Визначення параметрів основного тону власних коливань

Відповідає ГОСТ Р 54859-2011

SCADA-проект«Визначення періоду та логарифмічного декременту основного тону власних коливань будівлі (ГОСТ Р 54859-2011)» дозволяє визначити період і логарифмічний декремент основного тону власних коливань будівлі — важливі параметри при аналізі змін напружено у процесі експлуатації.

105728 руб.

Для визначення значень періоду застосовується непрямий метод вимірів, при якому реєструються процеси коливань будівлі за трьома взаємно перпендикулярними осями. Значення періоду по кожній осі визначаються за результатами вимірювань за відповідною осі розрахунковим методом, заснованому на аналізі спектрів потужності коливань будівлі.

Значення декременту за кожною із взаємно перпендикулярних осей визначаються також розрахунковим методом за результатами вимірювань, проведених визначення значення періоду.

Коливання будівлі є суперпозицією власних і вимушених коливань, викликаних різними внутрішніми і зовнішніми впливами. Для будівель промислового призначення характерна наявність та переміщення усередині будівель важкого технологічного обладнання. У цьому випадку необхідно проводити вимірювання під час перерв у роботі або, коли технологічне обладнання, що рухається, знаходиться на однакових позиціях.

Одним із факторів, які можуть вплинути на результати вимірювання періоду, є снігове навантаження, тому при вимірах слід враховувати цей фактор.

Дана програма призначена для оперативної оцінки динамічних характеристик конструкцій і не дозволяє встановлювати частотнероздільна здатність вище 0,01 Гц.

Це з тим, що з отримання повноцінного спектру з таким частотним дозволомнеобхідний час 100 секунд. З огляду на, що з «згладжування» спектра при стійкому розрахунку параметрів зазвичай потрібно додаткове усереднення 10…100 разів, отже загальний час з оцінки з допомогою цієї програми не збільшить двох годин.

У більшості випадків для відносно високих і не дуже протяжних (не менше 5 поверхів з площею фундаменту не більше 400 кв.м) будівель отримати результат оцінки динамічних характеристик за допомогою цієї програми можна приблизно 15-30 хвилин.

Для стаціонарних систем моніторингу необхідно скористатися спеціально розробленою програмою розрахунку динамічних характеристик конструкцій, що дозволяє встановлювати значення частотного дозволу до 0,0001 Гц.

Інтерфейс проекту

Визначення параметрів основного тону коливань

Головне вікно проекту SCADA «Визначення параметрів основного тону власних коливань» містить чотири сторінки: «Спектр», «Результат», «Додатково» та «Налаштування».

На сторінці «Налаштування» задаються відомості про об'єкт, що досліджується, відомості про виконавця та замовника проведення вимірювань і параметри проведення вимірювань.

Проект дозволяє вибрати діапазон для проведення вимірювань трьома різними варіантами:

задані межі розрахунку основного тону з таблиці - програма за типом будівлі та кількістю поверхів підбирає параметри (за ГОСТ);
задані межі основного тону за періодом - якщо конструкція будівлі не є типовою, але межі діапазону періоду власних коливань будівлі;
задані межі розрахунку основного тону за частотою - якщо конструкція будівлі не є типовою, алевідомі межі діапазону частоти власних коливань будівлі.

Відомості про досліджуваний об'єкт включають:

Параметри проведення вимірювань:

кількість усереднень - розмір буффера для усереднення спектрів;
тривалість виміру - час накопичення даних для розрахунку одного спектра (що більше тим менше шуму буде в спектрі);
частотна роздільна здатність в діапазоні від 0,01 Гц до 5 Гц - крок смуг по осі частот у спектрі (що менше частотна роздільна здатність, тим більше смуг);
довірча ймовірність — вибирається з відповідного списку, що випадає, виходячи з призначення будівлі (дивись додаток Е ГОСТ Р 54859-2011);
коефіцієнт невизначеності - обчислюється за формулою: Kнеопр = тривалість вимірювань × частотна роздільна здатність, і дозволяє визначити ступінь згладжування шуму в спектрі (хороші результати виходять при значенні не менше 1);
ступінь згладжування - обчислюється за формулою: Kсглаж = Kнеопр × кількість усереднень, і дозволяє визначити ступінь згладжування шуму в спектрі за усереднення, для нормальних результатів значення має бути не менше 1. Для отримання відмінних результатів ступінь згладжування має бути не менше 100.

