При рассмотрении стационарных случайных нагрузок, которыми в частности являются ветровые нагрузки на высотные здания и сооружения, волновые нагрузки на причальные сооружения, необходимо знать либо функцию спектральной плотности , либо корреляционную функцию , которые связаны между собой прямым и обратным преобразованием Фурье

Динамическая нагрузка может быть неподвижной и подвижной. К неподвижной - относятся воздействия на сооружения стационарно установленного оборудования, подвижной - воздействия на строительные конструкции кранов, электрокаров, подвижного состава, а также перемещение людей.

По характеру изменения нагрузок во времени различают непериодические, импульсные, периодические, гармонические. Особый характер носит ударная нагрузка.

Примерами непериодической нагрузки может являться воздействие на строительные конструкции взрывных нагрузок, обусловленных взрывом взрывчатых веществ, горением газовой смеси и т. д. В отдельных случаях такие нагрузки могут действовать относительно короткий промежуток времени. В этом случае становится несущественным характер распределения нагрузки во времени. Если время действия нагрузки подчинено неравенству , где - наибольший период собственных колебаний конструкции,, то эффект оценивается значением величины действующего импульса , которая определяется выражением

Под ударной нагрузкой понимается воздействие на строительную конструкцию другой массы, когда необходи­мо учитывать взаимодействие двух, а иногда и более, соударяемых тел. В этом случае иногда возникает необходимость изучения местных явлений, протекающих вблизи точек соприкосновения, а также закономерностей распространения волновых колебаний.

3.1. ИСПЫТАНИЯ НАТУРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ

При обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений, на конструкции которых действует динамическая нагрузка, экспериментальные исследования в основном проводятся в условиях действия этой нагрузки. Задача исследования сводится к регистрации параметров характеризующих работу конструкций. Сравнение полученных значений динамических деформаций и перемещений с нормативными значениями позволяет проверить условия эксплуатации.

Динамические колебания строительных конструкций оказывают неблагоприятное влияние не только на прочностные характеристики конструкции, но и на людей и технологические процессы.

Нормативные документы устанавливают предельно допустимые значения параметров динамических колебаний (вибраций) вредных для человека. Известно, что колебания оказывают на человека отрицательное психологическое воздействие и могут вызвать тяжёлые физиологические расстройства (виброболезнь). Основными критериями оценки вибраций являются их амплитуды и частоты, а так же продолжительность воздействия динамических колебаний на организм человека.

В электронной, оптико-механической и машиностроительной промышленности некоторые технологические операции производятся под микроскопом с точностью до долей микрона. В этих случаях уровни допустимых вибраций строго ограничены, и для их соблюдения предусматривают разработку специальных мероприятий по уменьшению или устранению колебаний.

К типичным нагрузкам, при которых проводятся динамические испытания эксплуатационной нагрузкой, относятся:

-вибрационная нагрузка, создаваемая работой механизмов с неуравновешенными массами, например, от компрессоров, вибростолов, грохотов, станков и др.;

-динамическая составляющая ветровой нагрузки, которая оказывает существенное воздействие на высотные сооружения (мачты, дымовые трубы и др.) и многоэтажные здания высотой более 40 м;

-ударная нагрузка от действия копров, молотов и др.;

-подвижная нагрузка от транспорта, кранов и др.

3.2. ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ ИСКУССТВЕННО СОЗДАВАЕМОЙ ВИБРАЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ

В процессе вибрационных испытаний деформации и перемещения в различных точках конструкции изменяются во времени по гармоническому закону. Различают испытания в режиме собственных и вынужденных колебаний.

Испытания в режиме собственных колебаний в натурных условиях воспроизводится значительно проще. Однако использование результатов таких испытаний ограничивается возможностью создания и исследования одной, в лучшем случае, двух форм собственных колебаний, хотя для решения многих практических задач эта информация является вполне достаточной.

Испытания в режиме вынужденных колебаний сложнее в исполнении, но ценнее, информативнее по своим результатам. Вынужденные колебания создаются в околорезонансных режимах и обеспечивают исследование различных форм колебаний, в том числе пространственных. Характерной особенностью резонансных испытаний является возможность создания больших динамических деформаций и перемещений в элементах конструкции.

При натурных вибрационных испытаниях определяют следующие основные параметры: форму, частоту и декремент колебаний конструкции. При исследовании влияния вибраций на прочностные свойства материалов, элементов и соединений в качестве исходных параметров динамической нагрузки используют коэффициент асимметрии цикла, среднее и амплитудное значение цикла, выраженное в терминах номинальных напряжений или реальных с учётом их концентрации.

Поведение конструкции характеризуется большим числом форм колебаний, так как реальные системы обладают бесконечно большим числом степеней свободы. Однако практическое значение имеют первые две, три формы, отвечающие по своим частотам характеристикам действующих нагрузок. На рисунке 6 показаны виброграммы, полученные в ходе резонансных испытаний с помощью вибромашины, установленной в