Svingninger af lette etageadskillelser

Svingninger af lette etageadskillelser er en kendt og udbredt udfordring, som byggeriets parter ofte først bliver opmærksom på, når det er for sent. De lette etageadskillelse bliver mere og mere udbredt i nybyggeri, men også i eksisterende bygninger som indskudte dæk. Der kan være forhold som en begrænset etagehøjde eller en begrænset bæreevne af fundamentet, der kan minimere designfleksibiliteten.

Accelerationskriterier for gulve (inkl. lette etageadskillelser)

Som det ses i tabellen nedenfor er der generelt stor forskel på kriterier for accelerationen i de forskellige normer.

Lette etagedækket kan stort set aldrig bringes til at opfylde accelerationskriterierne i EN 1990 DK NA for bolig og kontorer på hhv. 0.1 % og 0.2 % af tyngdeaccelerationen. Kravene sjældent i praksis medmindre der er tale om meget tunge betonkonstruktioner med en høj medsvingende masse. Kravene giver måske mening omkring 5-6 Hz, hvor personer typisk er mest sensitive overfor lodrette vibrationer, men er hverken rimelige eller anvendelige for lette etageadskillelser, hvor den første egenfrekvens er større.

Vibrations Dose Value metoden

Som det kan ses af ISO 10137 har svingningens hyppighed en voldsom stor indflydelse på, hvor store svingninger, der kan tillades på et etagedæk. Kriterierne i Tabel 2 fra ISO 10137 viser at kriterierne ved ”more than 10 events per day” er 15-30 gange mere skærpet end kriterierne ved “several occurrences per day” . I praksis er der en mere glidende overgang, som kan findes ved at anvende Vibrations-Dose-Value (VDV) metoden. I en beregning via VDV metoden inddrages svingningens hyppighed, samt længden af gangruten og på den baggrund kan vibrationskomforten kategoriseres i en af disse tre kategorier: ”Low probability of adverse comments”, “Adverse comments possible”, “Adverse comments probable” – se Tabel 2

Tabel 2. Vibration Dose Values above which various degrees of adverse comments may be expected in residential buildings. Fra ISO 10137.

Det er intuitivt for de fleste at en persons tolerance overfor gulvsvingninger er væsentligt mindre, hvis svingninger forekommer konstant 24/7 fra et ventilationsanlæg eller maskineri end, hvis svingningen kun forekommer en gang i timen, når en person går forbi. Denne effekt er ikke med i de fleste gængse accelerationskriterier, men inddrages altså i VDV-metoden, som derved er en mere nuanceret måde til eksempelvis at vurdere svingninger af lette etageadskillelser.

Tolerancer overfor svingninger ved forskellige frekvenser

Undersøgelser viser at de fleste personer er mest sensitive overfor lodrette svingninger omkring 5-6 Hz, hvilket sandsynligvis hænger sammen med at kroppen typisk har en egenfrekvens deromkring. ISO 10137 kvantificere dette via basekurver – se Figur 1 – som forskydes lodret alt efter anvendelsen af konstruktionen. Kurverne har minimum mellem 4-8 Hz, hvilket er et udtryk for at vi som personer er mest senstive i det frekvensområde. Er vi under 4 Hz stiger vores tolerance overfor lodrette svingninger, men konstruktionen bliver lettere at sætte i resonans via ganglast eller hop. Lettere igangsætning af resonans er oftest den dominerende. Ved frekvenser større end 8 Hz stiger personers tolerance overfor lodrette svingninger og konstruktionen bliver vanskeligere at sætte i resonans. Disse to forhold er årsagen til at et 8 Hz-kriterie ofte sikrer en god vibrationskomfort, men et 8 Hz-kriterie kan ikke stå alene, når vibrationskomforten af en let etageadskillelse vurderes. Dette er beskrevet yderligere her:

https://jsk-vibrations.com/3-cases-hvor-et-8-hz-krav-gaar-galt/

ISO 10137 basekurver til vurdering af svingninger.
Figur 1. ISO 10137 Basekurve.

Effekten med øget tolerance overfor svingninger ved egenfrekvenser større end 8 Hz er vigtig og ofte afgørende i forbindelse med afstivning af eksisterende lette konstruktioner, hvor det ofte er mere praktisk at tilføje stivhed end at øge den medsvingende masse.

Basekurverne i ISO 10137 er dog meget konservative, angående frekvensafhængigheden. Mange målinger på forskellige typer gulvkonstruktioner har vist at den øgede tolerence overfor svingninger ved egenfrekvenser større end 8 Hz ofte er væsentligt større end angivet på basekurverne i ISO 10137. Måske øges tolerancen snarere, svarende til Wg-frekvensvægtningen i Design of Floors for vibration: A new Approach, som normalt anvendes ved vibrationsmålinger ved “critical working areas (e.g. hospitals)” – se Figur 2.

Accelerationskriterier ved forskellige frekvenser
Figur 2. Wg-Frekvensvægtning fra BS 6841.

Målinger: Svingninger af lette etageadskillelser

I Tabel 3 er der angivet målinger af svingninger for lette etageadskillelser og betondæk. Målingerne af egenfrekvens er foretaget ved at excitere gulvsvingninger ved et hælstød. Spredningen på accelerationerne er målt ved ganglast fra én person af ca. 80 kg over 1 sekund og filtreret i 1/3 oktavbånd. For højere egenfrekvenser stiger personers tolerance overfor svingninger, hvor der fx for det lette dæk i et rækkehus ikke har været brugerklager, selvom accelerationen er målt til 1.8 %g (Egenfrekvens: 15 Hz). Omvendt ses at der har været brugerklager ved accelerationer på 0.8-1.0 %g , hvor egenfrekvensen er 6.7 Hz.

Tabel 3. Målinger på etagedæk.

Rytmisk personlast: Svingninger af lette etageadskillelser

For sportshaller, fitness og tribuner kan der forekomme rytmisk personlast. Rytmisk personlast stammer eksempelvis fra personer, der hopper eller udfører aerobic og lign. I EN 1991-1-1 DK NA angives at rytmisk personlast giver en basislast (uden resonans) på 0.5-4.0 kN/m^2, som hurtigt kan blive til en meget høj last, når tages højde for den dynamiske forstærkning. Den dynamiske forstærkning foregår, når der opstår resonans mellem personlasten og én af konstruktionens egenfrekvenser. Hvis den rytmiske personlast anvendes over hele etagedækket bliver det lynhurtigt meget vanskelligt at eftervise både bæreevne og i særdeleshed komfortkravet på 10 % af tyngdeaccelerationen i EN 1990 DK NA. For at finde et repræsentativt lasttilfælde bør der tages stilling til, hvor mange personer, der udfører rytmisk personlast på en gang.

For lette etagedæk med rytmisk personlast er det endnu vigtigere ikke at basere sin vurdering af svingninger på et egenfrekvenskriterie alene. Ligeledes er det meget risikabelt kun at dimensionere efter et nedbøjningskrav.

Rytmisk personlast i fitness center fra løbebånd.

Figur 3. Rytmisk personlast fra løbebånd.

Leave a Reply