Erschütterungsschutz. Von der Baugrube bis zum Luxusliner. beraten planen prüfen

Transkript

1 Von der Baugrube bis zum Luxusliner beraten planen prüfen

2 Was sind Erschütterungen? Schall ist hörbar (hier: Körperschall) (Körperschall-Frequenzbereich über 50 Hz) Vibrationen bzw. Erschütterungen sind spürbar (Frequenzbereich unter 80 Hz) Quellen für Erschütterungen, z. B.: Schienenverkehr, Straßenverkehr Haustechnische Anlagen (z. B. Kältemaschinen, Kompressoren) Medizinische Großgeräte (z. B. Kernspintomographen)

3 Beurteilungskriterien für Erschütterungen Abgrenzung der Aufgabenstellung DIN 4150 Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 3 Einwirkung von Erschütterungen auf Bauwerke Lärm- und Vibrationsschutzverordnung Gesundheits- und Arbeitsschutz VDI 2038 Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Gerätespezifische Anforderungen Erschütterungsempfindliche Geräte

4 Beurteilungskriterien für Erschütterungen Abgrenzung der Aufgabenstellung DIN 4150 Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 3 Einwirkung von Erschütterungen auf Bauwerke Lärm- und Vibrationsschutzverordnung Gesundheits- und Arbeitsschutz VDI 2038 Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Gerätespezifische Anforderungen Erschütterungsempfindliche Geräte

5 Beurteilungskriterien für Erschütterungen Abgrenzung der Aufgabenstellung DIN 4150 Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 3 Einwirkung von Erschütterungen auf Bauwerke Lärm- und Vibrationsschutzverordnung Gesundheits- und Arbeitsschutz VDI 2038 Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Gerätespezifische Anforderungen Erschütterungsempfindliche Geräte

6 Beurteilungskriterien für Erschütterungen Abgrenzung der Aufgabenstellung DIN 4150 Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 3 Einwirkung von Erschütterungen auf Bauwerke Lärm- und Vibrationsschutzverordnung Gesundheits- und Arbeitsschutz VDI 2038 Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Gerätespezifische Anforderungen Erschütterungsempfindliche Geräte

7 Beurteilungskriterien für Erschütterungen Abgrenzung der Aufgabenstellung DIN 4150 Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 3 Einwirkung von Erschütterungen auf Bauwerke Lärm- und Vibrationsschutzverordnung Gesundheits- und Arbeitsschutz VDI 2038 Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Gerätespezifische Anforderungen Erschütterungsempfindliche Geräte

8 DIN 4150, Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen

9 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 Erschütterungsübertragung, Beispiel Schienenverkehr

10 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 Sekundärer Luftschall, Beispiel Schienenverkehr

11 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 Erklärung Messtechnik und Prognosemodell

12 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 Eigenfrequenz / Resonanzfall Sekundäre Immission Primäre Immission

13 DIN 4150, Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen Projekt Reihenhausbebauung Wandererstraße, Nürnberg

14 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Wandererstraße, Nürnberg

15 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Wandererstraße, Nürnberg Schnitt Gebäude Zeile D

16 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Wandererstraße, Nürnberg

17 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Wandererstraße, Nürnberg

18 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Wandererstraße, Nürnberg

19 DIN 4150, Teil 2 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen Projekt Mehrfamilienwohnhaus Neumarkterstraße, Nürnberg

20 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Neumarkter Straße, Nürnberg Lageplan Schnitt

21 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Neumarkter Straße, Nürnberg

22 Erschütterungseinwirkungen auf Menschen DIN 4150 Teil 2 BV Neumarkter Straße, Nürnberg

23 DIN 4150, Teil 3 Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude Monitoring

24 Erschütterungs- und Lärm-Monitoring MPI München - Meldung 1 - Alarmschwelle 1 überschritten - (treshold value exceeded )

25 VDI Richtlinie 2038 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Schwingungsdesign einer Stahlträgerbrücke in der Kassenhalle der HypoVereinsbank in München

26 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Projektvorstellung: Stahlträgerbrücke HypoVereinsbank in München Büroflächenerweiterung durch Einbau einer Stahlträgerdecke

27 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Aufgabenstellung IST: Stahlträgerbrücke (Verkehrsweg) SOLL: Stahlträgerdecke (Büronutzung)

