VIBRATIONSUTREDNING 10212146, Oskarshamns Hamn Rapport 2015-04-30 Upprättad av: Andreas Wennblom Granskad av: Frank Thunberg Godkänd av: Andreas Wennblom
VIBRATIONSUTREDNING 10212146, Oskarshamn Kommun KUND Oskarshamns Kommun Box 707 572 28 Oskarshamn KONSULT WSP Sverige AB Box 2131 550 02 JÖNKÖPING Besök: Östra Storgatan 67 Tel: +46 10 7225000 Fax: +46 10 7225530 WSP Sverige AB Org nr: 556057-4880 Styrelsens säte: Stockholm www.wspgroup.se Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn KONTAKTPERSONER Andreas Wennblom WSP Akustik 010-722 54 62 Erik Hjertqvist, Oskarshamns Kommun 2 (22)
INNEHÅLL SAMMANFATTNING 4 UPPDRAG OCH BAKGRUND 4 Begränsning 4 VIBRATIONER MARK OCH FASTIGHET 5 Vibrationernas alstring och spridning 5 Vibrationernas effekter upplevelse 5 Påverkan på byggnader 5 UNDERLAG OCH BEDÖMNINGSGRUND 7 Riktvärden för komfortvibrationer i byggnader 7 Riktvärden 7 Byggforskningsrådets rekommendationer 8 Tillämpbara Standarder 8 Geoteknisk undersökning 8 MÄTNINGAR 9 Mätutrustning 9 Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn MÄTNING OCH RESULTAT 10 Mätplatser och kontaktpersoner 10 Sjöfartsmuseum 10 LAXEN 10 10 Pumphuset 10 FLODHÄSTEN 1 10 BERÄKNING 19 Beräkningsfall 19 Tåguppgifter 19 Typ av grund och konstruktion 19 SLUTSATS 22 3 (22)
SAMMANFATTNING Denna rapport är ett utlåtande gällande vibrationsfrågan från spårtrafik Oskarshamn stationsområde. En vibrationsutredning med flertalet mätningar har skett under en längre period. Vibrationsnivåerna är understigande gällande riktlinjer och förstärkning/åtgärder är ej nödvändiga. Vibrationsmätningen visar att vibrationsnivån i fastigheten/ samt beräknade värden för framtida fastighet, understiger tillämpliga riktvärden, allmänna riktlinjer, och klassas som liten störning. Vibrationer uppkommer helt och hållet från intilliggande järnväg. En analys visar att vibrationsnivåerna ligger under miljömålsvärdet 0,4 mm/s RMS från spårtrafik, vibrationerna kommer ej att bli kännbara och kräver ingen åtgärd. UPPDRAG OCH BAKGRUND WSP Akustik har fått i uppdrag att göra en vibrationsutredning för Oskarshamns Kommun och framtida utökning/byggnation på fastigheten, ett helt nytt detaljplanerat område vid Oskarshamns hamn, Oskarshamn Kommun. Mätning på plats av 8 mätpunkter vid 4 mätplatser i befintliga fastigheter samt i mark. Mätning har skett under ett par dagars tid för se den totala vibrationsspridningen. Utredningen ska sammanfatta om vibrationsrisk föreligger och om vibrationsdämpande åtgärder bör ske för framtida byggnation. Vibrationsmätningen är uppdelad på 4 platser utmed hamnen. Konstruktionsmätning på samtliga platser, en markmätning, samt en inomhus komfortmätning. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Begränsning Mätning och beräkning för den del som ingår i framtaget förslag, detaljplanerat område, Oskarshamns Hamn. Inkomna vibrationer från spårgående trafik. 4 (22)
VIBRATIONER MARK OCH FASTIGHET Vibrationernas alstring och spridning Vibrationer fortplantas som energivågor i mark. När det gäller trafik kan fortplantningen vara följande. Spårtrafik De mekanismer som inverkar på vibrationsalstringen är främst: Hastighet. Högre hastighet leder till större vibrationskrafter. Fordonets fjädring. En styvare fjädring leder till större vibrationskrafter. Den ofjädrade massan för fordonet. En större massa som ligger under fjädringen på fordonet leder till större vibrationskrafter. Hjulens ytjämnhet. Jämnare hjul leder till lägre vibrationskrafter. Rälernas jämnhet. En jämnare yta leder till lägre vibrationskrafter. Banans uppbyggnad. En tyngre uppbyggnad, för exempelvis en tunnel eller bana på bro leder till lägre vibrationsnivåer Övriga faktorer som ovanpåliggande jordlager, hur grundberget ser ut, vattenmättnad i mark, tjäle samt fastighetens unika egenskaper. