Beställare: Järfälla kommun 117 80 Järfälla Beställarens representant: Josefine Idbrant Konsult: Uppdragsledare Handläggare Norconsult AB Box 8774 402 76 Göteborg Andreas Sigfridsson Andreas Sigfridsson Uppdragsnr: 105 08 75 Filnamn och sökväg: Kvalitetsgranskad av: Tryck: n:\105\08\1050875\5 arbetsmaterial\01 dokument\ak\1050875a_rev1.doc Gunnar Widén Norconsult AB
3 (18) Innehållsförteckning Vibration- och stomljudsutredning... 4 Sammanfattning... 4 Uppdrag... 5 Förutsättningar... 5 Komfortvibrationer... 6 Riktvärden... 6 Genomförande... 7 Resultat... 8 Kommentarer till resultat... 11 Stomljud... 12 Riktvärden... 12 Mälarbanan... 12 Resultat... 13 Planerad Tunnelbana... 15 Kommentarer till resultat... 16 Bilaga Mätrapport Järfälla Veddesta 1 och 2_437-17148.U1_2017-05-31.pdf
4 (18) Vibration- och stomljudsutredning Sammanfattning Komfortvibrationer De uppmäta vibrationsnivåerna ligger under den gräns som betecknar måttlig störning dokumentet SS 460 48 61. Under mätperioden registrerades inga komfortstörningar från tågpassager på Mälarbanan över ställd triggernivå på 0,2 mm/s. Risken för komfortstörningar inom detaljplaneområde anses därmed som mycket liten med avseende på spårburen trafik på Mälarbanan. Sträckan passeras ej av godståg, varpå endast persontåg har beaktats i denna utredning. I MP 1 erhölls vibrationsnivåer över triggernivå för insamling av data. Vibrationsstörningarna uppstod ej från Mälarbanan utan från passerande fordonstrafik på ett avstånd av cirka två meter. Analys för den högsta registrering har utförts genom Nordtest metod NT ACOU 082 samt genom responsspektra beräkningar. Resultaten visar att liten risk för komfortstörningar föreligger och inga åtgärder föreslås. Stomljud Från mätresultaten av mätningar från Mälarbanan beräknas stomljudnivåer i den närmst belägna byggnaden till 19 29 dba. Detta värsta fall är baserat på att resons i byggnadsstomme sammanfaller med vibrationer från spårburen trafik på Mälarbanan. Då detta fall även representera bottenplan bedöms inga stomljudsdämpande åtgärder nödvändiga för byggnader inom detaljplaneområdet med hänsyn till tågtafik på Mälarbanan. För den plannerade tunnelbanan bedöms risken för riktvärdeöverskridande stomljud som mycket liten och därmed föreslås inga åtgärder. Framförallt eftersom det är en ändhållplats och hastigheten avtar in mot stationen samt att avståndet till planerade byggnader är relativt stort.
5 (18) Uppdrag För framtagande av detaljplan för kontor och bostäder vid Veddestavägen mäta vibrationsnivåer och utreda risk för störningar av vibrationer och stomljud från Mälarbanan. Samt utreda risk för stomljud från planerad tunnelbana till Veddesta. Att vid behov föreslå generella åtgärder för att minimera risk för störande vibrationer och stomljud i bostäder. Förutsättningar I figur 1 presenteras planområdets avgränsning av planområdet vilket har erhållits av beställaren. Figur 1. Planområdets avgränsning av planförslaget. Enligt planbeskrivning har en geoteknisk och markteknisk undersökning utförts under mars 2016 för aktuellt planområde. Undersökningen bekräftar SGUs uppgifter gällande jorddjup, då fast berg påträffades på djup mellan 3 till 10 meter inom planområdet vid sondering. De tunnare jordlagren finns i områdets södra och nordvästra del. Den geotekniska undersökningen visar på att det övre jordlagret till största delen består av mulljord eller asfalt. Under mulljorden påträffades fyllnadsmaterial och/eller torrskorpeleramed en mäktighet på mellan 1 och 12 meter. Längst ner påträffades lera som sträckte sig ner till som mest 10 meter i den nordöstra delen av planområdet.
6 (18) Komfortvibrationer 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 och vårdlokaler.
