0

publicatie: Trillingen van vloeren door lopen

1 Inleiding

1 Inleiding

1.1 Algemeen

Gebruikers en gebouweigenaren stellen tegenwoordig geheel andere eisen aan vloeren in gebouwen dan bijvoorbeeld zo'n dertig jaar geleden. Alleen de eisen aan de veranderlijke belastingen zijn de afgelopen jaren nauwelijks veranderd. Niet alleen zijn tegenwoordig de verlangde akoestische prestaties van de vloer sterk verzwaard, er moeten ook leidingen in kunnen worden opgenomen en zo mogelijk moeten deze ook weer kunnen worden verwijderd. Het belang van de bouwkosten is echter in al die jaren onverminderd gebleven. Het is dus niet verwonderlijk dat er nieuwe vloertypen zijn ontstaan. Naast de traditionele vloeren zijn er nu bijvoorbeeld leidingvloeren en holle vloeren. Door de veranderende eisen van gebruikers en door innovaties bij materiaalproducenten en bij producenten van bouwdelen veranderde ook het materiaalgebruik. In de jaren zeventig van de vorige eeuw waren vloeren in gebouwen vrijwel uitsluitend van beton. Dit is nu niet meer het geval. Er worden vloeren toegepast van beton, van staal, van hout of combinaties van deze materialen. Het gevolg is dat mensen het gedrag van vloeren nu vanuit een verschillende perceptie beoordelen. Mensen die zijn opgegroeid in een woning met lichte vloeren (bijvoorbeeld van hout) reageren anders op het trillen van een vloer dan bewoners die niet anders zijn gewend dan zware vloeren (bijvoorbeeld van beton).
Het Bouwbesluit stelt uitsluitend eisen aan vloeren voor zover deze eisen betrekking hebben op de veiligheid, de gezondheid en de bruikbaarheid. Het trillingsgedrag van vloeren door lopen maakt hier geen deel van uit. Vloeren worden met betrekking tot dit aspect vaak alleen beoordeeld wanneer er tijdens het gebruik klachten zijn. Ook dan blijkt het moeilijk een objectief oordeel over het trillingsgedrag van vloeren door lopen te geven. De privaatrechtelijke regelgeving in NEN 6702 over het beoordelen van het dynamisch gedrag van vloeren dekt de problematiek namelijk niet geheel af.
Vanuit de wens om het materiaalgebruik in de bouw te beperken en de introductie van nieuwe vloerentypen, ontstond in de praktijk behoefte aan een richtlijn voor het voorspellen, het meten en het beoordelen van trillingen van vloeren door lopen. Deze richtlijn geeft ontwerpers, toetsers en bouwers daartoe een set procedures en hulpmiddelen. De inhoud is gebaseerd op Europees onderzoek. Op basis hiervan zijn procedures gekozen en beschreven en hulpmiddelen ontwikkeld. Hierbij is vooral gestreefd naar eenduidigheid. Voor meer achtergrondinformatie wordt verwezen naar de literatuur.

1.2 Toepassingsgebied

Deze richtlijn is geldig voor vloeren in ruimten die bestemd zijn voor langdurig verblijf van mensen en heeft betrekking op de leefbaarheid van de vloer voor mensen. De richtlijn gaat in op het voorspellen, het meten en het beoordelen van het trillingsgedrag door lopen van mensen. De gebruikte methodiek kan ook worden gebruikt voor andere dynamische belastingen, bijvoorbeeld door machines en dansende mensen.

Toelichting bij: 1.2 Toepassingsgebied

Het belangrijkste doel van deze richtlijn is het beoordelen van het comfort van vloeren door lopen. Het gaat dan om situaties waarbij zich mensen op een vloer bevinden waarop ook wordt gelopen. De richtlijn kan ook worden gebruikt voor trillingen door andere interne bronnen zoals dansende mensen en machines (bijvoorbeeld wasmachines). Voor vloertrillingen veroorzaakt door externe bronnen, zoals wegverkeer of bouwwerkzaamheden, kan gebruikt worden gemaakt van de SBR-publicatie Trillingen. Meet- en beoordelingsrichtlijnen. Deel B. Hinder voor personen in gebouwen. Voor het beoordelen van vloertrilling met betrekking tot de werking van apparatuur (denk aan computers) kan gebruik worden gemaakt van de SBR-publicatie Trillingen. Meet- en beoordelingsrichtlijnen. Deel C. Storing aan apparatuur.

1.3 Status van de richtlijn

De richtlijn heeft een privaatrechtelijke status.