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Vibrationernas effekter upplevelse Upplevelse av markvibrationer (1 till 80 Hz) Vibrationer inne i en byggnad kan upplevas av människorna i byggnaden och påverka dem på många sätt: livskvaliteten kan minska liksom arbetskapaciteten. Dessa effekter beskrivs i standarden ISO 2631-2 och Svensk Standard SS 460 48 61. Trafikvibrationer kan sägas ge följande reaktioner (i storleksordning): Irritation Komfortsänkning (insomningsproblem eller väckningsrisk) Störning av verksamheten Påverkan på hälsan (b.la. förhöjt blodtryck) Svensk Standard SS 460 48 61 (som baseras på den internationella standarden ISO 2631-2) ger vägningskurvor (människan är olika känslig för vibrationer vid olika frekvenser) samt rekommendationer för riktvärden. Påverkan på byggnader Påverkan byggnader (1 till 500 Hz) De allra flesta litteraturreferenser inom området har ett dåligt underlag för att presentera några säkra samband mellan givna svängningshastigheter i byggnader orsakade av trafik och skador på byggnader. Några referenser redovisar klara slutsat- 5 (22)
ser att inga påvisbara skador kan härledas till vibrationer från trafik. Vissa erfarenheter och teoretiska beräkningar har visat på att vibrationsnivåerna måste vara mycket höga för att ge påvisbara skador. Detta gäller även för indirekta vibrationsskador, dvs. att vibrationerna skulle orsaka sättningar som i sin tur skulle ge skador. Mycket höga nivåer av markvibrationer eller ett stort antal händelser kan i vissa fall öka risken för byggnadsskador, antingen genom direkt spännings- och töjningsökning i byggnadsdelarna eller indirekt genom sättning i kohesionssvaga jordarter. Den vibrationsnivå som krävs för detta är dock i storleksordning 10 till 100 gånger större än de värden som normalt ger komfortstörningar för människor. Vibrationer som skulle kunna ge byggnadsskador, även rent kosmetiska, skulle vara helt oacceptabla för boendekomforten. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn 6 (22)
UNDERLAG OCH BEDÖMNINGSGRUND Riktvärden för komfortvibrationer i byggnader Påverkan på människan: Mätningarna har utförts enligt svensk standard SS 460 48 61 Vibration och stöt Mätning och riktvärden för bedömning av komfort i byggnader. Riktvärdena för bedömning av komfort anges i tabell 1 nedan. Dessa värden brukar användas som underlag när riktvärden i specifika projekt skall fastställas. Värdena är angivna i form av vägd svängningshastighet. Detta är effektivvärdet av svängningshastigheten uppmätt med tidsvägning Slow som vägts med komfortfilter enligt ISO 8041:1 990 Human response to vibration. De uppmätta vibrationsnivåerna är för att spegla människans varierande känslighet för vibrationer vid olika frekvenser. Riktvärdena bör tillämpas vid nyetableringar, nybebyggelse, befintlig bebyggelse och mer strikt för bostäder i samband med vibrationsalstrande verksamhet, såsom spårbunden och vägburen trafik. Riktvärdena är inte avsedda att tillämpas på tillfälliga aktiviteter som bygg och anläggningsarbeten. Svensk Standard SS 460 48 61. Vibration och stöt - Mätning och riktvärden för bedömning av komfort i byggnader". Värdena avser uppmätta nivåer inomhus i bostäder: Tabell 01: Bedömningsgrunder. Störningsområde Vägd hastighet Anmärkning Måttlig störning 0,4-1,0 mm/s Delvis kännbar för människa Sannolik störning 1,0 mm/s Kännbar för människa. Upplevs som störande. