Межгосударственный стандарт ГОСТ 34081-2017 "Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 октября 2017 г. N 1449-ст)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 34081-2017
"Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 октября 2017 г. N 1449-ст)

Buildings and constructions. Determination of parameters of the basic tone of natural oscillations

МКС 91.200

Дата введения - 1 ноября 2017 г.
Введен впервые

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения", ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Разработан Федеральным центром нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве (ФАУ "ФЦС")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 1 июня 2017 г. N 51-2017)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 октября 2017 г. N 1449-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34081-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 ноября 2017 г.

5 Настоящий стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 54859-2011*

6 Введен впервые

------------------------------

* Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 октября 2017 г. N 1449-ст ГОСТ Р 54859-2011 отменен с 1 ноября 2017 г.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает правила экспериментального определения значений периода и логарифмического декремента основного тона собственных колебаний зданий и сооружений и их конструктивных элементов.

Настоящий стандарт применим также для определения значений периодов и логарифмических декрементов обертонов собственных колебаний зданий и сооружений и их конструктивных элементов с ограничениями в соответствии с приложением А.

Настоящий стандарт также устанавливает общие требования к составу и метрологическим характеристикам применяемой измерительной системы.

Требования настоящего стандарта распространяются на проведение измерений для целей и на объектах, входящих в область применения ГОСТ 31937, ГОСТ 32019.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ 32019-2012 Мониторинг технического состояния уникальных зданий и сооружений. Правила проектирования и установки стационарных систем (станций) мониторинга

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 31937 и ГОСТ 32019.

4 Основные положения

4.1 Период и логарифмический декремент основного тона собственных колебаний здания (далее - период и декремент) являются важными расчетными параметрами при анализе изменений напряженно-деформированного состояния здания в процессе эксплуатации, в том числе при проведении обследований и мониторинга технического состояния здания. Стандартизация метода определения значений этих параметров проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 8.009 для обеспечения соблюдения требований ГОСТ 31937 и ГОСТ 32019.

4.2 Для определения значений периода применяют косвенный метод измерений, при котором регистрируют процессы колебаний здания по трем взаимно перпендикулярным осям. Значения периода по каждой из осей определяют по результатам измерений по соответствующей оси расчетным методом, основанным на анализе спектров мощности колебаний здания.

4.3 Значения декремента по каждой из взаимно перпендикулярных осей определяют также расчетным методом по результатам измерений, проведенных для определения значений периода.

4.4 Колебания здания представляют собой суперпозицию собственных и вынужденных колебаний, вызванных различными внутренними (работой бытовой техники и различных технических систем здания) и внешними (городским транспортом, стройками и т.п.) воздействиями.

4.4.1 Для определения значений периода, как правило, регистрируют собственные колебания здания, вызванные естественным динамическим природно-техногенным фоном города (при наличии оборудования, чувствительного к уровням естественного динамического воздействия), поэтому в процессе измерений дополнительных воздействий на здание не оказывают.

4.4.2 В зависимости от требований к погрешности измерений для создания собственных колебаний здания, имеющих более высокую по сравнению с шумом амплитуду, на здание могут оказываться дополнительные динамические воздействия.

Примечание - Ввиду нелинейности характеристик здания как колебательной системы значения периода, определенные методами, описанными в 4.4.1 и 4.4.2, могут отличаться друг от друга. Сравнение результатов проводят только для одинаковых методов (в соответствии с 4.4.1 или 4.4.2). В случае применения метода по 4.4.2 способ и места оказания дополнительных динамических воздействий, а также уровни таких воздействий должны быть приблизительно одинаковыми.

4.4.3 Требования к способу создания дополнительных динамических воздействий на здание в настоящем стандарте не устанавливаются. Интенсивность вибраций здания, вызванных дополнительными динамическими воздействиями, не должна превышать допустимых значений, определяемых в соответствии с ГОСТ 31937.

4.4.4 Для обеспечения возможности сопоставления результатов измерений, проводимых на здании в различные периоды времени и при различных технических состояниях здания, необходимо принимать меры, чтобы при проведении измерений нагрузки, которым подвергается здание, были одинаковыми.

Примечания

1 Одним из основных факторов, которые могут повлиять на результаты измерения периода, является снеговая нагрузка, поэтому измерения рекомендуется проводить в летнее время. В случае необходимости проведения измерений при наличии снеговой нагрузки ее значение должно быть задокументировано.

2 Для зданий промышленного назначения характерны наличие и перемещение внутри зданий тяжелого технологического оборудования. В этом случае необходимо проводить измерения во время перерывов в работе и когда технологическое оборудование находится на одинаковых позициях, для чего эти позиции должны быть задокументированы в представляемом по результатам проведения измерений протоколе измерений. Допускается также проведение дополнительных исследований в целях установления связи между колебаниями конструкции здания и работой конкретного оборудования (см. также примечание 1 к А.1 приложения А).

