PM Byggnadsverk E6 Tingstad - Bäckebol Göteborgs Stad, Västra Götalands län TRV 2013/78306 2016-02-23
Trafikverket Kruthusgatan 17, 405 33 GÖTEBORG. E-post: trafikverket@trafikverket.se Telefon: 0771-921 921 Dokumenttitel: PM Byggnadsverk Författare: ÅF Infrastructure AB, Göteborg Dokumentdatum: 2016-02-23 Kontaktperson: Vladimir Milosevic 2
Innehåll Orienteringsfigur... 5 1. Beskrivning av projektet... 7 1.1 Bakgrund... 7 1.2 Syfte byggnadsverk... 7 2 Byggnadsverk... 8 2.1 Beskrivning av befintlig skärm... 8 2.2 Beslut av ny bullerskärm... 9 3 Konstruktion... 9 3.1 Beskrivning av befintlig konstruktion... 9 3.2 Lastförutsättningar... 10 3.3 Grundläggningssystem... 11 3.4 Skisser... 12 3.5 Överslagsberäkning... 13 4 LCC-analys... 14 4.1 Metod... 14 4.2 Teknisk livslängd... 14 5. Kravställning...15 5.1 Gestaltning...15 5.2 Utformning...15 5.3 Bärförmåga...15 5.4 Miljö...15 5.5 Arbetsmiljö och risk...15 5.6 Ekonomi...15 6 Konsekvensanalys... 16 6.1 Gestaltning... 16 6.2 Utformning... 16 6.3 Bärförmåga... 16 6.4 Miljö... 16 6.5 Byggskede och arbetsmiljö... 16 6.6 Produktion... 16 6.7 Ekonomi... 16 7 Utvärdering... 17 8 Referenser... 18 9 Bilagor... 19 9.1 Ritningar i A1- format:... 19 9.2 Överslagsberäkning... 19 3
4
Orienteringsfigur Figur 1 Projektet omfattar området mellan Tingstadsmotet och Bäckebolsmotet. 5
1. Beskrivning av projektet 1.1 Bakgrund Vägplanen för E6 Tingstad till Bäckebol i Göteborg påbörjades i juni 2015 och inleddes med en skissfas för att klargöra förutsättningarna och inriktning på fortsatta studier. Fortsatt följer Trafikverkets planprocess med samrådsunderlag, samrådshandling, granskningshandling och fastställelsehandling. Detta PM är ett av underlagen som ingår i vägplanen. E6 planeras för en breddning och i samma projekt uppförande av ett nytt bullerskydd. Vägplanen består av att hitta ett vägområde för ett busskörfält på östra sidan av E6 mellan Tingstadsmotet till och med Backadalsmotet, samt ett nytt bullerskydd på den västra sidan mellan Tingstadsmotet och Bäckebolsmotet. Motiven är att när den nya Marieholmstunneln ansluts till E6 norr om Tingstadstunneln krävs ett nytt körfält på den östra sidan av E6. Det blir det befintliga busskörfältet som anpassas till denna kapacitetsökning. Omläggning av befintlig gång-och cykelväg blir en följd av breddningen och ingår i vägplanen. För bullerskyddet finns ett beslut i Mark- och miljödomstolen, Vänersborg (2012) att Trafikverket ska förbättra befintliga bullerskydd utmed den västra sidan av E6. 1.2 Syfte byggnadsverk Syftet med projektet är att möta krav på bullernivåer vid bostäder för väsentlig ombyggnad. Det finns ett starkt krav från Göteborgs stads miljöförvaltning och dessa krav har fastlagts i en miljödom av Mark- och Miljödomstolen i Vänersborg (2012). Då dagens bullervall inte ger önskad bullerreducering planeras nya bulleråtgärder att uppföras mellan Tingstadsmotet och Bäckebolsmotet. Bullerskyddsåtgärder skall möta krav på bullernivåer för väsentlig ombyggnad och ge ett sammanhängande gestaltningsintryck för infartsporten E6 till Göteborg. 7
2 Byggnadsverk 2.1 Beskrivning av befintlig skärm Befintlig bullerskärm är av trä, cirka 3 meter hög och placerad i en bred grön remsa som nästan döljer skärmen helt. Skärmen bedöms vara uppförd på 1970- talet, vilket betyder att den uppnått normal livslängd för en träskärm. Läget för befintliga skärmar finns redovisat på ritningar i bilaga 1. Från Tingstadsmotet och norrut finns en befintlig bullerskärm, som står på krönet av en vall, se figur 2 och 3. Skärmen är cirka 800 m lång. Utmed denna sträcka varierar vallens höjd mellan cirka 0,5 och 2,0 m relativt E6:an. När skärmen tagit slut övergår den i en vall norrut fram till Backadalsmotet. Enligt en tidigare inmätning är bullervallen strax över 2 m hög relativt E6:an. Mellan Backadalsmotet och Bäckebolsmotet finns också en befintlig vall. Enligt denna tidigare inmätning är vallens höjd cirka 1-1,5 m hög relativt körbanan på väg E6. På två ställen är vallen kompletterad med en kortare skärm. I anslutning till trafikmoten och vid handelsområdet runt Scandic hotell finns idag inget bullerskydd. Figur 2 Befintlig skärm i trä, cirka 3 meter hög, sedd från Tingstadsmotet. Figur 3, Befintlig skärm står på en vall, som är bevuxen med träd och buskar, sett från Bällskärsvägen. 8