7 (18) Genomförande Vibrationsmätningar har utförts i 3 mätpunkter, där Mälarbanan passerar planerade bostäder på ett avstånd av cirka 30 meter från närmaste räl. Mälarbanan är nyligen upprustad förbi utredningsområdet och består av fyra spår med ett flertal växlar mellan spåren. Spårområdet är av modern typ med betongslipers och helsvetsad. Vid okulär syn bedöms spårområdet vara i mycket gott skick. Maxhastigheten på aktuell bansträcka är generellt begränsade till 110 km/h. Mälarbanan trafikeras på aktuell sträcka endast av persontåg. Dagens trafik uppges till cirka 175 tåg/dygn. Mätningen utfördes i 3 riktningar (tvärs spår, längs spår och vertikalt) och ägde rum under 7 dygn från 2017-05-22 till 2017-05-29, se bilaga 1 för mer information. Y Figur 2. Placering av mätpunkter inom utredningsområdet. Från mätresultaten väljs sedan de registreringar med högst amplitud och för de olika byggnaderna inom området 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 mycket låga för samtliga mätpunkter. Inga registringar som kan härledas till spårtrafik har registrerats under mätperiod över ställd triggernivå på 0,2 mm/s. Registreringar uppmättes endast i mätpunkt 1 och erhölls från fordonstrafik, vilken passerade på ett avstånd av endast 2 meter från mätposition. De maximalt uppmätta komfortnivåerna för varje mätpunkt redovisas nedan i tabell 1. Mätpunkt_datum_kl Horisontellt, tvärs spår (vägd RMS [mm/s]) Horisontellt, längs spår (vägd RMS [mm/s]) Vertikalt (vägd RMS [mm/s]) Tåglängd / Vikt [m / t] MP1_170524_092023 0,13 (20 Hz) 0,10 (40 Hz) 0,24 (40 Hz) Fordonstrafik MP2 - - - - MP3 - - - - Tabell 1. Uppmätta maximala komfortvärden under mätperioden (Se även bilaga 1). 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 1 och mätning i mark används denna faktor 0,4 för övergång från mark till grund på byggnad vid vidare beräkningar.
9 (18) 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 0,24 mm/s vägd RMS i vertikal riktning för mätpunkt 1. Därefter har en övergång till husgrund med källare använts (faktor 0,4) för MP1. Schablonerna ovan har sedan använts för att beräkna predikterade vibrationsnivåer för ett flervåningshus med betongbjälklag, resultaten presenteras i tabell 2. Mätpunkt NT ACOU 082 Vertikalt (vägd RMS [mm/s]) Flervåningshus med betongbjälklag, MP1 NT ACOU 082. Horisontellt (vägd RMS [mm/s]) 0,24 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.
Komfort värde rms [mm/s] (ISO 8041 Wk) Komfort värde rms [mm/s] (ISO 8041 Wk) 10 (18) Responsspektraberäkningar 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 följande komfortvärden i tabell 2 kunna erhållas i ett värsta fall då egenfrekvenser i byggnad sammanfaller med markvibrationens frekvens. 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. 2.5 Komfortvärde från max responsspektra, Z-riktning 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Tid [s] 2.5 Z-dir 2 1.5 1 0.5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Frekvens [Hz] Figur 3 och 4. Resultat av responspektraberäkningar för MP 1 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 respektive riktning.
