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Ljubljana, 17. September 2009 Rolf R. Schillinger, CTO, DIN 4150, Teil 1-3 Sachverständiger für Sprengtechnik über und unter Tage

DRUŠTVO MINERJEV SLOVENIJE

Sprengerschütterungenim Bauwesen

DIN 4150

Prognose-

und Messverfahren

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Inhalt

- Allgemeines zur DIN 4150

- Zielstellung

- Begriffsbestimmungen

- Durchführung von Erschütterungsmessungen

- Prognose von Sprengerschütterungen

- Grundlagen

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2. Schutz von fremden nicht zur Benützung überlassenen Sachen vor einer Gefährdung,

Grundlagen

1. Schutz von Personen vor einer Gefährdung des Lebens und der Gesundheit,

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Grundlage dafür ist das sicherheitsbezogene Regelwerk

(Gesetze, Verordnungen, Unfallverhütungsvorschriften,

Sicherheitsregeln usw.), in dem für sehr viele Bereiche und

Tätigkeiten die mögliche Gefährdung bereits in allgemeiner Form

ermittelt wurde und entsprechende Schutzmaßnahmen beschrieben

Grundlagen

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In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei sachgemäßer Gefährdungs-analyse (Evaluierung) beim Sprengen das inhaltliche Ziel aller Vorschriften, nämlich der Schutz von

- Leben und der Gesundheit von Personen

Zielsetzung

- vor Unfällen (Arbeitsunfällen)

- vor Krankheiten (Berufskrankheiten)

- Lebensbedingungen von Personen

- Umwelt (Boden, Pflanzen, Tierbestand, Luft)

- nicht zur Benützung überlassene Sachen

in einem erheblichen Maße verwirklicht werden kann.

- Nachbarn

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Begriffsbestnimmungen

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Frequenzbezogene

Schwinggeschwindigkeit [vi]

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In den letzten Jahren hat sich, durch anerkannte (internationale)

wissenschaftliche wie auch technische Erkenntnisse herausgestellt,

dass nicht die aus den 3 Einzelkomponenten x, y und z sich ergebende

resultierende Schwinggeschwindigkeit vR,max für die Beurteilung der

Sprengerschütterungsimmissionen maßgeblich ist,

sondern dass der größte Schwinggeschwindigkeitswert (Maximalwert

vi,max) aus einer der drei Einzelkomponenten (x,y,z) am Fundament zu

beurteilen ist.

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Einhergehend zu den gemessenen Schwinggeschwindigkeiten sind die

begleitenden Frequenzen zu den Schwinggeschwindigkeiten verstärkt zu

beurteilen.

Frequenzen unter 10 Hz (im Bereich üblicher Eigenfrequenzen von

Baukörpern - Resonanz) sind dabei Anlass zu einer genaueren

Betrachtung

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Abb: Frequenzbezogene Schwinggeschwindigkeit

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Berücksichtigung der Frequenz beim größten Wert vi

Frequenzbezogene Schwinggeschwindigkeit =

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Tschechien/SlowakeiSchweiz

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Großbritannien Spanien

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Australien Neuseeland

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Indien USA

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ÖsterreichFrankreich

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Deutschland

Übernommen von:EUGriechenlandItalienSchweiz (Teil 2)

Nicht EUIsraelKroatienU Bahn Neubau New Yorku.a.

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Allgemeines zur DIN 4150

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Die Deutsche Industrie Norm

DIN 4150

„Erschütterungen im Bauwesen“

besteht aus 3 Teilen

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Teil 1

„Vorermittlung von Schwingungsgrößen“, Juni 2001

Teil 2

„Einwirkung auf Menschen in Gebäuden“, Juni 1999

Teil 3

„Einwirkung auf bauliche Anlagen“, Februar 1999

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DIN 4150, Teil 1 - Vorermittlung von Schwingungsgrößen

Die Norm enthält:

Angaben für die Vorermittlung von Erschütterungen, beschreibt Verfahren

und gibt Hinweise, auf deren Grundlage die Werte von

Erschütterungsgrößen vorermittelt werden können.

Mit diesen Werten kann eine Beurteilung der Erschütterungseinwirkungen

nach DIN 4150 Teil 2 und DIN 4150 Teil 3 erfolgen.

