SBR-trillingsmetingen

Transcriptie

1 Organisatie SBR-trillingsmetingen schade- en claimpreventie. Frans van Weele IFCO Funderingsexpertise BV IFCO Funderingscontrole BV De Meetdienst BV Profound BV IFCON 33 personen IFCO Funderingsexpertise BV Waddinxveen 13 personen Profound BV Waddinxveen 9 personen IFCO Funderingscontrole BV Wormerveer 6 personen De Meetdienst BV Wormerveer 5 personen Kantoor IFCO & Profound Waddinxveen IFCO & De Meetdienst Wormerveer NAP-waterpassing Het uitvoeren van een NAP-waterpassing

2 NDM-meting Het uitvoeren van een NDM-meting Funderingsonderzoek Put graven Funderingsonderzoek Visuele inspectie Amsterdamse houten paalfundering bezweken Funderingsonderzoek Negatieve kleef! Trillingsmetingen Het uitvoeren van trillingsmetingen

3 IT meting Het uitvoeren van een akoestische meting IT meting Het analyseren van een akoestische meting IT meting Het trekken van de paal 03IT019 Hylkema Amsterdam Velocity [m/s] IT019 Hylkema Amster dam Radius [m] Calcu lated 0.3 Measur ed L ength [m] Ve locity as function of time at level = 0.0 [m] Length [m] Radius and Velocity as as function f of of time OD / LLSS meting Het uitvoeren van een optische verplaatsingsmeting Het uitvoeren van continue vloeistofwaterpassingen PDA metingen Het uitvoeren van hei-analyse metingen Meer informatie bij bij nl en bij demeetdienst.nl nl

4 Onderwerpen SBR-trillingsmetingen schade- en claimpreventie. Frans van Weele IFCO Funderingsexpertise BV Theorie Trillingsbronnen trillingsvormen Relatie spanning - trilling Beoordelingsrichtlijnen Aspecten van invloed op trillingen Schade aan gebouwen Trillingsprognose Meetapparatuur Meetresultaten Trillingsbeperkende maatregelen Rayleigh,, schuif- en compressiegolven Rayleigh, schuif- en compressiegolven Rayleigh, schuif- en compressiegolven Compressie golf Schuif-golf

5 Rayleigh, schuif- en compressiegolven Amplitude trillingsgolf als functie van de afstand tot de bron Belangrijkste parameters amplitude of topwaarde trilling versnelling [cm/s 2 ] snelheid [mm/s] verplaatsing [µm] hoofdfrequentie trilling Rayleigh-golf Amplitude Omrekening parameters (harmonische beweging) Trillingen met verschillende frequentie en amplitude v max = snelheid w max = verplaatsing a max = versnelling f = frequentie [] Snelheid v max = 2 x π x f x w max Versnelling a max = (2 x π x f ) 2 x w max Versnelling a max = 2 x π x f x v max

6 Amplitude Vuistregels spanningen - trillingen materiaal staal hout beton metselwerk pleisterwerk overschrijding treksterkte bij trillingen in mm/s (orde van grootte) metselwerk: σ 1 % van v pleisterwerk: σ 0,4 % van v σ = spanning [N/mm 2 ] v = trillingsamplitude [mm/s] Veel voorkomende trillingsbronnen heien palen trillen damwanden sloopwerk dagelijks verkeer / bouwverkeer beuken / breken asfalt machines aardbevingen / explosies / botsingen Heien paal Trillingen door heien

7 Trillingen als gevolg van heien Benaderingsberekening spanningen Trillen damwand versnelling a = 450 cm/s 2 = 4500 mm/s 2 frequentie f = 15 snelheid v = 4500 / (2. π. 15) = 48 mm/s Pleisterwerk : s = 0,4 % van 48 = 0,2 N/mm 2 Metselwerk : s = 1 % van 48 = 0,5 N/mm Trillingen als gevolg van trillen Verkeer Beuken / breken asfaltverharding

