Wie wirken sich Erschütterungen in Gebäuden auf den Menschen aus?
Erschütterungen in Gebäuden wirken sich auf den Menschen aus, da mechanische Schwingungen mit Körperstrukturen interagieren. Über die Struktur eines Gebäudes können Schwingungen auf den menschlichen Körper übertragen werden, wodurch der Mensch zum passiven Empfänger dieser Schwingungen wird. Starke Erschütterungen können gefährlich sein und zu Gesundheitsstörungen wie Vibrationskrankheiten oder Vibrationssyndrom, Gefäßerkrankungen, neurologischen Problemen oder Problemen mit dem Skelettsystem führen. Der Mensch ist Resonanzschwingungen ausgesetzt, die Symptome wie Übelkeit, Schwäche, Schwindel, Gelenk- und Muskelschmerzen sowie Krämpfe hervorrufen können. Auch Vibrationen gehören zu den Reizen, die Reisekrankheit verursachen.
Was sind Erschütterungen gemäß gültiger Normen?
Die Messnormen für Erschütterungen in Gebäuden hängen vom jeweiligen Land ab. Die wichtigsten Schwingungsnormen, die Messungen von Menschen in Gebäuden definieren, sind:
- ISO 2631-2: Dieser internationale Standard ist in der gesamten EU weit verbreitet. Es verwendet den quadratischen Mittelwert (RMS) der Vibration mit Wm-Gewichtung, um die Exposition des Menschen gegenüber Ganzkörpervibrationen in Gebäuden zu quantifizieren.
- BS 6472-1: Diese Norm wird überwiegend im Vereinigten Königreich verwendet und verwendet den Vibration Dose Value (VDV), eine Metrik, die empfindlicher auf kurzzeitige, starke Vibrationen reagiert, die für Menschen normalerweise am störendsten oder störendsten sind .
- DIN 4150-2: Diese in Deutschland übernommene Norm verwendet den KörperBeurteilungspegel (KB), eine Einheit, die die Auswirkungen kurz- und langfristiger Vibrationen auf Gebäude und Menschen darin bewertet.
Jede dieser Normen verfügt über eine eigene Methode zur Bewertung und Begrenzung von Vibrationen, um die Sicherheit und den Komfort der Gebäudenutzer zu gewährleisten.
Was sind die Quellen für Erschütterungen in Gebäuden?
Erschütterungen in Gebäuden Quellen erzeugen kontinuierlich oder periodisch Erschütterungen, und ihr Abstand zum Gebäude kann konstant oder variabel sein. Vibrationsquellen können innerhalb des Gebäudes liegen, etwa durch laufende Maschinen oder Lüftungen, aber auch Quellen außerhalb des Gebäudes, etwa durch die Durchfahrt schwerer Fahrzeuge, Züge oder Straßenbahnen oder auf Baustellen. Menschen können passive Empfänger von Schwingungen sein, das heißt, sie haben keinen direkten Einfluss auf die Schwingungsquelle. Wenn ein Gebäude Erschütterungen ausgesetzt ist, können diese über die Struktur auch auf Personen im Gebäudeinneren übertragen werden. Durch die Struktur übertragene mechanische Schwingungen verwandeln sich in Luftschall, die wir im Inneren hören oder in Form von Vibrationen direkt auf uns einwirken.
Wie beurteilt man Erschütterungen in Gebäuden?
Zur Beurteilung von Erschütterungen in Gebäuden ist die richtige Auswahl von Bewertungskriterien, geeigneten Indikatoren und Vibrationsmessstandards erforderlich. Erschütterungsquellen wie laufende Maschinen oder Fahrzeuge auf Straßen können Auswirkungen auf Menschen in Gebäuden haben und sollten anhand effektiver Vibrationswerte in Terzbändern, RMS oder VDV (Vibrationsdosiswert) bewertet werden.
Welche Methoden gibt es zur Messung von Erschütterungen in Gebäuden?
