Hur mäter man vibrationer i en byggnad?
Vibrationer som uppstår i en struktur kan detekteras direkt med hjälp av en accelerometer, en givare för förskjutning eller en givare för hastighet. Måttet är en toppartikelhastighet som är det maximala absoluta värdet för den ovägda signalen (partikelhastighetssignalen) under hela mätningen.
Enligt DIN 4150-3 ska mätningen av strukturen som helhet baseras på vibrationshastigheten på det översta golvet, mätt i två horisontella riktningar. Som ett alternativ till att utvärdera de horisontella vibrationerna på översta våningen kan mätningar också göras vid fundamentet.
Hur mäter man byggnadsvibrationer?
Vibrationer som påverkar känsliga föremål i byggnader bedöms med hjälp av en accelerometer eller en givare som mäter vägg- eller golvvibrationer. Enligt IEST-standarden används RMS för vibrationshastigheten i 1/3-oktavband för mätning av golvvibrationernas effekter på känslig utrustning i byggnader.
Hur kan den mänskliga uppfattningen av byggnadsvibrationer mätas?
Människans exponering för golvvibrationer bedöms med hjälp av en accelerometer eller en givare för hastighet. Enligt ISO-standarder är vanliga mätningar av helkroppsvibrationer från vibrerande golv PEAK och RMS för acceleration av vibrationer eller hastighet eller VDV för acceleration av vibrationer.
Vad är nivåer för vibrationer som är uppfattbara för människor?
Enligt ISO 2631-1 är en PEAK acceleration på 0,015 m/s2 en acceptabel vibrationsnivå för byggnadsvibrationer. Om golvvibrationerna bara ligger något över denna nivå kommer byggnadsvibrationerna sannolikt att klaga. I praktiken varierar byggnadsanvändarnas uppfattbara vibrationer från 0,01 m/s2 till 0,02 m/s2 PEAK.
American Institute of FTA (Federal Transit Administration) och FRA (Federal Railroad Administration) nämner gränser för låga amplituder på 0,045 till 0,08 för mänsklig uppfattning av hastigheten på vibrationerna.
Den tyska standarden DIN 4150-2 sätter gränsen för människor till 0,1 KB, där 1 KB refereras till som 1 mm/s av en viktad RMS av den uppfattbara hastigheten på vibrationerna.
Standarder för byggnadsvibrationer
De mest välkända standarderna för mätning av vibrationer i byggnader är ISO 4866, brittiska BS 7385-2 och tyska DIN 4150-3. Alla dessa tre standarder använder PPV-metoden (toppartikelhastighet) och FFT för att definiera den dominerande frekvensen.
Vad är PPV och dominerande frekvens?
Metoden för PPV toppartikelhastighet (PPV) och dominant frekvens (DF) beskrivs i den tyska standarden DIN 4150-3. PPV är ett maximalt värde för amplitud av signalen i tidsdomänen för hastighet vid vibrationer. För att upptäcka en dominerande frekvens för PPV kräver metoden att man utför en FFT-analys. Resultatet av en sådan analys är PPV-värdet och dess motsvarande dominerande frekvens för varje axel (X, Y, Z). Varje par av PPV och dess DF används som punktkoordinater som jämförs med gränsvärdeskurvan för vibrationer.
Kriterier och gränsvärden
I standarden DIN 4150-3 definieras de värden som måste uppfyllas för att undvika skador och påverkan på konstruktioner. Olika PPV-gränser gäller beroende på byggnadstyp i frekvensområdet från 1 Hz till 100 Hz :
- från 20 mm/s upp till 50 mm/s – för byggnader som används för kommersiella och industriella byggnader,
- från 4 mm/s upp till 20 mm/s för bostadshus,
- från 3 mm/s upp till 10 mm/s för byggnader som är känsliga för vibrationer och som har ett stort egenvärde
Brittisk standard BS 7385-2
BS 7385-2 vägleder bedömningen av risken för skador orsakade av vibrationer i byggnadsvibrationer på grund av en rad olika vanliga källor. Vanliga vibrationskällor som beaktas är sprängning, rivning, pålning, markbehandling (t.ex. packning), byggutrustning, tunneldrivning, väg- och järnvägstrafik samt vibrationer från industrimaskiner. Den ger vägledning om de nivåer av vibrationer över vilka byggnadsvibrationer kan skadas. Endast den direkta effekten av vibrationer på byggnader beaktas. De indirekta effekterna på byggnadsvibrationer på grund av markvibrationer, förflyttning av lösa föremål i byggnader, risken för skador på känslig utrustning och effekten av vibrationer på människor omfattas inte av denna standard. Den lägsta frekvensen som härrör från vanliga källor som skapats av människan är 1 Hz och den högsta frekvensen som förväntas från antingen maskiner eller närliggande byggsprängningar på hård mark är 1 000 Hz, men för att välja riktvärden beaktas ett mer begränsat intervall på 4 Hz till 250 Hz. BS-standarderna anger två typer av byggnader:
- Förstärkta eller inramade strukturer Industriella och tunga kommersiella byggnader,
- oförstärkta eller lätta ramkonstruktioner Bostadsbyggnader eller byggnader av lätt kommersiell typ.
Kortsiktiga och långsiktiga vibrationer
Standarden DIN 4150-3 delar in vibrationer i:
- kortvariga vibrationer, som inte förekommer tillräckligt ofta för att orsaka utmattning och inte orsakar resonans i de bedömda strukturerna,
- långtidsvibrationer, å andra sidan, är alla typer av vibrationer som inte kan klassificeras som korttidsvibrationer
Vad är VC-kurvor för vibrationer?
VC-kurvor för vibrationer uttryckta som 1/3-oktavband av RMS-vibrationshastighet är vibrationsgränser som används av den amerikanska standarden IEST för mätning av vibrationskänslig utrustning.
För att uppfylla amerikanska standarder (IEST) som använder 1/3-oktavband VC-kurvor för vibrationer uttryckta i RMS-vibrationshastighet, jämför 1/3-oktavbandsmetoden RMS-resultat i varje band med gränskurvan. Hela spektrumet används alltså för jämförelsen, till skillnad från FFT-metoden där punkten (PPV, DF) placeras i förhållande till kurvan.
Vad är vibrationer?
Ett vibrationsläge är en metod för vibrationer eller ett mönster av vibrationer när det tillämpas på ett system eller en struktur med många punkter och varierande amplituder av rörelse. De två elementen i ett vibrationsläge är dels en tidsvariation av vibrationen, dels en rumslig variation av rörelsens amplitud över strukturen.
