Na czym polega analiza drgań budynków?

Budynki są stale narażone na różnego rodzaju drgania. Ich źródłem mogą być naturalne zjawiska, takie jak trzęsienia ziemi, ale najczęściej wynikają one z działalności człowieka: ruchu ulicznego i kolejowego, prac budowlanych czy działalności zakładów przemysłowych. W celu oceny wpływu drgań na dany obiekt wykonuje się analizę drgań budynku. Na czym ona polega?

Czym jest analiza drgań budynków?

Analiza drgań budynków, zwana też analizą dynamiczną, jest badaniem odpowiedzi układu konstrukcyjnego poddanego działaniu obciążenia zmiennego w czasie. Obciążenie to można sprawdzić na dwa sposoby: poprzez rzeczywiste pomiary na obiekcie lub w wyniku ich symulacji z wykorzystaniem programu inżynierskiego. Wykonanie analizy drgań budynku pozwala na zaplanowanie środków zaradczych mających na celu ograniczenie negatywnego wpływu drgań na obiekt oraz przebywających w nim ludzi. Jeśli budynek jest projektowany, można wprowadzić odpowiednie zmiany konstrukcyjne, aby zmniejszyć wpływ drgań. W przypadku obiektów istniejących analiza drgań budynków umożliwia dobranie właściwej wibroizolacji, czyli różnego rodzaju środków ograniczających przenoszenie się drgań.

Ocena wpływu drgań na budynki oraz przebywających w nich ludzi

Szczegółowe regulacje dotyczące oceny wpływu drgań na budynki i przebywających w nich ludzi zawierają normy PN-B-02170 „Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki” oraz PN-B-02717 „Ocena wpływu drgań na ludzi w budynkach”. Podają one, że oceny można dokonywać w sposób pełny lub przybliżony. Ocena pełna obejmuje wyznaczenie z pomiarów lub obliczeń sił bezwładności i obciążenie nimi modelu budynku w celu sprawdzenia nośności poszczególnych elementów konstrukcji zgodnie z normami budowlanymi. W przypadku oceny przybliżonej, którą wykonuje między innymi firma FORT LAB, stosuje się dwie skale:

• SWD-I – dla budynków jedno- i dwukondygnacyjnych o zwartym kształcie, wymiarach zewnętrznych rzutu poziomego poniżej 15 m i wysokości nieprzekraczającej żadnego z wymiarów rzutu poziomego;
• SWD-II – dla budynków maksymalnie 5-kondygnacyjnych o wysokości mniejszej od podwójnej najmniejszej szerokości budynku w rzucie poziomym oraz dla budynków maksymalnie 2-kondygnacyjnych, które nie spełniają warunków podanych dla skali SWD-I.

Jeżeli budynek nie spełnia warunków normowych do oceny skalami SWD-I i SWD-II albo jest dopiero w fazie projektu, wykonuje się analizę dynamiczną MES (metoda elementów skończonych). Umożliwia ona zbadanie wytrzymałości konstrukcji oraz przeprowadzenie symulacji odkształceń, naprężeń i przemieszczeń. Z zastosowaniem analizy dynamicznej MES możliwe jest uzyskanie wyników dla skomplikowanych układów konstrukcyjnych.