Melun- ja tärinäntorjunta

Transkriptio

1 Melun- ja tärinäntorjunta Mikko Kylliäinen, TkL, yksikönjohtaja

2 Esityksen sisältö Meluselvitykset rakennushankkeen eri vaiheissa Tärinä ja runkomelu

3 Meluselvitykset rakennushankkeen eri vaiheissa

4 Melun määritelmät Suomen lainsäädännön mukaan Melu on ääntä, joka on terveydelle haitallista, ympäristön viihtyisyyttä merkityksellisesti vähentävää tai työntekoa merkityksellisesti haittaavaa ääntä taikka siihen rinnastettavaa tärinää. Yksittäisen ihmisen ja ympäristön kannalta melu on ääntä, joka on häiritsevää, epämiellyttävää ja tarpeetonta rasittaa tai vahingoittaa elimistöä fyysisesti tai psyykkisesti Altistumisympäristön ja tilanteen mukaan melu voidaan jaotella asumismeluksi työpaikkameluksi vapaa-ajan meluksi ympäristömeluksi

5 Ympäristömelun lähteitä Tuulivoimalat Ilmanvaihtolaitokset Ampumaradat

6 Melutason ohjearvot Meluselvityksen tuloksena lasketaan keskiäänitasot L A,eq Nykytilanteelle Päiväaika (klo 7-22) Yöaika (klo 22-7) Ennustetilanteelle Päiväaika (klo 7-22) Yöaika (klo 22-7) MELUTASON YLEISET OHJEARVOT (Vn, päätös 993/92) Ulkona Asumiseen käytettävät alueet, virkistysalueet taajamissa ja niiden välittömässä läheisyydessä sekä hoito- tai oppilaitoksia palvelevat alueet Melun A-painotettu keskiäänitaso (ekvivalenttitaso), LAeq, enintään Päivällä Yöllä klo 7-22 klo db db 1) Lasketut keskiäänitasot eivät saa ylittää melutason ohjearvoja Huom! Määräysten täyttyminen ei tarkoita sitä, että liikennemelu ei lainkaan kuuluisi tai häiritsisi Loma-asumiseen käytettävät alueet, leirintäalueet ja virkistysalueet taajamien ulkopuolella ja luonnonsuojelualueet Sisällä 45 db 40 db 3) Asuin-, potilas- ja majoitushuoneet 35 db 30 db Opetus- ja kokoontumistilat 35 db - Liike- ja toimistohuoneet 45 db - 1) Uusilla alueilla melutason yöohjearvo on 45 db. 2) Oppilaitoksia palvelevilla alueilla ei sovelleta yöohjearvoa. 3) Yöohjearvoa ei sovelleta sellaisilla luonnonsuojelualueilla, joita ei yleisesti käytetä oleskeluun tai luonnon havainnointiin yöllä.

7 Melu-, tärinä- ja runkomeluselvitykset Yleiskaavoitus (alueellinen) Meluselvitys melumallinnuksen perusteella - Tavallisesti 2 m korkeudella maanpinnasta - Osoitetaan alueet, joilla meluntorjuntatarve - Tehdään nykytilanteesta ja ennustetilanteesta Turvaetäisyyksiin tai laskentaan perustuva tärinä- ja runkomeluselvitys Asemakaavoitus (korttelikohtainen) Tarkennettu meluselvitys, jonka perusteella kaavamääräykset - Rakennuksen ulkovaipan ääneneristys - Piha-alueiden meluntorjunta - Parvekkeiden meluntorjunta Tärinä- ja runkomeluselvitys, mieluiten mittauksiin perustuva Rakennuslupavaihe (rakennuskohtainen) Selvitykset melua koskevien kaavamääräysten toteutumisesta Tärinän ja runkomelun hallintasuunnitelma Tärinän ja runkomelun hallinnan tarkastuspalvelut Toteutussuunnittelu Ilmanvaihtolaitosten meluselvitykset Ympäristösertifiointiin liittyvät meluselvitykset (BREEAM) Värähtelytekninen työselostus rakennedetaljeineen Rakennusaikainen valvonta Käyttöönottovaihe Rakennusvalvonta voi edellyttää tarkistusmittauksia

