Byggnadsdynamik

Byggnadsdynamik är den gren av civilingenjörsvetenskap som studerar hur byggnader svarar på tidsvarierande laster och hur deras dynamiska egenskaper påverkar säkerhet, komfort och funktion. Centrala begrepp är byggnadens naturliga frekvens, modeformer och dämpning. Dessa egenskaper bestämmer hur en byggnad svarar på excitationer som vind, jordbärning, maskindrift eller människors gång.

Vid dynamisk belastning kan byggnaden uppvisa resonans eller förstärkt svar när excitationen innehåller frekvenser nära den naturliga frekvensen. Svar kan beräknas genom modalanalys och superposition i linjär dynamik, eller genom tidsberoende och icke-linjära analyser vid större deformationer. Typiska modeller sträcker sig från lumpade mass-skivor till detaljerade ändliga-elementmodeller av byggnaden. Analysmetoder inkluderar tidsserieranalys, responskspectrum och icke-linjär tidshistoria.

Excitationerna kommer från olika källor. Jordbävningar och vind är de främsta dynamiska lasterna i många länder. Andra källor är trafik, byggmaskiner och gångtrafik i höga byggnader där gång- och publikivåer kan orsaka vibrativa störningar. Förutom säkerhet fokuserar byggnadsdynamik även på användarkomfort och minimering av skador genom att kontrollera vibrationer och dynamiska förstärkningar.

Designåtgärder och kontrolltekniker används för att hantera dynamiska effekter. Dessa inkluderar basisolering, dämpare av olika slag (viskosa dämpare, friktionsdämpare, aktiva eller semiaktiva system) och jibbar eller mass-dämpare för stora byggnader. Svensk och internationell praxis stöder användning av dynamisk analys i planering och konstruktion enligt aktuella byggnormer och standarder.