Beställare: Mariestads kommun 542 86 MARIESTAD Beställarens representant: Adam Johansson Konsult: Uppdragsledare Handläggare Norconsult AB Box 8774 402 76 Göteborg Anna Lena Frennborn Andreas Sigfridsson Uppdragsnr: 104 33 71 Filnamn och sökväg: Kvalitetsgranskad av: Tryck: Gunnar Widén Norconsult AB
3 (18) Innehållsförteckning Sammanfattning... 4 Uppdrag... 5 Förutsättningar... 5 Vibrationer... 6 Riktvärden... 6 Genomförande... 7 Resultat... 8 Kommentarer till resultat... 16 Bilaga 1 Mätrapport Bantorget Mariestad 437-16309.M1_2016-11-29.pdf
4 (18) Sammanfattning Mätningar visar att vibrationsnivåerna är låga och ligger väl under de riktlinjer som finns med avseende på komfortstörningar. För MP 1 visar vibrationsmätningar i befintlig byggnad att det är mycket låg risk för vibrationsstörningar då de maximala komfortnivåerna uppmättes till 0,09 mm/s vägd RMS (horisontellt tvärs spår), vilket ligger betydligt under riktvärdet på 0,4 mm/s vägd RMS som betecknar undre gränsen för måttlig störning. För att bedöma risk för störning för nya byggnader vid bantorget (MP2) så har två metoder använts: Nordtests metod samt beräkning av responsspektra. De horisontella vibrationsnivåerna beräknas maximalt till under 0,4 mm/s vägd RMS varpå det bedöms som mycket lite risk för vibrationsstörningar för denna riktning. För den vertikala riktningen bedöms risken för störning orsakade av tågtrafik vara liten. För vibrationsstörningar orsakade från Bangatan visar beräkningarna i vertikal riktning att viss risk för vibrationsstörning i MP 2 föreligger. Då avståndet från mätpunkt till Bangatan vid mättillfället endast var 2 meter samt att pålning av de nya byggnaderna utförs så bedöms risken för vibrationsstörningar över 0,4 mm/s vägd RMS för planerade byggnader vid Bantorget vara liten. Då det endast förekom två passager nattetid mellan 22-06 medför det att enligt Trafikverkets riktlinjer gäller 0,7 mm/s vägd RMS som riktvärde. Vilket efterlevs även med det i värsta fall beräknade komfortvärdet i vertikal riktning. Trafikverkets riktlinjer (TDOK 2014:1021) har för bostäder en maximal vibrationsnivå på 0,4 mm/s vägd RMS. Vilket avser vibrationsnivå nattetid (22-06) och får överskridas högst 5 gånger per trafikårsmedelnatt. Vibrationsnivåerna får dock ej överskrida 0,7 mm/s vägd RMS.
5 (18) Uppdrag För framtagande av detaljplaner för området runt Mariestads station med omnejd, mäta vibrationsnivåer och utreda risk för störningar av komfortvibrationer för angränsande bebyggelse. Detta med anledning av ett antal pågående detaljplaner för främst bostadsbebyggelse i närheten. Utredningen ska användas som underlag för detaljplanearbetena. Nedanstående fyra områden inom utbredningsområdet önskas få kartlagda: 1. Bantorget Ny bostadsbebyggelse 2. Staren 8 Inreda befintlig byggnad för bostäder 3. Stationshuset Verksamheter, ej bostäder 4. Del av Gamla staden 3:1/Strandvägen Ny bostadsbebyggelse Förutsättningar I figur 1 presenteras utredningsområdets avgränsning genom det vit streckade området med anledning av pågående detaljplaner inom området. Av de 4 angivna områdena begränsades vibrationsutredningen till att endast innefatta område 1 och 2 där bostäder planeras att byggas. Figur 1. Område 1 och 2 betecknar utredningsområdets avgränsning (Med anledning av pågående detaljplaner inom området). Enligt SGU s jordartsdatabas utgörs jordlagret av glacial lera med ett djup ner till berggrund på cirka 5 10 meter.
6 (18) Vibrationer Riktvärden Trafikverkets riktlinjer Trafikverkets nya riktlinjer gällande från och med 2016-01-01 (TDOK 2014:1021) har för bostäder och vårdlokaler en maximal vibrationsnivå på 0,4 mm/s vägd RMS. Vilket avser vibrationsnivå nattetid (22-06) och får överskridas högst 5 gånger per trafikårsmedelnatt. Vibrationsnivån får dock inte överskrida 0,7 mm/s vägd RMS. Svensk standard Frekvensvägning Frekvensvägningen för riktvärdet dokumenteras i SS 460 48 61, Vibration och stöt Mätning och riktvärden för bedömning av komfort i byggnader. Frekvensvägningen viktar frekvenser lägre än 8 Hz, p g a att människans känslighet för vibrationshastigheten avtar för frekvenser < 8 Hz. Denna frekvensvägda vibrationshastighet kallas ofta för komfortvärde. Störning Enligt dokumentet SS 460 48 61 utgör komfortvärdet 0.4 mm/s nedre gränsen för ett amplitudintervall betecknat måttlig störning. Enligt standarden anses mycket få människor uppleva vibrationer under skiktet måttlig störning som störande. Riktvärdet 0.4 mm/s komfortvärde är ca 30% högre än känseltröskel enligt ISO 2631-1. Enligt dokumentet SS 460 48 61 utgör komfortvärdet 1.0 mm/s gränsen för sannolik störning. Över denna gräns är vibrationerna kännbara och upplevs av många som störande. Dessa riktvärden kan tillämpas mindre strikt för kontor än för bostäder.
