Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun. Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kusttill-kust-banan

Transkript

1 Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kusttill-kust-banan till planerade bostadshus

2 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 2 (14) Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

3 Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus Beställare: Kvarteret Lyckebo AB Beställarens representant: Jan-Erik Eskilsby Konsult: Uppdragsledare Handläggare Uppdragsnr: Filnamn och sökväg: Kvalitetsgranskad av: Tryck: Norconsult AB Box Göteborg Gunnar Widén Gunnar Widén Uppdragsnummer N:\103\02\ \0-Mapp\11 Leverans\2 Slutleverans\Vibrationsutredning Norconsult AB

4 docx n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 4 (14) Kv. Lyckeby, Flässjum 2:9, 2:29, Bollebygd kommun. Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus. Bilagor: Rapport U1 från Metron Miljökonsult AB. Uppdrag: Att inom den berörda fastigheten utför mätning av markvibrationer orsakade av tågtrafik på Kust-till-kust-banan. Att bedöma risk för störande vibrationer i nybyggda bostadshus inom fastigheten Att vid behöv föreslå generella åtgärder för att minimera risk för störande vibrationer i bostäder Sammanfattning: Uppmätta vibrationer i mark och på husgrund är låga, och tangerar riktvärde 0.4 mm/s komfortvärden i endast en av ca 140 st tågpassager under en veckas mättid. Beräkning av möjliga vibrationer i byggnad har utförts genom beräkning av responsspektra. Dessa visar möjlig vibration i byggnad med varierande egenfrekvens. Analysen visar att bjälklags lägsta egenfrekvens bör vara > ca 9 Hz, och byggnads lägsta egenfrekvens i horisontell led > 6 Hz. Genom att i optimal grad utnyttja åtgärder som bl.a.: bygga tung källargrund vid platta på mark; pålning för låsning av grunden i lager med lägre vibrationsamplitud. Styva bjälklagskonstruktioner med hög egenfrekvens. Byggnad med hög sidostyvhet för hög lägsta egenfrekvens hos byggnad. kan enligt vår bedömning fastigheten bebyggas med bostadshus som innehåller riktvärdet 0.4 mm/s komfortvärde Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

5 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 5 (14) Underlag: Fastighetskarta Pilarna visar mätpunkt i mark resp. på sockel befitnlig byggnad. Mätrapport U1 från Metron Miljökonsult AB. (Bilaga 1) Metron har som underkonsult utfört vibrationsmätning på uppdrag av Norconsult AB. I mätrapporten redovisas resultat av mätningar under en vecka Vibrationsgivare har monterats del i mark ca 40 m från spår, del på sockel till befintlig byggnad ca 65 m från spår. Mätrapport U1 från Metron Miljökonsult AB. Metron har i februari 2012 på uppdrag av Trafikverket utfört motsvarande vibrationsmätning i angränsande fastighet Flässjum 2: Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

6 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 6 (14) Vibrationskrav: Det finns inte några generellt antagna riktvärden för vibrationer. Därför tillämpar Trafikverket det riktvärde för miljökvalitet för vibrationer vid spårburen trafik som Trafikverket (tidigare Banverket) och Naturvårdsverket har beslutat om: 0,4 mm/s vägd RMS. Värdet avser nivå som skall eftersträvas i permanentbostäder, fritidsbostäder och vårdlokaler. Det gäller i utrymmen där människor stadigvarande vistas. Nedan används komfortvärde som beteckning på vägd vibrationshastighet mm/s_rms1s. Mätresultat: I nedanstående tabell visas högsta uppmätta komfortvärden i mark och på husgrund (vertikal riktning), samt dominerande frekvens. Värden inom parentes har beräknats i efterhand genom analys på vibrationens registrerade tidsförlopp: Tabell 1: Registrering I mark mm/s På husgrund mm/s Frekvens Hz ,4 (0,47) (0,14) 5 20: (0,41) 0, : :46 0,31 (0,34) 0,14 (0,15) 5 Förhållandet mellan de två mätpunkterna är ca / Normalt domineras markvibrationerna från tåg av en ytvåg, som avtar med R -0.5, där R= avståndet till spåret. I detta fall är avståndet mellan mätpunkterna ca 40 m resp. ca 65 m. Korrigerat för avståndsskillnaden blir i detta fall vibration på husgrund ca 0.5*vibration i mark. I mätrapporten anges andra (högre) frekvenser än 5 Hz. De i mätrapporten angivna värden är automatiskt genererade, och missar av okänd anledning den tydligt dominerande lågfrekventa komponent vid 5 Hz som syns i alla plottade frekvensdiagram i mätrapporten Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

