Vibrationer fra større maskiner i bygninger kan føre til ubehagelige og i enkelte tilfælde, farlige vibrationer i de konstruktioner, som maskinerne er placeret på og i nærheden af. Relevante maskiner kan være produktions-/fylde-/pakkelinjer, produktionsmaskiner, scannere, kompressorer, centrifuger, pumper, motorer mv. – et eksempel kan ses på Figur 1.
Maskinervibrationer i Eurocoden
I Eurocoden EN-1991-3 [1] angives en opmærksomhedsgrænse for maskiner, der vejer mindre end 5 kN eller har en effekt på mindre end 50 kW med denne formulering:
“NOTE: Though a precise limit cannot be set, in general it may be assumed that for minor machinery with only rotating parts and weighing less than 5 kN or having a power less than 50 kW, the action effects are included in the imposed loads and separate considerations are therefore not necessary. In these cases the use of so called vibration absorbers under the supporting frame is sufficient to protect the machine and the surroundings. Examples are washing machines and small ventilators.”
Dynamisk last fra maskiner
For maskiner, der ligger over denne opmærksomhedsgrænse i EN-1991-3 [1] bør overvejelser vedrørende maskinvibrationer indgå som en del af projekteringen af den bærende konstruktion. Leverandøren af maskinen bør kunne oplyse den dynamiske last fra maskinen samt de(n) relevante lastfrekvens(er) – se Figur 2. For maskiner, der har flere lastfrekvenser, kan det nogle gange være en fordel af angive den dynamiske last som et diagram, der viser lasten [N] som funktion af lastfrekvensen [Hz].
Det er langt fra alle leverandører af maskiner, der har styr på og kan angive den dynamiske last fra deres maskiner. I disse tilfælde kan den dynamiske last måles ved et passende testsetup. Her skal man være opmærksom på, at underlagets stivhed skal være hensigtsmæssig i forhold til at bestemme den dynamiske last fra maskinen.
Problemer ved maskinvibrationer
Problemer ved maskinvibrationer kan inddeles i tre kategorier:
- Maskinvibrationer giver generende vibrationer eller strukturlyd i bygningen eller omkringliggende bygninger, når maskinen er i drift.
- Maskinvibrationer giver anledning til overskridelse af vibrationskrav for sensitivt udstyr, fx vægte, CT- og MR-scannere.
- Maskinvibrationer giver anledning til vibrationer, der kan kompromittere sikkerheden for konstruktionen.
I alle tilfælde gælder, at de gængse krav til konstruktionens egenfrekvens på “> 8-10 Hz” er ubrugelige, da disse krav er fastsat med henblik på dynamisk last fra personer. For eksempel vil maskinen på Figur 2 give anledning til resonans med en konstruktion, der har en egenfrekvens ved 18 Hz.
Vibrationer fra maskiner på selvstændigt fundament
Større maskiner som fx kompressorer, centrifuger, pumper, motorer mv., placeres ofte på et selvstændigt fundament. Det er afgørende, at fundamentets masse og stivhed er tilstrækkelige til at undgå kritisk forstærkning af vibrationerne fra maskinen. Vibrationer fra disse typer udstyr forplanter sig gennem jorden og kan give anledning til vibrationsproblemer i bygninger placeret langt væk. Afstanden afhænger blandt andet af maskinens egenskaber, fundamentets udformning og jordbundsforholdene – en afstand på 50-100 m er ikke unormal. På Figur 3 ses en skitse af en kompressor på et selvstændigt fundament, samt de dynamiske laster, som kompressoren giver anledning til.
Til sådan en analyse er jordbundsforholdene afgørende, og det anbefales, at konstruktionens dynamik undersøges via vejledningen ASI-351 [2].
Vibrationer fra jernbaner er et selvstændigt emne, som du kan læse mere om i denne artikel:
https://jsk-vibrations.com/jernbane-vibrationer/
Referencer
[1]: EN 1991-3:2006: Actions induced by cranes and machinery
[2]: ASI-351.3R-18: Report on Foundations for Dynamic Equipment, 2018