Ehemals Curt-Risch-Institut für Dynamik, Schall- und Messtechnik und Institut für Statik. LEIBNIZ UNIVERSITÄT HANNOVER Prof. Dr.-Ing. habil. R.

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1 Ehemals Curt-Risch-Institut für Dynamik, Schall- und Messtechnik und Institut für Statik LEIBNIZ UNIVERSITÄT HANNOVER Prof. Dr.-Ing. habil. R. Rolfes Gutachten über die zu erwartenden Schwingungseinwirkungen in das Gebäude An der Saline 10 in Bad Pyrmont infolge Schwerlastverkehrs Bearbeiter: Dipl. Ing. S. Zerbst Hannover, 30. August 2011 ISD-A-13/2011

2 Einleitung Das Institut für Statik und Dynamik der Leibniz Universität Hannover wurde beauftragt Schwingungsmessungen im Wohngebäude An der Saline 10 in Bad Pyrmont durchzuführen. Ziel der Untersuchung war es die Schwingungseinwirkungen infolge Schwerlastverkehrs einzuschätzen, die sich im Rahmen einer zukünftig veränderten Verkehrsführung in dieser Straße einstellt. Durchführung der Messungen Der Messaufbau im Wohngebäude wurde gemäß DIN 4150, Teil 3 konzipiert, sodass aus den Messergebnissen ermittelt werden kann, ob die entstehenden Schwingungen in der Lage sind Schäden am Gebäude zu verursachen. Ein beladener LKW wurde in unterschiedlichen Geschwindigkeiten, in beiden Fahrtrichtungen am Gebäude vorbeigeführt und die Strukturantworten erfasst. Folgende Messorte wurden eingerichtet. Ein Messpunkt auf dem Fundament des Gebäudes, der die Schwingungen in allen drei Hauptkoordinaten-Richtungen erfasst. Ein Messpunkt auf der Erdgeschossdecke eines nachträglich errichteten Anbaus, der dem Gebäude vorgelagert ist und somit am dichtesten zur Straße liegt. Ein Messpunkt auf der Geschossdecke des ersten Obergeschoss des Wohngebäudes, der jeweils die Schwingungen in allen drei Hauptkoordinaten-Richtungen erfasst. Für die Messungen wurden Schwinggeschwindigkeitsaufnehmer eingesetzt, die ab einer Frequenz von f > 4,5 Hz unverzerrt arbeiten und somit durch die technischen Spezifikationen für die Erstellung dieses Gutachtens geeignet sind. Die Datenerfassung erfolgte mit einem Messverstärker der Fa. Iotech zur Datenaufbereitung sowie einem Notebook zur Datenvisualisierung und Datenspeicherung. Das Messsystem wurde manuell gesteuert wodurch jede gemessene LKW-Fahrt direkt zugeordnet werden kann. 2

3 Messpunkte An der Saline 10 (Bad Freienwalder Brücke) Lageplan Umgebung 3

4 Straßenverlauf und Lage der Messpunkte 4

5 Wirkung der Erschütterungen auf Bauwerke Die DIN 4150, Teil 3 (1999) macht Aussagen über den Schadenseinfluss von Erschütterungen auf bauliche Anlagen. Einen wesentlichen Einfluss auf die Standsicherheit der Konstruktion hat der Baugrund. Es kann davon ausgegangen werden, dass größere Setzungen ausgeschlossen sind, solange die Beschleunigungsamplituden auf dem Boden vor dem Gebäude den Wert von nicht wesentlich überschreiten. Die Scherfestigkeit des Bodens nimmt erst für Werte a > 300 cm/s² ab. Daraus ist zu erkennen, dass bei tragfähigem Boden auch bei Beschleunigungsamplituden in einem gewissem Bereich über a = 100 cm/s² mit grösseren Setzungen nicht zu rechnen ist. Für die Beurteilung, ob durch Erschütterungen Schäden am Gebäude auftreten können oder bereits aufgetreten sind, wird der größte am Fundament auftretende Scheitelwert der Schwinggeschwindigkeit herangezogen. Als besondere Absicherung kann für die Beurteilung auch die resultierende Schwinggeschwindigkeit herangezogen werden. Diese bildet sich aus den maximalen Scheitelwerten der einzelnen Koordinatenrichtungen. In Tabelle 1 der DIN 4150, Teil 3 sind Anhaltswerte der Schwinggeschwindigkeiten v i genannt, bei deren Einhaltung Schäden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchtwertes nicht zu erwarten sind. Für Gebäude, die sich in einem Erhaltungszustand entsprechend den allgemein anerkannten Regeln der Bautechnik befinden, ist ein Anhaltswert von angesetzt. Für gut ausgesteifte Bauten ist ein Wert von zulässig. 5