11 (18) För MP 1 och resultaten i figur 3 och 4 ska de maximala nivåerna från responsspektraberäkningarna korrigerats med en faktor 0,4 för övergång till husgrund till grund med källare (vilket i detta fall även motsvara grund på berg). Då mätning utfördes med ett avstånd av cirka 2 meter från väg har resultaten korrigerats till 8 meter för att erhålla ett mer verkligt fall. Generellt för denna typ av vibrationsstörning så är det ytvågen (R-våg) som är dominerande och dess amplitud avtar med 1/rot(2) vid avståndsdubbling. I detta fall medför det en korrigering med en faktor 0,5. I tabell 3 presenteras det beräknade resultatet för vibrationsstörning från fordonstrafik i MP1. Mätpunkt_datum_kl MP1_170524_092023 Beräknat komfortvärde vid Q=10. Vertikalt (vägd RMS [mm/s]) 0,43 (40,3 Hz) Tabell 3. Beräknade maximala komfortvärden då egenfrekvenser i byggnaden sammanfaller med maximal uppmätt markvibration från med antagen förstärkningsfaktor av Q=10 (normal förstärkningsfaktor vid låga frekvenser). Kommentarer till resultat Under mätperioden registrerades inga komfortstörningar från tågpassager på Mälarbanan varpå risken för komfortstörningar inom detaljplaneområde anses som mycket liten med avseende på spårburen trafik på Mälarbanan. Sträckan passeras ej av godståg utan endast persontåg, varpå endast persontåg har beaktats i denna utredning. Endast i MP 1 erhölls vibrationsnivåer över triggernivå för insamling av data. Störningen uppstod ej från Mälarbanan utan från passerande fordonstrafik. Analys för den högsta registrering har utförts genom Nordtest metod NT ACOU 082 samt genom responsspektra beräkningar. Resultaten visar att liten risk för vibrationsstörningar föreligger men att om vägförhållandena är dålig (ojämna) skulle komfortvärdet kunna överstiga 0,4 mm/s vägd RMS om störfrekvens sammanfaller med resonanser i byggnaden. Med avseende på mätresultaten och efterföljande analyser bedöms inga åtgärder vara nödvändiga med hänsyn till komfortvibrationer.
12 (18) Stomljud Riktvärden Det finns inga klara riktvärden för stomljud men praxis har blivit att använda sig av en maximal ljudnivå på 30 dba (Slow) för bostäder/vårdlokaler och 40 dba för kontor. Mälarbanan Genomförande Mätning har utförts i tre riktningar i en mätpunkt på berg och presenteras i figur 5. Mätningen utfördes 20170517 och cirka 15 passager uppmättes. Framför allt var det pendeltågstrafik men även SJ s dubbeldäckare passerade. Inga godståg passerade vid mättillfället. Avstånd till närmaste spår var cirka 60 meter. Mätpunkt Figur 5. Mätpunkt för stomljudsmätning. Mätutrustning: - Frekvensområde för utvärderingen har valts till 20 250 Hz. - SVAN 958 (4-kanalig) datainsamling. - Tri-axiell accelerometer typ MFF KS823B. Vibrationsmätningen utfördes i 3 riktningar där X-led är tvärs spår riktning, Y-led är längs spår riktning och Z-led är vertikal riktning. Analys har utförts i Matlab med hjälp av Abravibe samt egna skript.
Acceleration [m/s 2 ] 13 (18) Resultat Resultaten från mätningar har integrerats till hastighet och sedan A-viktats. I figur 6 har ett rullande RMS värde beräknats med integrationstid 1 sekund (slow) för den passage som genererade de högsta vibrationshastigheterna, störningen uppstod från en av SJ s dubbeldäckare. Tågpassagerna inträffade klockan 13.20, 170523. För 3 stycken passager som genererade de högsta vibrationshastigheterna har sedan tersband beräknats och maximal nivå i varje tersband för respektive passager presenteras i figur 7. 3 x 10-3 2 X Y Z 1 0-1 -2-3 -4 5 6 7 8 9 10 11 Tid [s] Figur 6. Rullande RMS över passager av SJ s dubbeldäckare. Figur 7. A-viktad vibrationshastighet presenterade i tersband för de 3 olika passager..
14 (18) Från resultaten kan det urskiljas att högst vibrationsnivåer för de olika riktningar är relativt likvärdiga, högst A-viktad vibrationsnivå inträffade för SJ s dubbeldäckare och uppmättes tvärs spårrikningen och resulterade i 9 dba (db rel. 50 nm/s). Med förutsättning att byggnader är pålade till berg så leds stomljudet in i byggnadskonstruktionen via grundläggningen. På grund av resonanser i betongkonstruktionen (väggar och bjälklag) kan stomljudsnivåerna i dessa förstärkas med cirka 0 10 db. Dessa stomljudsnivåer avser markplan och för högre våningsplan kan stomljudet beräknas avta med cirka 1 db per våningsplan (Förutsatt betongkonstruktion för väggar och bjälklag). För betongbjälklag på stålstomme eller pelare kan större dämpning per våningsplan förväntas. Stomljudsnivåerna ger upphov till luftljud i rum. Genom att anta en takhöjd på 2,4 m och en efterklangstid på 0,5 s kan en förväntad ljudnivå beräknas. Totalt beräknas med ovanstående förutsättningar en stomljudsnivå i ett typrum för mätpunktens placering till: L p =16 26 dba. För den byggnad som ligger närmast spår på ett avstånd av cirka 30 meter korrigeras stomljudsnivå med cirka 3 db. Det vill säga att förväntad stomljudsnivå i den byggnadsdel som är planerad närmast spår beräknas till: L p =19 29 dba.