28 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Messtechnische Untersuchung der IST-Situation

29 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Experimentelle Modalanalyse Anordnung der Messpunkte Ermittelte Eigenformen MP22 MP20 MP18 MP16 MP14 MP12 MP10 MP8 MP21 MP19 MP17 MP15 MP13 MP11 MP9 MP7 Erste Eigenmode ca. 5 Hz Zweite Eigenmode ca. 8 Hz MP6 MP4 MP2 MP5 MP3 MP1 Baudynamikshaker Dritte Eigenmode ca. 20 Hz

30 frequenzbewertete Schwingstärke KB Fmax [-] Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit (VDI 2038) 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Geringer Komfort Mittlerer Komfort Hoher Komfort Quasistationär (eine laufende Person) Häufig (zwei synchron laufende Personen) Selten (Hüpfen)

31 frequenzbewertete Schwingstärke KB Fmax [-] Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit (VDI 2038) 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Geringer Komfort Mittlerer Komfort Hoher Komfort Quasistationär (eine laufende Person) Häufig (zwei synchron laufende Personen) Selten (Hüpfen)

32 frequenzbewertete Schwingstärke KB Fmax [-] Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit (VDI 2038) 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Geringer Komfort Mittlerer Komfort Hoher Komfort Quasistationär (eine laufende Person) Häufig (zwei synchron laufende Personen) Selten (Hüpfen) Fühlbarkeitsschwellen VDI 2057, zurückgezogen stark spürbar gut spürbar gerade spürbar

33 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen FE-Modell IST-Situation Erstellung eines FE-Modells Modellierung der bestehenden Brücke als Basis für weitere Varianten Bestandskonstruktion Profiltyp: HEB 240 Spannweite: 8,6 m Auflager: gelenkig zus. Ausbaulast: 4 kn/m²

34 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Validierung FE-Modell anhand der experimentellen Modalanalyse experimentell FEM f 5 Hz f = 5,5 Hz f 8 Hz f = 6,5 Hz f 20 Hz f = 22 Hz

35 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Validierung FE-Modell durch Vergleich der Strukturantworten Vergleich der Schwingungsamplituden bei Überquerung der Brücke Krafteinwirkung des Menschen (Schrittfrequenz ca. 1,5 bis 2,5 Hz) Vergleich der Strukturantworten Simulation (FEM) Messung Kragarm, Nord Viertelsp., Nord Feldmitte Viertelsp., Süd Kragarm, Süd 100 kg 0 0,5 1 1,5 2 v max,0-peak [mm/s]

36 Gebrauchstauglichkeit und personeninduzierte Schwingungen Ergebnis der Tragwerksoptimierung Notwendige Maßnahmen für eine hochwertige Büronutzung: Größere Trägerprofile HEA 300 Aufgeschweißte Stahlplatte Einseitige Einspannung Aussteifende Rahmenkonstruktion

37 Gerätespezifische Anforderungen Erschütterungsempfindliche Geräte

38 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Erschütterungsempfindliche Geräte, Kernspintomograph Lugano, Luftbild

39 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Erschütterungsempfindliche Geräte, Kernspintomograph Lugano, Grundriss/ Messgerät

40 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Erschütterungsempfindliche Geräte, Kernspintomograph Lugano, Messergebnisse hier: Güterzugverbeifahrt

41 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Erschütterungsempfindliche Geräte, Kernspintomograph Lugano, Lösungsansatz (Variante 1)

42 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Erschütterungsempfindliche Geräte, z. B. Rasterelektronenmikroskope Fraunhofer ISC Würzburg, Technikum III

43 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Prüffundamente für Elektromotoren hier: - Prüffundamente als 260 t schwere Stahlbetonfundamente - Eigenfrequenzen f < 3 Hz - Eigenmoden f > 150 Hz

44 Gerätespezifische Anforderungen - Kurzvorstellung Fachtechnische Unterstützung der weltweit ersten Aufstellung eines Kernspintomographen auf einem Schiff

45 Begleiten Sie uns weiterhin bei unserer Fahrt in die Zukunft wir finden auch die optimale Lösung für Ihr Projekt! beraten planen prüfen