4.5 Измерительная система должна обеспечивать преобразование аналоговых входных сигналов, пропорциональных измеряемым амплитудам колебаний здания, в цифровые, их регистрацию и сохранение, а также последующую обработку.

4.6 Метрологические характеристики применяемой измерительной системы должны обеспечивать погрешность измерений периода и декремента не выше допустимой погрешности измерения, значение которой, как правило, непосредственно связано с расчетами, определяющими зависимость изменений периода и декремента от напряженно-деформированного состояния конкретного здания. Требования к применяемым при этом методикам измерений должны соответствовать нормативным документам*, действующим на территории государства - участника Соглашения.

------------------------------

* В Российской Федерации требования к данным методикам измерений - по ГОСТ Р 8.563-2009 "Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений".

4.7 Результаты определения значений периода и декремента заносят в протокол измерений, форма которого приведена в приложении Б.

5 Требования к измерительной системе

5.1 Применяемая для определения периода и декремента измерительная система включает в себя следующие подсистемы:

- сбора данных;

- регистрации и обработки данных.

5.1.1 Подсистема сбора данных состоит из трех первичных преобразователей, для которых измеряемой величиной являются параметры колебательных перемещений основания, на котором эти первичные преобразователи установлены. Первичные преобразователи устанавливают так, чтобы измерения проводились вдоль трех взаимно перпендикулярных осей, одна из которых является вертикальной плоскостью, а две другие - расположены в горизонтальной плоскости и совпадают с центральными осями здания или конструктивного элемента.

Примечание - В качестве первичных преобразователей могут применяться датчики линейного перемещения.

5.1.1.1 Подсистема сбора данных предназначена для преобразования аналоговых входных сигналов первичных преобразователей, пропорциональных изменяющейся во времени измеряемой величине A(t), в цифровые сигналы А_k(), где - дискретные значения времени t (аналого-цифровое преобразование).

5.1.1.2 Цифровые выходные сигналы первичных преобразователей передаются в подсистему регистрации и обработки данных.

5.1.2 Подсистема регистрации и обработки данных предназначена для хранения информации, поступившей из подсистемы сбора данных, и выполнения всех необходимых операций по ее обработке. Входными сигналами для подсистемы регистрации и обработки данных являются цифровые выходные сигналы первичных данных А_k(), пропорциональные изменяющейся во времени амплитуде колебаний преобразователей подсистемы сбора данных, выходными сигналами - значения периода T и декремента D.

Примечание - Рекомендуется применение компьютера с соответствующим программным обеспечением. Требования к типу применяемого компьютера и программному обеспечению измерительной системы относительно конкретных способов обработки полученных данных настоящим стандартом не устанавливаются.

5.2 При проектировании (выборе) измерительной системы и разработке методики проведения измерений соблюдают требования приложения В, а также принимают допущения в соответствии с приложением Г, что позволяет выделить при оценке точности измерений наиболее значимые составляющие общей погрешности измерения и исключить из рассмотрения те составляющие, вклад которых в общую погрешность пренебрежимо мал.

5.3 Соблюдение требований и принятие допущений по 5.2 соответствуют ГОСТ 8.009, [1] и позволяют сделать следующие выводы:

- случайная составляющая общей погрешности измерений значительно больше систематической;

- погрешностями, источниками которых являются подсистема регистрации и обработки, а также применяемые при градуировке средства измерений и устройства, можно пренебречь.

6 Определение значений периода и логарифмического декремента основного тона собственных колебаний здания

6.1 Общие требования к порядку выполнения измерений параметров основного тона собственных колебаний здания

6.1.1 В соответствии с разделом 4 для определения значений параметров основного тона собственных колебаний здания проводят измерения, каждое из которых, осуществляемое с помощью измерительной системы, представляет собой серию из нескольких последовательно проводимых, одинаковых по времени дискретизации и продолжительности записей сигналов первичных преобразователей.

6.1.1.1 Число записей сигналов первичных преобразователей n выбирают в зависимости от требований к точности (погрешности) измерений с учетом выбранного значения доверительной вероятности р так, чтобы погрешность измерения не превышала допустимой.

Связь числа записей со значением погрешности измерения приведена в 6.4, а также в А.5 приложения А и в Д.4 приложения Д.

Значение доверительной вероятности выбирают, исходя из назначения здания и его элементов.

