Skip links

Vibrațiile clădirilor

Deteriorarea clădirilor prin vibrații

Definiție

Vibrațiile clădirilor sunt definite de standardul DIN 4150-3 ca fiind oscilații mecanice ale corpurilor solide care au potențialul de a provoca disconfort persoanelor sau deteriorări ale structurilor. Conform standardului DIN, deteriorarea este un efect permanent al vibrațiilor care reduce capacitatea de funcționare a unei structuri sau a uneia dintre componentele sale.

Efectele vibrațiilor în clădiri și în sol:

  • deteriorarea structurii clădirilor, inclusiv deteriorarea prin oboseală, cum ar fi fisurarea și ruperea,
  • deteriorarea conținutului clădirilor, inclusiv a echipamentelor electronice sensibile și a operelor de artă,
  • perturbarea confortului uman,
  • efecte audibile, cum ar fi zgomotul transmis de structură și zdruncinăturile secundare ale elementelor de construcție sau ale conținutului.

În fiecare caz, răspunsul la vibrații ar trebui să fie evaluat cu ajutorul unui echipament adecvat și comparat cu standardele necesare.

Surse de vibrații

Standardul ISO 4866 definește o sursă de vibrații ca fiind un corp solid, lichid sau gazos, simplu sau multiplu, care provoacă vibrații în mediul său. Sursele comune de vibrații sunt:

  • șantiere de construcții și echipamente de excavare,
  • traficul feroviar și rutier (cea mai frecventă sursă),
  • vibrațiile induse de utilajele industriale,
  • echipamente mecanice,
  • undele de presiune de joasă frecvență, în aer, emise de vehicule grele, aeronave, echipamente mecanice sau explozii.

 

Măsurarea vibrațiilor în clădiri

Cum se măsoară vibrațiile unei clădiri?

Vibrațiile care se produc într-o structură pot fi detectate direct cu ajutorul unui accelerometru, al unui traductor de deplasare sau al unui traductor de viteză. Măsura este o Viteză de vârf a particulelor, care reprezintă valoarea absolută maximă a semnalului neponderat (semnalul de viteză a particulelor) pe toată durata măsurătorii.

În conformitate cu DIN 4150-3, măsurarea structurii ca întreg se bazează pe viteza de vibrație a podelei celei mai înalte, măsurată în două direcții orizontale. Ca o alternativă la evaluarea vibrațiilor orizontale ale etajului cel mai de sus, se pot efectua măsurători și la fundație.

Cum se măsoară vibrațiile conținutului clădirii?

Vibrațiile care influențează obiectele sensibile din clădiri se evaluează cu ajutorul unui accelerometru sau al unui traductor de viteză care măsoară vibrațiile pereților sau ale podelei. În conformitate cu standardul IEST, pentru a măsura efectele vibrațiilor podelei asupra echipamentelor sensibile din clădiri se utilizează valoarea efectivă a vitezei de vibrație în benzi de 1/3 de octavă.

Cum poate fi măsurată percepția umană a vibrațiilor din clădiri?

Expunerea umană la vibrațiile podelei este evaluată cu ajutorul unui accelerometru sau al unui traductor de viteză. În conformitate cu standardele ISO, măsurile obișnuite ale răspunsului uman la vibrațiile podelelor sunt PEAK și RMS ale accelerației vibrațiilor sau ale vitezei sau VDV ale accelerației vibrațiilor.

Care sunt nivelurile de vibrații perceptibile pentru oameni?

Conform ISO 2631-1, accelerația de vârf a vibrațiilor de 0,015 m/s2 este un nivel de vibrații acceptabil pentru ocupanții clădirilor. Dacă vibrațiile podelei sunt doar puțin peste acest nivel, atunci este probabil ca ocupanții clădirii să se plângă. În practică, vibrațiile perceptibile de către utilizatorii clădirii variază între 0,01 m/s2 și 0,02 m/s2 PEAK.

Institutul american FTA (Federal Transit Administration) și FRA (Federal Railroad Administration) menționează limite de amplitudine scăzute de 0,045 până la 0,08 pentru percepția umană a vitezei de vibrație.

Standardul german DIN 4150-2 stabilește limita pentru ființele umane la 0,1 KB, unde 1 KB se referă la 1 mm/s de RMS ponderat al vitezei perceptibile a vibrațiilor.

Standardele privind vibrațiile din structura clădirilor

Cele mai cunoscute standarde pentru măsurarea vibrațiilor structurale sunt ISO 4866, BS 7385-2 britanic și DIN 4150-3 german. Toate aceste trei standarde utilizează metoda Viteza particulelor de vârf (Peak Particle Velocity – PPV) și FFT pentru a defini frecvența dominantă.

Ce sunt PPV și frecvența dominantă?

Metoda pentru viteza de vârf a particulelor PPV și frecvența dominantă (DF) este descrisă în standardul german DIN 4150-3. PPV este o valoare maximă a amplitudinii semnalului în domeniul timp al vitezei de vibrație. Pentru a detecta o frecvență dominantă a PPV, metoda necesită efectuarea unei analize FFT. Rezultatul unei astfel de analize este valoarea PPV și frecvența dominantă corespunzătoare acesteia pentru fiecare axă (X, Y, Z). Fiecare pereche de PPV și DF a acesteia sunt utilizate ca coordonate punctuale care sunt comparate cu curba limită de vibrații.