Zwei Methoden zur Messung von Erschütterungen in Gebäuden sind die Auswertung in Terz und die Auswertung auf Basis gewichteter Werte (RMS oder VDV). Der Hauptunterschied zwischen den beiden Ansätzen ist der Detaillierungsgrad: Die Terzanalyse liefert detaillierte Informationen über Vibrationen bei verschiedenen Frequenzen, während RMS und VDV ein einziges Gesamtmaß für den Vibrationspegel oder die Vibrationsdosis liefern. Welche Schwingungsmessmethode am besten geeignet ist, hängt von der spezifischen Anwendung und dem Messstandard ab.
Was ist Vibrationskomfort?
Unter Vibrationskomfort versteht man das Vibrationsniveau, das es Personen innerhalb eines Gebäudes ermöglicht, ihre spezifischen Aktivitäten komfortabel und effektiv auszuführen, ohne dass es zu Beeinträchtigungen durch übermäßige oder störende Vibrationen kommt. Diese Grenzwerte akzeptabler Vibrationen stellen sicher, dass die Lebensqualität, Produktivität und das allgemeine Wohlbefinden der Bewohner nicht beeinträchtigt werden.
Zur Beurteilung des Schwingungskomforts in Gebäuden werden mehrere Indikatoren herangezogen, darunter die folgenden:
- RMS (Root Mean Square): Dies ist ein statistisches Maß, das die Stärke der Schwingungsbewegung quantifiziert. RMS liefert ein Maß für den Energieinhalt der Schwingung und ist nützlich für die Bestimmung des Gesamtschwingungsniveaus.
- VDV (Vibrationsdosiswert): Der VDV ist ein Indikator, der sowohl die Amplitude als auch die Dauer der Vibration berücksichtigt und empfindlicher auf kurzzeitige Vibrationen mit hoher Amplitude reagiert als der RMS-Wert. VDV stellt die kumulative Exposition über einen bestimmten Zeitraum dar und wird verwendet, um die Wahrscheinlichkeit negativer Kommentare von Personen abzuschätzen, die den Vibrationen ausgesetzt sind.
- Frequenzanalyse (Terzbänder): Durch die Aufteilung der Gesamtschwingung in verschiedene Frequenzbänder können detailliertere Informationen über die Schwingungseigenschaften gewonnen werden. Bestimmte Frequenzen können die menschliche Gesundheit stärker stören oder schädigen als andere.
- Maximaler transienter Vibrationswert (MTVV): Dieser dient zur Beurteilung kurzzeitiger, intermittierender Vibrationen, die ebenfalls Beschwerden oder Schäden verursachen können.
- Crest-Faktor: Dies ist das Verhältnis des Spitzenwerts zum RMS-Wert. Ein hoher Crest-Faktor könnte auf eine Vibration mit scharfen Spitzen hinweisen, die selbst bei relativ niedrigem RMS-Wert zu Unbehagen oder Schäden führen kann.
- Dominante Frequenz: Dies ist die Frequenz, bei der die höchste Schwingungsebene auftritt. Einige Frequenzen können störender oder schädlicher sein als andere. Daher kann es hilfreich sein, die vorherrschende Frequenz zu kennen.
Was ist ein Vibrationsdosiswert (VDV)?
Der Vibrationsdosiswert (VDV) ist ein Parameter zur Beurteilung der Wahrscheinlichkeit, dass Personen Beschwerden über störende Vibrationen in Gebäuden einreichen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um ein Maß, das vorhersagt, wie wahrscheinlich es ist, dass die Bewohner des Gebäudes die Vibrationen als störend oder störend empfinden. VDV ist ein Maß zur Quantifizierung der menschlichen Vibrationsexposition unter Berücksichtigung der Amplitude der Vibration und ihrer Dauer. Es stellt die kumulative Exposition über einen bestimmten Zeitraum dar und ist besonders nützlich für Situationen, in denen die Vibrationspegel erheblich schwanken. VDV reagiert empfindlicher auf kurzzeitige, starke Vibrationen, die für Menschen typischerweise am störendsten oder störendsten sind, und ist daher ein wichtiger Parameter bei der Beurteilung des Komforts und der Sicherheit von Menschen in vibrierenden Umgebungen, wie z. B. Gebäuden, die Verkehr oder Industrieaktivitäten ausgesetzt sind.