2.2 Beslut av ny bullerskärm Trafikverket har tillsammans med Göteborgs stad Miljöförvaltning kommit fram till att den nya bullerskärmen skall vara av trä och placeras i det läge som befintlig bullerskärm står i. Alternativa placeringen 3,5 m från vägkant av E6 har alltså valts bort. Beslutet har bland annat grundats på utredningar av Norconsult och ÅF. För att möta kravet på bullernivå 58 dba har skärmhöjderna 5 m och 4 m valts. Mellan Tingstadsmotet och Backadalsmotet planeras en bullerkärm med längden cirka på 1670 m lång. Mellan Backadalsmotet och Bäckebolsmotet planeras en bullerskärm med längden på cirka 640 m. Figur 4 Exempel på utformning av bullerskärmar i glas, trä och betong enligt Trafikverkets program (2008) 3 Konstruktion 3.1 Beskrivning av befintlig konstruktion Skärmen bedöms ha byggts på 1970-talet och har stående 24 mm lockpanel av omålat trä (Vägverket, 2004). På toppen av skärmen har en överliggare placerats för att leda regnet ifrån konstruktionen och på vissa ställen där marken har satt sig har skärmen kompletterats med kompositskiva i underkant. Generellt är konstruktionen i dåligt skick och det förekommer sprickor i skärmen där lockpanelen gått isär som i sin tur leder till reducerad bullerdämpning. Utöver det förekommer även glipor i nederkant som uppstått då marken satt sig. Träskärmen är idag över 30 år gammal och därmed ur bruksstadiet. Livslängden uppskattas till ca 30 år för träskärmar. Avståndet mellan bullerskärm och vägkant på E6 varierar mellan cirka 7 m och 25 m. 9
3.2 Lastförutsättningar De huvudsakliga laster konstruktionen utsätts för och kapitlet kommer att beröra, utöver de geotekniska som beskrivits i Teknisk PM Geoteknik, består av egenvikt, vindtryck samt snölast. Laster som lufttryck från passerande fordon och temperaturförändringar kommer inte att behandlas. Vid dimensionering av skärmen beräknas aktuella värden på egenvikt, hållfasthet, styvhet och andra faktorer som klimatklass och säkerhetsklass. Enligt SS-EN 1794-1 dimensioneras skärmelementen med en partialkoefficient 1.5 i brottgränstillstånd. För egentyngd i kombination med vindlast sätts partialkoefficienten till 1.35 och för egentyngd i kombination med vindlast och övriga laster sätts partialkoefficienten till 1.5. Snölast från plogbil bör räknas enligt SS-EN 1794-1 där fordonet antas ha högsta hastighet 50km/h. Detta är aktuellt då avståndet mellan bullerskärm och vägkant är mindre än 7 m. Vid snöröjning med plogning trycks snön mot skärmen och en horisontell tryckkraft uppstår. Snöröjningslasten kan bli dimensionerande för skärmväggen men även för grundläggning och stolpar. Lastens storlek beror på avståndet mellan skärm och körbana samt plogbilens hastighet. Den resulterande kraften anges till 5-15kN med 1.5 m över körbanan. Vindlaster på bullerskärmararna hänvisas till SS-EN 1991-1-4 Eurokod 1: Laster på bärverk Del 1-4: Allmänna laster Vindlast där den karakteristiska vindlasten beräknas med utgångspunkt från: Referensvindhastighet som beror på geografiskt läge (Göteborg) Exponeringsfaktor som beror på omgivande terräng Formfaktor för bullerskärmar. Vindlasten är också beroende av terrängtyp. Det finns fem terrängtyper som varier efter omgivande miljö: Terrängtyp 0 är hav eller öppen kust vid hav Terrängtyp I är sjö eller slät mark utan hinder Terrängtyp II är jordbrukslandskap med enstaka gårdar och träd Terrängtyp III är förorts- eller industribebyggelse Terrängtyp IV är stadsbebyggelse med byggnadshöjd minst 15 m på minst 15 procent av ytan. För bullerskärm E6 Tingstad Bäckebol är terrängtyp III aktuellt där vindtrycket är konstant upp till 5 m höjd. Karakteristiskt vindtryck för terrängtyp III vid olika referensvindhastigheter är 0.5 kn/m 2 respektive 25 m/s för Göteborg. Enligt SS-EN 1991-1-4 delas skärmen upp i olika lastzoner, A-D se figur 6 nedan. För zon D, på större avstånd från skärmänden är 4 x skärmhöjden, gäller 10
formfaktorn 1,2. För zonerna A D ökas formfaktorn enligt figur 7. Då skärmhöjden är större än 4 m antas linjär ökning av det karakteristiska vindtrycket. Figur 6, Uppdelning av skärmen i olika lastzoner. Figur 7, Samband mellan skärmhöjd och avstånd mellan skärmände. Dimensionerande vindtryck q dim beräknas som: q dim = γ q kar cp, net där γ är partialkoefficient, q kar är karakteristiskt vindtryck och cp,net är formfaktor för skärm. 3.3 Grundläggningssystem Stor del av kostnaden för bullerskärmar beror på grundläggningssystem. Därför eftersträvas stora avstånd mellan grundläggningspunkterna. Dock medför alltför stora avstånd långa element som i sin tur kräver ökade dimensioner av konstruktionen för att stå emot vindlaster och snölaster. Högre kostnad för skärmelement kan i sådana fall uppväga vinst från grundläggning. Förkommande fundamenttyper är betongfundament samt vingfundament. Vid högre konstruktionshöjd av skärmelement och i de fall då markförhållandena är dåliga kan pålning erfordras. Tidigare studier har påvisat att betongfundament har högre bärighetskapacitet än vingfundament i vertikalled. Men i fråga om de 11
horisontella krafterna har vingfundament påvisat fördelar i kraftkapaciteten i förhållande till sin storlek. 3.4 Skisser Olika typer på bullerskärmar har utretts i tidigare skeden av projektet. Dessa utredningar finns i PM Skissfas och PM Beslutsunderlag Bullerskärm. Nedan är en redovisning från tidigare studier. Träskärm Med skärmar av trä finns stor frihet i utformning och variation, bland annat i ytstruktur, färg samt geometriska former. Skärmarna kan antingen vara enkelsidiga eller dubbelsida och utformas med stående eller liggande paneler. Vid större avstånd mellan stolparna krävs horisontellt bärverk av reglar. Vid liggande panel eller skivbeklädnad anbringas vertikala reglar på lämpligt avstånd för beklädnaden mellan de horisontella reglarna i över och underkant. Anslutning mellan stolpe och skärm är ett känsligt område då träet kan deformeras med tiden på grund av rörelser i mark. Det kan i sin tur leda till springor mellan stolpe och skärm. Genom att fästa skärmelement som överlappar stolpen på respektive sida blir konstruktionen mindre känslig för deformationer och risk för glipor minskas. Överkanten av skärmen bör täckas av en lutande bräda som leder av vatten och då den skadas av röta är den enkel att byta ut. Reglarna består ofta av konstruktionsvirke av hållfasthetsklass C24. På underdelen av konstruktionen, där den största skaderisken finns, bör panelen minst vara 300 mm över mark. Anslutningen till mark skall utföras av material som klarar markkontakt. Om ståndaren består av trä och skärmen är 3 meter hög erfordras en betongsockel med höjden 1 m då cc avståndet mellan ståndarna är 3 m. Efterfrågar man en betongsockel med lägre höjd än 1 m får man kompensera med tätare cc avstånd mellan träståndarna alternativt ersätta dem med stålståndare. Se figur 8 för principlösning av en enkelsidig träskärm. Figur 8, Principritningar på enkelsidig träskärm. Hämtad från traguiden.se. 12
