Radanvarsirakennusten värähtely ja tärinän vaimentaminen

Abstract

Tässä diplomityössä on kehitetty menetelmä ja siihen liittyvät FEM-laskennat, jolla pystytään arvioimaan junan aiheuttamaa värähtelyä rakennuksissa. Aiemmin värähtelyä ei osattu ottaa kunnolla huomioon suunnittelussa ja arviot olivat tällöin kokemuksiin perustuvia. Työn alussa on kerrottu värähtelyn synnystä ja kulkemisesta maaperässä. Sitten on kerrottu värähtelyn vaikutuksesta rakennuksiin ja värähtelyn tehollisarvon määrittämisestä. Työssä on tutkittu myös runkomeluun ja tärinän syntyyn ja suuruuteen vaikuttavia tekijöitä rakennuksissa ja maaperässä. Työssä on esitetty myös yksinkertaisia menetelmiä, joilla voidaan arvioida runkomelun ja tärinän suuruutta rakennuksissa.

Rakennuksen ja maaperän eri ominaisuuksien vaikutus värähtelyyn, kuten ominaistaajuuksiin sekä resonanssi-ilmiöön ja tärinän välttäminen värähtelysuunnittelussa ovat olleet asioita, joita on erityisesti tutkittu tässä työssä. Tuloksena on saatu, että kovassa maaperässä värähtelyn suuruus on pienempi mutta taajuus korkeampi kuin pehmeillä maaperillä. Myös on saatu selville, että pehmeissä maaperissä värähtely vaimenee paljon hitaammin kuin kovissa maaperissä. Tärinä ja runkomelu vaimenevat kuitenkin rakennuksen jokaisessa kerroksessa riippumatta rakennuksen sijainnin maaperästä. Diplomityön tulokset perustuvat laskentaosiossa esitettyihin FEM-analyyseihin, joilla voidaan arvioida tarkasti värähtelyn suuruutta eri rakennustyypeille.

The aim of this study was to develop calculation methods, which can evaluate frame noise and vibration in buildings due to train movement. As a result of this research, basic hand calculation methods and accurate FEM analysis are introduced to evaluate vibration and frame noise in buildings. There are different ways to evaluate vibration with FEM analysis and some of those methods are introduced in this study.

Firstly, the study investigates the source of vibration and transmission to buildings via soil. As part of this chapter some methods are shown to measure vibration magnitude and frame noise in buildings. The magnitude of the vibration can be controlled by changing the mass or stiffness of building or foundation. Some basic hand calculations and graphs are shown in this study that evaluate natural frequencies of buildings. With different ways to avoid vibration increment and frame noise due to the resonance effect.

According to FEM analysis the magnitude of vibration and frame noise decrease in each floor of the building. Also, FEM analysis proved that the magnitude of vibration is lower and the frequency is higher in buildings, which stand on hard soil. Furthermore vibration decreases much less in buildings that are founded on soft soil.