecięcia się ich współrzędnych znajduje się w Strefie II i zgodnie z opisem SWD I informuje o rodzaju powstałych uszkodzeń budynku. Następnie ze skali SWD I dla pomierzonej wcześniej częstotliwości odczytujemy wartość największej i bezpiecznej amplitudy przemieszczenia drgań poziomej stycznej Ayb, (czyli amplitudy przemieszczenia ze Strefy I) nie powodującej uszkodzeń w budynkach jednorodzinnych stojących blisko drogi. Z proporcjonalnej zależności między wartością dopuszczalnej prędkości Vs przejazdu samochodów ciężarowych i pomierzonej dla niej na domku wartości poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ay oraz dla odpowiadającej jej częstotliwości, ze skali SWD I (Rys. 1) odczytuje się wartość bezpiecznej poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ayb (ze Strefy I) czyli nie powodującej uszkodzeń w budynkach jednorodzinnych stojących blisko drogi, której odpowiada poszukiwana bezpieczna prędkość przejazdu samochodu ciężarowego Vsb. Z tej proporcjonalnej zależności oblicza się bezpieczną dla budynków jednorodzinnych stojących blisko drogi prędkość przejazdu samochodów ciężarowych. Sposób dotyczy domów jednorodzinnych do dwóch kondygnacji o wysokości, długości i szerokości nie większej niż 15 m.

Korzystne skutki wynalazku: to możliwość dokładnego określenia, za pomocą jednego pomiaru dla dopuszczalnej prędkości przejazdu pojazdu.

Fig. 1 przedstawia skalę wpływów dynamicznych SWD I, wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ay drgań [mm] w zależności od częstotliwości [Hz].

