28617

ارائه مدل نيمه تجربي تخمين نوفه در ساختمانهاي اطراف خطوط مترو

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي راه‌آهن- خط و سازه‌هاي ريلي

1393

1402/2/23

سيد جواد ميرمحمد صادقي

داود يونسيان

مهندسي راه‌آهن

ارتعاشات واصله ناشي از حركت قطارهاي مترو بر روي ساختمانهاي مجاور مترو، سبب ايجاد نوفه و بروز آزردگي براي سكنه ساختمانها مي¬شود. امروزه مدلهايي براي تخمين ميزان نوفه شنيده شده در ساختمانهاي اطراف خطوط مترو توسعه داده شده است كه اثرات كليه پارامترهاي تاثيرگذار در آنها ديده نشده است و اين دقت روشهاي جاري در پيش¬بيني ميزان نوفه ايجاد شده در ساختمان را مي¬كاهد. بنابراين تعيين پارامترهاي تاثيرگذار در نوفه شنيده شده در ساختمانهاي اطراف خطوط مترو، ضروري است. در اين مطالعه يك تحليل پارامتريك جامع بر روي پارامترهاي سازه¬اي و غيرسازه¬اي تاثيرگذار بر ميزان نوفه صورت گرفت. تا بر اساس نتايج، مدلي نيمه تجربي براي تخمين نوفه ريلي در ساختمانهاي اطراف خطوط مترو بر اساس تئوريهاي المان محدود و تحليل انرژي آماري توسعه داده شود. مدل عددي بر اساس نتايج آزمايشهاي ميداني اعتبار سنجي شد. براي آناليز پارامتريك، پارامترهاي سازه در بخشهاي ابعاد هندسي ساختمان، سيستم باربر ثقلي و جانبي، شالوده و ديوار حايل، سيستمهاي سقف، خصوصيات مكانيكي مصالح و بارگذاري ، مورد بررسي قرار گرفت. براي تعيين پارامترهاي تاثيرگذار، ابتدا تراز نوفه نسبت به هريك از پارامترها به صورت جداگانه سنجيده شد و در ادامه بر اساس روش آناليز سطح پاسخ مقايسه جامع دودويي در بين تمام پارامترهاي سازه¬اي پيش¬بيني شده صورت گرفت. در روش آناليز سطح پاسخ پارامترهايي كه كمترين مقدار خطاي نوع اول آنها كمتر از 5/0 درصد بود به عنوان پارامتر تاثيرگذار شناسايي شدند و ميزان تاثيرگذاري پارامترها بر اساس تحليل واريانس تك عامله محاسبه گرديد. نتايج تحقيق نشان داد كه پارامترهاي مقطع سقف، هندسه ستونها و ديوارها بيشترين تاثير را در ميزان تراز داشتند.افزايش ضخامت سقف باعث افزايش قابل توجهي در كاهش نوفه مي شود. افزايش 20٪ در ضخامت سقف منجر به كاهش 50٪ در نوفه مي شود. مقاومت فشاري بتن تأثير ناچيزي بر نوفه دارد و افزايش دو برابري آن، باعث كاهش تنها 10٪ در نوفه مي شود. ارتفاع طبقات تاثير كمي بر نوفه داشت و افزايش 30 درصدي آن باعث افزايش تنها 10 درصد در نوفه مي شد. ضريب جذب آكوستيكي تاثير قابل توجهي بر نوفه دارد و با افزايش ضريب جذب، نوفه به ميزان قابل توجهي كاهش مي يابد. تاثير ضرايب جذب بر روي نوفه زماني كه تغييرات آن در محدوده (5-11٪) باشد قابل توجه تر است. به عنوان مثال، هنگامي كه شتاب 150 ميلي متر بر ثانيه است، افزايش 100٪ در ضريب جذب (تغيير از 5 به 10) مي تواند نوفه را تا 8 دسي بل كاهش دهد. بر خلاف ضريب جذب، ضريب انعكاس تاثير زيادي بر كاهش نوفه ندارد. هنگامي كه شتاب در محدوده (50-100) ميلي متر بر ثانيه است، تغييرات در ضريب بازتاب از 1 تا 10 (معادل 1000٪ افزايش)، باعث تغيير كمي در نوفه (كمتر از 3 دسي بل) مي شود. هنگامي كه شتاب كمتر از 30 ميلي متر بر ثانيه است، هر تغييري در ضريب بازتاب، باعث تغيير ناچيز در نوفه مي شود.

1402/06/04

Semi-emperical model of structure borne noise in buildings adjacent to the metro lines

1/1/1900 12:00:00 AM

The vibrations generated by subway train movements on buildings adjacent to subway lines produce structure-borne noise, leading to annoyance and discomfort among residents. Existing noise estimation models for buildings around subway lines have not adequately considered all influencing parameters, resulting in reduced accuracy in predicting the level of structure-borne noise within these buildings. Therefore, it is crucial to identify the parameters that affect the structure-borne noise experienced in buildings adjacent to metro lines. This study conducts a comprehensive parametric analysis encompassing both structural and non-structural factors that impact structure-borne noise levels. Based on the analysis results, a semi-empirical model is developed using finite element theories and statistical energy analysis to estimate rail-induced noise in buildings adjacent to subway lines. The numerical model is validated using field test data. The parametric analysis investigates various structural parameters, including geometric dimensions, gravity and lateral bearing systems, foundation and retaining walls, roof systems, material properties, and loading conditions. To determine the influential parameters, the level of structure-borne noise is measured individually for each parameter, followed by a comprehensive binary comparison of all predicted structural parameters using the response surface analysis method. Parameters with a type 1 error below 0.5% are identified as influential, and their impacts are quantified through single-factor variance analysis. The research findings demonstrate that the parameters associated with the roof section, column and wall geometry have the most significant influence on structure-borne noise levels. Increasing the roof thickness significantly contributes to noise reduction, with a 20% increase in thickness resulting in a 50% reduction in structure-borne noise. The compressive strength of concrete has a negligible effect on tensile strength, causing only a 10% reduction when doubled. Floor height has minimal impact on structure-borne noise, with a 30% increase leading to a mere 10% increase in noise levels. The acoustic absorption coefficient significantly affects structure-borne noise, with a higher coefficient correlating to a substantial noise reduction. The effect of absorption coefficients on noise is particularly significant within the range of 5-11%. For instance, at an acceleration of 150 mm/s, a 100% increase in the absorption coefficient (from 5 to 10) can result in an 8 dB noise reduction. In contrast, the reflection coefficient has a minimal effect on noise reduction. Changes in the reflection coefficient from 1 to 10 (equivalent to a 1000% increase) result in a small change in noise (less than 3 dB) when acceleration ranges from 50-100 mm/s. When the acceleration is less than 30 mm/s, any variation in the reflection coefficient causes a negligible change in structure-borne noise levels.

نوفه , قطارهاي مترو , ارتعاشات ساختمان , تحليل پارامتريك , مدل نيمه تجربي , تيوري المان محدود , تحليل انرژي آماري

structure borne noise , subway trains , building vibrations , Parametric Analysis , semi-empirical model , finite element theories , statistical energy analysis.

Mojtaba Vasheghani

Dr. Javad Mir Mohammad Sadeghi