VDI 2038 Blatt 3-2013 Serviceability of structures under dynamic loads - Methods of analysis and evaluation in structural dynamics - Secondary airborne sound - prognosis measuremen.pdf

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1、ICS 17.160, 91.010.01, 91.080.01 VDI-RICHTLINIEN November 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken bei dynamischen Einwirkungen Untersuchungsmethoden und Beurteilungsverfahren der Baudynamik Sekundrer Luftschall Grundlagen, Prognose, Messung, Beurteilung und Minderung Ser

2、viceability of structures under dynamic loads Methods of analysis and evaluation in structural dynamics Secondary airborne sound basics, prognosis, measurement, evaluation and reduction measures VDI 2038 Blatt 3 / Part 3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtli

3、nie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. 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 G

4、ebuderelevante Systeme Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:03.12 Entwurf,deutschFormeredition:03/12Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsr

5、eserved Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 4 3 Formelzeichen . 5 4 Grundlagen des sekundren Luftschalls 7 4.1 Phnomen und Besonderheiten 7 4.2 Aspekte zur menschlichen Wahrnehmung Pegelda

6、rstellung, Frequenzbnder 9 4.3 Schnellepegel, Leistungspegel . 13 4.4 Kopplung Strukturschwingungen/ Luftschall . 14 5 Prognose des sekundren Luftschalls . 17 5.1 Abschtzungen . 17 5.2 Genauere Berechnungen 19 6 Messung von sekundrem Luftschall . 25 7 Bewertung von sekundrem Luftschall 27 7.1 Einwir

7、kungen aus Gewerbebetrieben. 27 7.2 Einwirkungen aus Schienenverkehr . 28 7.3 Sonstige Einwirkungen 30 8 Manahmen zur Reduzierung von sekundrem Luftschall . 31 Anhang Statistische Energieanalyse (SEA) 34 A1 Mittelungen in der SEA . 34 A2 Beispiel: Schallfeld im Rumen . 44 A3 Beispiel: Kopplung zweie

8、r Raumvolumina . 47 Schrifttum 51 Index deustch . 53 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references . 4 3 Symbols . 5 4 Basics of secondary airborne sound 7 4.1 Phenomenon and special aspects . 7 4.2 Aspects of human perception-level level diagram, frequency bands . 9 4.3 Vel

9、ocity level, power level 13 4.4 Coupling of structural vibrations/airborne sound 14 5 Prognosis of secondary airborne sound 17 5.1 Estimates 17 5.2 Higher-precision analyses 19 6 Measurement of secondary airborne sound . 25 7 Evaluation of secondary airborne sound . 27 7.1 Effects from commercial op

10、erations 27 7.2 Effects from rail traffic 28 7.3 Other effects 30 8 Measures for reducing secondary airborne sound 31 Annex Statistical energy analysis (SEA) 34 A1 Averagings in SEA 34 A2 Example: Sound field in rooms . 44 A3 Example: Coupling of two room volumes 47 Bibliography 51 Index English . 5

11、3 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8FD9NormCD - Stand 2013-11 2 VDI 2038 Blatt 3 / Part 3 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.

12、Alle Rechte, insbesondere 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.de/richtli

13、nien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VD

14、I 1000. All rights are reserved, 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 standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing co

15、n-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Zur Bewertung der Auswirkungen dynamischer Einwirkungen auf Bauwerke knnen grundstzlich unterschiedliche Grenzzustnde herangezogen werden. Von

16、den drei Mglichkeiten Tragfhig-keit, Dauerhaftigkeit und Gebrauchstauglichkeit wird in der Richtlinienreihe VDI 2038 ausschlie-lich die Gebrauchstauglichkeit behandelt und diese wiederum ausschlielich unter dem Aspekt Er-schtterungen und sekundrer Luftschall. Zur Richtlinienreihe VDI 2038 gehren fol

17、gende Bltter: Blatt 1 Grundlagen Methoden, Vorgehensweisen und Einwirkungen Blatt 2 Schwingungen und Erschtterungen Prognose, Messung, Beurteilung und Min-derung Blatt 3 Sekundrer Luftschall Grundlagen, Prog-nose, Messung, Beurteilung und Minde-rung Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Ri

18、chtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2038. VDI 2038 Blatt 1 erlutert in der Einleitung den Begriff der Gebrauchstauglichkeit und deren Be-deutung sowie die bergeordnete Zielsetzung der Richtlinienreihe einschlielich der Abgrenzung gegenber benachbarten Themen. In Abschnitt 5 werd