15 (18) Planerad Tunnelbana Förutsättningar En ny tunnelbanestation är planerad inom eller strax norr om detaljplaneområdet. För att bedöma risk för störning av stomljud från tunnelbana har avstånd till närmaste berörda byggnader inom aktuellt område uppmätts till cirka 70 meter respektive cirka 130 meter. Placering av planerad station presenteras i figur 8. Figur 8. Planerad lokalisering av tunnelbanestation för Barkaby station. Riskbedömning med avseende på Järnvägsplan Enligt rapport inom järnvägsplanen från Förvaltning för utbyggd tunnelbana, Stockholm Läns Landsting, Tunnelbana Akalla Barkaby Station (Underlagsrapport Akustik, daterad 2015-10-16) beskrivs risk för stomljudsstörning med indata vid det tillfället på vibrationskrafter att risk för riktvärdesöverskridande förekomma för bostäder med ett avstånd under 70 meter från spår. I dessa beräkningar förutsätts bl a Tunneldjup 30 meter, mark av berg mellan spår och byggnad, tåghastighet 80 km/h. I vårt fall bör ett värsta fall med 50 km/h bedömas och ett minsta avstånd på 65 meter bör korrigeras med minst 25 meter (totalt 90 meter) för jämförande beräkning, varpå risken för att stomljud ska överskrida riktvärden bör ses som mycket liten för aktuellt detaljplaneområde.
16 (18) Norconsult s beräkningar och riskbedömning För att stomljud ska kunna erhållas behöver ett tåg färdas med en viss hastighet och inneha en viss massa varpå en vibration uppstår i spår som sprider sig i mark till närliggande byggnader. I detta fall när tåg ankommer alternativt avgår från station minskar denna hastighet varpå störfrekvens avtar in mot station. Beräkningar har utförts genom Norconsult s metod för beräkning av stomljud från tåg som bygger på uppmätta hjulkrafter på tåg. För mark har berg mellan spår och byggnader förutsatts. Genom en minskad hastighet till 50 km/h beräknas en förväntad stomljudsnivå till mindre än 15 dba på ett avstånd av endast 10 meter från spår. Vilket för aktuellt område med cirka 70 meter till planerade byggnader medför mycket liten risk för riktvärdesöverskridande stomljudsnivå. Kommentarer till resultat Från mätresultaten av vibrationer från Mälarbanan beräknas stomljudnivåer i den närmst belägna byggnaden till 19 29 dba. Den högre nivån är ett värsta fall som är baserad på att resons i byggnadsstomme sammanfaller med vibrationer från spårburen trafik på Mälarbanan. Då detta fall även representera bottenplan bedöms inga stomljudsdämpande åtgärder nödvändiga för byggnader inom detaljplaneområdet med hänsyn till tågtafik på Mälarbanan. Då ingen godstågstrafik passerar på sträckan har detta ej beaktats. För den plannerade tunnelbanan bedöms risken för riktvärdeöverskridande stomljud som liten och därmed föreslås inga åtgärder. Framförallt eftersom det är en ändhållplats och hastigheten avtar in mot stationen samt att avståndet till planerade byggnader är relativt stort.
17 (18) Norconsult AB Akustikon ett team i Norconsult AB Andreas Sigfridsson andreas.sigfridsson@norconsult.com
Norconsult AB Theres Svensson gata 11 Box 8774, 402 76 Göteborg 031 50 70 00, fax 031-50 70 10 www.norconsult.se