VDI 3837-2013 Ground-borne vibration in the vicinity of at-grade rail systems - Spectral prediction method.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREErschtterungen in der Umgebung von oberirdischen SchienenverkehrswegenSpektrales PrognoseverfahrenGround-borne vibration in the vicinity of at-grade rail systems Spectral prediction methodVDI 3837Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch SchwingungstechnikVDI-R

2、ICHTLINIENZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2013Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser

3、 Richtlinie ist verbindlich.ICS 17.160, 45.020, 93.100Januar 2013January 2013The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Spektrales Prognoseverfahren . . . . . . . . 53.1 bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Teilsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3 Hinweise zu

5、 den Teilsystemen . . . . . . . 113.4 Verwendung von Terzschnellepegeln . . . . 133.5 Ermittlung von Kenngren der Teilsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.6 Ermittlung der Beurteilungsgre . . . . . 174 Einflussgren beim spektralen Prognoseverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 174.1 bersic

6、ht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.2 Erregung und Emissionssystem . . . . . . . 184.3 Transmissionssystem . . . . . . . . . . . . 184.4 Primres und sekundres Immissionssystem. . . . . . . . . . . . . . 185 Mglichkeiten zur Reduzierung vonErschtterungsimmissionen. . . . . . . . . . 225.1 bers

7、icht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.2 Manahmen am Emissionsort. . . . . . . . 225.3 Manahmen am Transmissionsweg. . . . . 225.4 Manahmen am Immissionsort . . . . . . . 22Anhang Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Contents Pag

8、ePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 3 3 Spectral forecast procedure . . . . . . . . . . 53.1 Overview . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . . . 53.2 Subsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3 Explanations on the subsystems . . . . . . 113.4 Use of third speed level. . . . . . . . . . . 133.5 Investigation of sub-systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.6 Determination of the valuation parameters . 174 Impact p

10、arameters for the spectralforecast procedure . . . . . . . . . . . . . . . 174.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.2 Excitation and emission system . . . . . . 184.3 Transmission system . . . . . . . . . . . . 184.4 Primary and secondary immission system. . . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . 185 Ways of reduction of vibration immissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.2 Measures at the place of emission . . . . . 225.3 Measures at the transmission path . . . . . 225.4 Measures at the place of Immission . . . . 22Annex

12、 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich SchwingungstechnikFrhereAusgaben: 03.06;09.06BerichtigungFormereditions:03/06;09/06 CorrigendumB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD

13、9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 2 VDI 3837VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie

14、VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtli

15、nien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungDiese Richtlinie ist im GemeinschaftsausschussNALS/VDI C 15 Schwingungsminderung in derUmgebung von Verkehrswegen“ erarbeitet worden.Sie e

16、rgnzt DIN ISO 14837-1. Beide Regelwerke be-schreiben die grundstzlichen Zusammenhnge undAbhngigkeiten, die bei der Erstellung oder Bewer-tung einer Prognose von Schienenverkehrserschtte-rungen zu beachten sind, und nennen prinzipielleManahmen zur Reduzierung von Erschtterungsim-missionen. Die vorlie

17、gende Richtlinie zeigt darberhinaus anhand eines spektralen Prognoseverfahrensauf, wie eine Immissionsprognose aufgebaut seinkann.Durch fahrende Schienenfahrzeuge entstehenSchwingungen, die ber den Oberbau in den Unter-bau eingeleitet und durch den Boden in benachbarteGebude bertragen werden. In Abh

18、ngigkeit vonden rtlichen Gegebenheiten und der Art der Schie-nenfahrzeuge knnen die angeregten Gebude-schwingungen Erschtterungswerte erreichen, diedeutlich sprbar sind und die Anhaltswerte fr dieEinwirkung von Erschtterungen auf den Menschenbeim Aufenthalt in Gebuden nach DIN 4150-2 ber-schreiten.