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DIN 4150, Teil 2 - Einwirkung auf Menschen in Gebäuden

Zweck der Norm:

Angemessene Berücksichtigung des Erschütterungsschutzes im Immissionsschutz.

Es werden Anforderungen und Anhaltswerte genannt, bei deren Einhaltung erwartet werden kann, dass in der Regel erhebliche Belästigungen von Menschen durch Erschütterungen in Wohnungen und vergleichbar genutzten Räumen vermieden werden!

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DIN 4150, Teil 3 - Einwirkung auf bauliche Anlagen

Die Norm legt ein

Ermittlungs- und Beurteilungsverfahren für Erschütterungseinwirkungen

auf bauliche Anlagen fest.

Bei Einhaltung der Anhaltswerte treten Schäden im Sinne einer

Verminderung des Gebrauchswertes von Bauwerken nicht ein.

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Deutsche Norm DIN 4150

Erschütterungen im Bauwesen

Die drei Teile der Norm sind als eine Einheit anzusehen und

anzuwenden. Bei Einhaltung der relativ streng ausgelegten

Norm kann unter Berücksichtigung der dort angeführten

Definitionen von einer erhöhten Rechtssicherheit sowohl für

Betriebe als auch für Nachbarn ausgegangen werden.

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„DIN 4150“

Teil 1

"Vorermittlung von Schwingungsgrößen"

Juni 2001

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Formeln für die

Vorermittlung (Prognose)

von Erschütterungen

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Prognose nach dem

Erschütterungszahlverfahren

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Das genannte Prognoseverfahren unterscheidet dabei zwei

unterschiedliche Gesteinstypen wie

zum einen weiche bis mittelharte Sedimentgesteine wie z.B.

zum anderen die Gruppe der kristallinen Hartgesteine, also

im wesentlichen Granit, Gneise, Diabas oder Basalt.

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Prognose nach dem Erschütterungszahlverfahren

Dieses Verfahren beruht auf einer weiteren Variante der Sicherheitsabstands-Lademengen-Beziehung.

Für sedimentäre Gesteine: 969 x L0,6 x R-1,5

Für kristalline Gesteine: 206 x L0,8 x R-1,3

Dabei ist

L Lademenge [ kg ]R Sicherheitsabstand [ m ]

Das Verfahren hat sich durchgesetzt, da es am besten geeignet ist, die bei der Durchführung von Sprengarbeiten auftretenden Erschütterungen möglichst praxisnahe vorherzuberechnen.

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Beispiele

Erschütterungsprognose

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Beispiel

sedimentäres Gestein

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Beispiel 1:

TagebauGebirge: Kalkstein, mittel- bis großbankigSprengstoff: 75 kg pro ZündzeitstufeZündung: Millisekunden 25 und 50 ms, ZZst 0 – 20, redundantEntfernung: 400 m Gebäudeart: Wohnhaus, Fundament

Es gilt die Formel für

Sedimentäres Gestein: 969 x L0,6 x R-1,5

969 x 750,6 x 400-1,5

Erwartete Schwinggeschwindigkeit: vmax = 1,62 mm/s

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Beispiel

kristallines Gestein

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Beispiel 2:

TagebauGebirge: Granit, großbankigSprengstoff: 75 kg pro ZündzeitstufeZündung: Millisekunden 25 ms, Zeitstufen 0 – 18Entfernung: 400 m Gebäudeart: Wohnhaus, Fundament

Es gilt die Formel für

Kristallines Gestein: 206 x L0,8 x R-1,3

206 x 750,8 x 400-1,3

Erwartete Schwinggeschwindigkeit: vmax = 2,7 mm/s

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Abstand in Sedimentäres Kristallines m Gestein Gestein

100 12,92 16,37150 7,03 9,66200 4,57 6,65250 3,27 4,97300 2,49 3,92350 1,97 3,21400 1,62 2,70450 1,35 2,32500 1,16 2,02550 1,00 1,78600 0,88 1,59650 0,78 1,44700 0,70 1,30750 0,63 1,19800 0,57 1,10850 0,52 1,01900 0,48 0,94950 0,44 0,881000 0,41 0,82

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3) Anhaltswert:

Ein aus Erfahrung festgelegter Wert, bei

dessen Einhaltung ein Schaden nicht eintritt.

