Louhinta-, paalutus- ja purkutyön tärinän voimistuminen eri rakenteissa resonanssin takia

Abstract

Rakentamisen aiheuttamien maantärinöiden suureita mitataan nykyohjeistuksen mukaan rakennusten perustuksista. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, voimistuuko tärinä korkeissa rakennuksissa ylemmissä kerroksissa resonanssin eli myötävärähtelyn takia. Värähtelyä mitattiin louhinta-, paalutus- ja purkutyömaiden läheisyyksissä sijaitsevissa rakennuksissa sekä alimmassa, keskimmäisessä ja ylimmässä kerroksessa.

Värähtelyn kehittymistä rakenteissa tutkittiin tärinän suureiden heilahdusnopeuden, amplitudin ja taajuuden avulla. Työssä kiinnitettiin huomiota tärinän taajuuteen ja verrattiin sitä rakenteen laskennalliseen ominaistaajuuteen. Teoriaosuudessa esitettiin tutkittavien rakennustöiden tärinäkuormitusten tyypillisiä taajuusalueita.

Paalutustyön matalataajuinen tärinä asettui lähimmäksi tutkittavien rakenteiden ominaistaajuuksia. Paalutuksen aiheuttamaa värähtelyä tutkittiin kahdessa eri kohteessa, joista toisessa päästiin mittaamaan paalutuksen taajuussisältö sekä maaperässä että rakenteissa. Maaperässä taajuussisältö oli hiukan rakenteiden taajuussisältöä korkeampaa. Molemmissa tutkimuskohteissa paalutustyön aiheuttama tärinä pääsi voimistumaan, ja tärinä oli suurimmillaan yli kaksinkertaista.

Myös louhinta- ja purkutyössä oli satunnaista voimistumista havaittavissa, vaikka niiden tärinäkuormitus oli reilusti rakenteiden ominaistaajuutta korkeampaa. Voimistumista tutkittiin purkutyön osalta kahdessa eri kerrostalossa saman työn aiheuttamana, joista toisessa tärinä voimistui ja toisessa vaimeni. Louhintatyön tärinää tutkittiin myös kahdessa eri kohteessa. Toisessa korkeataajuinen tärinä vaimeni, mutta sai rakenteen värähtelemään matalammalla taajuudella. Toisessa kohteessa taas värähtely voimistui lähes nelinkertaiseksi. Louhinta- ja purkutyön osalta tärinän kehittyminen rakenteissa osoittautui varsin epäjohdonmukaiseksi, eikä mitään suoraviivaisia johtopäätöksiä pystytty tekemään.

According to the current standards are vibrations caused by construction work being measured in the foundation of buildings. The purpose of this thesis was to investigate whether vibrations increase in tall buildings due to resonance. Vibrations were measured in buildings located near blasting, demolition and pile driving work sites on several different floors.

The progression of vibrations in the buildings was investigated by variables such as velocity, amplitude and frequency. Attention was paid to the natural frequencies of the buildings and the frequencies of the vibrations caused by the construction work.

Low frequency vibrations caused by pile driving were the closest to the natural frequencies of the examined buildings. In two of two cases did the vibrations increase. A growth doubling the velocity was measured.

Increase of high frequency vibrations caused by blasting and demolition was also measured in some cases although the natural frequencies of the buildings were largely lower. In one of two cases demolition vibrations increased and in one of two cases blasting vibrations increased. In one building did the structure start to vibrate on a lower frequency than the original blasting vibration although the velocity did weaken. Then again in one building the velocity grew to nearly four times as high on the top floor as it was in the foundations. Increase regarding blasting and demolition vibrations turned out to be coincidental and no coherent conclusions could be made.