19、Es werden jedoch erfahrungsgem beiEinhaltung der Anhaltswerte nach DIN 4150-2 auchdie Anhaltswerte zur Beurteilung der Wirkung vonErschtterungen auf die bauliche Struktur eines Ge-budes nach DIN 4150-3 eingehalten.Das spektrale Prognoseverfahren nach dieser Richtli-nie kann analog auch fr andere Beu

20、rteilungsaufga-ben, wie die Einwirkung von Schwingungen auf er-schtterungsempfindliche Gerte, Anlagen o., an-gewendet werden.Bei zu ndernden oder neu zu bauenden Schienenwe-gen sind Prognosen der zu erwartenden Erschtte-rungsimmissionen in den Gebuden erforderlich. ZurPreliminary noteThe content of

21、this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or o

22、f extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionThis guideline has been elaborate

23、d by the committeeNALS/VDI C 15 “Reduction of vibrations in thesurrounding of travelways”. It complements DINISO 14837-1. Both sets of regulations describe thebasic connections and dependencies, which have tobe considered for a preparation or a valuation of aforecast of vibrations within the railway

24、 traffic. Theymention principle measures for the reduction of im-missions of vibrations. The current guideline more-over shows on the basis of a spectral forecast proce-dure, how an immission forecast can be established.The passage of track-bound vehicles causes vibra-tions, which are induced throug

25、h the superstructureinto the substructure and are transferred through thesoil into neighbouring buildings. Depending upon thelocal conditions and the kind of vehicles, the excita-tion vibrations of the buildings can reach levels whichcan be distinctly felt and exceed the border values forthe impact

26、of vibrations on humans during their pres-ence in buildings, according to DIN 4150-2. How-ever, from experience, if the guidelines according toDIN 4150-2 are followed, the target values for ascer-taining the vibration effects on the structure of abuilding according to DIN 4150-3 are also obtained. T

27、he spectral forecast procedure according to thisguideline can also be applied for other evaluationtasks, such as the effect of vibrations on sensitive in-struments, equipment or others. For tracks that have to be altered or newly constructed,forecasts of the vibrations that are expected are neces-sa

28、ry in the respective buildings. For the reduction ofB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3837 3 Minderung der Erschtterungsimmi

29、ssionen (angege-ben etwa als KBF-Werte) knnen Manahmen amEmissionsort (Fahrzeug, Oberbau, Unterbau), amTransmissionsweg (Boden) und am Immissionsort(Gebude) getroffen werden.Die Anregung von Erschtterungen (Emission), ihreAusbreitung im Untergrund (Transmission) sowie dieEinleitung und Auswirkung im

30、 Gebude (Immission)hngt von zahlreichen Parametern ab, die rechnerischin einem geschlossenen Rechenverfahren nur ann-hernd bercksichtigt werden knnen. Dies erschwertPrognosen, die allein auf Berechnungen basieren.Daher bercksichtigt das spektrale Prognoseverfah-ren nach dieser Richtlinie sowohl mess

31、technische alsauch rechnerische Untersuchungen.1 AnwendungsbereichIn dieser Richtlinie werden grundlegende Abhngig-keiten fr die Emission, Transmission und Immissionvon Erschtterungen aufgezeigt und darauf aufbau-end ein spektrales Prognoseverfahren fr die Erscht-terungen im Frequenzbereich von 4 Hz

32、 bis 80 Hz be-schrieben, die von oberirdisch gefhrten Schienen-bahnen ausgehen.Anmerkung 1: Zur Prognose von Erschtterungsimmissionen, dievon unterirdisch gefhrten Schienenbahnen ausgehen, sieheDIN ISO 14837-1.Das Verfahren kann angewendet werden bei beste-henden oder neu zu errichtenden Strecken.Bi

33、s zu den nachfolgend aufgefhrten Abstnden zubenachbarten Gebuden wird das spektrale Progno-severfahren empfohlen, da in diesen Fllen in Gebu-den solche Erschtterungen auftreten knnen, diesprbar sind und die Anhaltswerte nach DIN 4150-2berschreiten:Vollbahn mit Massengtertransport, extrem wei-cher Bo

34、den, Holzbalkendecke: 200 mVollbahn: 60 mS-Bahn: 40 mU-Bahn (oberirdisch fahrend), Stadtbahn, Stra-enbahn: 25 mAnmerkung 2: Schwingende Bauteile knnen auch zur Abstrah-lung von sekundrem Luftschall fhren; dieser kann nach der vor-liegenden Richtlinie nicht abgeschtzt werden.2BegriffeFr die Anwendung

35、 dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:Admittanz (Y(if)Kehrwert der Impedanz.the vibration immission (given, for instance, as KBFvalues) measurements at the place of emission (vehi-cle, superstructure, substructure), at the transmissionpath (soil) and at the immission location (building)c

