К  вопросу  о  снижении  вибраций  в  зданиях  с  колоколами.  Часть  1
  Строительные материалы
  Строительные машины
  Опыт строительства
  Прочие строительные статьи
  Строительные объявления
  Обратная связь
  Главная страница

 
 В помощь снабженцу
 

 
 Строительные новости

22.6.2019
Новая марка сверхпрочной стали от компании Ruukki

  Погодоустойчивость и сверхпрочность. Именно эти два необходимых для конструкционных сталей качества сочетаются в Optim 550 W, конструкци...

2.6.2019
Кондиционером управляет мобильник

  Кондиционером, оказывается, можно управлять с… мобильного телефона. Новую технологию разработала известная компания по производству сотово...

12.6.2019
Новинки насосного оборудования GRUNDFOS

Гости выставки SHK-2011 первыми в России смогут увидеть работающие модели новых цифровых дозировочных насосов и бытовых сантехнических агрегатов
...

10.6.2019
Секрет оборачиваемости опалубочной системы

  Технология возведения зданий из монолитного бетона по-прежнему наиболее популярна в Европе. Главным же критерием качества опалубочных сист...

 

 

 

 
 В помощь снабженцу
 

 К  вопросу  о  снижении  вибраций  в  зданиях  с  колоколами.  Часть  1

   С наступлением нового тысячелетия в России в полной мере развернулись работы по восстановлению православных храмов. Важнейшей составляющей внешнего убранства храма служат колокола и колокольни.
   Использование колоколов внутри зданий и сооружений вносит определенную специфику в их проектирование и строительство, так как возникшие колебательные (маятниковые) движения при колокольных звонах вызывают вибрации конструкций здания и почвы, создают условия для ослабления жесткости каркаса и фундамента со всеми вытекающими последствиями.
   В данной статье речь пойдет о решении двух важнейших задач. Это разработка методики подготовки исходных данных для проектирования храмов, церквей, колоколен и звонниц, а также разработка предложений по созданию типового церковного колокола.
   Статью можно рассматривать как конкретное методическое пособие для инженеров-проектировщиков и инженеров-конструкторов, которые по заданию заказчиков проектов выполняют все подготовительные работы перед сдачей исходных данных в проектные организации и КБ.
   Разработчикам должны быть представлены следующие данные по проектируемым объектам:
   1. Габаритные размеры колоколов и языков к ним (маятник по нашей терминологии).
   2. Масса колоколов и маятников.
   3. Амплитуда, период и частота колебаний отдельно маятников и отдельно колоколов.
   Рассмотрим рис. 1, где в упрощенном виде изображен маятник и показан принцип его работы.
   На рис. 1 обозначены:
   l – расстояние между центрами шаровых грузов (нижний из них – ударник);
   m0 – масса ударника;
   a – угол отклонения от центральной оси;
   R – радиус ударника;
   F – возвращающая сила;
   S – путь, пройденный нижним шаровым грузом за половину времени одного колебания.
   На рис. 2 показан этот же маятник в идеализированном виде – упругая нить с шаровым грузом (ударником маятника) на конце.
   На рис. 2 обозначены:
   1 – ударник;
   2 – кривая внешнего профиля колокола;
   3 – кривая внутреннего профиля колокола;
   g – толщина стенки колокола;
   Н – высота колокола;
   R – радиус основания колокола;
   х и у – текущие координаты ударника в точке В;
   S – путь маятника, указанный на рис. 1.
   Рис. 2 по существу отражает динамику колокольного звона. Ударник маятника находится в силовом соприкосновении с внутренней стенкой колокола. К такой системе маятник-колокол можно применить основные положения теории удара.
   Маятник откатывается назад, совершив путь, равный DS, и окажется в крайнем левом положении на расстоянии своей амплитуды А от центральной оси колокола. Колокол отклонится от своей центральной оси на угол Da. Обратная пропорциональность масс колокола и маятника позволяет определить массу ударника, если известна масса колокола.
   Колокол и маятник составляют единую колебательную систему. Однако основным источником вибраций здания является колокол. Физические характеристики его колебаний (период Тк, частота fк, амплитуда Ак) определяются в первую очередь.
   Для этого достаточно заменить на рис. 1 и 2 угол a на Da и путь S на DS. В результате этой замены и временного устранения с рис. 2 профиля колокола, можно получить картину движения колокола вправо после удара. Фактически вместо маятника с массой m0 выступает идеализированный колокол с массой mк.
   Применив принцип равенства потенциальной энергии упругой деформации и кинетической энергии тела, поднятого над землей, нам удалось составить дифференциальное уравнение и, проинтегрировав его, найти зависимость времени t от пути DS, который совершает колокол по дуге DS за 1/2 времени своего колебания. Зная время t, можно определить период колебания Тк и частоту колебания fк.
   Эта зависимость выражается формулой
   t =(DS / gk)1/2 , (1)
   где g – ускорение свободного падения;
   k= у/х (при малых значениях DS отношение у/х в каждой точке этой дуги является константой).
   Зная время t , легко определить Тк и fк.
   Амплитуда колокола Ак – это отрезок СВ на рис. 2.
   Ак = l•sinDa (2)
   Угол Da определяется с помощью несложных построений. Дуга DS в формуле 1 определяется из равенства
   DS=2p l Da /360 (3)
   Расчетные формулы колебательных движений маятника определяются путем замены в формулах (1–3) DS на S; Da на a и Ак на Ам. Неизвестными остались координаты точки В, для определения которых необходимо знать уравнение кривой внутреннего профиля колокола (кривая 3 на рис. 2). Это уравнение в координатах х, у, так же, как и уравнение внешнего профиля колокола (кривая 2 на рис. 2), было получено с применением метода геометрического подобия, как одного из методов общей теории подобия.

   Продолжение следует.

  М.М. Белорусец, Л.В. Гаврилова