Ermittlungsverfahren
Je nach Aufgabenstellung können Erschütterungen bei vorhandenen Erschütterungsquellen gemessen oder bei geplanten Quellen anhand von Berechnungsverfahren prognostiziert werden.
Messung
Zur Beurteilung von Erschütterungsimmissionen durch Messungen kommen Messsysteme zum Einsatz, die den Anforderungen der DIN 45669-1 entsprechen müssen.
Je nach Aufgabenstellung müssen die Messaufnehmer in Fundamentnähe, in den Deckenfeldmitten und in der obersten Deckenebene im Gebäude platziert werden. Die ermittelten Messergebnisse werden nach den Vorgaben der DIN 4150-2 für die Einwirkung auf Menschen in Gebäude bzw. nach der DIN 4150-3 für die Einwirkungen auf die Bauwerke ausgewertet und mit den entsprechenden Anhaltswerten der Norm beurteilt.
Für die Beurteilung der Einwirkungen auf den Menschen in Gebäuden werden die bewerteten Schwinggrößen KBFTi der jeweiligen Teilabschnitte erfasst. Hierbei handelt es sich um jeweils den größten Wert, der in einem Zeitfenster von 30 s auftritt. In Abbildung 1 ist die Ermittlung der KBFTi-Werte dargestellt. Der Taktmaximal-Effektivwert KBFTm ergibt sich nach der nachfolgenden Gleichung, wobei N die Anzahl der Takte von jeweils 30 s darstellt. Werte für KBFTI ≤ 0,1 werden dabei mit dem Wert 0 ersetzt, da diese Erschütterungen in der Regel nicht wahrnehmbar sind.
Abbildung 1 Ermittlung der Taktmaximalwerte
Als Messgröße zur Beurteilung der Erschütterungseinwirkungen auf bauliche Anlagen wird der Betrag der höchsten unbewerteten Schwinggeschwindigkeit vmax herangezogen. Bei kurzzeitigen Erschütterungen muss zusätzlich die maßgebliche Frequenz bestimmt werden. In Abbildung 2 ist die Schwinggeschwindigkeit v in [mm/s] über die Zeit t [s] aufgetragen. Die zur Beurteilung heranzuziehende Größe vmax beträgt im dargestellten Beispiel den Betragswert von -24,3mm/s (siehe Abbildung 2).
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Abbildung 2 Ermittlung der höchsten unbewerteten Schwinggeschwindigkeit
Prognose
Die Prognose von Erschütterungen kann rein numerisch oder in einem kombinierten Verfahren aus Messung und Berechnung erfolgen. Prognosen sollten immer so ausgelegt sein, dass sie ein Ergebnis auf der „sicheren Seite“ liefern. Je einfacher und somit ungenauer das Prognoseverfahren ist, desto höhere Sicherheiten muss dieses enthalten, um nachweisen zu können, dass die Anhaltswerte sicher eingehalten werden. Sofern das vereinfachte Prognoseverfahren nicht zu einer sicheren Beurteilung führt, muss das Prognosemodell verfeinert werden. Dies erfolgt z. B. in dem man ein spektrales Prognoseverfahren verwendet. Solche Prognosen können dann im Regelfall nur noch durch spezialisierte Ingenieurbüros erstellt werden. In diese Prognose fließt sowohl die Emission, der Ausbreitungsweg und ggf. auch erforderliche Schutzmaßnahmen ein. Bei der Dimensionierung von Schutzmaßnahmen ist ein spektrales Prognoseverfahren unumgänglich, da das Schutzsystem auf den Emittenten abgestimmt sein muss.