8 Meluntorjunnan keinot Rakennusmassat Rakennuksen ulkovaipan ääneneristävyys Parvekelasitukset Meluesteet melun torjumiseksi pihojen oleskelualueilla

9 Meluesteen toiminta Äänen sironta taajuudella 63 Hz Äänen sironta taajuudella 8000 Hz

10 Rakennusmassan sijoitus Rakennusmassa lähellä tietä Rakennusmassa kaukana tiestä

11 Korttelirakenteen vaikutus melun leviämiseen

12 Meluntorjunnan nyrkkisääntöjä Taajamissa meluntorjuntaa ei voida ratkaista etäisyydellä melulähteeseen Liikennemelu vaimenee 3 db, kun etäisyys liikenneväylään kaksinkertaistuu Melueste on sitä tehottomampi Mitä kauempana se on äänilähteestä Mitä kauempana se on suojattavasta alueesta Meluntorjunnan suunnittelu Sijoitetaan ensin rakennusmassat ja tehdään sitten meluselvitys? Tehdään ensin meluselvitys ja otetaan meluntorjunta lähtökohdaksi rakennusmassojen sijoittelussa?

13 Meluntorjuntaratkaisuja A-Insinöörien akustiikkasuunnittelu osallistui keväällä 2014 Tampereen kaupungin kaavoitus- ja ympäristönsuojeluyksikköjen kehitysprojektiin Projektin tarkoituksena oli selvittää meluohjearvojen vaikutuksia maankäytön suunnitteluun ja meluntorjuntaan Selvitys toimi tausta-aineistona Tampereen kaupungin kesällä 2015 hyväksymiin uusiin melulinjauksiin Seuraavat kalvot ovat projektissa tarkastelluista kohteista Eri suunnittelijoiden kohteita Eri kuntien kaavoituksen kohteita Kuvat: Google Maps

14 Alueellisia meluntorjuntaratkaisuja Herttoniemi, Helsinki Leppävaara, Espoo Melun suuntaan sijoitetut umpikorttelit estävät melun leviämistä alueen sisäosiin, johon on voitu sijoittaa viheralueita ja pientalorakentamista.

15 Malminkaari, Helsinki Rakennusmassa pääradan ja Malminkaaren suuntaan estää melun leviämisen korttelin sisäosiin Autokatokset estävät melun leviämisen kulkuaukkojen kautta

16 Malmin kauppatie Pieniä asuntoja Pääradan ja sillan suuntaan luhtikäytävät Rakennusmassa ja piharakennus suojaavat pihan

17 Malminkaari, Ala-Malmi Rakennusten taitetut muodot muodostavat tehokkaasti melulta suojatun pihapiirin Taitos estää melun leviämistä myös tontin sivuilta Autokatos suojaa lisäksi viereistä puistoaluetta

18 Ulkovaipan ääneneristystä koskeva kaavamääräys 00 dba Merkintä osoittaa rakennusalan sivun, jonka puoleisten rakennuksen ulkoseinien sekä ikkunoiden ja muiden rakenteiden ääneneristävyyden liikennemelua vastaan on oltava vähintään 00 dba. Kaavamääräys DL A,vaad annetaan ulkovaipan pinnalla vallitsevan äänitason L A,eq,u ja sisällä sallittavan äänitason L A,eq,s erotuksena Äänitasoero DL A,vaad ei ole yhtä kuin ulkovaipan rakennusosien ääneneristävyys, joka ilmoitetaan ilmaääneneristyslukuna, esim. tieliikennemelua vastaan R w + C tr

19 Äänen siirtyminen ulkoa sisään Mitoittava suure on äänitaso rakennuksen sisällä L A,eq,s (VnP 993/1992: 35/30 db) Ääntä siirtyy ulkoa sisään ulkovaipan kaikkien rakennusosien kautta sitä enemmän, mitä suurempi on rakennusosan pinta-ala sitä enemmän, mitä heikompi on rakennusosan ääneneristyskyky Suuressa tilassa ääni vaimenee enemmän kuin pienessä