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Enligt den bedömning som gjorts i samband med framtagning av angivna riktvärden anses mycket få människor uppleva vibrationer under skiktet Måttlig störning som störande. Vibrationer i skiktet Måttlig störning ger i vissa fall anledning till klagomål. I skiktet Sannolik störning är vibrationer kännbara och upplevs av många som störande. Enligt vår erfarenhet på WSP Akustik bör emellertid en väsentlig skillnad göras mellan kontinuerliga vibrationer och kortvariga upprepade vibrationsstörningar. Dessutom kan riktvärdena tillämpas som mindre strikt för kontor än för bostäder. Riktvärden Tabell 2: Vibrationer från trafik. Utrymme Typ av krav Riktvärden för miljökvalitet Nybyggnad Väsentlig om- byggnad Befintlig Vibrationer r.m.s (1-80 Hz) 0,4 mm/s 0,4 mm/s 0,4 mm/s 1,0 mm/s miljö I detta objekt har riktvärdet för miljökvalitet med riktvärdet 0,4 mm/s används. 7 (22)
Byggforskningsrådets rekommendationer Skador på fastigheter. Enligt Byggforskningsrådet, riktvärden för pålning, packning och trafik hamnar fastigheten på värde på 5 mm/s (intervallet mellan 5-8 mm/s), kategori nr 3. Figur 01: Svängningshastighet, maximal resultant Byggforskningsrådet Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Tillämpbara Standarder Följande Standards har används vid bestämning av riktvärden. Svensk Standard, SS025211, Vibrationer packning, pålning spontning Svensk Standard, SS 460 48 60, Syn av fastigheter Svensk Standard, SS 460 48 61, Komfortstandard Geoteknisk undersökning Markförhållanden är främst Lera/silt, uppfyllningsmassor, äldre sjöbotten. Berg i dagen mot centrum. Hänvisning till den geologiska undersökning som finns. 8 (22)
MÄTNINGAR Mätningar utfördes 7 april 2015 Montering av samtliga vibrationspunkter Demontering utfördes 14 april 2015 Mättekniker på plats var Andreas Wennblom, WSP Akustik. Handläggare Patrik Helin, WSP Management, Kalmar Mätutrustning Följande mätutrustning har använts: Mätutrustning Vibrationsinstrument Ava Trace 7022 MP 1 Pentech Typ Benämning Mätplats Fabrikat Serienr- Givare Vertikal givare Giv 2026 Vertikal givare Giv 2059 Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Infra Master 4778 Infra Master 4778 MP 3 A MP 3 B Infra Master 969 MP 4 A Infra Master 969 MP 4 B-D Infra Master 969 MP 4 E Sigicom Tabell 03. Mätinstrument Vibrationer Kalibrering Systemenhet 2674 Systemenhet 3204 Systemenhet 2856 Systemenhet Systemenhet Ava Trace 8722 MP 2 Pentech Sigicom Sigicom Sigicom Sigicom Treriktnings givare 5890 92 bullermick 2856 Instrumenten är kalibrerade med spårbarhet till nationella och internationella referenser enligt vår kvalitetsstandard som uppfyller kraven i SS-EN ISO 17025. 9 (22)
MÄTNING OCH RESULTAT Instrumentet registrerar den högsta svängningshastigheten från rörelser vid händelse, ex. passage från tåg när vibrationsnivån överskrider ett visst värde (så kallad tröskelnivå). Överstiger värdet den inställda tröskelnivån, registreras en tidssignal utöver de maximalnivåer som kontinuerligt registreras. Mätplatser och kontaktpersoner Sjöfartsmuseum 1: Mätning vid befintlig del Sjöfartsmuseum, norra strandgatan 12. Mätning i konstruktion. Mätning mycket nära spår. 3 m. Kontakt är urban 0708-56 73 29, samt fast äg Håkan Ohlsson, 070-586 16 32 Laxen 10 2: Mätning vid befintlig del Industrifastighet. Mätning i konstruktion. norra strandgatan 15. Mätning 30 m från spår. Kontakt är fast äg Håkan Ohlsson, 070-586 16 32 Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Pumphuset 3 A: I mark på markspett vid spårdel - Pumpstation 3. B Mätning vid befintlig del Pumpstation Mätning 20/resp. 25 m från spår. Flodhästen 1 4 A: Mätning vid befintlig del Kommunhus. Mätning i konstruktion, skeppsbron 7. norra strandgatan 15. 