7 (18) Genomförande Vibrationsmätningar har utförts i 3 mätpunkter, enligt följande placeringar. MP1.1 Staren 8, plan 4. MP1.2 Staren 8, grund. MP2 Bantorget, mark. Mätningarna i MP 1 utfördes genom att en givare (MP1.2) monterades på grundläggningsnivå och sattes som trigger för mätningar. Den andra givaren (MP1.1) monterades på översta plans bjälklag och uppmätte vibrationerna i 3 riktningar (tvärs spår, längs spår och vertikalt). För mätpunkt 2 utfördes mätningar med givare i mark och uppmätte vibrationer i 3 riktningar (tvärs spår, längs spår och vertikalt). Mätningen ägde rum under 7 dygn från 2016-11-21 till 2016-11-28, se bilaga 1 för mer information om mätningen. Y MP 2 MP 1.1 MP 1.2 Figur 2. Placering av mätpunkter inom utredningsområdet. Från mätresultaten väljs sedan de registreringar med högst amplitud och för de olika byggnaderna inom området och jämförs med gällande riktlinjer. Då ny byggnad uppförs vid MP 2 gäller ej dessa mätvärden utan resultatet kommer vara starkt kopplat till den nya byggnadens egenskaper. För att bedöma vibrationsrisk väljs den högsta uppmätta registrering ut och därefter beräknas en maximalt förväntad vibrationsnivå. Detta utförs genom två metoder, Nordtest metod NT ACOU 082 samt genom att beräkna responsspektra för byggnaden. De båda metodernas resultat jämförs sedan med gällande riktlinjer. Analys har utförts i Matlab med hjälp av Abravibe samt egna skript.
8 (18) Resultat Vibrationsmätning Från mätresultaten i bilaga 1 erhålls att komfortnivåerna är relativt låga för samtliga mätpunkter. I figur 3 8 presenteras de maximalt uppmätta vibrationsnivåerna (komfortnivåer) tillsammans med ett frekvensspektrum över mättiden. De maximalt uppmätta komfortnivåerna för varje mätpunkt har sammanställts nedan i tabell 1. För mätpunkt 2 har två registreringar valts ut, den högsta registreringen som sammanfaller med tågföring samt högsta uppmätta nivåer då inga passager av tåg passagerat och som troligen orsakas av fordon på Bangatan. Mätpunkt_datum_kl Horisontellt, tvärs väg (vägd RMS [mm/s]) Horisontellt, längs väg (vägd RMS [mm/s]) Vertikalt (vägd RMS [mm/s]) Anm. (Längd [m] / Vikt [ton]) MP1_161123_110521 0,09 0,05 0,05 118 / 237 MP2_161123_062633 0,11 0,09 0,27 Fordon MP2_161125_113613 0.06 0,06 0,12 83 / 180 Tabell 1. Uppmätta maximala komfortvärden under mätperioden (Se även bilaga 1).
9 (18) Figur 3 och 4. I övre figur presenteras komforvägda vibrationsnivåer över tid för de olika positioner och riktningar i MP1. I nedersta figur presenteras ett frekvensspektrum över uppmätt tidsdata för de olika positioner och riktningar.
10 (18) Figur 5 och 6. I övre figur presenteras komforvägda vibrationsnivåer över tid för de olika positioner och riktningar i MP2 då fordon på bangatan passerade. I nedersta figur presenteras ett frekvensspektrum över uppmätt tidsdata för de olika positioner och riktningar.
11 (18) Figur 7 och 8. I övre figur presenteras komforvägda vibrationsnivåer över tid för de olika positioner och riktningar i MP2 då tåg passerade. I nedersta figur presenteras ett frekvensspektrum över uppmätt tidsdata för de olika positioner och riktningar.
12 (18) 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 metod NT ACOU 082) 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 MP 2 och mätning i mark används denna faktor 0,8 för övergång från mark till grund på byggnad. Nordtest metod NT ACOU 082 För uppskattning av vibrationsnivå i vertikal riktning på golv relativt vibrationsnivå 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. Maximal vibrationsnivå i mark har uppmätts till 0,27 och 0,12 mm/s vägd RMS i vertikal riktning för mätpunkt 2. Schablonerna ovan har sedan använts för att beräkna vibrationsnivåer för ett flervåningshus med betongbjälklag, resultaten presenteras i tabell 2.