Definition nach DIN 4150 - 3, 1999- 02

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„DIN 4150“

Teil 2

"Einwirkung auf Menschen in Gebäuden"

Juni 1999

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Belästigung von Personen in Gebäuden (Bauwerken)

Zum Schutz vor erheblichen Belästigungen von Personen in

Gebäuden (Wohnungen oder vergleichbar genutzten Räumen) sind

einwirkende Sprengerschütterungen zu ermitteln und zu beurteilen.

Beurteilungen sind jeweils mit Hilfe der maximal bewerteten

Schwingstärke KB und dem daraus ermittelten KB Fmax - Wert

wie folgt durchzuführen:

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Belästigung von Personen in Gebäuden (Bauwerken)

Maximal bewertete Schwingstärke KB

Dabei ist: f Frequenz [Hz]

f0 5,6 Hz (Bezugsfrequenz)

vmax maximale Schwingschnelle [mm/s]

KB Dimensionslos

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Beispiel

sedimentäres Gestein

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Es gilt die Formel:

Dabei ist: f Frequenz [Hz]

vmax maximale Schwingschnelle [mm/s] vmax = 1,62 mm/s

KB Dimensionslos

KBFmax = KB x cF

cF = 0,6 (ohne Resonanzbeteiligung)cF ist ein mittlerer Erfahrungswert. Abweichungen von +/- 15% können auftreten.

Bei angenommenen 10 Hz wäre der KBFmax = 0,6

Ermittlung des KB-Wertes

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Beispiel

kristallines Gestein

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Es gilt die Formel:

Dabei ist:f Frequenz [Hz]

vmax maximale Schwingschnelle [mm/s] vmax = 2,7 mm/s

KB Dimensionslos

KBFmax = KB x cFcF = 0,6 (ohne Resonanzbeteiligung)cF ist ein mittlerer Erfahrungswert. Abweichungen von +/- 15% können auftreten.

Bei angenommenen 10 Hz wäre der KBFmax = 1

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Wichtig!

Der KB Fmax – Wert muss grundsätzlich anhand von

Erschütterungsmessungen im Wohngebäude - am Ort

der stärksten Einwirkung - bestätigt und berechnet

werden.

Der KBFmax darf in angrenzenden Wohnbereichen 3-6, in

Mischgebieten 5 betragen.

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Messort

"Einwirkung auf Menschen in Gebäuden"

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Messort: Wohnzimmer, Deckenmitte, im Gebäude

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Messrichtung im Gebäude

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KB Messort im Gebäude

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„DIN 4150“

Teil 3

"Einwirkung auf bauliche Anlagen"

Februar 1999

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= Ermittlungs- und Beurteilungsverfahren für

Erschütterungseinwirkungen auf bauliche Anlagen.

DIN 4150, Teil 3

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Messorte

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Messort: Fundament im Gebäude

Zeile 2 (Wohngebäude)

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Messort im Gebäude

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Messort: Fundament im Gebäude

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Messort: Oberstes Geschoss im Gebäude,

Zeile 2 (Wohngebäude)

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Messort: Oberstes Geschoss im Gebäude

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Zeile 3 (Erschütterungsempfindlich)

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Zeile 3 (Erschütterungsempfindlich)

Und KB Wert im Wohnzimmer

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Oberstes Geschoss im Gebäude, Zeile 2 (Wohngebäude)

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Messorte im Gebäude

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Geophon innen

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Beispiel aus der Praxis

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Beispiel:

Gemessene Werte am Fundament

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„DIN 4150“

Teil 3

Industriebauten

Wohngebäude

Besonders erschütterungsempfindliche Bauwerke

1,27 mm/s

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Beispiel:

Gemessene Werte im Wohnzimmer

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Es gilt die Formel:

Dabei ist: f Frequenz [Hz] = 25,6 Hz

vmax maximale Schwingschnelle [mm/s] vmax

= 7,24 mm/s

KB Dimensionslos

KBFmax = KB x cFcF = 0,6 (ohne Resonanzbeteiligung)

KBFmax = 3

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Messort

"Einwirkung auf erdverlegte Leitungen"

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Messort bei erdverlegten Leitungen

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Glück auf !

Mit einem herzlichen

Srečno!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

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