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Vibração do edifício

Danos por vibração em edifícios

Definição

A vibração de edifícios é definida pela norma DIN 4150-3 como uma oscilação mecânica de corpos sólidos que têm o potencial de causar desconforto a pessoas ou danos a estruturas. Seguindo a norma DIN, o dano é um efeito permanente de vibração que reduz a capacidade de manutenção de uma estrutura ou de um dos seus componentes.

Efeitos das vibrações de edifícios e do solo:

  • danos à estrutura dos edifícios, incluindo danos por fadiga, tais como rachaduras e rupturas,
  • danos no conteúdo de edifícios, incluindo equipamento electrónico sensível e obras de arte,
  • perturbação do conforto humano,
  • efeitos audíveis tais como ruído de estrutura e ruído secundário de elementos ou conteúdos de construção

Em cada caso, a resposta à vibração deve ser avaliada utilizando equipamento apropriado e comparada com as normas exigidas.

Fontes de vibração

A norma ISO 4866 define uma fonte de vibração como um simples ou múltiplo corpo sólido, líquido ou gasoso causador de vibração no seu ambiente. As fontes de vibração comuns são:

  • locais de construção e equipamento de escavação,
  • tráfego ferroviário e rodoviário (fonte mais comum),
  • maquinaria industrial induziu vibrações,
  • equipamento mecânico,
  • baixa frequência, ondas de pressão aerotransportadas emitidas por veículos pesados, aviões, equipamento mecânico, ou jacto.

Medição de vibrações em edifícios

Medida

Como medir a vibração de um edifício?

A vibração que ocorre numa estrutura pode ser detectada diretamente utilizando um acelerómetro, um transdutor de deslocamento, ou um transdutor de velocidade. A medida é uma Velocidade de Pico de Partículas que é o valor absoluto máximo do sinal não ponderado (sinal de velocidade de partícula) durante toda a medição.

Segundo a norma DIN 4150-3, a medição da estrutura como um todo deve ser baseada na velocidade de vibração do piso mais elevado, medida em duas direções horizontais. Como alternativa à avaliação das vibrações horizontais do piso mais elevado, as medições podem também ser feitas na fundação.

Como medir a vibração do conteúdo do edifício?

As vibrações que influenciam objetos sensíveis em edifícios são avaliadas utilizando um acelerómetro, ou um transdutor de velocidade que mede paredes ou vibrações do chão. Seguindo a norma IEST, o RMS da velocidade de vibração em bandas de 1/3 de oitava é utilizado para medir os efeitos da vibração do chão em equipamento sensível em edifícios.

Como pode ser medida a percepção humana das vibrações nos edifícios?

A exposição humana à vibração do chão é avaliada utilizando um acelerómetro, ou um transdutor de velocidade. Seguindo as normas ISO, medidas comuns da resposta humana a pavimentos vibratórios são o PEAK e RMS da aceleração vibratória ou velocidade ou VDV da aceleração vibratória.

Quais são os níveis de vibração perceptíveis para os seres humanos?

Segundo a norma ISO 2631-1, a aceleração de PEAK de 0,015 m/s2 é um nível de vibração aceitável para os ocupantes do edifício. Se as vibrações do piso estiverem apenas ligeiramente acima deste nível, é provável que os ocupantes do edifício se queixem. Na prática, a vibração perceptível dos utilizadores do edifício varia de 0,01 m/s2 a 0,02 m/s2 PEAK.

O American Institute of FTA (Federal Transit Administration) e a FRA (Federal Railroad Administration) mencionam limites de baixas amplitudes de 0,045 a 0,08 para a percepção humana da velocidade de vibração.

A norma alemã DIN 4150-2, estabelece o limite para seres humanos em 0,1 KB, onde 1 KB é referido como 1 mm/s de um RMS ponderado de velocidade de vibração perceptível.

Normas de vibração da estrutura do edifício

As normas mais reconhecidas para medições de vibrações estruturais são ISO 4866, British BS 7385-2, e German DIN 4150-3. Todas estas três normas utilizam o método de Velocidade de Pico de Partículas (PPV) e FFT para definir a Frequência Dominante.

O que são PPV e Frequência Dominante?

O método para PPV Velocidade de Pico de Partículas e Frequência Dominante (DF) é descrito na Norma Alemã DIN 4150-3. O PPV é um valor máximo da amplitude do sinal de dominância temporal da velocidade de vibração. Para detectar uma frequência dominante de PPV, o método requer a realização de uma análise FFT. O resultado de tal análise é o valor de PPV e a sua correspondente frequência dominante para cada eixo (X, Y, Z). Cada par de PPV e o seu DF são utilizados como coordenadas de pontos que são comparadas com a curva de limite de vibração.

