Vibration - Vorsicht vor Überschreitungen

Vibra, wie Vibration, Vibra wie VIBRA-1

Stellen Sie sich vor, Sie wollen die Zugverbindung zwischen zwei Städten verbessern. Vielleicht schlagen Sie vor, die Anzahl der Gleise zu erhöhen. Vielleicht planen Sie, eine neue Strecke zu entwerfen, die durch Tunnel oder oberirdisch durch die Städte führt. Vielleicht wollen Sie auch einfach nur die Geschwindigkeit der Züge oder ihre Frequenz erhöhen. Aber Vorsicht, Vorsicht vor Erschütterungen! Wenn Sie eine Anlage umbauen oder neu errichten, könnten Sie neue Vibrationen erzeugen, die laut der Richtlinie für die Bewertung von Vibrationen und Körperschall von Schienenverkehrsanlagen (EVBSR, für Insider) die Anwohner stören. Um sicherzustellen, dass Sie diese Richtlinie einhalten, sollten Sie als ersten Schritt eine VIBRA-1-Analyse durchführen. Sie werden fragen: "Was ist VIBRA-1? Was ist diese Richtlinie?"

VIBRA-1, c’est quoi ?

Wenn ein Zug vorbeifährt, breitet sich eine Vibration von der Quelle bis zu den Gebäuden (...nah und weniger nah) aus. Die Vibration wird auf das Gebäude übertragen und setzt ihren Weg durch die Stockwerke fort, bis sie schliesslich in den Zimmern landet.

Quelle: ZC Ziegler Consultants AG

In diesem Zusammenhang legt die Richtlinie mehrere Schwellenwerte fest, um eine potenzielle Belästigung für die Bewohner dieser Gebäude zu vermeiden. Um zu überprüfen, ob die Änderungen oder die Schaffung des Weges nicht zu einer solchen Belästigung führen, können Sie die Software VIBRA-1 verwenden. Und los geht's mit der ersten Analyse!  

Abbildung: VIBRA-1 Software

Zu Beginn benötigen Sie Folgendes:

• um die Quelle zu definieren: die Art der Züge mit ihrer jeweiligen Frequenz, Länge und Geschwindigkeit.
• zur Bestimmung der Ausbreitung im Boden: die Geologie des Ortes (Tunnel, weicher oder harter Boden), das Vorhandensein von Weichen und der Abstand zwischen den Schienen und dem Gebäude,
• um die Übertragung zwischen Boden und Gebäude zu definieren: die Art der Schwingungskopplung zwischen dem Boden und dem Fundament des Gebäudes. Dies definiert, wie die Schwingungen vom Boden auf das Gebäude übertragen werden,
• um die Ausbreitung im Gebäude zu definieren: die Art der Konstruktion (Betonplatte, Holzbalken), die in Frage kommt.

Abbildung: Messung des Abstands zwischen dem Gebäude und den Schienen

Nachdem Sie diese Daten in die Software eingegeben haben, beginnt VIBRA-1 für Sie mit den Berechnungen! Es enthält eine Datenbank mit theoretischen Schwingungen pro Zugtyp und simuliert Vibrationen an der Quelle und breitet sie über den Boden bis zum Gebäude aus. VIBRA-1 enthält auch eine Datenbank mit typischen Übertragungsfunktionen vom Boden zum Gebäude und der Übertragung auf höhere Stockwerke je nach Bauart. VIBRA-1 kann empirisch die Schwingungen in der Mitte eines Raumes im Obergeschoss berechnen. Und schon geht es los! Aus den empirischen Schwingungen im Stockwerk wird im Laufe der Zeit eine Grösse namens KB (für Kennwerte zur Beurteilung von Erschütterungen) berechnet, die eine Kenngrösse für die Bewertung von Schwingungen ist. Von dieser Grösse leitet VIBRA-1 ein Maximum KBFMAX und einen gewichteten quadratischen Mittelwert (RMS) KBFTR ab.

Bewertung

Diese Mengen werden mit den Schwellenwerten verglichen, die in der DIN 4150-2 definiert sind, die als Grundlage für die EVBSR-Richtlinie dient: Ao = Höchstgrenze, Au = Mindestgrenze, Ar = "Mittelwert". Da VIBRA-1 stark empirisch ist, werden die Schwellenwerte durch 2 geteilt, um eine Sicherheitsmarge zu gewährleisten. Daher ergeben sich aus den Berechnungen drei Szenarien

• Wenn das KBFMAX-Maximum grösser als die Hälfte von Ao/2 ist (huch!), wird Ihr Projekt in der jetzigen Form nicht angenommen.
• Wenn das KBFMAX-Maximum kleiner als die Hälfte von Au/2 ist - das ist der Jackpot: kein Grund, weiter zu gehen - wird Ihr Projekt angenommen. 
• Wenn das KBFMAX-Maximum zwischen Au/2 und Ao/2 liegt - nehmen Sie KBFTR und prüfen Sie, ob es kleiner als oder gleich Ar ist. Wenn dies der Fall ist, wird Ihr Projekt angenommen. Andernfalls wird Ihr Projekt im aktuellen Zustand nicht durchgelassen.

Wenn Ihr Projekt in diesem Stadium nicht durchgelassen wird, keine Panik. Es gibt VIBRA-2! Anstatt theoretische Schwingungen anzuwenden, wird durch reale Messungen vor Ort genauer festgestellt, wie die Schwingungen zwischen der Quelle und den Stockwerken des Gebäudes übertragen werden, wodurch die Genauigkeit der Studie verbessert wird. Diese Messungen werden mit Geophonen durchgeführt (üblicherweise werden Syscom oder Menhir verwendet). Aber all das wird Ihnen in einem späteren Artikel erklärt. Um Ihnen in der Zwischenzeit eine Vorstellung davon zu geben, wie solche Messungen ablaufen, hier ein kleines Video:

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Andreas Schluep
andreas.schluep@grolimund-partner.ch
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