Wie werden Schwingungen in Gebäuden nach VDV bewertet?
Die Bewertung von Vibrationen in Gebäuden anhand des Vibrationsdosiswerts (VDV) umfasst mehrere Schritte:
- Messung: Vibrationspegel werden über einen bestimmten Zeitraum, typischerweise 16 Stunden tagsüber und 8 Stunden nachts, an relevanten Orten im Gebäude gemessen oder vorhergesagt. Diese Messungen sollten entsprechend gewichtet werden, um die menschliche Reaktion auf Vibrationen genau wiederzugeben.
- Berechnung des VDV: Der Vibrationsdosiswert wird aus den gemessenen oder vorhergesagten Vibrationspegeln abgeleitet. Der VDV berücksichtigt nicht nur die Amplitude der Vibration, sondern auch deren Dauer und stellt so die kumulative Belastung über den gegebenen Zeitraum dar.
- Bewertung anhand von Standards: Der berechnete VDV wird dann mit den Schwellenwerten verglichen, die in relevanten Standards wie ISO 2631-2, BS 6472-1 oder länderspezifischen Standards definiert sind. Diese Normen definieren VDV-Bereiche für verschiedene Raumtypen (z. B. Wohngebäude, Krankenhäuser, Büros und Werkstätten) und Tageszeiten.
Laut BS 6472-1 gelten für Wohngebäude an einem 16-Stunden-Tag folgende VDV-Bereiche:
- Geringe Wahrscheinlichkeit eines negativen Kommentars: 0,2 bis 0,4 m·s^1,75
- Negativer Kommentar möglich: 0,4 bis 0,8 m·s^1,75
- Nachteiliger Kommentar wahrscheinlich: 0,8 bis 1,6 m·s^1,75
Für Wohngebäude während einer 8-Stunden-Nacht gelten folgende VDV-Bereiche:
- Geringe Wahrscheinlichkeit eines negativen Kommentars: 0,1 bis 0,2 m·s^1,75
- Negativer Kommentar möglich: 0,2 bis 0,4 m·s^1,75
- Nachteiliger Kommentar wahrscheinlich: 0,4 bis 0,8 m·s^1,75
Für Büros und Werkstätten an einem 16-Stunden-Tag sind die VDV-Bereiche mit dem Faktor 2 bzw. 4 zu multiplizieren.
- Interpretation und Maßnahmen: Abhängig vom Vergleich mit den Schwellenwerten können Maßnahmen empfohlen werden, um die Vibrationspegel bei Bedarf zu reduzieren. Dazu kann es gehören, die Vibrationsquelle zu modifizieren, die Struktur des Gebäudes zu ändern, um Vibrationen zu dämpfen, oder die Nutzung des Gebäudes zu ändern.
Wie misst man Erschütterungen in der Gebäudefrequenz?
Zur Messung von Erschütterungen in Gebäudefrequenzen wird die RMS-Analyse in ⅓-Oktavbändern verwendet. Durch die Messung in Terzbändern ist es möglich, genau zu analysieren, bei welchen Frequenzen die Werte überschritten werden, und Schwingungsquellen zu identifizieren.
Welche Geräte werden für Vibrationsmessungen in Gebäuden verwendet?
