Trillingen

Een mechanische trilling is een periodiek herhaalde omkering van de bewegingsrichting en wordt veroorzaakt door de verstoring van een evenwichtssituatie, onder invloed van krachten. In de context van bouw- en sloopwerken ontstaan trillingen wanneer een bron een kracht uitoefent op de bodem. In tegenstelling tot geluid- waarbij de trilling zich voortplant door de lucht (of andere gasvormige materie) – planten trillingen zich voort via vaste materie. De sterkte van de trilling neemt daarbij af naarmate de afstand tot de bron groter wordt.

We kunnen 4 types van trillingen onderscheiden, zoals weergegeven in Figuur 13 (van Staalduin et al., 1993):

• harmonische trilling: snelheid verloopt sinusvormig met de tijd
• periodieke trilling: snelheid wisselt met een duidelijk herkenbare frequentie om de evenwichtstoestand. Dergelijke trilling is de optelsom van een beperkt aantal harmonische trillingen.
• niet periodieke trilling: stootachtig verloop, waarbij de snelheid kortstondig wisselt, een aantal malen om de evenwichtstoestand.
• random trilling: de snelheid wisselt om de evenwichtstoestand, waarbij geen duidelijke overheersende frequentie herkenbaar is.

Figuur 13: Verloop van verschillende types trillingen in de tijd (van Staalduin et al., 1993)

Voor het ontstaan van trillingen zijn wisselende of stootvormige belastingen noodzakelijk. Deze kunnen veroorzaakt worden door verschillende soorten trillingsbronnen, waarvan de belangrijkste voor bouw- en sloopactiviteiten zijn opgenomen in 'bijdrage van bouw- en sloopactiviteiten aan geluidshinder'. Verder kunnen objecten of constructies ook door belastingen veroorzaakt door wind- of water en door geluid in trilling geraken. In onderstaande Tabel 9 wordt een beknopte opsomming gegeven van het type trillingsbron, gelinkt met het type trillingsexcitatie en de overeenkomstige overheersende trillingsfrequentie (Hz) die wordt waargenomen aan de hoofdconstructie van het aan trillingen onderhevige gebouw.

Tabel 9: Karakterisering van trillingsbronnen met bijhorende trillingsexcitatie en trillingsfrequentie (Hz) (van Staalduin et al., 1993)

Resonantie

Bij dit principe gaat een trilling met bepaalde frequentie een ander object sterk doen meetrillen, wanneer de frequentie dicht genoeg bij de eigenfrequentie van het object ligt. Doordat de eigenfrequentie van het object wordt aangesproken door de externe beweging, gaat het veel sterker trillen dan gewoon mee trillen (wat een dempend effect zou veroorzaken) en kan bij aanhoudende externe impuls de trilling ook alsmaar toenemen. Wanneer er resonantie plaatsvindt, zal de trilling en daarmee samenhangende hinder dus nog versterkt worden. Dit verschijnsel zal eerder plaatsvinden bij continue trillingen (bijvoorbeeld van machines of wegverkeer) dan bij impulstrillingen (bijvoorbeeld door explosie). Lichte, slanke en dus gemakkelijk vervormbare constructies hebben veel lagere eigenfrequenties dan meer massieve structuren waardoor de eigenfrequenties soms dicht komen te liggen bij de frequentie van de belastingen die erop aangrijpen, hetgeen dan ook vlugger aanleiding geeft tot resonantieproblemen (Henderieckx et al., 1990). Resonantie kan er ook voor zorgen dat er door meetrillende objecten geluid wordt voortgebracht. Bijvoorbeeld wanneer metalen panelen van een machine gaan meetrillen, zullen er ook geluidsgolven uitgaan van deze panelen.