Menscheninduzierte Schwingungen: Methoden, Ansätze und Beispiele zur Bewertung der Gebrauchstauglichkeit von Bauwerken

Menscheninduzierte Schwingungen von Baustrukturen sind kein neues Phänomen, gewinnen aber infolge immer höherer architektonischer Anforderungen (z. B. in Bezug auf Schlankheit) und Gebrauchstauglichkeitsanforderungen immer mehr an Bedeutung. Insbesondere beim Bau von Konzertsälen, Stadien, Turn- und Sporthallen, Fußgängerbrücken und anderen leichten Konstruktionen ist die Beurteilung des Schwingungsverhaltens ein nicht zu vernachlässigender Bestandteil der gesamten Bemessung. Durch Menschen angeregte Schwingungen (z. B. durch Gehen, Wippen, Hüpfen und Springen) können bei diesen Bauwerken die Gebrauchstauglichkeit und ggf. sogar die Tragsicherheit empfindlich beeinträchtigen. Ziel dieses Beitrags ist das Aufzeigen der theoretischen Grundlagen einer menscheninduzierten Anregung sowie der Beurteilungsmöglichkeiten für Gebrauchstauglichkeit und Tragsicherheit, insbesondere für Tribünen und dem hier maßgebenden Lastfall “Hüpfen”. Dies wird für ein konkretes Beispiel aus der Praxis angewendet. Für die Abschätzung der menscheninduzierten Lasten und der zu erwartenden Schwingungen wurde ein vereinfachtes Verfahren aus dem Erdbebeningenieurwesen adaptiert, welches hier vorgestellt und diskutiert wird.

Human-induced Vibrations: Methods, procedures and examples for the assessment of structural serviceability
Human-induced vibrations are not a new phenomenon for building structures, but due to increasing architectonical and serviceability requirements (e.g. with respect to slenderness) their influence and importance are growing. In particular, for the construction of concert halls, stadiums, gymnasiums and sports halls, pedestrian bridges and other slender and light structures the assessment and evaluation of the vibrational behavior is an essential part of the overall design. Human-induced vibrations (e.g. by walking, swaying, hopping and jumping) in these buildings can affect the serviceability, and even the structural safety. The intension of this paper is to point out the theoretical basis and the methods and procedures for the evaluation of structural serviceability and safety for human induced vibrations, especially for stand structures and the corresponding dominant load case “jumping”. Also the application of these methods and procedures is demonstrated on a practical example. For the estimation of expected vibrations and human-induced loads, a simplified procedure, which originates from earthquake engineering, has been developed. This procedure and its application are presented and discussed.