Vibration performance of in situ cross-laminated timber (CLT) floors in medium-rise buildings
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3080509Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Master's theses (RealTek) [1723]
Sammendrag
Det finnes begrenset med informasjon angående vibrasjonsegenskapene til CLT-gulvsystemer installert i konstruksjoner. Ingeniører som ønsker å anvende CLT sin utmerkede styrke til masse forhold støter ofte på et bruksgrensetilstand problem. På grunn av et relativt lavt forhold mellom masse og stivhet blir systemet lett satt i bevegelse og vibrasjoner blir et problem. Helt siden introduksjonen av CLT har det blitt arbeidet med å utforme retningslinjer som skiller mellom akseptabelt og ikke-akseptabelt design. De fleste av disse retningslinjene tar ikke hensyn til betydningen av ikke-bærende konstruksjoner. Denne avhandlingen anvender OMA for å belyse hvordan in-situ gulv blir påvirket av omkringliggende elementer.
Et omfattende studie har blitt utført på syv ulike gulv ved Ås videregående skole i løpet av prosjektperioden. Totalt ble tretten forskjellige tester utført for å samle inn feltdata.Innhentede data ble analysert for å bestemme gulvenes vibrasjonsegenskaper og for grundig å dokumentere effekten av in-situ elementer. Overføring av bevegelse på tvers av ikke-bærende skillevegger er gitt spesiell oppmerksomhet for å forklare oppdaget modusformer. Fordelingen av bevegelse er dokumenter gjennom VDV og arms konturkart. En analytisk del er inkludert for å vurdere hvor nøyaktig oppdatert Eurokode 5 kan forutsi fundamental egenfrekvens og kvadratisk gjennomsnitt for akselerasjon.
Den aksepterte antagelsen om at ikke-bærende skillevegger kan ignoreres i design fasen utfordres. Gjennom detaljerte in-situ eksperimenter er det demonstrert at de har innflytelse på modale egenskaper. Spesielt er modusformen til den fundamentale egenfrekvensen påvirket av omkringliggende skillevegger. Integrasjon av CLT-gulvsystemer i konstruksjoner øker raskt kompleksiteten, noe som redusere antall identifiserbare modusformer. Fordeling av bevegelse på gulvet er vist til å følge lav frekvens modusformer via VDV og arms. Konsekvensen av dette er at skillevegger spiller en viktig rolle i å bestemme kritiske aksjelerasjonspunkter. Den reviderte EC5 systematisk undervurder av gulvenes grunnfrekvenser, mens den overestimerer gulvenes akselerasjons egenskaper. En slik unøyaktigheten reduseres byggekodens egenskap til å skille mellom akseptabelt og ikke-akseptable design. There is limited information regarding the vibration characteristics of CLT floor systems within superstructures. As designers utilise the excellent strength-to-mass ratio of CLT, they are often faced with a serviceability problem. Due to the relatively low mass-to-stiffness ratio, the system is prone to oscillation, and vibration becomes a major issue. In recent years, there have been a lot of efforts to establish guidelines for distinguishing between acceptable and unacceptable design. However, many of these guidelines do not consider the importance of non-bearing structures. This thesis utilises OMA to highlight how in-situ floors are affected by surrounding elements.
A comprehensive study was conducted on seven floors within Ås High School during the thesis project. In total thirteen distinct tests were carried out to gather field data, which was then analysed to determine modal characteristics. By determining modal characteristics, the effects of in-situ elements are thoroughly documented. Transfer of motion across non-bearing partitions is given special attention to explain detected mode shapes. The distribution of motion is documented through VDV and arms contour maps. An analytical component has been incorporated to assess the accuracy of the updatedEurocode 5 in calculating the fundamental natural frequency and root-mean-square acceleration.
The standing assumption that non-bearing partition walls can be ignored during design is challenged. Through detailed in-situ experiments, it becomes clear that they play an essential role in determining the modal characteristics of the floors. It has been found that partition walls have a significant impact on all modal characteristics. The configuration of surrounding partition walls especially impacts the fundamental mode shape. As the CLT floor system is integrated into the superstructure, its complexity rapidly increases, decreasing the number of identifiable modes. Distribution of motion across floors documented with VDV and arms is shown to follow low-frequency mode shapes. The consequence is that partition walls play an important role in determining critical acceleration spots. The revised EC5 underestimates the fundamental frequencies performance of the floors while overestimating its arms performance. This inaccuracy reduces its effectiveness in discriminating between acceptable and unacceptable design.