VIBRATIONSUTREDNING I SAMBAND MED DETALJPLAN, ÅNGLOKET KNIVSTA Rapport 2016-12-15 Upprättad av: Erik Nordström Granskad och godkänd av: Olle Goffe
KUND KONSULT WSP Environmental Box 13033 402 51 Göteborg Besök: Ullevigatan 19 Tel: +46 10 7225000 Fax: +46 10 7227420 WSP Sverige AB Org nr: 556057-4880 Styrelsens säte: Stockholm www.wspgroup.se KONTAKTPERSONER Olle Goffe, WSP Environmental, Akustik Telefon: +46 (0) 10-722 71 17 Mail: olle.goffe@wspgroup.se Erik Nordström, WSP Environmental, Akustik Tel +46 (0) 10-722 74 20 Erik.i.nordstrom@wspgroup.se 2 (20)
INNEHÅLL 1 SAMMANFATTNING 4 2 BAKGRUND 5 3 UPPDRAG 5 4 UNDERLAG 5 5 BEDÖMNINGSGRUNDER 5 6 VIBRATIONSKÄLLOR 7 7 OMRÅDETS GEOLOGI 9 8 MÄTUPPSTÄLLNING 10 9 MÄTRESULTAT 10 Mätpunkt 1 11 Mätpunkt 2 13 Mätpunkt 3 14 Detaljerad data för de högsta uppmätta nivåerna 16 Mätpunkt 1 16 Mätpunkt 2 17 Mätpunkt 3 18 10 PREDIKTERINGAR 19 11 KOMMENTAR 20 3 (20)
1 SAMMANFATTNING Befintlig vibrationsnivå vid planerade bostadsbyggnader inom detaljplanen för Kv Ångloket i Knivsta har uppmätts enligt tillämpliga delar av Svensk Standard SS 460 48 61 Vibration och stöt Mätning och riktvärden för bedömning av komfort i byggnader daterad 2004-09-09 och av förväntade komfortvibrationer på invändiga golvbjälklag i kommande bebyggelse har predikterats. Störkällorna i området är trafik på Gredelbyleden samt järnvägstrafik på ostkustbanan. Av mätningarna framgår att järnvägstrafiken är den källa som ger högst vibrationsrespons. Mätningarna visar att komfortstörningar kan förekomma om valet av grundläggning och bjälklagsspännvidder görs felaktigt. Dominant rörelseriktning i samtliga mätpunkter är horisontell riktning tvärs järnvägsspårens längdutsträckning. Riktvärdet för komfortstörande vibrationer, 0,4 mm/s rms, bedöms kunna innehållas om grundläggningen av kommande bebyggelse utförs med pålförstärkt grundläggning eller grundläggning med källare och platta i mark. För båda grundläggningsfallen gäller att korts spännvidder måste används då långa spännvidder riskerar att ge en förstärkning av vibrationsamplituden och därmed risk för överskridande av riktvärdet. Dominant lägsta frekvens från påförda vibrationer från järnvägstrafiken ligger på ca 4,5 5,5 Hz. Detta frekvensområde får inte överensstämma med konstruktionsdetaljer i kommande byggnader då kraftig förstärkning av vibrationsamplituden i förekommande fall kan leda till överskridanden av riktvärdet för komfortvibration. 4 (20)
2 BAKGRUND Magnolia Bostad AB planerar för bostadsbebyggelse på fastigheten Ångloket i centrala Knivsta. har anlitat WSP Akustik att ta fram en buller- och vibrationsutredning i samband med framtagande av detaljplan för bostäder på aktuell fastighet. Denna rapport utreder översiktligt risken för uppkomst av komfortstörande vibrationer vid planerad bebyggelse. Bullerutredningen rapporteras separat. 3 UPPDRAG Uppdraget har genomförts med hjälp av platsbesök, vibrationsmätningar av befintliga bakgrundsvibrationer från närliggande infrastruktur samt predikteringar av förväntade komfortvibrationsnivåer i kommande bostadsbyggnader. 4 UNDERLAG Till grund för utredningen ligger följande: Förslagsskisser för de nya bostäderna i plan, sektion samt 3D-figurer, 2016-11-18 DWG-fil över den planerade bebyggelsen, Ostkustbanan och Gredebyvägen, 2016-11-18 Topografisk karta över området. SGU jordartskarta över aktuellt område Svensk Standard SS 460 48 61. Naturvårdsverkets riktlinjer Dnr.S02-4235/SA60 Buller och vibrationer från spårburen linjetrafik, Riktlinjer och tillämpningar daterad 2006-02-01. Trafikverkets riktlinjer TDOK 2014:1021 Buller och vibrationer från trafik på väg och järnväg 5 BEDÖMNINGSGRUNDER Riksdagen har beslutat 2010 om en rad miljömål. För vibrationsstörningar anges följande: Vibrationer God bebyggd miljö Nationella mål saknas 5 (20)