6 Für Bauten, die besonders erschütterungsempfindlich sind oder unter Denkmalschutz stehen, ist ein Wert von anzusetzen. Desweiteren sind Schäden an erschütterungsempfindlichen Gebäuden nicht zu erwarten, solange die horizontalen Schwingungsamplituden gemessen auf der obersten Geschossdecke sind. Beschädigungen an Geschossdecken-Konstruktionen sind in der Regel nicht zu erwarten, solange die vertikalen Schwingungen sind. Bei resultierenden Schwinggeschwindigkeiten von sind auch an nichttragenden Bauteilen Schäden allein infolge von Erschütterungen ausgeschlossen (z.b. Putzrisse, Glasschäden). 6

7 Darstellung der Messergebnisse Schwingungen im Gebäude Bezüglich der Wirkung von Schwingungen auf Baukonstruktionen ist die Größe der resultierenden Schwinggeschwindigkeit am Fundament ausschlaggebend. Am Fundament des Gebäudes trat am ein Maximalwert von auf. Der Anhaltswert von v R,Fundament 3 mm/s wird nicht erreicht bzw. überschritten.. Im Obergeschoss des Gebäudes trat am ein Maximalwert von. auf. Der Anhaltswert von v R,Obergeschoss 2,5 mm/s wird nicht erreicht bzw. überschritten. Auf der Veranda des Gebäudes trat am ein Maximalwert von auf. Für alle untersuchten Teile des Gebäudes ist das Schwingungsniveau infolge Schwerlastverkehrs sehr gering. Nach dem heutigen Stand der Technik ist eine Verminderung des Gebrauchswertes der Baustruktur somit nicht zu erwarten. Die gemessenen Werte bewegen sich im Bereich der sog. Fühlschwelle des Menschen. Es ist nicht auszuschliessen, dass der Schwerlastverkehr zu einer Belästigung der Bewohner führen kann.. 7

8 Zusammenfassung Die Messungen der Schwingungsamplituden, während der gezielten Vorbeifahrt eines beladenen LKW am Wohnhaus An der Saline 10 in Bad Pyrmont und die daraus ermittelten Schwinggeschwindigkeiten haben zu dem Ergebnis geführt, dass die Anhaltswerte der DIN 4150, Teil 3, ab denen eine Verminderung des Gebrauchswertes der Baukonstruktion nicht mehr auszuschliessen ist, dauerhaft und eindeutig unterschritten worden sind. Selbst wenn es sich bei dem Wohnhaus um eine Konstruktion handeln würde, die nach DIN 4150 als besonders erschütterungsempfindlich einzustufen ist, bleiben auch in diesem Fall die Anhaltswerte klar unterschritten. Auf dieser Grundlage kann ausgeschlossen werden, dass das Gebäude An der Saline 10 in Bad Pyrmont durch Schwerlastverkehr beeinträchtigt wird. Geschäftsführender Leiter: Prof. Dr.-Ing habil. R. Rolfes Bearbeiter: Dipl.-Ing. S. Zerbst 8

9 Anlage 1 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 20 km/h, Richtg. A MP 1 : Fundament 9

10 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 20 km/h, Richtg. A MP 2 : Anbau / Veranda 10

11 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 20 km/h, Richtg. A MP 3 : 1.OG Mauerwerk außen 11

12 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 30 km/h, Richtg. A MP 1 : Fundament 12

13 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 30 km/h, Richtg. A MP 2 : Anbau / Veranda 13

14 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 30 km/h, Richtg. A MP 3 : 1.OG Mauerwerk außen 14

15 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 40 km/h, Richtg. A MP 1 : Fundament 15

16 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 40 km/h, Richtg. A MP 2 : Anbau / Veranda 16

17 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (MB Axor 3243, Gewicht 32 t) mit 40 km/h, Richtg. A MP 3 : 1.OG Mauerwerk außen 17

18 Beladener Kies-Lkw (32 t) bremst scharf (intervallweise) in Höhe Hauseingang (Richtg. A) MP 1 : Fundament 18

19 Beladener Kies-Lkw (32 t) bremst scharf (intervallweise) in Höhe Hauseingang (Richtg. A) MP 2 : Anbau / Veranda 19

20 Beladener Kies-Lkw (32 t) bremst scharf (intervallweise) in Höhe Hauseingang (Richtg. A) MP 3 : 1.OG Mauerwerk außen 20

21 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (32 t) mit 30 km/h, Richtg. B, dicht am Haus MP 1 : Fundament 21

22 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (32 t) mit 30 km/h, Richtg. B, dicht am Haus MP 2 : Anbau / Veranda 22

23 Vorbeifahrt eines beladenen Kies-Lkw (32 t) mit 30 km/h, Richtg. B, dicht am Haus MP 3 : 1.OG Mauerwerk außen 23

24 Ruhepegel (kein Fahrzeug o.ä.) MP 1 : Fundament 24

25 Ruhepegel (kein Fahrzeug o.ä.) MP 2 : Anbau / Veranda 25

26 Ruhepegel (kein Fahrzeug o.ä.) MP 3 : 1.OG / Mauerwerk außen 26