Toelichting bij: 1.3 Status van de richtlijn

De richtlijn wordt niet aangestuurd door het Bouwbesluit. Formeel is de richtlijn dus uitsluitend van toepassing voor vloeren wanneer in de projectomschrijving specifiek naar deze richtlijn wordt verwezen.

1.4 Literatuur

  • DIN 4150-2 (Erschüterungen in Bauwesen. Teil 2. Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden), 1999.
  • DIN 45669-1 (Messung von Schwingungsimmissionen. Teil 1. Schwingungsmesser, Anforderungen, Prüfung), 1995.
  • DIN 45669-2 (Messung von Schwingungsimmissionen. Teil 2. Meßverfahren), 2005.
  • Generalisation of criteria for floor vibrations for industrial, office, residential and public buildings and gymnastic halls, ECSC-rapport P4282, Brussel 2005.
  • NEN 6700 (Technische grondslagen voor bouwconstructies. TGB 1990. Algemene basiseisen), 1991 + A1, 1997.
  • NEN 6720 (TGB 1990. Voorschriften beton. Constructieve eisen en rekenmethoden (VBC 1995)), 1995 + A3, 2004 + C1, 2005.
  • NEN 6760 (Technische grondslagen voor bouwconstructies. TGB 1990. Houtconstructies. Basiseisen. Eisen en bepalingsmethoden), 2001 + C1, 2002.
  • NEN 6770 (TGB 1990. Staalconstructies. Basiseisen en basisrekenregels voor overwegend statisch belaste constructies), 1997 + A1, 2001.
  • NEN 6773 (TGB 1990. Staalconstructies. Basiseisen, basisrekenregels en beproevingen voor overwegend statisch belaste dunwandige koudgevormde stalen profielen en geprofileerde platen), 2000 + A1, 2001.
  • NEN-ISO 2631-2 (Mechanische trillingen en schok. Beoordeling van de invloed van trillingen op het menselijk lichaam. Deel 2. Trillingen in gebouwen (1 Hz tot 80 Hz)), 2003.
  • NS 8176 (Vibrations and shock measurement of vibration in buildings from landbased transport and guidance to evaluation of its effect on human beings), 2000.
  • Rechte balkbruggen (CUR-rapport 55), uitgave CUR, Gouda 1972.
  • Trillingen. Meet- en beoordelingsrichtlijnen. Deel B. Hinder voor personen in gebouwen, uitgave SBR, Rotterdam 2003.
  • Trillingen. Meet- en beoordelingsrichtlijnen. Deel C. Storing aan apparatuur, uitgave SBR, Rotterdam 2003 (herdruk).
  • VDI 2057 Blatt 1 (Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen. Ganzkörper-Schwingungen), 2002.
  • Vibrations of floors. Generalisation of criteria for floor vibrations for industrial, office residential and public building and gymnastic halls, uitgave ECSC, Brussel 2005.