6.1.1.2 Величину дискретизации сигналов во времени первичных преобразователей (или соответствующую ему частоту дискретизации сигналов ) выбирают также в зависимости от требований к точности (погрешности) измерений, учитывая то, что частота дискретизации сигналов определяется требуемым частотным диапазоном измеряемого сигнала и ограничениями амплитудно-частотных характеристик первичных преобразователей. Частота дискретизации должна не менее чем в два-три раза превышать максимальную частоту возможного частотного диапазона измеряемого сигнала [2].

6.1.1.3 При выборе продолжительности записей сигналов первичных преобразователей L учитывают, что установленный в настоящем стандарте инструментальный метод определения значений периода и декремента основан на анализе спектров мощности колебаний здания, поэтому продолжительность записей определяет разность между ближайшими частотами и минимальную частоту в разложении сигнала при его преобразовании для получения спектра мощности.

6.1.2 При подготовке к выполнению измерений разрабатывают схему размещения первичных преобразователей. Поскольку амплитуда собственных колебаний возрастает с высотой здания, то для повышения уровня полезного выходного сигнала первичные преобразователи размещают на несущих конструкциях верхней части здания, по возможности вблизи оси центра масс здания. При исследовании элементов зданий первичные преобразователи размещают в соответствии с разработанной программой исследований.

Для отдельных несущих строительных конструкций место установки первичных преобразователей на них выбирают из условия баланса максимальных смещений по используемым для анализа тонам их собственных колебаний.

6.1.3 Первичные преобразователи градуируют в соответствии с полученными от их производителей методиками градуировки.

6.1.4 Подготавливают для протокола измерений (см. приложение Б) материалы, характеризующие объект, измерительную систему и методику измерений (см. приложение 1 к протоколу измерений), а также заполняют графы 1-4 протокола измерений.

6.2 Порядок проведения измерений периода и обработки их результатов

6.2.1 В соответствии со схемой размещения в здании устанавливают проградуированные первичные преобразователи.

Примечание - В зависимости от значения допустимой погрешности измерения ориентирование измерительных осей первичных преобразователей в соответствии с 5.1.1 может потребовать применения вспомогательных средств измерений.

6.2.2 Подготавливают для протокола измерений материалы, характеризующие методику и условия проведения измерений (см. приложение 2 к протоколу измерений в приложении Б), а также заполняют графу 5 протокола измерений.

6.2.3 Включают и проводят проверку и настройку измерительной системы.

6.2.4 Проводят серию из n записей выходных сигналов первичных преобразователей.

Примечание - В случае применения метода, описанного в 4.4.2, для каждой записи создают дополнительное динамическое воздействие.

6.2.5 Записи регистрируют и сохраняют в подсистеме регистрации и обработки измерительной системы для последующей обработки.

6.2.6 Обработку полученных записей проводят раздельно по измерительным осям.

6.2.7 Обработку записей для определения значений периода проводят в соответствии с приложением А.

6.3 Порядок определения значений декремента

6.3.1 Значения декремента по каждой из измерительных осей определяют расчетом по результатам измерений, проводимых для определения периода.

6.3.2 Обработку записей для определения значений декремента проводят в соответствии с приложением Д.

6.4 Представление результатов измерений

6.4.1 Выводы, сделанные в 5.3, а также порядок проведения измерений по 6.2 и порядок обработки полученных результатов в соответствии с приложениями А и Д позволяют рассматривать погрешности измерения периода и декремента как случайные величины и оценивать их экспериментальным путем по полученным результатам измерений.

6.4.2 В этом случае результаты измерений представляют в следующем виде:

;

(1)

,

(2)

где , - абсолютные погрешности измерения периода и декремента соответственно;

р - доверительная вероятность определения погрешности.

6.4.3 Для выбранных значений n и р абсолютные погрешности измерений равны:

,

(3)

(4)

где определяют по таблице функции распределения Стьюдента при n  20 или по таблице функции Лапласа при n > 20.

Таблицы функции распределения Стьюдента и функции Лапласа приведены в приложении Е.

6.4.4 Подготавливают для протокола измерений материалы, характеризующие расчеты при обработке полученных записей (см. приложение 3 к протоколу измерений в приложении Б).

6.4.5 Результаты измерений по 6.4.2 вносят в графы 6-11 протокола измерений.

6.4.6 Значения периода и декремента, приведенные в протоколе измерений, используют для заполнения форм паспортов и заключений ГОСТ 31937 при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий.

Библиография

[1]	РМГ 64-2003	Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений
[2]	Козлов Е.А., Гогоненков Г.Н., Лернер Б.Л., Мушин И.А., Мешбей В.И., Климович Н.И., Янковский И.И. Цифровая обработка сейсмических данных. - М.: Недра, 1973
[3]	Инженерно-сейсмометрическая служба СССР. - М.: Наука, 1987