Die für Schwingungen bei Gebäudemessungen verwendete Instrumentierung wird durch entsprechende Normen wie ISO 8041-1 oder DIN 45669-1 definiert. In der Praxis sollte die Instrumentierung zur Schwingungsmessung in Gebäuden folgende Anforderungen erfüllen:
- Empfindlichkeit der Wandler: Die Empfindlichkeit der zur Schwingungsmessung verwendeten Wandler (Sensoren) sollte mindestens 1 V/ms-2 betragen. Dies ist ein Maß dafür, wie viel elektrisches Ausgangssignal bei einem gegebenen Vibrationseingang erzeugt wird.
- Auflösung der Messung: Die erwartete Auflösung einer solchen Messung beträgt mindestens 10-4 ms-2 des Effektivwerts des Signals. Dies ist die kleinste Änderung des Vibrationspegels, die das Messsystem erkennen kann.
- Frequenzbereich des Rekorders: Der Rekorder sollte Vibrationen ab 0,5 Hz aufwärts erfassen. Dies ist der Frequenzbereich, den das System genau messen kann.
- Sensorbefestigung und Ausrichtung: Der Sensor sollte an einer Messscheibe befestigt werden und Vibrationen in drei Richtungen registrieren. Damit sollen alle möglichen Bewegungen des Gebäudes erfasst werden, die in jede Richtung auftreten können.
- Messscheibe: Die Scheibe soll einen Durchmesser von etwa 30 cm haben und 30 kg wiegen. Es sollte drei Stützpunkte haben. Das Gewicht und die Stützen sorgen für eine gute Kopplung zwischen Sensor und Struktur, die für genaue Messungen notwendig ist.
Was ist ein Gebäudeerschütterungsbericht?
Ein Bericht über Vibrationen im Gebäude ist ein umfassendes Dokument, das die Verfahren, Ergebnisse und Analysen von Vibrationsmessungen in einem Gebäude detailliert beschreibt. Folgendes beinhaltet es normalerweise:
- Ziel der Messungen: Im Bericht sollte klar dargelegt werden, warum die Messungen durchgeführt wurden. Dies kann zur routinemäßigen Überwachung, als Reaktion auf Beschwerden, zur Beurteilung neuer Maschinen usw. dienen.
- Methodik und Einhaltung von Standards: Der Bericht muss die zur Durchführung der Messungen verwendeten Methoden angeben und bestätigen, dass diese Methoden den relevanten Standards wie ISO 2631, BS 6472 oder DIN 4150 entsprechen.
- Schwingungsquellen: Beschreibung der Schwingungsquellen, wie Maschinen, Verkehr, Bautätigkeit usw., die während der Messungen vorhanden waren.
- Verwendete Ausrüstung: Detaillierte Informationen über die für die Messungen verwendete Ausrüstung, einschließlich der Art der Sensoren, Datenerfassungssysteme und der für die Analyse verwendeten Software.
- Messpunkte: Informationen darüber, wo die Messungen durchgeführt wurden. Die bei den Messungen verwendeten Messpunkte sollten klar identifizierbar sein, häufig mithilfe von Diagrammen oder Fotos, um diese Identifizierung zu erleichtern.
- Ergebnisse: Eine Zusammenfassung der Messergebnisse, normalerweise in tabellarischer Form, häufig zusammen mit grafischen Darstellungen der Daten. Dazu können Zeitverläufe, Frequenzspektren und statistische Analysen der Schwingungspegel gehören.
- Analyse: Eine Interpretation und Analyse der Ergebnisse, Erläuterung ihrer Bedeutung im Kontext des Ziels der Messungen und Schlussfolgerungen über die Auswirkungen der Vibrationen auf das Gebäude und seine Bewohner.
- Empfehlungen: Bei Bedarf Empfehlungen für Maßnahmen zur Reduzierung von Vibrationen oder für weitere Untersuchungen.
Jeder Bericht sollte so erstellt werden, dass er für die Zielgruppe, die von Gebäudeverwaltern und Bewohnern über Ingenieure bis hin zu Regulierungsbehörden reichen kann, klar und leicht verständlich ist.
