Definition

Bygningsvibrationer er defineret af DIN 4150-3-standarden som en mekanisk svingning af faste legemer, der har potentiale til at forårsage ubehag for personer eller beskadigelse af strukturer. Efter DIN-standarden er skaden en permanent virkning af vibrationer, der reducerer brugbarheden af ​​en struktur eller en af ​​dens komponenter.

Bygnings- og jordvibrationseffekter:

• skader på bygningens struktur, herunder træthedsskader såsom revner og brud,
• skade på bygningens indhold, herunder følsomt elektronisk udstyr og kunstværker,
• forstyrrelse af menneskers komfort,
• hørbare effekter såsom strukturbåren støj og sekundær raslen af bygningselementer eller indhold

I hvert tilfælde bør reaktionen på vibrationer evalueres ved hjælp af passende udstyr og sammenlignes med de krævede standarder.

Vibrationskilder

ISO 4866-standarden definerer en vibrationskilde som et simpelt eller multipelt fast, flydende eller gasformigt legeme, der forårsager vibrationer i dets omgivelser. Almindelige vibrationskilder er:

• byggepladser og graveudstyr,
• jernbane- og vejtrafik (mest almindelig kilde),
• industrielle maskiner inducerede vibrationer,
• mekanisk udstyr,
• lavfrekvente luftbårne trykbølger udsendt af tunge køretøjer, fly, mekanisk udstyr eller sprængning.

Hvordan måler man en bygnings vibrationer?

Vibrationer, der forekommer i en struktur, kan detekteres direkte ved hjælp af et accelerometer, en forskydningstransducer eller en hastighedstransducer. Målingen er en Peak Particle Velocity, som er den maksimale absolutte værdi af det uvægtede signal (partikelhastighedssignal) gennem hele målingen.

Følger DIN 4150-3 måling af konstruktionen som helhed skal baseres på den øverste etage vibrationshastighed, målt i to vandrette retninger. Som et alternativ til at evaluere de øverste etage vandrette vibrationer, der kan også tages mål ved fundamentet.

Hvordan måler man vibrationer i bygningsindhold?

Vibrationer, der påvirker følsomme genstande i bygninger, vurderes ved hjælp af et accelerometer eller en hastighedstransducer, der måler vægge eller gulvvibrationer. Efter IEST standard bruges RMS for vibrationshastighed i 1/3 oktavbånd til at måle gulvvibrationseffekterne på følsomt udstyr i bygninger.

Hvordan kan menneskets opfattelse af vibrationer i bygninger måles?

Menneskets eksponering for gulvvibrationer vurderes ved hjælp af et accelerometer eller en hastighedstransducer. Efter ISO-standarder er almindelige mål for menneskelig reaktion på vibrerende gulve PEAK og RMS af vibrationsacceleration eller hastighed eller VDV af vibrationsacceleration.

Hvad er mærkbare vibrationsniveauer for mennesker?

Følger ISO 2631-1, vibrationen PEAK acceleration af 0,015 m/s2 er et acceptabelt vibrationsniveau for bygningens beboere. Hvis gulvvibrationerne kun er lidt over dette niveau, vil bygningens beboere sandsynligvis klage. I praksis varierer bygningsbrugernes mærkbare vibrationer fra 0,01 m/s2 til 0,02 m/s2 PEAK.

American Institute of FTA (Federal Transit Administration) og FRA (Federal Railroad Administration) nævner grænser for lave amplituder på 0,045 til 0,08 for menneskers opfattelse af vibrationshastighed.

Den tyske DIN 4150-2 standard, sætter grænsen for mennesker til 0,1 KB, hvor 1 KB refereres til som 1 mm/s af en vægtet RMS af mærkbar vibrationshastighed.

Vibrationsstandarder for bygningskonstruktioner

De mest genkendelige standarder for strukturelle vibrationsmålinger er ISO 4866, britiske BS 7385-2 og tyske DIN 4150-3. Alle disse tre standarder bruger Peak Particle Velocity (PPV) metode og FFT til at definere den dominerende frekvens.

Hvad er PPV og dominant frekvens?

Metoden til PPV Peak Particle Velocity og Dominant frekvens (DF) er beskrevet i tysk standard DIN 4150-3. PPV er en maksimal værdi af amplituden af ​​vibrationshastighedens tidsdomænesignal. For at detektere en dominerende frekvens af PPV kræver metoden at udføre en FFT-analyse. Resultatet af en sådan analyse er PPV-værdien og dens tilsvarende dominerende frekvens for hver akse (X, Y, Z). Hvert par af PPV og dets DF bruges som punktkoordinater, der sammenlignes med vibrationsgrænsekurven.

