5. Erschütterungen. 1. Ausbreitung von Erschütterungen. 2. Beurteilung von Erschütterungen. 3. Reduktion von Erschütterungen

Transkript

1 1. Ausbreitung von Erschütterungen 2. Beurteilung von Erschütterungen 3. Reduktion von Erschütterungen

2 Grundsätzliche Überlegungen

3 Grundsätzliche Überlegungen

4 Grundsätzliche Überlegungen Sender Weg Empfänger Kopplung Herausforderung: Bodenkennziffern - Wellengeschwindigkeiten Schichtungen andere Einflüsse

5 Grundsätzliche Überlegungen

6 Grundsätzliche Überlegungen Einfluss der Reflexion und Refraktion

7 Einflussfaktoren: Bodenaufbau Schichtung Belastungsfunktion Amplituden und Frequenzgehalt und. Kopplung Bauwerk Boden Energieverluste lokale Besonderheiten sehr komplexes System, daher: Numerische Betrachtungen Semiempirische Ansätze auf einfachem Modell Messungen (siehe Beispiel Seesturmbahn Howey, KB Bewertung)

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9 Cranger Kirmis Herne, Google maps, panoramio.com

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11 Beispiel zur Numerik Normalerweise: - Verwendung der Boundary Element Methode (Vermeidung von Randeinflüssen des Netzes) - Verfeinerung des Netzes im wesentlichen Bereich - In der Regel rein elastische Berechnung und nur bei Linienbauten 2D Berechnungen zulässig - Verfeinerte Berechnung mit plastodynamischen Ansätzen möglich aber extrem Aufwändig BEM FEM

12 Beispiel: Entwicklung eines semi-empirischen problemspezifischen Ansatzes (Ausbreitungs- Abnahmebezeihung) Erschütterungsausbreitung bei Verkehrswegen Erschütterungsausbreitung bei Stossartigen Ereignissen

13 Vorgehensweise bei der Ermittlung der Ausbreitungs Abnahmebeziehung

14 Darstellung der Erschütterung aus der Akkustik in Form von Dezibeln Erschütterungen werden durch Geschwindigkeiten erfasst und gemessen Wichtig: Wellengeschwindigkeit ist ungleich Partikelgeschwindigkeit Partikelgeschwindigkeit ist abhängig von der Wellengeschwindigkeit und der Belastungsfunktion

15 Partikelgeschwindigkeit:

16 Darstellung der Erschütterung aus der Akkustik in Form von Dezibeln Partikelgeschwindigkeit in db-schreibweise db v 20 log v vref v v ref Partikelgeschwindigkeit [mm/s] Referenzwert früher: mm/s heute: 10-6 mm/s

17 Formeln Minus

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20 Erschütterung an der Quelle: Ist Abhängig von: der Belastungsfunktion der Kopplung der Quelle zum Boden der Ausbildung der Quelle und der umgebenden Struktur der Beschaffenheit des Bodens im unmittelbaren Nahbereichs der Tiefenlage der Quelle beeinflusst die Wellenart Daher: Am besten messen (i.d.r Admittanz: Zusammenhang zwischen Schwinggeschwindigkeit als Funktion der Frequenz / einwirkender Belastung)

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23 Folien 14-16

24 Verluste im Uebertragungsmedium geometrische Dämpfung / Abstrahldämpfung Materialdämpfung (Verformungsarbeit) Dämpfung durch Reflexion / Refraktion

25 Verluste im Uebertragungsmedium geometrische Dämpfung / Abstrahldämpfung Die Amplitude ist proportional zu: Punktquelle r -1 Raumwellen in Tiefe r -2 Raumwellen an Oberfläche r -1/2 Rayleighwellen Linienquelle r -1/2 Raumwellen in Tiefe r -1 Raumwellen an Oberfläche r 0 Rayleighwellen

26 Allgemein (2) Raumwellen

27 Verluste im Uebertragungsmedium Materialdämpfung (Verformungsarbeit): Echte Dämpfung i.d.r. nur im Nahbereich der Quelle Dämpfung durch Reflexion / Refraktion sehr komplex

28 Verluste im Uebertragungsmedium durch semi-empirische Kurven Folie 21

29 Verstärkung / Reduktion am Empfänger Einfluss der Kopplung Boden Bauwerk B Einfluss der Verstärkung im Bauwerk C

30 Einfluss der Kopplung Boden Bauwerk - Eigenschaften des Gebäudes - Frequenz der Einwirkung - Verluste aufgrund unterschiedlicher Impedanzen (Folie 22)

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34 Ausbreitung der Erschütterungen bei Sprengungen oder Rammarbeiten Bei Rammarbeiten wird W durch Maschinenspezifische Parameter ersetzt. Bestimmung der Faktoren durch Experimente und Variation (Folie 24)

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36 Beispiele Rammen (Folie 26/27)

37 Beurteilung von Erschütterungen Beurteilung bzgl: Bauwerke Geräte Einrichtungen Menschen Massnahmen müssen wirtschaftlich sinnvoll sein Daher SN a: Gibt Richtwerte keine Grenzwerte Kriterium ist die Wertverminderung (Folie)

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41 Folien (bis Rissgefahr)

42 Beurteilung der Einwirkung auf Menschen Folie Tab5.8, Folien 1-3

43 Beurteilung der Einwirkung auf Menschen Folie Tab5.8, Folien 1-3

44 Beurteilung der Einwirkung auf Menschen Folie Tab5.8, Folien 1-3

45 Beurteilung der Einwirkung auf Menschen, im Zweifelsfall nur durch Messungen. Dann im Gebäude an realistischer Lokation und in allen Richtungen

46 Beurteilung der Einwirkung auf Menschen. Bewertung basiert auf der Vektorkurve

47 Beurteilung der Einwirkung auf Menschen. Bewertung basiert auf der Vektorkurve und Frequenzbereich

48 Folie 3, Bsp. Basel

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50 Hotel Intercontinental, Kairo Wn/

51 Achterbahn im Hotel-Gebäude Wn/

52 Versuch der Bewertung der Erschütterungen auf Menschen Resultate sehr unterschiedlich je nach Norm und Einsatz

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54 O-Norm mit Körperschall, Folien Körperschall

55 Erschütterungsreduktion Bauliche Massnahmen bei der Quelle (Folie Bahn) B. Massnahmen auf dem Übertragungsweg Massnahmen beim Empfänger

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58 Folien Dämpfung, Bsp Basel

59 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg Möglichkeiten: Schlitze (offen gefüllt) Dauerhaftigkeit?? Unterhaltskosten Wände (Material) Steifigkeit, Geometrie Künstlicher Felshorizont

60 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg Möglichkeiten: Schlitze (offen gefüllt) Dauerhaftigkeit?? Unterhaltskosten Wände (Material) Steifigkeit, Geometrie Künstlicher Felshorizont

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62 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

63 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

64 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

65 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

66 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

67 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

68 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche

69 Erschütterungsreduktion auf dem Übertragungsweg, Zentrifugenmodellversuche