1、ICS 17.160, 91.010.01, 91.080.01 VDI-RICHTLINIEN Januar 2013 January 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Untersuchungsmethoden und Beurteilungsverfahren der Baudynamik Schwingungen und Erschtterungen Prognose, Messung, Beurteilung und Min
2、derung Serviceability of structures under dynamic loads Methods of analysis and evaluation in structural dynamics Schock and vibration prognosis, measurement, evaluation and reduction measures VDI 2038 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlini
3、e ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP) Fachbereich Schwingungstechnik VDI-Handbuch Schwingungstechnik VDI-Handbuch Bautechnik Ge
4、buderelevante Systeme Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:11.10 Entwurf,deutschFormeredition:11/10Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsre
5、served Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 3 2 Normative Verweise . 4 3 Begriffe . 4 4 Formelzeichen 4 5 Baudynamische Berechnungen zur Erschtterungsprognose 4 5.1 Elemente einer Prognoserechnung . 4 5.2 Verfahren .
6、 4 5.3 Elementare Modelle der Erschtterungsprognose . 6 5.4 Detaillierte Methoden zur Erschtterungsprognose . 14 6 Baudynamische Messungen . 20 6.1 Baudynamische Ingenieurmessungen 20 6.2 Experimentelle Modalanalyse (EMA) . 26 6.3 Zustandsberwachung . 37 7 Bewertungskriterien der Gebrauchstauglichke
7、it 39 7.1 Bauwerke . 39 7.2 Menschen . 50 7.3 Empfindliche Gerte 63 8 Manahmen zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit 71 8.1 Minderungsmanahmen an der Schwingungsquelle 71 8.2 Minderungsmanahmen im Ausbreitungsweg . 72 8.3 Minderungsmanahmen am zu schtzenden Objekt 75 Anhang A Grundlagen der r
8、echnerischen Systemanalyse . 81 Anhang B Digitale Signalanalyse . 90 Anhang C Experimentelle Modalanalyse . 101 Schrifttum 105 Index deutsch 108 Preliminary note 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references 4 3 Terms and definitions . 4 4 Symbols . 4 5 Structural dynamics analyses for vibrati
9、on prognosis . 4 5.1 Elements of a prognosis analysis . 4 5.2 Methods . 4 5.3 Elementary models of vibration prognosis 6 5.4 Detailed methods for vibration prognosis 14 6 Structural dynamics measurements 20 6.1 Structural dynamics engineering-based measurements 20 6.2 Experimental modal analysis (EM
10、A) 26 6.3 Condition monitoring 37 7 Evaluation criteria for serviceability 39 7.1 Structures 39 7.2 Humans . 50 7.3 Sensitive equipment 63 8 Measures to ensure serviceability 71 8.1 Reduction measures at the vibration source . 71 8.2 Reduction measures on the transmission path 72 8.3 Reduction measu
11、res at the object to be protected 75 Annex A Fundamentals of computational system analysis 81 Annex B Digital signal analysis . 90 Annex C Experimental modal analysis 101 Bibliography . 105 Index English 109 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929
12、BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 2 VDI 2038 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere
13、 die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Mer
14、kblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recommendations of the guideline VDI 1000. All rights are r
15、eserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in
16、the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Bei dynamischen Einwirkungen auf Bauwerke knnen zur Bewertung der Auswirkungen grund-stzlich unterschiedliche Grenzzustnde herange-zogen werden. Von den drei Mglichke
17、iten Trag-fhigkeit, Dauerhaftigkeit und Gebrauchstauglich-keit wird in der Richtlinienreihe VDI 2038 aus-schlielich die Gebrauchstauglichkeit behandelt. Die Richtlinienreihe VDI 2038 besteht aus: Blatt 1 Grundlagen Methoden, Vorgehensweisen und Einwirkungen Blatt 2 Schwingungen und Erschtterungen Pr
