Dancing Ellisse Locarno

Auftraggeber: HRS Real Estate SA, 5612 Giubiasco
vertreten durch: IM, Ingegneria Maggia, 6601 Locarno
Berichte: 100127, 27. Januar 2010
Publikationen: keine

 

Ellisse Overview
 Abb. 1: Die Hallen- und Freibadanlage im Lido Locarno. Achsen 1 bis 12/A-B: Hallenbad. Achsen 14 bis 20/A-B: Garderoben/Technik/ Fitness. Die Lage des Dancings ist rot eingezeichnet.
Rohbau
 Abb. 2: Blick auf die Ecke A-20 des Gebäudes im Rohbau (Foto IM). Bei den Versuchen war das Gebäude zu 95% fertiggestellt und im Betrieb.

Nachdem die neue Hallen- und Freibadanlage im Lido von Locarno praktisch fertiggestellt war, beschloss der Bauherr, auf dem Dach der Anlage ein Dancing beziehungsweise eine Fitnessanlage zu erstellen (Abb. 1). Eine entsprechende Berechnung des zuständigen Bauingenieurs, Ingegneria Maggia SA, Locarno, (IM), hatte eine Grundfrequenz der 19 m weit gespannten Stahl- Beton-Verbundkonstruktion von f ≈ 4 Hz ergeben (vertikale Biegung der obersten Decke der Rahmenkonstruktion). Dieser Wert liegt deutlich tiefer als von der zuständigen Schweizer Norm vorgeschrieben: f = 7.5 Hz. Um im Bedarfsfall über die für eine Ertüchtigung des Bauwerkes notwendigen Daten zu verfügen, führte rci dynamics an der obersten Decke des Gebäudes eine experimentelle Modalanalyse durch. Auf eine künstliche Anregung der Decke wurde verzichtet. Ein Bauwerk mit 19 m weit gespannten Haupttragelementen kann problemlos unter sogenannt „ambienter“ Anregung untersucht werden. Die messtechnischen Parameter waren:

Sensoren: PCB 393B31 (10 V/g), 13 Stück (3 Referenzen vertikal, 1 Referenz 3D, 7 mobile Punkte vertikal)
Abtastrate: sR = 250 Hz
Fensterlänge: T = 10 Minuten
Frontend: LMS Pimento
Software: Pimento, ArteMis Extractor (Enhanced Frequency Domain Decomposition, EFDD)

 

Topo1 Topo-Artemis-Setup
Abb. 3a: Messpunktraster für die Modalanalyse. Die Lage der Gebäudeachsen 16 bis 19 ist angegeben (vgl. Abb. 1). Abb. 3b: Layout für die Messung des Setups 1. Blau: Referenzen, grün: mobile Messpunkte. Im Setup 2 wurden die grünen Messpunkte verschoben.
Frequenz [Hz] Std.abw. Freq. [Hz] Dämpfung [%] Std.abw. Dämpfung [%]
Mode 1 4.94 0.011 4.84 0.28
Mode 2 6.39 0.015 2.30 0.31
Mode 3 7.51 0.005 1.68 0.13
Mode 4 8.90 0.036 1.46 0.70

Abb. 4: Resultate der Identifikation der Eigenschwingungen.

mode_1_4.96_Hz_no_node_numbers mode 2 6.39 Hz no node numbers
mode 3 7.51 Hz no node numbers mode 4 8.90 Hz no node numbers

Abb. 5: Animierte Mode Shapes: Mode 1: oben links, Mode 2: oben rechts, Mode 3: unten links, Mode 4, unten rechts.

Im Anschluss an die experimentelle Modalanalyse wurden Hüpfversuche mit 2 bis 18 Personen durchgeführt. Mittels eines Metronoms wurde versucht, die Grundschwingung der Decke, f ≈ 5 Hz, in ihrer ersten Subharmonischen, f ≈ 2.5 Hz, anzuregen. Dies bereitete unerwartet Probleme, weil es der „Hüpftruppe“ nicht gelang, wirklich synchron zu hüpfen. Mit entsprechender Musikeinwirkung dürfte dies wesentlich besser gelingen.

Die Beurteilung der Messresultate (Abb. 6) gemäss SNV 640’312a und DIN 4150-3 führte zum Schluss, dass die bei hüpfender Einwirkung von mehreren Menschen auftretenden Deckenschwingungen nicht unbedenklich sind. Untersucht wurden in der Folge die Varianten: a) Verbot hüpfender Tätigkeiten, b) Einbau eines Monitoringsystems, das im Bedarfsfall den Strom ausschaltet, c) Einbau von Schwingungstilgern, d) Einbau von zusätzlichen Stützen. Nach eingehenden Diskussionen wurde vom Bauherrn die Variante d) gewählt. Das Hochladen der folgenden Zeitsignale kann einen Moment in Anspruch nehmen:

Abb. 6: Während eines Hüpfversuchs im Punkt 9 gemessene Beschleunigung in [m/s2] und daraus berechnete Schwinggeschwindigkeit in [mm/s] und Durchbiegung [mm].