8 Waarom trillingsmetingen meten trillingen bij hei- en sloopwerk i.v.m. beoordeling kans op schade meten verkeerstrillingen belending bij verkeersdrempel controleren of bestekseis wordt overschreden beoordelen of wordt voldaan aan de geldende richtlijnen controleren of grens CAR-verzekeraar wordt overschreden controleren of eis trillingen in computerruimte wordt overschreden beoordelen of sprake is van hinder bezorgdheid buurtbewoners wegnemen etcetera Stand-alone alone meetapparatuur Profound VM-systeem (tot begin 2006) Profound VIBRA meetsysteem (vanaf eind 2005) Profound VM-Systeem Overzicht richtlijnen trillingen CUR-57 (1972) / DIN 4150 SBR trillingsmeet -apparatuur SBR-richtlijnen 1 t/m 3, 1e uitgave (1993) SBR-richtlijnen A t/m C, 2e uitgave (aug. 2002)

9 SBR-richtlijnen 1 t/m 3 (1993) Richtlijn 1 : Schade aan bouwwerken door trillingen Richtlijn 2 : Hinder voor personen in gebouwen door trillingen Richtlijn 3 : Storing aan apparatuur door trillingen SBR-richtlijnen A t/m C (aug. 2002) Deel A : Schade aan gebouwen Deel B : Hinder voor personen in gebouwen Deel C : Storing aan apparatuur

10 Meetprocedure SBR-A indicatieve meting beperkte meting uitgebreide meting Indicatieve meting 1 meetpunt stijf punt begane grondniveau op kortste afstand tot trillingsbron meten in 3 richtingen ( X Y Z ) Plaats meetpunt - indicatieve meting Beperkte meting 1 meetpunt stijf punt begane grondniveau op kortste afstand tot trillingsbron meten in 3 richtingen ( X Y Z ) 1 meetpunt stijf punt bovenste verdieping op kortste afstand tot trillingsbron meten in 2 richtingen ( X Y ) Plaats meetpunten - beperkte meting Uitgebreide meting meetpunten in stijve punten op horizontale en vertikale afstanden van 10 m punten op bovenverdiepingen kiezen boven punten op begane grond op begane grond meten in 3 richtingen ( X Y Z ) op bovenverdiepingen meten in 2 richtingen ( X Y ) extra meetpunten: midden overspanning kolommen, vloeren, wanden meten in 1 richting haaks op de constructie bij overschrijding meetcapaciteit: gemotiveerde selectieve keuze maken minimaal 4 meetpunten toepassen

11 Plaats meetpunten - uitgebreide meting Indeling bouwwerken categorie 1: categorie 2: categorie 3: opmerking: gebouwen van staal vallen buiten de richtlijn, maar zijn in het algemeen minder kwetsbaar dan een gebouw uit categorie 1 Bouwwerk uit categorie 1 gewapend beton of hout in goede staat (draagconstructie, onderdelen) constructie (geen gebouw) van metselwerk in goede staat (bv. kademuur) Bouwwerk uit categorie 2 metselwerk in goede staat (draagconstructie, onderdelen) Bouwwerk categorie 3 metselwerk in slechte staat (draagconstructie, onderdelen) oude en monumentale gebouwen (grote cultuurhistorische waarde) Soorten trillingsbronnen type 1: incidenteel voorkomende trillingen type 2 : herhaalde kortdurende trillingen type 3 : continue trillingen

12 Trillingen type 1 Incidenteel voorkomende trillingen explosies botsingen Trillingen type 2 herhaalde kortdurende trillingen heien palen weg- en railverkeer sloopwerk Trillingen type 3 continue trillingen machines trilwalsen trilblokken Grens- waarden SBR-richtlijn A (numeriek) Grenswaarden SBR-richtlijn A (grafisch) Interpretatie meetresultaten begane grond rekenwaarde gemeten trillingssnelheid V d =V top x γ v rekenwaarde grenswaarde trillingssnelheid V r = V k ar / γ t toets Vd V r ( kans op schade 1 % ) factor γ v indicatieve meting : γ v = 1,6 beperkte meting : γ v = 1,4 uitgebreide meting : γ v = 1,0 factor γ t trilling type 1 ; kortdurend : γ t = 1,0 trilling type 2 ; herhaald kortdurend : γ t = 1,5 trilling type 3 ; continu : γ t = 2,5 Fundering : γ t = 1,