18、ognose, Messung, Beurteilung und Min-derung Blatt 3 Sekundrer Luftschall Grundlagen, Prog-nose, Messung, Beurteilung und Minde-rung Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2038. Blatt 1 erlutert in der Einleitung den Begriff der Gebr
19、auchstauglichkeit und deren Bedeutung sowie die bergeordnete Zielsetzung der Richtlinienreihe VDI 2038 einschlielich Abgrenzung gegenber benachbarten Themen. In Abschnitt 5 werden die Methoden und Vorgehensweisen der Baudynamik behandelt sowie speziell die Frage, ob bei einem Bauvorhaben ein Faching
20、enieur fr Baudynamik (Fachingenieur fr Schwingungsfragen im Bauin-genieurwesen) eingeschaltet werden muss, in wel-cher Bauphase das geschehen sollte und wer von den am Bau Beteiligten dafr die Verantwortung trgt. Ferner gibt Abschnitt 5 Hinweise zur Schwingungsanflligkeit von Bauwerken bzw. Bauteile
21、n, zum Sicherheitskonzept bei Gebrauchs-tauglichkeit sowie zur Prognosesicherheit. In Ab-schnitt 6 und Abschnitt 7 werden dann die dynami-schen Einwirkungen angesprochen und die fr Introduction In evaluating the effects of dynamic loads on structures, reference can be made to fundamentally different
22、 limit states. Of the three possibilities load-bearing capacity, durability and serviceability the series of guidelines VDI 2038 deals exclu-sively with serviceability. The series of guidelines VDI 2038 consists of: Part 1 Basics methods, procedures and loads Part 2 Shock and vibration prognosis, me
23、as-urement, evaluation and reduction meas-ures Part 3 Secondary airborne noise prognosis, measurement, evaluation and reduction measures A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/2038. The introduction to Part 1 explains the term “s
24、er-viceability” and its importance as well as the higher-level objectives of the series of guidelines VDI 2038, including demarcation with respect to neighbouring subject areas. Section 5 deals with the methods and procedures of structural dynam-ics, looking in particular at the question of whether
25、a specialist engineer for structural dynamics (an engineer specializing in vibration-related aspects of construction engineering) needs to be called in the building project; if so, at what stage this should happen, and which participating party in the pro-ject is responsible for this. In addition, S
26、ection 5 provides information about the vibration suscepti-bility of structures or components, about the safety concept in serviceability as well as about the reli-ability of prognosis. Section 6 and Section 7 then address dynamic loads and those relevant to ques-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C8
27、8DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 2038 Blatt 2 / Part 2 3 Fragen der Gebrauchstauglichkeit relevanten so-weit wie mglich quantitativ angegeben. Darber hinaus en
28、thlt die Richtlinie VDI 2038 Blatt 1 alle fr Blatt 1 und Blatt 2 geltenden For-melzeichen und normativen Verweise. Das vorliegende Blatt 2 behandelt alle weiterge-henden Aspekte hinsichtlich Schwingungen und Erschtterungen. Blatt 3 erlutert die Phnomenologie des von den schwingenden Bauteilen abgest
29、rahlten Luftschalls, des sogenannten sekundren Luftschalls, stellt Me-thoden zu dessen Prognose dar vor allem die statistische Energieanalyse (SEA) und nennt Kri-terien zu seiner Beurteilung. Ferner werden Hin-weise zur Messung des sekundren Luftschalls gegeben und Minderungsmglichkeiten angespro-ch
30、en. tions of serviceability are specified quantitatively as far as is possible. Guideline VDI 2038 Part 1 also contains all of the symbols and normative references applicable to Part 1 and Part 2. The present part of the guideline, Part 2, examines all further aspects concerning shock and vibration.