Svensk standard SS 460 48 61 anger riktvärden för bedömning av komfortstörning. Nedanstående riktvärden bör tillämpas vid nyetablering och vid ny bebyggelse. Naturvårdsverket har under april 2015 utkommit med en ny vägledning Vägledning om industri- och annat verksamhetsbuller, RAPPORT 6538. Vägledningen ersätter Naturvårdsverkets tidigare allmänna råd Riktlinjer för externt industribuller, RR 1978:5 samt övergångsvägledningen Buller från industrier. Tabell 1. Utomhusriktvärden från rapport 6538 Vägledning om industri- och annat verksamhetsbuller. Tabellen avser frifältsvärden. Komfortvibrationsnivå Vägd hastighet (mm/s rms) Vägd acceleration (mm/s 2 rms) Måttlig störning 0,4 1,0 14,4 36,0 Sannolik störning > 1,0 > 36 Enligt den bedömning som gjorts i samband med framtagningen av angivna riktvärden anses mycket få människor uppleva vibrationer under 0,4 mm/s rms som störande. Vibrationer i området måttlig störning ger i vissa fall anledning till klagomål. Komfortvibrationer över 1 mm/s rms är vibrationerna kännbara och upplevs av många som störande. I Naturvårdsverkets riktlinjer för spårburen linjetrafik S02-4235/SA60 hänvisas till ovannämnda standard. Riktvärden för långsiktigt miljökvalitetsmål är 0,4 mm/s rms och 14 mm/s 2. Som ett tillägg anges här olika planeringsfall för vilka olika åtgärder skall vidtas om angett riktvärde överskrids. Värdena gäller utrymmen där människor stadigvarande vistas. Nybyggnad av bana (järnväg) vid bebyggelse Riktvärdet 0,4 mm/s rms och 14 mm/s 2 anges med tillägget att högsta acceptabla värdet är 0,7 mm/s rms i sovrum nattetid. Fler planeringsfall anges men dessa är inte tillämpliga vid nybyggnation. Trafikverket anger följande riktvärden i TDOK 2014:1021 Nedanstående värden är en konkretisering av vad Trafikverket anser vara en god eller i vissa fall godtagbar miljö. Värdena ska utgöra ett stöd vid Trafikverkets be- 6 (20)
dömningar om behov av utredningar och genomförande av skyddsåtgärder mot höga vibrationsnivåer. Lokaltyp eller områdestyp Maximal vibrations-nivå, mm/s vägd RMS inomhus Bostäder 1 0,4 mm/s Vårdlokaler 0,4 mm/s 7 1 Riktvärden inomhus omfattar bostadsrum i permanentbostad och fritidsbostad 7 Avser vibrationsnivå nattetid (22-06) och får överskridas högst fem gånger per trafikårsmedelnatt. Vib rationsnivån får dock inte överskrida 0,7 mm/s vägd RMS Kommentar till bedömningsgrunder: Planerade bostäder utgörs av bostadslägenheter. Som framgår av ovanstående saknas nationella mål vad gäller komfortstörande vibrationer. Trafikverket som ofta är remissinstans i planärenden brukar kräva att byggherren skall tillse att inga boende i nyplanerad bostadsbebyggelse nära befintlig infrastruktur utsätts för komfortstörande vibrationer över 0,4 mm/s rms mätt enligt SS 460 48 61. I svensk standard SS 460 48 61 bedöms komfortvibrationer under 0,4 mm/s rms som den nivå där mycket få människor upplever vibrationen som störande. Trafikkontoret tillämpar en norsk standard och värdena är därför inte direkt jämförbara med den svenska standarden. 6 VIBRATIONSKÄLLOR Den dominerande befintliga störkällan m.a.p. vibrationsspridning till omgivningen är den tunga godstågstrafiken på Ostkustbanan vilken passerar som närmast ca 20 m från planerad bebyggelse. En annan vibrationskälla i närområdet är fordonstrafik på Gredelbyleden, vilken ligger som närmast ca 20 m från planerad bebyggelse. I bild 1 nedan redovisas störkällornas geografiska läge i förhållande till exploateringsområdet. 7 (20)