13 cat. 1 cat. 2 cat. 3 fund. SBR-richtlijn A Toelaatbare herhaalde kortdurende trillingen [mm/s] Draagconstructies begane grond Indicatieve trillingsmeting (heien palen, verkeer) ,3 2,1 1,3 10,0 15 9,4 2,6 1,5 6, ,4 3,1 1,8 4, ,4 3,7 2,0 4, ,5 4,2 2,3 3, ,5 4,7 2,6 2, ,6 5,2 2,8 2,5 onderdeel onderdeel cat. 1 cat. 2 cat. 3 fund. SBR-richtlijn A Toelaatbare continue trillingen [m m/s] Draagconstructies begane grond Indicatieve trillingsmeting (trillen damwanden) ,0 1,3 0,8 10,0 15 5,6 1,6 0,9 6,6 20 6,3 1,9 1,1 5,0 25 6,9 2,2 1,2 4,0 30 H z 7,5 2,5 1,4 3,3 35 8,1 2,8 1,5 2,8 40 8,8 3,1 1,7 2,5 Verschil toelaatbare trillingen oude SBR-1 1 / SBR-A SBR-1 : cat. 2 (beperkte meting) herhaald kortdurende trillingen (heien palen / verkeer) f = 10 : v = 2,0 mm/s (3,00) f = 15 : v = 2,5 mm/s (3,75) continue trillingen (trillen damwanden) f = 25 : v = 3,5 mm/s (6,00) f = 35 : v = 4,5 mm/s (6,00) SBR-A : cat. 2 (indicatieve meting / beperkte meting) herhaalde kortdurende trillingen (heien palen / verkeer) f = 10 : v = 2,1 mm/s (2,4) f = 15 : v = 2,6 mm/s (3,0) continue trillingen (trillen damwanden) f = 25 : v = 2,2 mm/s (2,5) f = 35 : v = 2,8 mm/s (3,2) Beoordelingsperioden voortschrijdende effectieve waarden (gewogen gemiddelde) dag en avond van 7.00 uur tot uur (16 uur of seconden) nacht van uur tot uur (8 uur of seconden) Invloedsrijke aspecten trillingshinder bodemopbouw afstand object - trillingsbron gegevens object / gebouw type trillingsbron (heien, trillen, verkeer, explosie, etc.) frequentie trillingen

14 Parameters object / gebouw massa object zwaar gebouw trilt minder licht gebouw trilt meer bouwmateriaal object beton: trillingsongevoelig metselwerk; trillingsgevoelig pleisterwerk: zeer trillingsgevoelig funderingswijze object fundering op palen: meer trillingen bij afheien in vast zand waarin palen object staan fundering op staal meer trillingen bij leggen dragline schotten en manoeuvreren heistelling meer trillingen bij ondiep heiwerk Parameters bij heien palen frequentie ; niet te beinvloeden dwarsdoorsnede palen type heiblok : zwaar of licht heiblok staat damwand rondom bouwput? wordt geheid vanaf putbodem? Parameters bij trillen damwanden frequentie ; hangt van van toerental trilblok hoog of laagfrequent trilblok type trilblok ; met of zonder variabel excentrisch moment vermogen trilblok Trillingen tijdens het starten en stoppen trilblok zonder instelbaar excentrisch moment SBR A Geen overschrijding toelaatbare waarden: schade door trillingen onwaarschijnlijk Bij overschrijding toelaatbare waarde: kans op schade, echter geen bewijs van causaliteit!! Causaliteit moet volgen uit een analyse van het schadebeeld, en/of tijdstip waarop scheurvorming ontstaat Aanpak Uitvoeren trillingsmeting Beoordeling volgens SBR richtlijn A Duidelijke onderschrijding grenswaarde schade door trillingen onwaarschijnlijk Duidelijke overschrijding grenswaarde schade door trillingen waarschijnlijk Rond grenswaarde analyse van de schade moet causaliteit uitwijzen