Kriterier og grænser

Standarden DIN 4150-3 definerer de værdier, der skal overholdes for at undgå skader og påvirkning af konstruktioner. Gør anderledes PPV grænser gælder afhængigt af bygningstyper i frekvensområdet fra 1 Hz til 100 Hz:

• fra 20 mm/s op til 50 mm/s – for bygninger, der anvendes til kommercielle og industrielle bygninger,
• fra 4 mm/s op til 20 mm/s for beboelsesbygninger,
• fra 3 mm/s op til 10 mm/s til bygning, der er følsom over for vibrationer, der har stor egenværdi

Britisk standard BS 7385-2

BS 7385-2 vejleder i vurderingen af muligheden for vibrationsfremkaldte skader i bygninger på grund af en række almindelige kilder. Almindelige vibrationskilder, der overvejes, omfatter sprængning, nedrivning, pæling, jordbehandlinger (f.eks. komprimering), entreprenørudstyr, tunnelering, vej- og jernbanetrafik og vibrationer forårsaget af industrimaskiner. Den giver vejledning om de vibrationsniveauer, over hvilke bygningskonstruktioner kan blive beskadiget. Kun den direkte effekt af vibrationer på bygninger tages i betragtning. De indirekte virkninger på bygningskonstruktionen som følge af jordbevægelser, bevægelse af løse genstande i bygninger, muligheden for beskadigelse af følsomt udstyr og virkningen af ​​vibrationer på mennesker er uden for denne standards anvendelsesområde. Den laveste frekvens, der stammer fra menneskeskabte almindelige kilder, er 1 Hz, og den højeste frekvens, der forventes fra enten maskineri eller tætte konstruktionssprængninger på hårdt underlag, er 1 000 Hz, men for at vælge vejledende værdier tages der hensyn til et mere begrænset område på 4 Hz til 250 Hz. BS-standarder angiver to typer bygninger:

• forstærkede eller indrammede strukturer Industrielle og tunge kommercielle bygninger,
• uarmerede eller let indrammede strukturer Beboelses- eller lette kommercielle bygninger.

Kortsigtede og langsigtede vibrationer

Standarden DIN 4150-3 opdeler vibrationer i:

• kortvarige vibrationer, som ikke forekommer hyppigt nok til at forårsage træthed og ikke forårsager resonans i de vurderede konstruktioner,
• langtidsvibrationer er derimod alle vibrationstyper, der ikke kan klassificeres som kortvarige vibrationer

Hvad er VC-kurver for vibrationer?

VC Vibration Criterion Curves udtrykt som 1/3 oktavbånd af RMS vibrationshastighed, er vibrationsgrænser, der anvendes af den amerikanske standard IEST til måling af vibrationsfølsomt udstyr.

For at opfylde amerikanske standarder (IEST), der bruger 1/3 oktavbånd VC Vibrationskriterium kurver udtrykt i RMS vibrationshastighed, sammenligner 1/3 oktavbåndsmetoden RMS resultater i hvert bånd med grænsekurven. Så faktisk bruges hele spektret til sammenligning i modsætning til i FFT-metoden, hvor punktet (PPV, DF) er placeret i forhold til kurven.

Hvad er vibrationstilstande?

En vibrationstilstand er en metode til vibration eller et vibrationsmønster, når det påføres et system eller en struktur med mange punkter og varierende bevægelsesamplituder. De to elementer i en vibrationstilstand er en tidsvariation af vibrationen og for det andet en rumlig variation af amplituden af ​​bevægelsen over strukturen.

Bygning vibrationsmonitor skal opfylde kravene i standarden DIN 45669-1. Denne standard specificerer krav til vibrationsmålesystemer (vibrationsmålere) og specificerer verifikationsprocedurer, der er klassificeret med hensyn til indsats og nøjagtighed. Disse vibrationsmålere kan bruges i Håndholdte af vibrationskontrol til at måle mekaniske vibrationer, der påvirker bygninger og/eller mennesker i bygninger.

Bygningsvibrationsmåler skal måle vibrationsforskydning, vibrationshastighed (partikelhastighed) eller vibrationsacceleration (partikelacceleration) og registrere det r over en given tidsperiode. Detektionsgrænsen må ikke være mere end 0,05 mm/s for den maksimale partikelhastighed.