19、en die Methoden und Vorgehensweisen der Baudynamik behandelt sowie speziell die Frage, ob bei einem Bauvorhaben ein Fachingenieur fr Baudynamik (Fachingenieur fr Schwingungsfra-gen im Bauingenieurwesen) eingeschaltet werden muss, in welcher Bauphase das geschehen sollte und wer der am Bau Beteiligte

20、n dafr die Verant-wortung trgt. Ferner gibt Abschnitt 5 Hinweise zur Schwingungsanflligkeit von Bauwerken und/ oder Bauteilen, zum Sicherheitskonzept bei Ge-Introduction In evaluating the effects of dynamic loads on struc-tures, reference can be made to fundamentally different limit states. Of the t

21、hree possibilities load-bearing capacity, durability and serviceability the series of standards VDI 2038 deals exclu-sively with serviceability and this in turn exclu-sively with regard to vibration and secondary air-borne sound. The series of standards VDI 2038 consists of the following parts: Part

22、 1 Basics methods, procedures and loads Part 2 Shock and vibration prognosis, meas-urement, evaluation and reduction meas-ures Part 3 Secondary airborne sound basics, prog-nosis, measurement, evaluation and reduc-tion measures A catalogue of all available parts of this series of standards can be acc

23、essed on the internet at www.vdi.de/2038. The introduction to VDI 2038 Part 1 explains the term “serviceability” and its importance as well as the higher-level objectives of the series of stan-dards VDI 2038, including demarcation with re-spect to neighbouring subject areas. Section 5 deals with the

24、 methods and procedures of structural dy-namics, looking in particular at the question of whether a specialist engineer for structural dynam-ics (an engineer specializing in vibration-related aspects of construction engineering) needs to be brought into the building project; if so, at what stage thi

25、s should happen and which person of those involved in the project is responsible for this. In addition, Section 5 provides information about the vibration susceptibility of structures or compo-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8FD9NormCD - Stand 2013-11All rights reserved Verein Deutscher In

26、genieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 2038 Blatt 3 / Part 3 3 brauchstauglichkeit sowie zur Prognosesicherheit (Anhang). In Abschnitt 6 und Abschnitt 7 werden dann die dynamischen Einwirkungen angespro-chen. Fr Fragen der Gebrauchstauglichkeit rele-vante Einwirkungen werden soweit wie mglich quantitativ

27、 angegeben. VDI 2038 Blatt 2 enthlt die Verfahren zur rechne-rischen Prognose sowie zur messtechnischen Er-mittlung von Schwingungen und Erschtterungen und Hinweise auf Methoden, Kriterien und Anhaltswerte zur Beurteilung von Erschtterungs-einwirkungen auf Bauwerke, Menschen und emp-findliche Gerte.

28、 Ferner werden die verschiedenen Mglichkeiten zur Erschtterungsminderung an der Quelle, auf dem bertragungsweg und am Empfn-ger behandelt. Die theoretischen Grundlagen sind in Anhang A bis Anhang C zusammengestellt. Das vorliegende Blatt 3 behandelt die ber Er-schtterungen im engeren Sinne hinausgeh

29、enden Aspekte des sekundren Luftschalls. Anmerkung: Mechanische Schwingungen fester Krper werden in der Physik hufig als Krperschall bezeichnet. Daher werden auch in der Akustik vielfach die Schwingungen von Bauteilen als Krperschall bezeichnet. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff Krpersc

30、hall“ jedoch hu-fig dann verwendet, wenn eigentlich der abgestrahlte (sekun-dre) Luftschall gemeint ist (z. B. Schlagbohrer in Massivbau-ten). Wegen dieser Gefahr des Missverstndnisses wird in dieser Richtlinie der Begriff Krperschall“ nur ergnzend (z. B. in Klammern) verwendet, und es wird auf den

31、abge-strahlten Luftschall, der als sekundrer Luftschall“ bezeich-net wird, fokussiert. Im Gegensatz zum primren Luftschall“, der direkt von der Schallquelle abgestrahlt wird, entsteht sekundrer Luftschall“ durch Schwingungs-(Krperschall-) bertragung in Strukturen, z. B. Erdreich, Fundamente, Wnde un

32、d Decken, die dann sekundren Luftschall abstrahlen. nents, about the safety concept in serviceability as well as about the reliability of prognosis (Annex). Section 6 and Section 7 then address dynamic loads and those relevant to questions of service-ability are specified quantitatively as far as po

33、ssi-ble. VDI 2038 Part 2 covers the procedures used in theo-retical prognosis and in determining shock and vi-bration by experimental methods and includes in-formation about methods, criteria and reference values relevant to assessing the effects of vibration on structures, individuals and sensitive

34、 equipment. This part also examines the various possibilities available for reducing vibrations at source, on the transmission path and at the receiver. The theoreti-cal principles are dealt with in Annex A to An-nex C. The present Part 3 of the standard deals with those aspects of secondary airborn