13 (18) Mätpunkt NT ACOU 082 Vertikalt (vägd RMS [mm/s]) Flervåningshus med betongbjälklag, MP2 fordonspassage - Bangatan Flervåningshus med betongbjälklag, MP2 tågpassage NT ACOU 082. Horisontellt (vägd RMS [mm/s]) 0,55 0,24 0,25 0,11 Tabell 2. Beräknad maximala komfortvärden för ett betonghus baserade på maximalt uppmätta vibrationsnivåer enligt tabell 1. Beräkningar utförda enligt Nordtest metod NT ACOU 082. Responsspektraberäkningar I mätpunkt 2 för ett flerplanshus skulle egenfrekvenser i byggnaden kunna ge upphov till högre komfortvärden om egenfrekvens och exciterande markvibrationens frekvens sammanfaller. Genom att beräkna responsspektra på uppmätt vibrationsdata med en antagen förstärkningsfaktor på Q=10 (normal förstärkningsfaktor vid låga frekvenser) skulle ett komfortvärde på 0,68 mm/s vägd RMS kunna erhållas i ett värsta fall då egenfrekvenser i byggnad sammanfaller med markvibrationens frekvens. Denna maximala nivå är beräknad från den maximalt uppmätta vibrationsnivån då fordon passerade på Bangatan, figur 9 och 10 presenterar de beräknade resultaten för denna passage. Nivåerna har sedan justerats för övergång från mark till byggnad. För maximalt uppmätt komfortnivå vid tågpassage har resultaten i figur 11 och 12 beräknats, korrigerat för övergång från mark till grund ger det en maximal komfortnivå på 0,46 mm/s vägd RMS i vertikal riktning. För vertikal riktning är det egenfrekvenser i bjälklag som är av intresse och för horisontell riktning är det egenfrekvenser i grund och byggnad som är av intresse.
14 (18) Figur 9 och 10. Resultat av responspektraberäkningar för MP 2 presenteras överst som funktion av tid (vertikal riktning) där varje plottad resultatlinje motsvara en frekvenslinje och den undre figuren presenterar max komfortvärde för varje frekvens för de olika riktningarna. Resultaten är baserade på maximalt uppmätta vibrationer vid fordons passage på Bangatan och har ej korrigerats för övergång från mark till grund.
15 (18) Figur 11 och 12. Resultat av responspektraberäkningar för MP 2 presenteras överst som funktion av tid (vertikal riktning) där varje plottad resultatlinje motsvara en frekvenslinje och den undre figuren presenterar max komfortvärde för varje frekvens för de olika riktningarna. Resultaten är baserade på maximalt uppmätta vibrationer vid tågpassage och har ej korrigerats för övergång från mark till grund.
16 (18) Kommentarer till resultat Mätningar visar att vibrationsnivåerna är låga och ligger väl under de riktlinjer som finns med avseende på komfortstörningar. För MP 1 visar vibrationsmätningar i befintlig byggnad att det är mycket låg risk för vibrationsstörningar då de maximala komfortnivåerna uppmättes till 0,09 mm/s vägd RMS (horisontellt tvärs spår), vilket ligger betydligt under riktvärdet på 0,4 mm/s vägd RMS som betecknar undre gränsen för måttlig störning. För att bedöma risk för störning för nya byggnader vid bantorget (MP2) så har två metoder använts: Nordtests metod samt beräkning av responsspektra. Två olika registreringar har valts ut för att visa maximal vibrationsnivå dels för fordonstrafik längs Bangatan samt dels från tågtrafik. Resultaten från Nordtest metod visar en predikterad högsta vibrationsnivå på 0,55 mm/s vägd RMS respektive 0,25 mm/s vägd RMS i vertikal riktning för de båda registreringarna. Med beräkningen av responsspektra visar ett värsta fall skulle kunna generera en vibrationsstörning på 0,68 mm/s vägd RMS respektive 0,46 mm/s vägd RMS i vertikal riktning för de båda respektive registreringarna. De horisontella vibrationsnivåerna beräknas till under 0,4 mm/s vägd RMS varpå det bedöms som mycket lite risk för vibrationsstörningar. För den vertikala riktningen bedöms risken för störning orsakade av tågtrafik vara liten. För vibrationsstörningar orsakade från Bangatan visar beräkningarna i vertikal riktning att viss risk för vibrationsstörning i MP 2 föreligger. Då avståndet från mätpunkt till Bangatan vid mättillfället endast var 2 meter samt att pålning av de nya byggnaderna utförs så bedöms risken för vibrationsstörningar över 0,4 mm/s vägd RMS för planerade byggnader vid Bantorget vara liten. Dessutom förekom endast två passager nattetid mellan 22-06 vilket medför att enligt Trafikverkets riktlinjer gäller 0,7 mm/s vägd RMS som riktvärde. Vilket efterlevs även med det i värsta fall beräknade komfortvärdet i vertikal riktning. Norconsult AB Akustikon ett team i Norconsult AB Andreas Sigfridsson andreas.sigfridsson@norconsult.com
17 (18)
Norconsult AB Theres Svensson gata 11 Box 8774, 402 76 Göteborg 031 50 70 00, fax 031-50 70 10 www.norconsult.se