15 Oorzaak Trillingsschade Te hoge trillingen door: heien palen trillen damwanden sloopwerk (wordt vaak over het hoofd gezien) weg-, bouw- of railverkeer Oorzaak zakkingsschade meeheien palen belending bij heien palen of trillen damwanden verdichting losgepakt zand onder niet onderheid pand toepassen vrijstaande damwand naast niet onderheide belending doorbuigen (vrijstaande) damwand, bijvoorbeeld bij heien vanuit de bouwput ontspanning bodem door maken palenwand samendrukken slappe ondergrond onder niet onderheid pand grondwaterstandsverlaging Onderscheid in type schade Esthetische schade Schade die leidt tot een vermindering van de gebruikswaarde Schade die leidt tot een vermindering van de levensduur Schade die leidt tot een vermindering van de veiligheid Herkenning trillingsschade gesloten scheuren in pleisterwerk, metselwerk, opengesprongen naden langs plafonds en deurkozijnen vaak t.p.v. hoeken ramen Herkenning zakkingsschade open scheuren vaak onder hoek van 45 graden Voorbeelden schade

16 Damwand langs pand Nut trillingsprognoses verwachte trillingshinder meewegen bij paalkeuze fundering verwachte trillingshinder meewegen bij keuze draagvermogen paalsysteem / inheidiepte verwachte trillingshinder meewegen bij keuze type bouwputwand / methode van inbrengen inschatten effect aanleg verkeersdrempel IFCO-prognosegrafiek heien palen trillen damwanden empirisch bepaald uit meetresultaten parameters grootste meetwaarde (amplitude) project afstand meetpunt - trillingsbron Prognosegrafiek heien palen prefab betonpalen slanke palen (t/m vierkant 320 mm) dikke palen (> vierkant 320 mm) vibropalen slanke palen (t/m 356 mm) dikke palen (> 356 mm) Relatie heitrillingen - afstand

17 Prognose - meting Prognose meting / Resultaten trillingsmeting Relatie Heitrillingen - Afstand. Prognosegrafiek en gemeten waarden in Dordrecht (06vm108 - prognose 4) Hoe moet een SBR trillingsmeting worden uitgevoerd? Prefab beto npaal ; > vierkant 3 20 mm, beste rechte uit lange reeks metingen vanaf 1988 Gemeten waarden; vibrobuis 457/56 0 mm Praktijk prognoselijn na beo ordeling so ndering (qc = 17 MPa ; beste rechte 3 5 % verhoogd) v max [mm/s] Bron: IF CO Funder ingsexpertise BV januari afstand tot de heistelling [m] Hoe moet een SBR trillingsmeting worden uitgevoerd? Hoe moet een SBR trillingsmeting worden uitgevoerd? SBR trillingsmeet -apparatuur

18 SBR: specificaties meetapparatuur De technische specificaties staan in bijlage 1 in richtlijn deel A en deel B Opmerkingen: Frequentie-karakteristiek Welke trillingen moeten meegenomen worden voor de schadebeoordeling? Frequentie-karakteristiek (deel A) deel A (gebouwen) heeft andere specificaties dan deel B (hinder) deel A wijkt af van de DIN45669 De frequentiekarakteristiek (of filterkarakteristiek) geeft de weegfactor voor alle trillingen. Deel A van 1 tot 100 (of 0,8 tot 125 3dB) Deel B van 1 tot 80 (of 0,8 tot 100 3dB) Bemonsteringsfrequentie Het aantal metingen per seconde is de bemonsteringsfrequentie of samplefrequentie. Bij metingen met digitale meetapparatuur dient deze frequentie 10 maal hoger te zijn dan de maximale frequentie: Deel A: 10 * 100 > 1000 Deel B: 10 * 80 > 800 Dynamisch meetbereik Wat is de grootste en kleinste trillingsamplitude die geregistreerd moet worden? Deel A minimumwaarde < 0,2 mm/s maximumwaarde > 50 mm/s. Deel B minimumwaarde < 0,02 mm/s maximumwaarde > 20 mm/s Eisen meetapparatuur meetbereik 0,2 tot 50 mm/s opnemer met frequentiebereik tussen 0,8 en 100 minimaal 24 bit A-D conversie bij gebruik geofoon nastreven bemonsteringsfrequentie ten minste 10 maal hoger dan hoogste frequentie (1000 ) moet zijn gekalibreerd