Grön skärm Konstruktionsprincipen för gröna skärmar består av kassetter som staplas på varandra och har en längd som varierar mellan 2 m och 5 m. Dessa möts upp av ståndare på respektive sida som har en profil där kassetterna skjuts in i. Mellan varje kassett finns horisontella aluminiumplåtar som reglerar höjden. Se figur 9. Översta kassetten täcks av en aluminiumprofil som skall skydda från regn och intrång av andra partiklar. Kassetterna i sig består av mineralull och olika lager nätvävnad som skall absorbera ljud. De olika lagren hålls samman av galvaniserat stålnät som även för laster mellan kassetterna. Figur 9, Principritningar på Grön skärm. Hämtad från kohlhauer.com Betong och glas Sockeln är en upphöjning av fundamentet och kan variera i höjd efter önskad nivå. Sockeln styrs främst av gestaltningsmål. Minsta höjd för sockel bör dock vara 400 mm då gängstängerna från stålståndarna skall gjutas in i betongen. Ytan bearbetas ofta för att både visuellt minimera betonghöjden med hjälp av horisontellt gående linjer. Dessa linjer kan antingen vara ursparningar eller utkragande delar på betongen. Ovanpå betongen monteras ståndare i stål som bultas fast i sockelns överyta. Glaset monteras sedan mellan ståndarna. De partier som består av glas har stor betydelse för kontakten mellan boende och trafikanter. Nackdelen med glas är att de är dyrare och ömtåligare än andra skärmmaterial. Dessa partier blir ofta utsatta för skadegörelse och därför bör skärmar väljas av okrossbara material. Ett förekommande material som ofta ersätter glaset i den frågan är polykarbonat. 3.5 Överslagsberäkning En överslagsberäkning har gjorts, se bilaga 2, för att påvisa yttre lastförhållanden för skärm i befintligt läge samt skärm 3,5 m från vägkant E6. De resultat som erhålls då alla tre skärmar har liknande geometriska förhållanden (4 m höga och samma fundament) är: 13
Trä har lägst egentyngd och därför mindre last i vertikalled. Skärmen utsätts för mindre yttre laster (snölast och vindlast) i befintligt läge. För ytterligare beskrivningar av överslagsberäkning se bilaga 2. 4 LCC-analys 4.1 Metod LCC-analyser görs för de byggnadsverk där alternativa utformningar föreslås. Analysen görs med en förenklad metod baserad på meter-, kvadratmeter-, kubikmeter och styckpriser för utvalda parametrar enligt tabellen nedan. Återkommande kostnader (drift- och underhållskostnader) baseras på en uppskattad årlig kostnad. Kostnader Träskärm Grön skärm Btg och glas Produktion: - Material SEK/m2 4 000 5 000 8 000 - Anläggningskostnad Mkr 42 55 88 Drift- och underhåll: Mkr 2 2 2 Tabell 2, Kostnaderna ackumuleras sedan för aktuella kvantiteter hos respektive bullerskärmsalternativ. 4.2 Teknisk livslängd För att kunna jämföra byggnadsverk med olika teknisk livslängd väljs för enkelhets skull den lägre tekniska livslängden 80 år för betong- och glasskärmar, 40 år och 50 år för träskärm respektive grön skärm. Vid hänsyn till eventuell reinvesteringskostnad kan betong- och glaskonstruktionen vara fördelaktigt tack materialens långa livslängden. Men med hänsyn till utvecklingsplanerna för området är sannolikheten att konstruktionen kommer bibehållas under 80 år väldigt låg. Med avseende på Trafikverkets beslut om träskärm stöds detta i den kalkyl som föreslagits. 14