1.5 Termen en definities

Demping Verschijnsel dat de amplitude van een trillingsrespons afneemt als functie van de tijd door dissipatie van trillingsenergie in de constructie óf door het 'afvloeien' van energie in de fundering.
Eerste eigenfrequentie Laagste eigenfrequentie.
Eigenfrequentie Frequentie waarbij de vloer in trilling raakt nadat de evenwichtstoestand is verbroken, afhankelijk van de massa en de stijfheid van de vloer.
ES-RMS Enkele Stap RMS. De RMS-waarde over de periode die wordt gedefinieerd bij de maximale (absolute) waarde van het signaal, veroorzaakt door één stap. De lengte van de periode is gelijk aan de tijd tussen twee stappen, waarbij de eerste stap ligt bij de maximale piek en de tweede stap bij de piek er direct voor óf de piek er direct na.
ES-RMS90 90%-bovengrens bepaald over een serie ES-RMS-waarden.
Frequentie Omgekeerde (reciproque) van de trillingstijd.
Gebruiksfunctie Gedeelten van één of meer bouwwerken op een perceel of standplaats die dezelfde gebruiksbestemming hebben en die samen een gebruikseenheid vormen (definitie ontleend aan het Bouwbesluit).
Genormaliseerde loopbelasting Loopbelasting genormaliseerd naar het gewicht van één persoon.
Hielval Meetmethode om de overdracht tussen belasting en trilling te bepalen.
Hoekfrequentie Frequentie met de dimensie rad/s.
Isotrope plaat Plaat waarvan de stijfheidseigenschappen in elke richting gelijk zijn.
Kantelfrequentie Frequentie waarbij een kanteling in de wegingsfunctie optreedt.
Loopbelasting Belasting op de vloer door één persoon die over de vloer loopt.
Loopfrequentie Aantal stappen dat iemand per seconde tijdens het lopen zet.
Meetduur Tijdsduur waarin met één configuratie van meetpunten een meting wordt uitgevoerd.
Meetpunt Positie waar een trillingsgrootheid wordt gemeten.
Meting Bepaling van de momentane waarde van een trillingsgrootheid gedurende een zekere aaneengesloten tijdsduur met een meetmethode.
Modale massa Massa gewogen naar de genormaliseerde eerste eigentrillingsvorm.
Momentane waarde Waarde van een variërende grootheid op een zeker tijdstip.
Orthotrope plaat Plaat waarvan de stijfheidseigenschappen in de verschillende horizontale richtingen niet gelijk zijn.
RMS 'Root Mean Square': vierkantswortel uit het gemiddelde van de kwadraten.
Snelheid Vectoriële grootheid die de afgeleide van de verplaatsing naar de tijd weergeeft.
Trilling Variatie van een grootheid (snelheid, versnelling, verplaatsing) als functie van de tijd die de beweging of de positie van een systeem beschrijft. Hierbij is de grootheid afwisselend groter en kleiner dan de gemiddelde waarde.
Trillingssterkte Aanduiding (in het algemeen) van de sterkte of grootte van de trilling in relatie tot het van belang zijnde trillingsaspect.
Trillingstijd Kleinste verschuiving in de tijd waarbij een periodieke tijdsfunctie met zichzelf samenvalt.
Verplaatsing Vectoriële grootheid die de verandering van een positie van een lichaam of van een punt aanduidt ten opzichte van een zekere referentie.
Versnelling Vectoriële grootheid die de afgeleide van de snelheid naar de tijd weergeeft.

1.6 Grootheden, eenheden en symbolen

1.6.1 Eenheden

De te gebruiken eenheden en grootheden moeten in overeenstemming zijn met het Internationale Stelsel van Eenheden (SI), zoals vermeld in hoofdstuk 4 en bijlage A van NEN 999 - en met name tabel 6, 8 en 9 in NEN 999 - en met NEN 1000.

1.6.2 Symbolen

In deze richtlijn zijn de onderstaande symbolen en namen van grootheden gebruikt. Tevens is aangegeven in welke eenheid de grootheden moeten worden uitgedrukt.

symbool naam eenheid
αn Fourier-coëfficiënt van de n-de harmonische -
Δ filterverzwakking dB -
Δφ(f) toelaatbare faseafwijking van het meetsysteem ten opzichte van de referentie fase/frequentie-karakteristiek graden
φ(f) fase/frequentie-karakteristiek van het meetsysteem graden
φ*(f) referentie fase/frequentie-karakteristiek graden
φm(f) maximale referentie fase/frequentie-karakteristiek van het meetsysteem graden
φn faseverschuiving bij de n-de harmonische rad
ξ percentage van de kritische demping -
λ factor voor het bepalen van de eigenfrequentie van een isotrope plaat -
ν Poissonfactor -
b breedte van de vloer in y-richting m
c (kritische) demping -
C coherentie -
E elasticiteitsmodulus N/m²
EIx; EIy stijfheid in x- respectievelijk y-richting N/m²
f frequentie Hz
f0 kantelfrequentie Hz
f* frequentie waarvoor φ(f) = 0 Hz
fe eigenfrequentie Hz
floop loopfrequentie Hz
fmax grensfrequentie van het laagdoorlaatfilter Hz
fmin grensfrequentie van het hoogdoorlaatfilter Hz
fp typische frequentie van aerobics en springen Hz
fse(f) enkelzijdig RMS-spectrum mm/s
F(t) loopbelasting als functie van de tijd N
Fhiel belasting van een persoon door een hielval N
G statische massa van één persoon kg
H(f) wegingsfunctie s/mm
i nummer van de trillingsmode -
k veerstijfheid N/m
Ki factor in de loopbelastingfunctie -
lengte van de vloer in x-richting m
M massa kg
Mm modale massa kg
n aantal samples in een signaal -
p massa per oppervlak kg/m²
Pxx; Pyy autospectrale dichtheid -
Pxy kruisspectrale dichtheid -
Q statische belasting door een mensenmassa kN/m²
t tijd s
T trillingstijd; lengte van het tijdsignaal s
v(t) momentane waarde van de gewogen trillingsgrootheid -
v0 referentiewaarde van de wegingsfunctie mm/s
vRMS vierkantswortel ('Root Mean Square') van de trillingssnelheid mm/s