4 B-D. Mätning vid befintlig del Kommunhus. Mätning i bjälklag i kontor, komfortgivare, plan 1, Erik, skeppsbron 7. norra strandgatan 15. Erik Hjertqvist (Erik.Hjertqvist@oskarshamn.se) kontorsrum, samt ljudmätning mätpunkt 4 E med utomhus mikrofon. Mätning 20 m från spår. Mättiden har uppgått till sju dygn. Dock ligger fokus på vibrationsmätning då tågpassage sker. Det aktuella tåget går 1-2 gånger per dag utmed hamnen. Eftersom mätutrustningen är tidssynkroniserad kan man på så sätt utesluta ev. andra vibrationskällor som förekommer. 10 (22)
Utvärdering av mätningarna görs enligt Bilaga B i standarden SS 460 48 61. Mätresultatet redovisas som vibrationsnivåer för de 8 givarna. Kommentar: Fokusering sker på spårburen trafik. Karta över området MP 2 MP 1 MP 3 MP 4 Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Figur 1B Kartskiss över området med mätpunkter MP 1: Mätning vid konstruktion 11 (22)
Figur 02: diagram Kommentar: Bakgrundsnivå vägtrafik, enstaka passager spårburen trafik. Max nivå är 2 mm/s. Givare 3 meter från spårdel. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn 12 (22)
MP 2: MP 1: Mätning vid konstruktion Figur 03: diagram Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Kommentar: Låga vibrationsnivåer. Max 0,15 mm/s sockel. 13 (22)
MP 3 A: Mätning i mark Figur 04: diagram Kommentar: Markmätning med 0,15 mm/s som högst, enstaka passager har registrerats Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn 14 (22)
MP 3 B: Mätning i konstruktion Figur 05: diagram Kommentar: Bakgrundsstörning från vibrationer inne i pumphuset på 0,6 mm/s. Passager enstaka på 1,2 1,4 mm/s Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn 15 (22)
MP 4A: Mätning vid konstruktion Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Figur 06: diagram Kommentar: Mycket låga vibrationsnivåer 16 (22)
MP 4B-C: Mätning vid bjälklag Vertikal riktning Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Figur 7A, 7B, 7C: diagram Kommentar: Mycket låga vibrationsnivåer inomhus i bjälklag, enstaka passager på 0,07 mm/s har registrerats 17 (22)
MP 4E: Bullermikrofon utomhus Figur 8: diagram Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Kommentar: Bullermikrofon utomhus. Registrering av ljudnivåer från tågpassage, samt trigger för vibrationsgivarna. 18 (22)
BERÄKNING Beräkningsfall Beräkning för framtida vibrationer i fastigheter och typ av hus. Vi har beräknat ett avstånd på 10-20 meter från närmsta spårmitt. Beräkningsfall är också att tågpassage sker max 2 gånger om dagen, även i framtida fall. Tåguppgifter TRAFIKDATA Maxhastigheten genom Oskarshamn är 10 km/h för godstrafik Kontakt med lokförare på plats Typ av grund och konstruktion Erfarenheterna visar att pålgrundläggningen ger lägre nivåer i husen än platta på mark Veka träbjälklag kan ge kraftiga förstärkningar, speciellt om bjälklagsfrekvensen överensstämmer med störningens dominerande frekvens. Nedan ges en tabell för förstärkningsfaktorer (förändring från mätning i mark till mätning i hus): Följande tumregler brukar tillämpas: Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Övergång från mark till hus med - pålad grund 0,3 - källare som platta i mark 0,4 - platta på mark 0,6 Bjälklagstyp - betong, korta spännvidder 1 - betong, långa spännvidder 3 - styvt träbjälklag 3 - vekt träbjälklag 6 Grundläggning av hus Förstärkningsfaktor Förstärkningsfaktor På mjuk mark som lera, silt, sand eller grus ger pålgrundläggningen lägre vibrationshastighet. Grovt kan följande tumregler ges: 19 (22)