5. Kravställning 5.1 Gestaltning Ett övergripande designprogram för Göteborgsregionens infarter är från 2008. När det gäller bullerskydd finns Bullerskydd Göteborgsregionens infarter från 2007. Enligt programmet ligger sträcka ligger inom de område där bullerskydd ska bestå av absorberande trä- och skivmaterial och/eller i kombination med betongsockel och planteringar. Glasskärmar vid särskilda behov, till exempel vid anslutning till bebyggelse. 5.2 Utformning Skärmen skall vara eftergivlig på ett sådant sätt att de åkande inte skadas och att inga delar från skärmen kommer in i kupén. De standarder och riktvärden som bullerskärmarna bör dimensioneras efter hänvisas till TRVK Bro och SS-EN 1794-1 Vägutrustning Bullerskydd Icke akustiska egenskaper Del 1: Mekaniska egenskaper och stabilitetskrav. Om det är aktuellt med användning av glasskärmar måste alltid behovet av strukturer i eller på glaset som skyddar fåglarna mot att flyga in i skärmarna övervägas. Fågelsiluetter är inte tillräckligt. 5.3 Bärförmåga Se avsnitt 3.2, 3.5 och bilaga 2. 5.4 Miljö Det finns inga utpekade naturvärden i området. Stora träd växer nära befintlig bullerskärm och vall. 5.5 Arbetsmiljö och risk E6 är klassas som farligt godsled. Inga kända skyddsobjekt finns inom eller i direkt närhet till vägområdet. Utbyggnadsalternativet innebär ökad trafiksäkerhet, bättre orienterbarhet och mer plats för körfält vilket torde vara positivt och även minska risken för olyckor med farligt gods. 5.6 Ekonomi Se tabell 2. 15
6 Konsekvensanalys 6.1 Gestaltning Befintlig bullerskärm är till stora delar idag dold av grönska. Vid uppförande av ny skärm i befintligt läge kommer marken bearbetas och stora delar av växtligheten kommer att försvinna. Därmed erhålls en tydligare närvaro av bullerskärm tills dess att nya växter etablerat sig. 6.2 Utformning Framtida sättningar under befintlig vall beräknas uppgå till cirka 20 50 cm under de närmaste 40 åren. Se Tekniskt PM Geoteknik. För att undvika eventuella glipor och större deformationer bör utformningen av bullerskärm och fundament projekteras enligt beräknade sättningar. 6.3 Bärförmåga Inte aktuellt i detta PM. 6.4 Miljö Stora träd på en växtplats omgiven av vägar, hårdgjorda ytor och ledningar i mark är inte optimala förutsättningar. Träden bedöms kunna stå i ca 20 år till, vilket är en generell bedömning. En trädexpert kan göra en mer kvalificerad bedömning. Silverpilarna står mycket nära krönet av vallen, enstaka meter från denna, vilket gör det svårt att bygga en ny bullerskärm utan att skada mer än 60 träd. 6.5 Byggskede och arbetsmiljö Bullerskärmen i befintligt läge anses inte påverka trafiken alls på E6:an eftersom den skulle anläggas från Bällskärsvägen. Viss påverkan på framkomlighet på Bällskärsvägen kan ske, men ska i huvudsak endast vara marginell. 6.6 Produktion Beroende på val av grundläggningssystem varier förarbetet av byggnationen. Vid val av betongfundament krävs omfattande arbete vid schaktning av mark. Ett val av vingfundament skulle innebära mindre förarbete. 6.7 Ekonomi Se tabell 2. 16
7 Utvärdering Enligt tabell 2 ovan framgår det att samtliga bullerskärmsalternativ har lika stor drift- och underhållskostnader. Kostnadsskillnaderna beror på val av material och anläggning varav träskärm är ekonomiskt fördelaktigt. I PM beslutsunderlag Bullerskärm har en jämförelse för alternativen gjorts utifrån aspekter som människa- miljö- samhälle och redovisats i en tabell. Dessa aspekter har sammanvägts och tre-gradig skala (grön-gul-röd). Resultatet i tabellen visar att lägst negativ konsekvens och störst positiv konsekvens är en bullerskärm i trä, placerad i befintligt läge och som uppnår bullerdämpning till 58 dba. Detta alternativ sammanfaller med samma alternativ som Genomförbarhetsstudie 2015 framhåller. 17
8 Referenser Tekniskt PM Geoteknik PM Beslutsunderlag bullerskärmar PM Skissfas Genomförbarhetsstudie 2015 18
9 Bilagor 9.1 Ritningar i A1- format: Planritningar 1-3 st, (vägområde, planerat bullerskydd i befintligt läge, befintlig väg, bibehållna större träd) 9.2 Överslagsberäkning Överslagsberäkning på lastförutsättningar beroende på placering och materialval. 19
20
Trafikverket, Kruthusgatan 17, 405 33 Göteborg Telefon: 0771-921 921, Texttelefon: 010-123 50 00 www.trafikverket.se 21