Welche Normen beschreiben Erschütterungsmessungen im Bauwesen?
Der Prozess der Erschütterungsmessungen im Bauwesen unterliegt in den einzelnen Ländern verschiedenen Vorschriften. Die in Deutschland am häufigsten verwendete Norm für Gebäudeschwingungsmessungen ist DIN 4150-3. In Polen gilt inzwischen die Norm PN-B-02170:2016-12 für die Übertragung von Vibrationen vom Boden auf Gebäude. Beide Normen beschreiben die Methoden zur Messung von Gebäudeschwingungen, die Indikatoren oder Skalen zur Bestimmung des Ausmaßes des Einflusses und die geeignete Ausrüstung sowie das Format für die Darstellung der Messergebnisse.
Wie misst man die Auswirkungen von Vibrationen auf Gebäude?
Bei der Messung von Gebäudeschwingungen werden Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- oder Wegparameter verwendet. Die Wahl des geeigneten Parameters hängt von einer gründlichen Analyse der Gebäudestruktur ab. Für jeden Parameter wird auch die Schwingungsfrequenz berücksichtigt. Der Standardfrequenzbereich für Tests liegt typischerweise zwischen 0,5 Hz und 100 Hz, mit einem Geschwindigkeitsbereich von 0,0001 m/s bis 1 m/s. Für die Messung kurzperiodischer Schwingungen empfiehlt sich die Verwendung von Terzbändern oder der Fast-Fourier-Transformation (FFT)-Analyse bis 100 Hz.
Welche Art von Messgeräten für Gebäudeschwingungs-messungen?
Die Gebäudeschwingungsmessungen werden mit einem Messgerät oder Analysator mit angeschlossenem Schwingungsbeschleunigungsmesser oder Geophon durchgeführt. Die Empfindlichkeit des Geophons sollte mindestens 15 V/ms-1 betragen, während die empfohlene Empfindlichkeit für Wandler 10 V/g beträgt. Bei akkreditierten Methoden ist es notwendig, die Unsicherheit der Messwerte zu bestimmen. Die Zielunsicherheit sollte weniger als 20 % betragen. Es ist notwendig, anhand der Messungen die Schwingungsdauer ermitteln zu können.
Wie werden die Messpunkte bereitgestellt?
Die Messpunkte sind unter Berücksichtigung der verwendeten Messmethode anzuordnen. Die Punkte sollten entsprechend den Koordinaten des Rechtecksystems drei Messrichtungen bestimmen – zwei horizontale x und y und eine vertikale z. Die Wandler sollten an starren Knotenpunkten der Struktur angebracht werden; Sie sollten direkt an der Gebäudestruktur befestigt werden.
Was sollte der Bericht enthalten?
Ein gut erstellter Vibrationsmessbericht sollte den Zweck der Messung klar darlegen, die verwendete Norm angeben (z. B. die deutsche DIN 4150-3 oder die polnische PN-B-02170:2016-12), die gewählte Messmethode detailliert beschreiben und die Quellen beschreiben Vibrationen und listen Sie die verwendeten Geräte und Messobjekte auf. Die Ergebnisse sollten als Vibrogramme dargestellt werden. Der Bericht sollte die Lage der Messpunkte angeben und eine Darstellung der Schwingungszeitverläufe enthalten. Darüber hinaus sollte der Bericht genaue Informationen über die meteorologischen Bedingungen und etwaige Störungen enthalten, die sich möglicherweise auf die Messergebnisse ausgewirkt haben.
Wie dringen Schwingungen in das Gebäude ein?
Über den Boden und seine Bauwerke können Schwingungen über einen materiellen Weg auf Gebäude übertragen werden. Diese Vibrationen können auf vom Menschen verursachte Quellen zurückzuführen sein, beispielsweise durch vorbeifahrende Züge, schwere Fahrzeuge, Bau- und Wartungsarbeiten. Es ist auch wichtig, über die Auswirkungen technischer Geräte innerhalb von Gebäuden nachzudenken, wie z. B. Lüftungsanlagen, die ebenfalls Vibrationen verursachen können, die sich durch die Struktur bis in die oberen oder unteren Stockwerke ausbreiten.
Gebäudeschwingungs-messungen: Welchen Einfluss haben Schwingungen auf ein Gebäude?
Abhängig von der Stärke der auf das Gebäude einwirkenden Vibrationen können diese zu erheblichen Schäden am Bauwerk führen. Zerstörungen können sich beispielsweise in Rissen im Putz äußern. Materielle Geräusche werden letztlich als Luftschall in die Innenräume des Gebäudes abgestrahlt. Die Schädlichkeit von Vibrationen für Personen und Maschinen innerhalb von Gebäuden sollte zusätzlich zur Schädlichkeit von Vibrationen für die Struktur berücksichtigt werden.
Was ist ein Vibrogramm?