Також необхідно задати вимірювальні канали відповідно до орієнтації осей сейсмодатника щодо осей будівлі (бажано завжди датчики кріпити вертикально, а вісь X сейсмодатника направляти вздовж великої осі будівлі).

На сторінці "Спектр" відображаються спектри сигналів вимірювальних каналів для візуальної оцінки отриманих результатів. Отримані спектри залежать від значень, встановлених у параметрах «Частотна роздільна здатність», «Тривалість вимірювання», «Кількість усереднень», заданих у вкладці «Налаштування».

Завдяки спектрам сигналів можна скоригувати частотний діапазон (наприклад, для виключення другорядних піків).

Для відображення на спектрі графіків резонансу слід увімкнути відповідну кнопку.

На спектрі можна вибрати момент початку вимірювань за заданої кількості усереднень.

Якщо налаштування задані правильно, то графік спектра має нагадувати графік резонансу.

Якщо результати розрахунку з'являється символ «***», це означає, що програма неспроможна вписати у отриманий спектр графік резонансу. Існує кілька причин появи такої ситуації:

Немає вираженого локального максимуму вимірювальної осі (для осі Z це може бути типовою ситуацією). Як правило, якщо датчики розміщені поблизу несучих ементів будівлі, то вібрація по осі Z проявляється в спектрі в незначній мірі у вигляді впливу бічних коливань будівлі, коливання по осі Z будуть виявлятися більшою мірою, якщо датчики розташовуються на конструктивних елементах схильних до значних вертикальних переміщень, наприклад, козирки, консолі, середина балок перекриттів тощо, але в цьому випадку логарифмічний декремент загасання по осі Z оцінюватиметься тільки щодо даного елемента конструкції.
Локальний максимум спостерігається, але неправильно задані межі чи контрольний рівень. У вкладці «Додатково» шляхом зміни «Коефіцієнта порогу щодо амплітуди» можна досягти сталого отримання графіка резонансу, що вписується в спектр і як наслідок отримання стабільних результатів розрахунку частоти та логарифмічного декременту.

Сторінка «Результат» призначена для обчислення параметрів згідно з ГОСТ Р 54859-2011. Запуск та зупинка вимірювань здійснюється натисканням кнопки «Увімк» або"Вимк" відповідно.

Розрахунок параметрів можна проводити за обраною ділянкою. Для цього необхідно активувати область «Розрахунок за вибраними вимірюваннями» та вказати номер першого вимірювання та кількість вимірювань у вибірці, на графіках відображатиметься задана ділянка та розрахунок параметрів вестиметься по ньому.

Для автоматичного створення звітів за заданим шаблоном можна скористатися кнопкою Звіт. У файлі звіту зберігається чисельна інформація. Форма протоколу вимірювання параметрів тону власних коливань будівлі або споруди відповідає вимогам ГОСТ Р 54859-2011.

Сторінка «Додатково» використовується при заданні параметрів тривалого запису (не менше доби) сигналів. Також додаткові параметри допоможуть у разі, коли алгоритм обчислення основного тону "чіпляється" за другорядний пік або використовує зайві точки.

При активації режиму «Регулярний запис графіків спектра у файли» програма із заданим інтервалом записуватиме графіки спектрів. Ця функція реалізована для випадку, коли необхідно провести аналіз даних за допомогою сторонніх програм.

Для запису даних у форматі .sqlite необхідно активувати компонент "Запис структур у файл лога". Дані можуть бути використані у програмі «TrendViewer» («Переглядач подій»).

Повне керівництво оператора програми «Визначення періоду та логарифмічного декременту основного тону власних коливань будівлі»