Åtgärd/Relativt platta på mark Minskning av vibrationshastigheten med Mantelburna pålar 25 % Tung Bottenplatta > 0,5 dm 25 % Spetsburna pålar 40 % Tabell 4- Beräkningsmallar vibrationer väg och spårvagnstrafik. Källhänvisning: Vibrationer och stomljud från vägtrafik och spårvagnstrafik Thomas Odenbrant. Ingående komponent i vibrationshastighet används från mätpunkt 1, 3 och 4 B-D främst. Med ovan angivna tumregler kan de uppmätta markvibrationerna omvandlas till förväntade vibrationer i husen. Med antagandet att fastigheten byggs på ca 10 m avstånd från spåret kan förväntad vibrationsnivå i fastigheten beräknas till värdena i tabell nedan. Värdena är avståndskorrigerade för 10 meter. Värdena minskas med större avstånd. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn Hustyp Statistisk maximalvärde v w,95 (mm/s) Hustyp Statistisk maximalvärde v w, 95 (mm /s) Hustyp Statistisk maximalvärde v w, 95 (mm /s) Hustyp Statistisk maximalvärde v w,95 (mm/s) Platta på mark + vekt träbjälklag 0,4 0,3 Platta på mark + betong, långa spännvidder 0,2 0,1 Pålad grund + betonglånga spännvidder 0,2 0-0,1 Platta på mark + styvt träbjälklag 0,1 0,2 Pålad grund + styvt träbjälklag Platta på mark + betong, korta spännvidder Pålad grund + betongkorta spännvidder Pålad grund + vekt träbjälklag 20 (22)
Hustyp Statistisk maximalvärde v w, 95 (mm /s) Pålad grund + betong, kort spännvidd 0-0,1 0,1 Platta på mark + betong kort spännvidd Tabell 5: Beräknade komfortvibrationsnivåer i fastigheten Det statistiska maximalvärdet är summan av medelvärdet av passagerna plus 1,8 gånger standardavvikelsen och är det värde som inte förväntas överskridas i 95 % av fallen. Beräkningarna visar att man med de antaganden som gjorts kan vibrationsnivåerna från den spårtrafiken förväntas hamna, beroende på husens grundläggningstyp och byggnadsstomme, i området för liten störning eller måttlig störning enligt Svensk Standard SS 460 48 61 i den planerade fastigheten. Kommentar: Det bör påpekas att nivåerna kommer att bli högre om tjäle i mark uppträder. Tjäle i mark gör att ett ovanpåliggande lock läggs på marken och vibrationer reflekteras. Dock ska detta ej ligga till grund för projekteringsunderlag, då osäkerheten är mycket stor med tanke på tjäldjupet, fastighetens egenskaper, markens egenskaper och grundvattenförhållanden. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn 21 (22)
SLUTSATS Komfortvibrationer i fastigheten kan vara kännbara vid framtida byggnation. Främst vid tyngre godstågstrafik i synnerhet godståg som har högre hastighet och tung last. Ovanstående gäller även persontåg som har hög hastighet. Detta gäller vid avstånd upp 50 m till 100 m, i vilket området är placerat. Vibrationsåtgärder är ej nödvändiga för detta projekt. Godståg kan köra fler passager med bibehållen hastighet. Konstruktion med veka träbjälklag med korta spännvidder är godkänt vibrationsmässigt. Konstruktion med betong mindre eller större spännvidder är godkänt vibrationsmässigt. Rekommenderat avstånd från spår till byggnad är 5-10 meter med avseende på inkomna vibrationer. För kontorsbyggnader och affärshandel föreligger inga vibrationsproblem, då kravsättningen för vibrationer tillåter högre vibrationsnivåer. Sannolik störning De uppmätta vibrationsnivåerna vid det planerade området klassas in i skiktet Liten störning enligt nivåerna som ges i SS 460 48 61. Detta enbart från spårburen trafik. Miljömålet 0,4 mm/s RMS uppfylls för detta projekt. Hamn\3_Dokument\.01_Vibrationsutredning - Oskarshamns hamn WSP Akustik, Jönköping, 2015-04-30 Andreas Wennblom 22 (22)