Bild 1 Den planerade bostadsbebyggelsens geografiska läge I tabell 1 nedan redovisas trafikeringen för de båda störkällorna Vägtrafik Sträcka Antal fordon per ÅMD [st] Skyltad hastighet [km/h] Andel tunga fordon [%] Gredelbyleden 10 750 50 10 Tabell 1. Vägtrafik för prognosåret 2030 (Structor) 8 (20)
Spårtrafik Tabell 2. Järnvägstrafik för prognosåret 2030 (Structor) Tågtyp Antal/dygn [st] Hatighet [km/h] Maximala tåglängder [m] Godståg 22 100 500 X2000 22 200 150 Pendeltåg 140 50 200 Övriga 142 160 200 Tabell 3. Järnvägstrafik för prognosåret 2030 (Structor) 7 OMRÅDETS GEOLOGI I bild 1 nedan redovisas utdrag ur SGU jordartskarta för aktuellt område. Bild 1Utdrag ur SGU jordartskarta för aktuellt område Aktuellt område består av en postglacial finlera. Berg i dagen förekommer väst och nordväst om detaljplaneområdet. 9 (20)
8 MÄTUPPSTÄLLNING För att dokumentera den befintliga vibrationsbelastningen monterades vibrationsgivare på olika platser nära de närmsta störkällorna vilka bedömts vara de dominerade. Givarna monterades på sk. jordskruv som skruvas ned i marken ca 50-70 cm. På denna monterades sedan en treriktnings hastighetsgivare. Då mätpunkten är stumt monterad i underlaget följer den markens rörelser, vibrationer. Vertikal samt horisontell svängningshastighet har uppmätts. Positionerna av mätpunkterna är valda så att de närmsta dominerande störkällorna dokumenteras i kommande byggnaders närmsta läge. Figur 2. Vy över situationsplanen. 9 MÄTRESULTAT Mätning utfördes under perioden 2016-11-25 kl 08:00 till 2016-11-28 kl 10:00 Under mätperioden triggades mätpunkt 1 108 gånger av tågtrafik och mät punkt 2 49 gånger. Under mätperioden har ett stort antal fordon, både tåg och tung trafik passerat exploateringsområdet varför störningsstatistiken får anses som god vid mättillfället. 10 (20)
I nedanstående diagram, redovisas uppmätta maximala komfortvibrationer för de tre markmätpunkterna. Trafik från Knivstad är helt underordnad tågtrafiken. En tågidentifiering har utförts med hjälp av tågföringsdata från Trafikverket. Nedstående mätvärden är endast data triggad direkt utav tågtrafiken. Mätpunkt 1 Vertikal mätriktning Diagram 1 Uppmätta maximalnivåer i vertikalled för mätpunkt 1 Maximalt uppmätt vertikal komfortvibration i mark under mätperioden var 0,51 mm/s rms. 11 (20)
Horisontell mätriktning parallell järnvägsspår Maximalt uppmätt komfortvibration i mark, horisontel mätriktning parallellt spår, under mätperioden var 0,73 mm/s rms. Horisontell mätriktning tvärs järnvägsspår Maximalt uppmätt komfortvibration i mark, horisontel mätriktning parallellt spår, under mätperioden var 0,73 mm/s rms. 12 (20)
Mätpunkt 2 Vertikal mätriktning Maximalt uppmätt vertikal komfortvibration i mark under mätperioden var 0,535 mm/s rms. Horisontell mätriktning parallell järnvägsspår Maximalt uppmätt komfortvibration i mark, horisontel mätriktning parallellt spår, under mätperioden var 0,42 mm/s rms. 13 (20)
Horisontell mätriktning tvärs järnvägsspår Maximalt uppmätt komfortvibration i mark, horisontel mätriktning parallellt spår, under mätperioden var 0,64 mm/s rms. Mätpunkt 3 Vertikal mätriktning Maximalt uppmätt vertikal komfortvibration i mark under mätperioden var 0,195 mm/s rms. 14 (20)
Horisontell mätriktning parallell väg Maximalt uppmätt vertikal komfortvibration i mark under mätperioden var 0,23 mm/s rms. Horisontell mätriktning tvärs Väg Maximalt uppmätt vertikal komfortvibration i mark under mätperioden var 0,26 mm/s rms. 15 (20)