7 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 7 (14) Bedömning av mätresultat: För att kunna bedöma hur uppmätta vibrationer förhåller sig till riktvärden för tillåtna vibrationer, måste markvibrationer omräknas till vibrationer i byggnad. Överföring av vibrationer från mark till byggnad På sockeln av en byggnad är vibrationerna lägre än vad de skulle ha varit i marken i samma läge utan byggnad. Med källargrund är husgrundens motstånd mot vibrationer större än för grund utan källare. Det finns i allmänt använda (Nordtest ) schablonvärden för att uppskatta vibration i husgrund relativt vibration i mark utan husgrund: Husgrund utan källare vibration i vertikal riktning 0,8 Husgrund med källare vibration i vertikal riktning 0,4 För uppskattning av vibration i vertikal riktning på golv relativt vibration i husgrund vertikal riktning finns följande schablonvärden: Envåningshus, eller första våningen i tvåvåningshus, med träbjälklag *4 Övre våningen i tvåvåningshus med träbjälklag *10 Flervåningshus med betongbjälklag *2,5 För vibrationer på golv/vägg i horisontell riktning finns följande schablonvärden relativt uppmätt vibration på husgrund i vertikal riktning: Envåningshus, eller första våningen i tvåvåningshus, med träbjälklag *1,8 Övre våningen i tvåvåningshus med träbjälklag *10 Flervåningshus med betongbjälklag *1,1 Bakom dessa schablonvärden döljer sig mätningar med stor spridning i mätresultat. Starkt påverkande faktorer är hur den aktuella uppmätta vibrationens frekvensinnehåll matchar egenfrekvenser i den aktuella byggnaden. Markvibrationens frekvensinnehåll påverkas av typen av tågtrafik (vikt, hastighet, hjulavstånd, spårkvalitet) samt marktyp. En byggnads egenfrekvenser är beroende av bärande konstruktioners spännvidder, styvhet och vikt. Egenfrekvenser i byggnad Egenfrekvenser i horisontell riktning Denna bestäms primärt av skivstyvhet hos väggar längs vibrationsriktningen, och vikt hos bjälklag och tak. I ett konstruktionsskede kan den beräknas med FEA, och konstruktionerna kan dimensioneras för att klara ett visst krav Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

8 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 8 (14) Enligt ISO 4866:Amd.1:1994(E), finns ett linjärt samband mellan byggnadshöjd och lägsta horisontella egenfrekvens: f=46/h, där h=byggnadens höjd i meter. För ett hus med 2 alt. 3 alt. 4 våningar är h=ca 6m alt. 9m alt. 12m, vilket ger en lägsta egenfrekvens horisontellt ca 7.6Hz alt. 5.1Hz alt. 3.8 Hz. Egenfrekvenser i vertikal riktning Vanligtvis dimensioneras bjälklag för att den statiska utböjningen av egenvikten (d) inte skall överstiga L/400, där L=spännvidden i m. För överslag finns ett samband mellan bjälklagets lägsta egenfrekvens, och den statiska utböjningen av dess egenvikt: f 1 =0.5*d Med d<l/400 erhålls då f 1 >10*L Responsspektra För att kunna bedöma markvibrationers på en byggnad, används s.k. beräknade responsspektra. Dessa beräkningar bygger på en analogi där en massa bärs av en fjäder som står på ett fundament. Massan och fjädern utgör ett resonant system, ett s.k. S.D.O.F (Single Degree Of Freedom) system, med egenfrekvensen f 1 bestämd av förhållandet mellan styvhet och massa. Om fundamentet (basen) vibreras med frekvensen f b och amplituden A b, kommer massan att vibrera med frekvensen f m och amplituden A m enligt följande: f<f1 A m =A b f=f1 A m =Q*A b f>f1 A m <A b där Q = systemets förstärkningsfaktor. Vid beräkning av responsspektra beräknar man i hur massan kommer att vibrera vid ett aktuellt vibrationsförlopp i basen, för en serie av egenfrekvenser var för sig. Beräkningarna kan utföras med olika förstärkningsfaktor. Beräknade responsspektra I detta fall har responsspektra beräknats för de registrerade vibrationerna med högsta komfortvärden (redovisade i tabell 1). Enförstärkningsfaktor Q=10 har valts för beräkningarna. Resultaten visar förväntad vibrationsnivå i byggnad som funktion av egenfrekvens och Q-värde, för det aktuella uppmätta vibrationsförloppet vid tågpassage Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