19 Signaalverwerking Integreren bij gebruik van versnellingsensoren. SBR deel A: absolute pieksnelheid. SBR deel A: frequentiemeting. Methode I met behulp van Fourier-transformatie. Methode II met behulp van tijdsdomeinmeting. (Methode I is de voorkeursmethode) SBR deel B: weging gevolgd door voortschrijdend effectieve waarde bepaling. Conclusies De SBR deel A en deel B vereisen een andere signaalverwerking. De SBR deel A wijkt af van de DIN Een betrouwbare trillingsmeting is alleen mogelijk met meetapparatuur die volledig voldoet aan de SBR. Werk met gekalibreerde meetapparatuur. Gevolgen voor de praktijk SBR is niet alleen een beoordelingsrichtlijn maar ook een meetrichtlijn. Trillingsmeet-apparatuur uit het buitenland voldoet niet aan de SBR tenzij deze expliciet voor de Nederlandse markt is ontwikkeld. Ook de goedkopere trillingsmeet-apparatuur blijkt niet aan de SBR te voldoen in verband met de vereiste complexe signaalverwerking: meetbereik onvoldoende lage frequenties worden niet meegenomen. geen juiste gevoeligheid frequentie-karakteristiek Voorbeelden meetresultaten heien palen trillen damwanden verkeersdrempels Heien palen Trillingen bij heien palen - tijd

20 Trillingen bij heien palen - frequentie Trillingen woonboot bij heien palen Trillen damwanden Trillen damwanden Trillingen - tijd bij trillen damwand Trillen dam- wanden

21 Onschadelijk maken granaten Hydraulische kraan Sensoren maaiveld en bodem Geo-sensor VM-systeem Resume Wanneer trillingen voldoen aan SBR-richtlijn A is ontstaan van trillingsschade in het algemeen onwaarschijnlijk. Wanneer trillingen niet voldoen aan SBR-richtlijn A, is niet automatisch aangetoond dat schade door trillingen is veroorzaakt. Trillingsmetingen nuttig om trillingsschade te voorkomen en om causaal verband tussen trillingen en schade te controleren Trillingsschade bij heiwerk vrijwel altijd cosmetisch Trillingsschade niet verwarren met zakkingsschade Kans op zakkingsschade controleren via hoogtemetingen Via trillingsmetingen is kans op trillingsschade bij heiwerk te verkleinen Meetapparatuur dient te voldoen aan SBR-richtlijn A Via trillingsprognose in vroeg stadium kans op trillingsschade te beoordelen

22 Bedankt voor uw aandacht Stelling 1 Trillingsmetingen altijd uitvoeren volgens SBR-richtlijnen Stelling 2: Stelling 3: Stelling 4: Overschrijding toelaatbare trillingen volgens SBR-richtlijn A leidt tot schade. Uitvoering beperkte trillingsmeting heeft geen zin. Bij toetsing op hinder (SBR-B) moet op andere punten worden gemeten dan bij toetsing op schade (SBR-A)

23 Stelling 5: Invloed heiwerk op omgeving wordt vooraf nooit onderzocht. Stelling 6: Ter vermindering van trillingen bij heien van palen moet je grondverwijderend voorboren