Detaljerad data för de högsta uppmätta nivåerna Mätpunkt 1 Högsta uppmäta värdet MP1 Tåg Tidssignal för svängningshastighet (mm/s) horisontell mätriktning tvärs spår Tidssignal för komfortvägd svängningshastighet (mm/s rms) horisontell mätriktning tvärs spår FFT beräkning av svängningshastighetens tidsförlopp. Tidssignal presenterad i frekvensdomän 16 (20)
Mätpunkt 2 Högsta uppmäta värdet MP2 Tåg Tidssignal för svängningshastighet (mm/s) horisontell mätriktning tvärs spår Tidssignal för komfortvägd svängningshastighet (mm/s rms) horisontell mätriktning tvärs spår FFT beräkning av svängningshastighetens tidsförlopp. Tidssignal presenterad i frekvensdomän 17 (20)
Mätpunkt 3 Högsta uppmäta värdet MP3 Lastbil Tidssignal för svängningshastighet (mm/s) horisontell mätriktning tvärs spår Tidssignal för komfortvägd svängningshastighet (mm/s rms) horisontell mätriktning tvärs spår FFT beräkning av svängningshastighetens tidsförlopp. Tidssignal presenterad i frekvensdomän 18 (20)
10 PREDIKTERINGAR Det finns inga enkla samband mellan överföringsfaktorn mellan mark och husgrund. Det saknas också entydiga samband mellan förstärkningsfaktorn i byggnadskonstruktioner. Tumregler som används för ändamålet finns redovisade i flera rapporter med referenser saknas tyvärr. I nedanstående tabell 3 redovisas överföringsfaktorn från marken till olika typer av grundläggning samt förstärkningsfaktorn för byggnadsstrukturens system, där den förväntade komfortvibrationsresponsen uppstår. Övergång från mark till hus med -pålad grund -Källare med platta i mark -platta på mark Bjälklagstyp -betong korta spännvidder -betong, långa spännvidder -styvt träbjälklag -vekt träbjälklag Förstärkningsfaktor 0,3 0,4 0,6 Förstärkningsfaktor 1 3 3 6 Tabell 3. Förstärkningsfaktorer för överföringsfaktor mark-grundläggning samt byggnadens strukturförstärkning vid olika typer av bjälklag. Som framgår av utförda mätningar är responsen från närliggande tågtrafik helt dominant. Mätningarna vid Gredelbyleden gav liten respons i markmätpunkt 3. Vid prediktering av förväntade konfortvibrationer i bostadsbyggnaderna har maximalt uppmätt nivå i de olika mätpunkterna använts. överföringsfaktorn mellan mark och byggnad beräknats vilket ger följande resultat, se tabell 4 nedan. Grundläggningstyp MP1 Mp2 Mp3 Pålad 0,24 0,19 0,08 Källare med platta i mark 0,31 0,26 0,10 Platta på mark 0,47 0,38 0,16 Tabell 4 predikterade vibrationer i grundläggningsnivå Den rödmarkerade rutan indikerar på överskridanden av riktvärdet redan i grundläggningsnivån. Denna grundläggningstyp är således olämplig. I nedanstående tabell 5 har olika bjälklagstypers förstärkningseffekter beräknats vilket då ger följande förväntade komfortvibrationer. 19 (20)
Grundläggning Bjälklagstyp Pålad Källare med platta i mark Platta på mark Betong, korta spännvidder 0,24 0,26 0,47 Betong, långa spännvidder 0,71 0,77 1,41 Styvt träbjälklag 0,71 0,77 1,41 Vekt träbjälklag 1,41 1,54 2,83 Tabell 5 Predikterade komfortvibrationer för olika bjälklag Röda siffror indikerar överskridande av riktvärdet 0,4 mm/s rms Dominerande riktning för störsignalens amplitud är horisontell mätriktning tvärs järnvägsspårens riktning. 11 KOMMENTAR Vi kan av tabellerna ge följande rekommendationer. Grundläggningen av kommande byggnader bör ske med pålad grundläggning eller med källare med platta i mark. Betongbjälklag med korta spännvidder skall användas. Dominerande frekvens av påförda vibrationer från tågtrafiken ligger i området 4,5 5,5 Hz. Konstruktionsdetaljer i kommande bebyggelse bör ha en resonansfrekvens som inte ligger i detta området då kraftig förstärkning i förekommande fall uppstå vilket kan leda till överskridande av riktvärdet för komfort.. 20 (20)