9 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx vibration komfortvägning mm/s 9 (14) Diagram 1: Lyckebo vibrationsutredning maximalt responsspektrum med Q= Egenfrekvens för responsspektrum Hz grund verikalt mark vertikalt grund horisontellt mark horsiontellt I följande tabell visas maximalt responsspektra för de registeringar som redovisats i tabell 1, med förstärkningsfaktorerna Q=10 resp. Q=20. Komfortvärden, uppmätta resp. responsspektra, mm/s, vertikal riktning, 5 Hz Registrering Mätposition Mätdata (analyserade) Resp. Q=10 Resp. Q= : : :46 Mark Grundmur Mark Grundmur Mark Grundmur Komfortvärden, uppmätta resp. responsspektra, mm/s, horisontell riktning, 5 Hz : : :46 Mark Grundmur Mark Grundmur Mark Grundmur Responsspektra med Q=10 ger ett medelvärde 3.5 starkare vibration än mätdata, variation inom min/max=1.2/7.4 ggr. Responsspektra med Q=20 ger ett medelvärde 5.4 starkare vibration än mätdata, variation inom min/max=1.7/10.8 ggr Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

10 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 10 (14) Som jämförelse finns mätdata från befintlig byggnad på angränsande fastighet Flässjum 2:48. Mätning :49 på har vid 8 Hz givit 0.4 mm/s på grundmur vertikalt och 3.7 mm/s på bjälklag vardagsrum plan 2 vertikalt (det senare motsvarar komfortvärde 0.95 mm/s). Här erhålls en förstärkning ca 9 ggr från grund till bjälklag våning 2 (ovägda vibrationer peak). Q=10 anges ofta vid beräkning av responsspektra, men det är inte ovanligt med uppmätta värden i byggnader som ligger närmare Q=20 (ISO 4866:Amd.1:1994(E)) I tabellen ovan har värden som överstiger riktvärdet 0.4 mm/s markerats med fetstil Slutsatser och rekommendationer Analysen har visat risk för vibrationer som överskrider riktvärde 0.4 mm/s komfortvärde med en faktor 2 à 3 i vertikal led, och upp till ca 2 ggr i horisontell led. Vibrationer från tåg har följande uppmätta dominerande frekvenser vertikalt: 5 Hz relativ amplitud = 1 8 Hz relativ amplitud = ca Hz relativ amplitud = ca 0.5 Analysen grundar sig på de högsta registreringarna, 3 st av sammanlagt ca 140 st, under 1 vecka. Inför en projektering av nybyggnad kan det vara lämpligt att beräkna responsspektra för en större del av registrerade tågpassager, för ökad säkerhet i bestämning av kritiska frekvenser. Främst gäller detta vibrationer i horisontell riktning. En bedömning grundat på SGU översiktliga jordartskarta, visar att grundförhållanden sannolikt är gynnsamma. De utgörs av isälvssediment (grön färg i bild 1) Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

11 n:\103\02\ \0-mapp\11 leverans\2 slutleverans\vibrationsutredning docx 11 (14) Bild 1. Utdrag ur SGU s översiktliga jordartskarta. Möjliga principiella åtgärder för att reducera vibrationer är: bygga tung källargrund vid platta på mark; pålning för låsning av grunden i lager med lägre vibrationsamplitud. Styva bjälklagskonstruktioner med hög egenfrekvens. Byggnad med hög sidostyvhet för hög lägsta egenfrekvens hos byggnad. Genom noggrann dimensionering av nybyggnad enligt en eller flera av dessa principer, är det enligt vår bedömning realistiskt att bygga bostäder på fastigheten med uppfyllnad riktvärde för vibrationer max 0.4 mm/s komfortvärde. Norconsult AB Team Akustikon Gunnar Widén gunnar.widen@norconsult.com Kv. Lyckebo, Flässjum 2:9, Bollebygd kommun Vibrationsutredning avseende risk för vibrationsstörningar från Kust-till-kust-banan till planerade bostadshus.

14 Akustikon, ett team i Norconsult AB Theres Svensson gata 11 Box 8774, Göteborg , fax

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37