36、an also be performed. The excitation of vibrations (emission), their disper-sion in the underground (transmission) as well astheir induction and effect in the building (immission)depend upon several parameters, which can only beapproximated by a closed simulation model. This ag-gravates forecasts wh

37、ich are only based on calcula-tions. Therefore, the spectral forecast procedure ac-cording to this guideline considers only technical aswell as mathematical investigations.1Scope In this guideline, the basic dependencies for the emis-sion, transmission and immission of vibrations areshown. Built upo

38、n this, a spectral forecast for vibra-tions in the frequency range of 4 Hz to 80 Hz, whichoriginate from overground tracks, is described.Note 1: For the forecast of vibration immissions which originatefrom underground tracks, see DIN ISO 14837-1.The procedure can be applied for existing tracks ortra

39、cks that are to be newly constructed.The spectral forecast procedure is recommended forthe distances to the neighbouring buildings, listed inthe following, since in these cases vibrations in build-ings can occur to a degree that can be physically feltand which exceed the target values according toDI

40、N 4150-2: railway with freight transport, extremely softground, timber ceiling: 200 m railway: 60 m tram: 40m underground (overground), city railway, tram:25 mNote 2: Vibrating construction parts can also lead to secondary air-borne sound; this, however, cannot be assessed according to theavailable

41、guideline.2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the followingterms and definitions apply:Admittance (Y(if)Reciprocal value of Impedance.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle R

42、echte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 4 VDI 3837Anmerkung: Die Admittanz kann auch als Pegelmit dem Bezugswert Y0= 1 m/(Ns) angegeben werden.Einfgungsdmmma (De(fTn)Kenngre zur Beschreibung der Minderung des ur-sprnglichen Krperschall-Terzpegels Lv(fTn) oderLa(fTn) an ein

43、em bestimmten Punkt eines bertra-gungswegs durch Einbau eines elastischen Elements.Anmerkung: Siehe DIN 45 672-2.Elastische Gebudelagerung(elastische Gebudeabfederung)Erschtterungsschutzmanahme im primren Immis-sionssystem.Anmerkung: Die elastische Gebudelagerung wird auch als elas-tische Gebudeabfe

44、derung bezeichnet.EmissionDie von einem Gleis fr einen bestimmten Punkt imBoden ermittelten Schwingungen a(t) oder v(t) oderihre Spektren.Anmerkung: Siehe auch DIN 45672-1 und DIN 45672-2.ImmissionDie Schwingungsantwort in einem Gebude in derRegel in der Mitte einer Geschossdecke.Anmerkung: Die Immi

45、ssion wird als Leistungsdichte , alsTerzspektrum der Schwinggeschwindigkeit oder alsKBFTm-Wert angegeben.Impedanz (Z(if)Komplexes Verhltnis des Spektrums F(if) der einge-leiteten Kraft zum Spektrum V(if) der Schwingge-schwindigkeit.Anmerkung: Die Impedanz kann gemessen oder berechnet wer-den. Die Im

46、pedanz kann auch als Pegelmit dem Bezugswert Z0= 1 Ns/m angegeben werden.Maximal-Terzschnellespektrumber mehrere Zugvorbeifahrten energetisch gemit-teltes Terzschnellespektrum, bei dem die Maximal-werte mit der Zeitbewertung Fast“ in jeder Terz in-dividuell gehalten werden.Anmerkung: Bei Analysatore

47、n wird dies hufig als FAST MAXHOLD ALL bezeichnet.OberbauAlle Einrichtungen oder Bauelemente, die der Last-bertragung und der Spurfhrung dienen.Anmerkung: Der Oberbau umfasst vor allem die Einrichtungenoder Bauelemente, die der Lastbertragung und Spurfhrung die-LYf() 10lgY if()2Y02- dB=Gv4v4f( )Lv4f

48、Tn()LZf() 10lgZ if()2Z02- dB=Note: The admittance can also be given as a levelwith the reference value Y0= 1 m/(Ns). Insertion attenuation measure (De(fTn)Parameter for the description of the reduction of theoriginal structure-borne third level Lv(fTn) or La(fTn) ata distinct point of a transfer val

49、ue by installation of anelastic element. Note: See DIN 45672-2. Elastic foundation of a building(elastic springing of the building)Vibration measure within the primary immission sys-tem.Note: The elastic foundation of a building is also called elasticspringing of the building. Emission Vibrations that have been investigated at a track froma distinct point in the soil a(t) or v(t) or their spectra. Not