35、e sound which go beyond vibration in the narrower sense. Note: In physics the mechanical vibrations of solid bodies are frequently referred to as solid-borne sound. For this reason the vibrations of structural parts are often referred to as solid-borne sound in acoustics as well. In general usage th

36、e term “solid-borne sound” is however frequently used when it is in fact the re-radiated (secondary) airborne sound which is meant (for example, percussion drills in solid constructions). On account of this risk of misunderstanding, the term “solid-borne sound” will only be used supplementarily (in

37、parentheses, for example); the focus of interest is on the re-radiated airborne sound, which is referred to as “secondary airborne sound”. In contrast to “primary airborne sound”, which is radiated di-rectly from the sound source, “secondary airborne sound” is created by vibration (solid-borne sound

38、) transmission within structures, such as, for example, the soil, foundations, walls and floors, which then re-radiate secondary airborne sound. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinienreihe VDI 2038 behandelt Einwir-kungen, die aufgrund ihrer zeitlichen nderung zu Schwingungen von Strukturen fhren und d

39、adurch Strungen an Bauwerken, Bauteilen, Maschinen und Gerten oder Belstigungen von Menschen hervorrufen knnen, sei es direkt oder bei Ger-ten und Menschen auch indirekt ber den sekun-dren Luftschall. Dabei werden explizit nur solche Einwirkungen behandelt, die fr die Gebrauchs-tauglichkeit relevant

40、 sind. Alle Abgrenzungen zu benachbarten Themen enthlt VDI 2038 Blatt 1. Blatt 2 behandelt in Fortsetzung von Blatt 1 alle Gebrauchstauglichkeitsfragen hinsichtlich Schwin-gungen und Erschtterungen. Die vorliegende Richtlinie behandelt den von schwingenden Bau-teilen abgestrahlten Luftschall, den so

41、genannten sekundren Luftschall. Sie erlutert die physikali-schen Phnomene sowie Mglichkeiten zu deren Prognose, Messung, Bewertung und Minderung. 1 Scope The series of standards VDI 2038 is concerned with loads which are time-dependent and thus can lead to vibrations in structures and thereby cause

42、problems in buildings, components, machines and equipment or result in annoyance to individuals, either directly or in the case of individuals and items of equipment indirectly via emitted secon-dary airborne sound. However only those loads relevant to serviceability are treated explicitly. Demarcat

43、ions with respect to neighbouring subject areas will be found in VDI 2038 Part 1. Part 2, as a continuation of Part 1, examines all questions of serviceability as regards shock and vibration. The present part of the standard deals with the airborne sound emitted by vibrating structural parts, that i

44、s, so-called secondary airborne sound. It explains the physical phenomena and describes methods for its prognosis, measurement, evaluation and reduction.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8FD9NormCD - Stand 2013-11 4 VDI 2038 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieur

45、e e.V., Dsseldorf 2013 Anmerkung: Fr Teilaspekte, die ber den Rahmen dieser Richtlinie hinausgehen, ist ausgewhltes weiterfhrendes Schrifttum angegeben. Note: For subordinate aspects which go beyond the remit of this standard a selected bibliography is provided. 2 Normative Verweise / Normative refe

46、rences Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: / The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: Weisung fr die Beurteilung von Erschtterungen und Krperschall bei Schienenverkehrsanlagen (BEKS) vom Dezember 1

47、999, Bundesamt fr Umwelt, Land und Landschaft (BUWAL, Schweiz), Gesetz zum Schutz vor schdlichen Umwelteinwir-kungen durch Luftverunreinigungen, Gerusche, Erschtterungen und hnliche Vorgnge (Bundes-Immissionsschutzgesetz BImSchG) vom 26. September 2002 (BGBl I, 2002, Nr. 71, S. 38303855) Sechzehnte

48、Verordnung zur Durchfhrung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verkehrs-lrmschutzverordnung 16. BImSchV) vom 12. Juni 1990 (BGBl I, 1990, Nr. 27, S. 10361052) Vierundzwanzigste Verordnung zur Durchfhrung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verkehrs-wege-Schallschutzmanahmenverordnung 24. BImSchV)

49、vom 4. Februar 1997 (BGBl I, 1997, Nr. 8, S. 172173) Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische An-leitung zum Schutz gegen Lrm TA Lrm) vom 26. August 1998 (GMBl, 1998, Nr. 26, S. 503515) DB 800.2501 Allgemeine Bestimmungen, Grundla-gen DB 800.2502 Messung und Prognose DB 800.2503 Beurteilung von Einwirkungen aus dem Bahnbetrieb DB 800.2504 Schutzmanahmen DB 800