Critérios e limites

A norma DIN 4150-3 define os valores que devem ser cumpridos para evitar danos e impactos nas estruturas. Aplicam-se diferentes limites de PPV, dependendo dos tipos de edifícios na gama de frequências de 1 Hz a 100 Hz:

  • de 20 mm/s até 50 mm/s – para edifícios utilizados em edifícios comerciais e industriais,
  • de 4 mm/s até 20 mm/s para edifícios residenciais,
  • de 3 mm/s até 10 mm/s para edifícios sensíveis a vibrações com grande valor intrínseco

Norma Britânica BS 7385-2

BS 7385-2 orienta a avaliação da possibilidade de danos induzidos por vibrações em edifícios devido a uma variedade de fontes comuns. As fontes comuns de vibração consideradas incluem explosões, demolições, estacas, tratamentos do solo (por exemplo, compactação), equipamento de construção, tunelização, tráfego rodoviário e ferroviário, e vibrações induzidas por máquinas industriais. Dá orientações sobre os níveis de vibração acima dos quais as estruturas de construção podem ser danificadas. Apenas o efeito direto da vibração nos edifícios é considerado. Os efeitos indiretos na estrutura do edifício devido ao movimento do solo, o movimento de objetos soltos dentro dos edifícios, a possibilidade de danos em equipamento sensível, e o efeito das vibrações nas pessoas estão fora do âmbito desta norma. A frequência mais baixa proveniente de fontes comuns de origem humana é de 1 Hz e a frequência mais alta esperada, quer de máquinas, quer de explosões de construção próximas em solo duro é de 1 000 Hz, no entanto, para selecionar valores-guia mais limitados de 4 Hz a 250 Hz é tido em consideração. As normas BS indicam dois tipos de edifícios:

  • estruturas reforçadas ou emolduradas Edifícios industriais e comerciais pesados,
  • Estruturas não reforçadas ou emolduradas leves Edifícios de tipo residencial ou comercial ligeiro.

Vibrações de curto e longo prazo

A norma DIN 4150-3 divide as vibrações em:

  • vibrações de curto prazo, que não ocorrem com frequência suficiente para causar fadiga e não causam ressonância nas estruturas avaliadas,
  • as vibrações de longo prazo, por outro lado, são todos tipos de vibrações que não podem ser classificadas como vibrações de curto prazo

O que são as curvas VC para vibração?

VC Vibration Criterion Curves expressed as 1/3 octave bands of RMS vibration velocity, são limites de vibração usados pelo padrão americano IEST para a medição de equipamento sensível à vibração.

Para cumprir os padrões americanos (IEST) que usam bandas de 1/3 de oitava VC Vibration Criterion Curves expressed in RMS vibration velocity, o método da banda de 1/3 de oitava compara os resultados RMS em cada banda com a curva limite. Assim, de facto, todo o espectro é utilizado para comparação, ao contrário do método FFT em que o ponto (PPV, DF) é posicionado em relação à curva.

O que são modos de vibração?

Um modo de vibração é um método de vibração, ou um padrão de vibração quando aplicado a um sistema ou estrutura com muitos pontos e amplitudes de movimento variáveis. Os dois elementos de um modo de vibração são, uma variação temporal da vibração e, em segundo lugar, uma variação espacial da amplitude do movimento através da estrutura.

Medição

Instrumentação

Medidor de Vibração

Os instrumentos utilizados para efetuar medições como nesta norma devem cumprir os requisitos especificados na norma DIN 45669-1.  A vibração que ocorre numa estrutura pode ser detectada diretamente utilizando um acelerómetro, um transdutor de deslocamento ou um transdutor de velocidade.

Detecção de PPV

A velocidade de pico da partícula é o valor absoluto máximo do sinal não ponderado (sinal de velocidade da partícula) ao longo da duração da medição.

Valor da Dose de Vibração

VDV é medido como o integral da quarta potência da aceleração vibratória instantânea ponderada é utilizado para avaliação da gravidade da vibração impulsiva e intermitente (BS 6472:1)

SvanNET Cloud

SvanNET é uma solução de nuvem que fornece o acesso directo aos dados de medição, análise de vibração e ferramentas de relatório.

O monitor de vibração do edifício deve cumprir os requisitos da norma DIN 45669-1. Esta norma especifica os requisitos para sistemas de medição de vibrações (medidores de vibrações) e especifica procedimentos de verificação que são classificados em termos de esforço e precisão. Estes medidores de vibração podem ser utilizados no campo do controlo de vibrações para medir as vibrações mecânicas que afetam os edifícios e/ou os seres humanos nos edifícios.

Os medidores de vibração de edifícios devem medir o deslocamento vibratório, a velocidade da vibração (velocidade das partículas) ou a aceleração vibratória (aceleração das partículas) e registrá-la r durante um determinado período de tempo. O limite de detecção não deve ser superior a 0,05 mm/s para a velocidade de pico das partículas.

Vamos falar de

Vibrações do edifício e do solo







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