31、Part 3 deals with the phenomenology of the air-borne sound emitted by vibrating components, the so-called secondary airborne sound, presents rele-vant prognostic methods especially the statistical energy analysis (SEA) and provides criteria for its evaluation. In addition, information is provided ab
32、out measuring secondary airborne sound and reduction measures are examined. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinienreihe VDI 2038 behandelt Einwir-kungen, die aufgrund ihrer zeitlichen nderung zu Schwingungen von Strukturen fhren und dadurch Strungen an Bauwerken, Bauteilen, Maschinen und Gerten oder Be
33、lstigungen von Menschen hervorrufen knnen, sei es direkt oder bei Men-schen und Gerten indirekt ber den dabei abge-strahlten sekundren Luftschall. Es werden explizit jedoch nur solche Einwirkungen behandelt, die fr die Gebrauchstauglichkeit relevant sind. Alle Ab-grenzungen zu benachbarten Themen en
34、thlt Blatt 1. Das vorliegende Blatt 2 behandelt in Fortsetzung von Blatt 1 alle Gebrauchstauglichkeitsfragen hin-sichtlich Schwingungen und Erschtterungen. Es enthlt in Abschnitt 5 die Methoden zur Auslegung (Berechnung, Prognose) und in Abschnitt 6 die Methoden zur Zustandsbewertung (Messung) von B
35、auwerken. In Abschnitt 7 sind die Bewertungskri-terien der Gebrauchstauglichkeit zusammengetra-gen und in Abschnitt 8 werden Mglichkeiten zur Sicherstellung bzw. Verbesserung der Gebrauchs-tauglichkeit behandelt. Fr Teilaspekte, die ber den Rahmen dieser Richt-linie hinausgehen, ist ausgewhltes Schr
36、ifttum angegeben. 1 Scope The series of guidelines VDI 2038 is concerned with loads which are time-dependent and thus can lead to vibrations in structures and thereby cause problems in buildings, components, machines and equipment or result in annoyance to individuals, either directly or in the case
37、 of individuals and items of equipment indirectly via emitted secon-dary airborne sound. However only those loads relevant to serviceability are treated explicitly. Demarcations with respect to neighbouring subject areas will be found in Part 1. The present part of the guideline, Part 2, as a con-ti
38、nuation of Part 1, examines all questions of ser-viceability as regards shock and vibration. It cov-ers in Section 5 methods of design (analysis, prog-nosis) and in Section 6 methods of assessing (measuring) the condition of structures. Section 7 summarizes the evaluative criteria for serviceabil-it
39、y and Section 8 deals with possible methods of ensuring or improving serviceability. For subordinate aspects which go beyond the remit of this guideline a selected bibliography is pro-vided. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandar
40、dsCollection - Stand 2016-11 4 VDI 2038 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 2038 Blatt 1:2012-06 Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei
41、 dynamischen Einwirkun-gen; Untersuchungsmethoden und Beurteilungs-verfahren der Baudynamik; Grundlagen Me-thoden, Vorgehensweisen und Einwirkungen 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI 2038 Blatt 1:2012-06 Serviceabilit
42、y of struc-tures under dynamic loads; Methods of analysis and evaluation in structural dynamics; Basics methods, procedures and loads 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach VDI 2038 Blatt 1. 3 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the terms and def
43、initions as per VDI 2038 Part 1 apply. 4 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die in VDI 2038 Blatt 1 aufgefhrten Formelzeichen verwendet. 4 Symbols The symbols as per VDI 2038 Part 1 are used throughout this guideline. 5 Baudynamische Berechnungen zur Erschtterungsprognose 5 Structural dynamic
44、s analyses for vibration prognosis 5.1 Elemente einer Prognoserechnung Bei einer Erschtterungsprognose sind prinzipiell folgende Teilschritte zu betrachten: Emission Erschtterungsanregung Transmission Weiterleitung durch den Unter-grund Immission bertragung in das und Weiterlei-tung im Gebude Bewert
45、ung hinsichtlich Gebude oder Men-schen bzw. Gerten im Gebude Die Immission kann zustzlich in den Bereich der primren Immission des Gesamtbauwerks mit der Betrachtung der Bauwerk-Boden-Wechselwirkung und elastischer Gesamtbauwerksresonanzen und in den Bereich der sekundren Immission mit der Schwingun
46、gsbertragung auf die einzelnen Bau-elemente, insbesondere die Decken, unterteilt wer-den. Fr jeden Bereich knnen messtechnische und/oder rechnerische Verfahren angewendet wer-den, die jedoch aufeinander abgestimmt sein ms-sen. 5.1 Elements of a prognosis analysis In a vibration prognosis basically t
47、he following sub-steps should be considered: emission: vibration excitation transmission: onward transmission through the ground immission: transmission into and onward transmission within the building evaluation as regards the building or individu-als and items of equipment within the building Immi
48、ssion can be further subdivided into firstly, the domain of the total structures primary immis-sion while considering soil-structure-interaction and elastic total-structure resonances and secondly, the domain of secondary immission with vibration transmission into the individual components of the st
49、ructure, particularly the floors. For each domain, experimental and/or computational methods may be applied but they will need to be coordinated with each other. 5.2 Verfahren Die angewandten Verfahren der Erschtterungs-prognose knnen hinsichtlich des Aufwands, der Komplexitt und der erzielten Genauigkeit sehr unterschiedlich sein. Gem VDI 2038 Blatt 1, Abschnitt 5 wird der erforderliche Modellierun
