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

9.4.2019
Американская технология малоэтажного домостроения становится интернациональной

  Анализ мирового строительного рынка показывает, что американский модульный тип малоэтажного домостроения становится все более популярным.<...

16.4.2019
Юбилей Российской академии архитектуры и строительных наук

В Москве было проведено Общее собрание РААСН, посвященное очередной годовщине её создания. В соответствии с распорядком работы Общего собрания в Кол...

13.4.2019
Темпы строительства в Москве растут

  Как было доложено Президенту РФ Дмитрию Медведеву Мэром Москвы Сергеем Собяниным, в 2011 году в Москве было построено и сдано около 7 ми...

11.4.2019
Российский Союз Общественных Академий Наук

В Министерстве юстиции Российской Федерации зарегистрировано общественное объединение – Российский союз общественных академий наук и выдано свидетел...

 

 

 

 
 В помощь снабженцу
 

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

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