Ein Vibrogramm ist eine Aufzeichnung der Änderung der Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Verschiebung von Schwingungen an einem bestimmten Punkt und in einer bestimmten Richtung als Funktion der Zeit. Es handelt sich also um eine Aufzeichnung von Schwingungsparametern, die an einem bestimmten Messpunkt für eine bestimmte Schwingungsrichtung und -zeit auftreten. Messungen der Erschütterung von Gebäuden nutzen Schwingungsspektren in Berichten für die durchgeführten Schwingungsmessungen oder Messmodelle.
Was sind Kurzzeitschwingungen, Langzeitschwingungen und kontinuierlich auftretende Schwingungen?
In polnischen Normen sind kurzfristige Vibrationen Vibrationen, die nicht länger als 3 Minuten pro Tag dauern. Unter Langzeitvibrationen versteht man Vibrationen, die zwischen 3 und 30 Minuten pro Tag andauern. Die dritte Vibrationsart ist die kontinuierliche Vibration, also eine Vibration, die länger als 30 Minuten pro Tag anhält. In der deutschen DIN ist die Kurzzeitschwingungsdefinition auf Schwingungen beschränkt, die nicht häufig genug auftreten, um eine strukturelle Ermüdung zu verursachen, und die keine Resonanz in der zu bewertenden Struktur hervorrufen.
Was ist die MRSA- und THA-Methode?
Die Methoden MRSA (Modal Response Spectrum Analysis) und THA (Time History Analysis) werden verwendet, um die Reaktion eines Gebäudemodells auf kinematische Kräfte zu bestimmen. Die MRSA-Methode basiert auf der Verwendung eines Antwortspektrums, während die THA-Methode die Integration von Bewegungsgleichungen über die Zeit nutzt. Die MRSA-Methode ermöglicht die Verwendung eines Geschwindigkeitsantwortspektrums.
Was ist kinematischer Antrieb?
Der kinematische Antrieb ist die Vibration des Gebäudes, die durch die Bewegung des Fundaments verursacht wird. Der Antrieb wird in Form von Vibrogrammen auf der x-, y- und z-Achse dargestellt. Die Bestimmung der Kraft erfolgt mittels MRSA- oder THA-Methoden. Der Messpunkt sollte an einem starren Knotenpunkt der Struktur auf der Seite der Vibrationsquelle liegen. Die Kraft kann in einem bereits in Betrieb befindlichen Gebäude oder in der Entwurfsphase ermittelt werden. Wenn nur die Konstruktion des Gebäudes vorliegt, ist es möglich, die Kraft anhand ähnlicher Fälle vorherzusagen.
Wann können die Auswirkungen von Vibrationen bei der Gebäudeplanung vernachlässigt werden?
Die erste Voraussetzung für die Vernachlässigung des Einflusses von Vibrationen ist der Wert der Beschleunigungsamplitude der horizontalen Bodenbewegung am Standort des Gebäudes; sie sollte weniger als 0,05 ms2 betragen. Um diese Bedingung zu erfüllen, ist es erforderlich, das Gebäude in einem Abstand von mindestens 25 m von der Achse des Eisenbahngleises, mindestens 15 m von der Achse des Straßenbahngleises oder der Achse der nächstgelegenen Fahrspur zu platzieren Mindestens 20 m von der mit Bauarbeiten verbundenen Vibrationsquelle und mehr als 60 m von der Trasse der Straßenrüttelwalzen entfernt. Das Gebäude sollte außerdem außerhalb der seismischen Einflusszone liegen.
Wie kann ein Gebäude beschädigt werden?
Gemäß der Messnorm gibt es zwei Arten von Schäden: nichtstrukturelle Schäden und Schäden an tragenden Elementen. Zur ersten Schadensart zählen vor allem Kratzer und Risse im Putz sowie das Lösen von Tür- und Fensterbefestigungen. Möglicherweise bemerken Sie auch, dass Wandfliesen und Verkleidungen abfallen. Schäden an tragenden Elementen sind durch Risse und Brüche in Fundamenten, tragenden Wänden, Stürzen und Pfeilern gekennzeichnet. Solche Schäden schwächen die Festigkeit der Gebäudestruktur erheblich.
Welche Vibrationsquellen können ein Gebäude beschädigen?
Erschütterungsquellen, die ein Gebäude beschädigen können, sind beispielsweise Bewegungen durch Bauarbeiten auf Nachbargrundstücken, Bodenbewegungen durch seismische Erschütterungen im Zusammenhang mit Minenbetrieben oder ständige Erschütterungen bei der Durchfahrt schwerer Fahrzeuge, Straßenbahnen oder Züge.
Was ist, wenn es sich bei der der Vibration ausgesetzten Struktur nicht um ein Gebäude handelt?
In solchen Fällen greift das Prüflabor SVANTEK auf die DIN 4150-3 „Schwingungen in Bauwerken, Teil 3: Einwirkungen auf Bauwerke“ zurück, die die Messung von Schwingungseinwirkungen auf andere Bauwerke als das Gebäude ermöglicht.