W przykładzie wykonania według wynalazku, podano sposób określania bezpiecznej wartości prędkości Vsb przejazdu pojazdu, tak aby powstająca na domu w czasie przejazdu pozioma styczna amplituda przemieszczenia drgań Ay nie powodowała uszkodzeń w budynkach stojących blisko drogi. Przykładowy dom jednorodzinny, dwukondygnacyjny ma wymiary: długość 12 m, wysokość 9 m, szerokość 10 m. Może być dla niego zastosowana Skala Wpływów Dynamicznych I. Skala Wpływów Dynamicznych I dotyczy domów jednorodzinnych do dwóch kondyg nacji, których wymiary, długość, wysokość, szerokość nie przekraczają 15 m. Dopuszczalna prędkość przejazdu samochodów ciężarowych na gminnych drogach zbiorczych przy domu wynosi 60 km/godz. Odległość domu od krawędzi jezdni wynosi 1,5 m. Urządzenie pomiarowe służące do pomiaru największej amplitudy przemieszczenia drgań i odpowiadającej jej częstotliwości w trzech do siebie prostopadłych kierunkach x, y, z umieszczamy na domu jednorodzinnym na poziomie terenu. Mierzymy największą wielkość stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ay i odpowiadającą jej częstotliwość na kierunku Y, czyli kierunku prostopadłym do kierunku jaki tworzy linia łącząca punkt pomiarowy umieszczony na domu od strony drogi z najbliższym punktem jezdni, czyli źródłem drgań. Otrzymana z pomiaru największa amplituda przemieszczenia drgań Ay = 0,006 mm a odpowiadającą jej częstotliwość f = 15 Hz. Wartości te nanosimy na skalę wpływów dynamicznych SWD I, Rys. 1. Wartość częstotliwości odkładamy na osi X na poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ay na osi Y, z wykresu odczytujemy że punkt ich przecięcia się znajduje się w Strefie II i zgodnie z opisem uszkodzeń powstających w tej strefie następuje przyspieszone zużycie budynku w postaci spękań tynków i wypraw. Dla pomierzonej częstotliwości f = 15 Hz odczytujemy z rys. 1 wartość poziomej stycznej bezpiecznej amplitudy przemieszczenia Ayb (ze Strefy I) która wynosi Ayb = 0,003 mm, a której odpowiada poszukiwana bezpieczna prędkość przejazdu samochodu ciężarowego Vsb. Z zależności proporcjonalnej obliczamy bezpieczną dla prędkość przejazdu Vsb samochodu ciężarowego. Dopuszczalna wartość prędkości Vs przejazdu pojazdów na gminnych drogach zbiorczych wynosi Vs = 60 [km/h] a pomierzona na domu dl a tej prędkości samochodu wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ay drgań - Ay = 0,006 [mm]. Poszukiwana bezpieczna dla budynków prędkość samochodu Vsb [km/h], której odpowiada największa wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ayb drgań odczytana z Rys. 1, Strefa I, dla f = 15 Hz, Ayb = 0,003 [mm]. Zależność proporcjonalna ma zatem postać: Vsb = /Vs * Ayb/ Ay [km/h]. Podstawiają dane pomiarowe otrzymuje się: Vsb = /60 * 0,003/0,006 = 30 [km/h]. Gdzie: Vs - prędkość jazdy samochodu w czasie pomiarów Vs = 60 [km/h], której odpowiada Ay - pomierzona wartość pozioma stycznej amplitudy przemieszczenia drgań domu Ay = 0,006 [mm], Ayb - odczytana ze Skali SWD I, Strefa I, największa wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań dla f = 15 Hz, Ayb = 0,003 [mm], której odpowiada Vsb, Vsb - obliczana bezpieczna dla budynków prędkość jazdy samochodu ciężarowego [km/h]. Bezpieczna prędkość przejazdu samochodu ciężarowego Vsb a tym samym innych samochodów ciężarowych obliczona z zależności proporcjonalnej nie powodująca spękań i odpadania tynków w budynkach położonych blisko drogi wynosi Vsb = 30 km/h. Otrzymane z pomiarów wartości częstotliwości f i poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ay nanosimy na skalę wpływów dynamicznych SWD I, wartość częstotliwości na osi X a poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ay na osi Y a punkt przecięcia się ich współrzędnych znajdujący się w Strefie II i zgodnie z opisem SWD I informuje o rodzaju powstałych uszkodzeń domu jednorodzinnego jak spękania i odpadanie tynków. Następnie ze skali SWD I Rys. 1 ze Strefy 1, dla pomierzonej wcześniej częstotliwości drgań odczytujemy wartość największej bezpiecznej poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia Ayb nie powodującej uszkodzeń w budynkach jednorodzinnych stojących blisko drogi.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób określania bezpiecznej dla budynku prędkości polegający na tym, że urządzenie pomiarowe służące do pomiaru stycznej amplitudy wychylenia drgań i odpowiadającej jej częstotliwości w trzech do siebie prostopadłych kierunkach x, y, z umieszczamy przy domu na poziomie terenu i mierzymy największą wielkość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia na kierunku Y i odpowiadającą jej częstotliwość, kierunek Y to kierunek prostopadły do kierunku jaki tworzy linia łącząca punkt pomiarowy umieszczony na domu od strony drogi z najbliższym punktem jezdni czyli źródłem drgań, znamienny tym, że dla otrzymanej z pomiaru częstotliwości odpowiadającej największej wartości poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań ze skali SWD I, Strefa I odczytuje się największą wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań Ayb znajdującej się w Strefie I, z proporcjonalnej zależności oblicza się poszukiwaną bezpieczną dla domów jednorodzinnych prędkość przejazdu samochodu ciężarowego Vsb: Vsb = /Vs * Ayb/Ay [km/h], gdzie: Vs - prędkość jazdy samochodu w czasie pomiarów [km/h], której odpowiada Ay - wartość pomierzonej poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań budynku [mm], Ayb - odczytana ze Skali SWD I, Strefa I, największa wartość poziomej stycznej amplitudy przemieszczenia drgań [mm], której odpowiada Vsb, Vsb - obliczana bezpieczna dla budynków prędkość jazdy samochodu ciężarowego [km/h].