Criterii și limite

Standardul DIN 4150-3 definește valorile care trebuie respectate pentru a evita deteriorarea și impactul asupra structurilor. Se aplică limite PPV diferite în funcție de tipurile de clădiri în intervalul de frecvență de la 1 Hz la 100 Hz :

  • de la 20 mm/s până la 50 mm/s – pentru clădirile utilizate pentru clădiri comerciale și industriale,
  • de la 4 mm/s până la 20 mm/s pentru clădirile rezidențiale,
  • de la 3 mm/s până la 10 mm/s pentru clădirile sensibile la vibrații care au o mare valoare intrinsecă.

Standardul britanic BS 7385-2

BS 7385-2 ghidează evaluarea posibilității de deteriorare indusă de vibrații în clădiri din cauza unei varietăți de surse comune. Printre sursele comune de vibrații care sunt luate în considerare se numără exploziile, demolările, piloții, tratamentele solului (de exemplu, compactarea), echipamentele de construcții, tunelurile, traficul rutier și feroviar și vibrațiile induse de utilajele industriale. Acesta oferă îndrumări cu privire la nivelurile de vibrații peste care structurile clădirilor ar putea fi deteriorate. Este luat în considerare doar efectul direct al vibrațiilor asupra clădirilor. Efectele indirecte asupra structurii clădirilor datorate mișcării solului, mișcării obiectelor libere din interiorul clădirilor, posibilitatea deteriorării echipamentelor sensibile și efectul vibrațiilor asupra persoanelor nu fac parte din domeniul de aplicare al prezentului standard. Cea mai joasă frecvență care provine din surse obișnuite create de om este de 1 Hz, iar cea mai înaltă frecvență așteptată fie de la mașini, fie de la exploziile de construcții apropiate pe teren dur este de 1 000 Hz; cu toate acestea, pentru a selecta valori orientative, se ia în considerare o gamă mai limitată de 4 Hz până la 250 Hz. Standardele BS indică două tipuri de clădiri:

  • structuri armate sau cu cadre Clădiri industriale și comerciale grele,
  • structuri nearmate sau structuri cu cadre ușoare Clădiri rezidențiale sau de tip comercial ușor.

Vibrații pe termen scurt și lung

Standardul DIN 4150-3 împarte vibrațiile în:

  • vibrații pe termen scurt, care nu se produc suficient de frecvent pentru a provoca oboseală și nu provoacă rezonanță în structurile evaluate,
  • vibrații pe termen lung, pe de altă parte, sunt toate tipurile de vibrații care nu pot fi clasificate ca vibrații pe termen scurt

Ce sunt curbele VC pentru vibrații?

Curbele criteriilor de vibrații VC, exprimate ca benzi de 1/3 de octavă ale vitezei de vibrație RMS, sunt limite de vibrație utilizate de standardul american IEST pentru măsurarea echipamentelor sensibile la vibrații.

Pentru a respecta standardele americane (IEST) care utilizează curbe de criteriu de vibrații VC în benzi de 1/3 octavă exprimate în viteza de vibrație RMS, metoda benzilor de 1/3 octavă compară rezultatele RMS din fiecare bandă cu curba limită. Deci, de fapt, întregul spectru este utilizat pentru comparație, spre deosebire de metoda FFT, în care punctul (PPV, DF) este poziționat față de curbă.

Ce sunt modurile de vibrație?

Un mod de vibrație este o metodă de vibrație sau un model de vibrație atunci când este aplicat unui sistem sau unei structuri cu multe puncte și cu amplitudini variabile de mișcare. Cele două elemente ale unui mod de vibrație sunt, în primul rând, o variație în timp a vibrației și, în al doilea rând, o variație spațială a amplitudinii mișcării în cadrul structurii.

 

Instrumentație

Contor de vibrații

Instrumentele utilizate pentru a efectua măsurători conform prezentului standard trebuie să îndeplinească cerințele specificate în DIN 45669-1. Vibrațiile care se produc într-o structură pot fi detectate direct cu ajutorul unui accelerometru, al unui traductor de deplasare sau al unui traductor de viteză.

Detectarea PPV

Viteza maximă a particulelor este valoarea absolută maximă a semnalului neponderat (semnalul de viteză a particulelor) pe durata măsurătorii.

Valoarea dozei de vibrații

VDV se măsoară ca integrală a puterii a patra a accelerației instantanee ponderate a vibrațiilor și este utilizată pentru evaluarea severității vibrațiilor impulsive și intermitente (BS 6472:1).

svannet cloud

SvanNET cloud

SvanNET este o soluție cloud care oferă acces direct la datele de măsurare, la instrumentele de analiză a vibrațiilor și de raportare.

Monitorul de vibrații al clădirii trebuie să îndeplinească cerințele standardului DIN 45669-1. Acest standard specifică cerințele pentru sistemele de măsurare a vibrațiilor (contoare de vibrații) și specifică procedurile de verificare care sunt clasificate în funcție de efort și precizie. Aceste contoare de vibrații pot fi utilizate în domeniul controlului vibrațiilor pentru a măsura vibrațiile mecanice care afectează clădirile și/sau oamenii din clădiri.

Contorul de vibrații pentru clădiri trebuie să măsoare deplasarea vibrațiilor, viteza vibrațiilor (viteza particulelor) sau accelerația vibrațiilor (accelerația particulelor) și să o înregistreze r pe o anumită perioadă de timp. Limita de detecție nu trebuie să fie mai mare de 0,05 mm/s pentru viteza de vârf a particulelor.

 

Cele mai recente Videoclipuri