Messverfahren
Ob Erschütterungsimmissionen schädigende oder belästigende Einwirkungen verursachen, wird auf der Grundlage von Messergebnissen beurteilt. Dazu müssen an den beurteilungsrelevanten Immissionsorten im Gebäude die Schwingungen mit geeigneten Schwingungsmessern aufgezeichnet werden.
Messpunkte
Die Wahl der Messpunkte in einem Gebäude richtet sich danach, ob Erschütterungs-Einwirkungen auf Gebäude oder auf Menschen in Gebäuden zu beurteilen sind.
Messpunkte zur Beurteilung der Erschütterungs-Einwirkung auf Gebäude
Für die Beurteilung der Erschütterungs-Einwirkung auf Gebäude sind die Schwingungen am Gebäude-Fundament in zwei zueinander orthogonalen, horizontalen und der vertikalen Schwingungs-Richtung zu erfassen.
Die grössten Schwingungs-Immissionen werden in Gebäuden meist in den obersten Stockwerken beobachtet. Daher sind auch hier im Bereich der Aussenwand die Schwingungen in zwei zueinander orthogonalen, horizontalen Schwingungs-Richtungen zu erfassen.
In vertikaler Schwingungs-Richtung treten die grössten Schwingungen meist in der Mitte von Deckenfeldern auf. Der Sensor zur Erfassung der Vertikal-Schwingungen wird daher im Obergeschoss in der Mitte des grössten Deckenfeldes positioniert. Gibt es Hinweise darauf, die grössten Schwingungen könnten an anderen Gebäudebereichen auftreten, so sind auch dort Sensoren zu positionieren.
Messpunkte zur Beurteilung der Erschütterungs-Einwirkung auf Menschen
Sind dagegen die Erschütterungs-Immissionen bezüglich deren Einwirkung auf Menschen in Gebäuden zu beurteilen, so sind die Schwingungs-Messer an dem Ort zu installieren, an dem nach Ausage der Betroffenen oder nach allgemeiner Erfahrung die grössten Schwingungs-Immissionen auftreten. Hier sind dann die Schwingungs-Immissionen in den zueinander orthogonalen, horizontalen und vertikalen Schwingungs-Richtungen zu erfassen.
In der anschliessenden Beurteilung wird dann nur die Schwingungs-Richtung berücksichtigt, in der die grössten Erschütterungen beobachtet wurden.
Aufbau eines Schwingungsmessers
Wie jede allgemeine Bewegung, lassen sich auch Gebäudeschwingungen prinzipiell durch drei physikalische Grössen beschreiben:
- der zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückgelegten Weg
- die momentane Geschwindigkeit
- die momentante Beschleunigung.
Jede dieser Grössen kann durch entsprechende Messsysteme erfasst werden, die auf dem gleichen physikalischen Prinzip beruhen. Eine träge Masse wird über ein gedämpftes Federsystem in einen Rahmen eingehängt, der an das Gebäude angekoppelt ist. Schwingt nun das Gebäude, verbleibt die träge Masse zunächst in ihrer Ruhelage und es kann mit einer Aufzeichnungseinheit eine relative Bewegung zwischen träger Masse und Rahmen beobachtet werden.
Heutzutage wird als das beschriebene Masse-Feder-System meist ein elektro-dynamischer Schwingungssensor verwendet. Dieser Sensortyp besteht aus einer Spule als träge Masse, die in einem permanenten Magnetfeld schwingt. Durch die Schwingungen werden in der Spule elektrische Spannungen induziert, die proportional zur Geschwindigkeit dieser Schwingungen sind. Damit liegt eine Messgröße vor, die in direkter Beziehung zur Schwinggeschwindigkeit steht, aus der wiederum alle Größen zur Beurteilung von Erschütterungsimmissionen abgeleitet werden.
Als Aufzeichnungs- und Auswerteeinheiten haben sich inzwischen PC-gestützte Systeme bewährt. Mit solchen Systemen lassen sich nicht nur hohe Genauigkeiten und lange Aufzeichnungszeiten realisieren, auch die weitere Auswertung, wie die Bestimmung der Beurteilungsgrössen und der massgeblichen Frequenzen ist mit solchen System zuverlässig und schnell möglich.
Anforderungen an Schwingungsmesser
Schwingungsmesser, die in Erschütterungs-Messungen eingesetzt werden, müssen belastbare Ergebnisse liefern. Für die Messung von Schwingungsimmissionen dürfen daher nur Schwingungsmesser verwendet werden, die den Anforderungen der DIN 45699 genügen.
Im ersten Teil dieser Norm werden die Anforderungen an die Genauigkeit, an die frequenzabhängige Übertragungsfunktion und an die Ausstattung bzw. die Anzeige- und Auswerteeinheit eines Schwingungsmesssystems festgelegt.
Grundsätze zur einheitlichen Durchführung der Messung von Schwingungsimmissionen werden im zweiten Teil der Norm festgelegt. Konkret werden z.B. Festlegungen zur Auswahl der Messpunkte und Messrichtungen und zur Ankopplung der Schwingungsmesser an den Aufstellungsort getroffen. So sind bei Teppichboden spitze Sensorfüße vorgeschieben, die durch den Teppich gedrückt werden können, um eine optimale Ankopplung des Schwingungssensors an den Fußboden zu gewährleisten. Bei hartem Bodenbelag sind dagegen abgerundete Sensorfüße zu verwenden.
