Wykorzystanie funkcji koherencji w walce z drganiami konstrukcji budynku.  
Artykuł prezentowany w Przeglądzie Mechanicznym 1-2/95

W poniźszym artykule zaprezentowano sposób rozwiązania problemu pękania stropu hali przemysłowej.

   Powyźsze spostrzeźenie okazało się bardzo pomocne przy pracach prowadzonych w WSK - Krosno [4].
W zakładzie tym w jednej z hal produkcyjnych występowały intensywne drgania stropu, które powodowały systematyczne jego pękanie. Na zewnątrz hali na ścianie podwieszony jest rurociąg parowy w stalowej osłonie izolacji cieplnej. Osłona ta dotyka stalowej konstrukcji wsporczej wentylatora wyciągowego odpadów technologicznych. Konstrukcja posadowiona jest na sześciu stalowych słupach. Jeden z naroźnych słupów znajduje się w sąsiedztwie wspomnianej ściany z rurociągiem. Zachodzi obawa, źe miejsce styku rurociągu z konstrukcją wsporczą wentylatora jest drogą propagacji drgań z wentylatora do hali. Celem wyznaczenia tej drogi przeprowadzono pomiary drgań przy normalnych i ustalonych warunkach pracy wentylatora przed i po odgięciu stalowej osłony rurociągu. Odgięcie blachy stworzyło dylatację pomiędzy ścianą i konstrukcją wsporczą wentylatora. Miało to spowodować odcięcie ewentualnej drogi transmisji energii z wentylatora poprzez stalową osłonę i ścianę do stropu hali. Celem obserwacji skuteczności w/w zabiegów przeprowadzano w tym samym czasie pomiary drgań bezwzględnych w punktach pomiarowych ( p.p.) rozmieszczonych jak na zamieszczonym schemacie. Mierzone były wartości przyśpieszeń drgań.

Rozmieszczenie czujników

  Przeprowadzona w p.p.1 analiza widmowa drgań wskazuje, źe odgięcie blachy nie wpłynęło na spadek wartości drgań w tym punkcie. Przeciwnie, nastąpił wzrost wartości składowej o częstotliwości f = 74.1 Hz. Składowa ta dominuje w drganiach słupa konstrukcji wsporczej wentylatora i jest równa częstotliwości 1 postaci drgań własnych słupa i jest jego częstotliwością rezonansową. Fakt wzrostu drgań o tej częstotliwości w p.p.1 pozwala przypuszczać, źe drgania z wentylatora do stropu nie przedostają się przez osłonę rurociągu i istnieje inna droga propagacji drgań, które mają charakter wąskopasmowego szumu losowego. Dodatkowo zauwaźono, źe po wprowadzeniu dylatacji, na słupie wsporczym w p.p.12 znacznie wzrosła wartość składowej drgań o jego częstotliwości rezonansowej tj. f = 74.1 Hz. W tym czasie nie zmieniono warunków pracy wentylatora, a tym samym nie zmieniły się wartości sił wymuszających. Potwierdza to analiza drgań w p.p.13. Naleźy więc sądzić, źe porcja energii przekazywana dotychczas przez osłonę rurociągu poprzez ścianę do stropu hali ( najprawdopodobniej całkowicie na tej drodze rozpraszana ) po wprowadzeniu blokady na drodze jej przejścia kieruje się do hali poprzez stalowy słup wsporczy. Ta dodatkowa porcja energii potęguje i podtrzymuje wzbudzenie do drgań własnych ten słup tego słupa. Słup staje się zatem generatorem drgań o duźym natęźeniu, których składowe obserwowane są w p.p. rozmieszczonych na belkach stropowych. Przeprowadzona analiza funkcji koherencji wskazuje, źe spośród procesów drganiowych obserwowanych we wszystkich p.p. najściślej powiązane są procesy drganiowe obserwowane w p.p.4 i p.p.12 (zaleźność w paśmie o częstotliwości środkowej f = 74.1 Hz). Wartość funkcji koherencji dla omawianej częstotliwości jest równa jedności, a tak duźa jej wartość nie pojawia się w źadnym innym sprzęźeniu dynamicznym.

Z przeprowadzonej analizy wynika, źe celem zminimalizowania drgań stropu naleźy ograniczyć moźliwość dotarcia do niego energii generowanej przez stalowy słup wsporczy. W związku z tym zaproponowano aby stalowy słup wyciąć i zastąpić go podparciami w postaci "zastrzałów" opartych na sąsiednich słupach. Po tym zabiegu drgania stropu zmalały, a występujące dotychczas co pewien czas jego pęknięcia nie pojawiły się, co świadczy o skuteczności zabiegu.

LITERATURA:

1. Bendat J.S., Piersol A.G. : Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych. PWN. Warszawa 1976r.

2. Cempel C.: Podstawy wibroakustycznej diagnostyki maszyn. WNT.Warszawa 1982r.

3. Roth P. : Detecting sources of vibration and noise using HP Fourier Analyzers. Santa Clara Division. 1971r.

4. Maraszewski J. : Sprawozdanie z pomiaru drgań stropu....VIBROPOMIAR-Limanowa 1993 r.