20 20 31, Ilmaääneneristävyys [db] Ääneneristys: yksinkertaisen rakenteen rajataajuudet Leikkausaaltoalue 40 f h Massalain alue f cr Koinsidenssialue 10 5 f 11 0 Keskitaajuus [Hz]

21 Koinsidenssin rajataajuus [Hz] Koinsidenssin rajataajuus Kipsilevy 1000 Teräs Kevytbetoni Lasi Savitiili 100 Puu Betoni Paksuus [mm]

22 Ilmaääneneristävyys R' [db] L 1 L 2 Ilmaääneneristysluku L 1 L Taajuus f [Hz] Ilmaääneneristävyys R : R' L L 10lg 1 2 Mittaustulos ilmoitetaan yksilukuarvona eli ilmaääneneristyslukuna R w Vertailukäyrä kuvaa spektriltään hyväksi todettua eristävyyttä Vertailukäyrää siirretään 1 db pykälin siten, että vertailukäyrän arvojen ja sen alle jäävien mitattujen arvojen poikkeamien summa on enintään 32 db S A Ilmaääneneristysluku luetaan vertailukäyrältä 500 Hz kohdalta

23 Ääneneristysvaatimuksen vaikutus ulkoseiniin ΔL A,vaad = 40 db Kevyiden ulkoseinien käyttö haasteellista Vakoikkunoiden ääneneristävyyden yläraja R w + C tr = 46 db Ikkunoiden pinta-alan pienentäminen ΔL A,vaad = 35 db Kevyiden ulkoseinien käyttö mahdollista Tuulensuojana tiivis rakennuslevy Sisäverhouslevyjen määrän lisäys ΔL A,vaad = 30 db Useimpia tavanomaisia ulkoseinärakenteita mahdollista käyttää Tuulensuojana tiivis rakennuslevy Laskentaesimerkki

24 Parvekelasituksia koskevien vaatimusten tausta Valtioneuvoston päätöksestä 993/1992 ei mainita parvekkeita Perustelumuistiossa parvekkeet kuitenkin rinnastetaan piha-alueisiin Kaavoituksessa voidaan ottaa lisäksi huomioon laadullisia ja viihtyisyyteen liittyviä tekijöitä Monet kunnat noudattavat Uudenmaan ELY-keskuksen ohjetta Melun- ja tärinäntorjunta maankäytön suunnittelussa (2013): Oleskeluparvekkeet rinnastetaan asuntojen pihoihin ja niihin sovelletaan samoja ohjearvoja Jos päiväajan keskiäänitaso julkisivuilla on kuitenkin yli 65 db, ei parvekkeita ei tulisi rakentaa, koska lasitus ei välttämättä takaa riittävän alhaista melutasoa. VnP 993/1992:n perustelumuistio, Seppo Sarkkinen

25 Tutkimustarve Parvekkeiden meluntorjunnalle asetettavista vaatimuksista syntyy seuraavia suunnitteluongelmia: 1. Miten kaavoituksessa määritellään parvekkeita koskevat ääneneristysvaatimukset? Uudenmaan ELY-keskuksen ohje: Mikäli parveke halutaan sijoittaa talon julkisivulle, missä meluohjearvo ylittyy, se tulee määrätä lasitettavaksi (tai muilla keinoin taata melun tarvittava vaimentaminen). Parvekkeiden lasittaminen sinänsä ei kuitenkaan takaa melutason saamista halutulle tasolle 2. Yleisesti hyväksyttyä suunnittelumenetelmää, jolla voitaisiin osoittaa vaatimuksen toteutuminen, ei ole Parvekkeen vaipan ääneneristävyyden ja melutason muodostuminen parvekkeelle on monimutkainen ilmiö Miten parvekkeiden meluntorjunta voidaan suunnitella ennalta? 3. Miten osoitetaan, että valmiissa rakennuksessa parvekkeet täyttävät niille osoitetut vaatimukset? Mitä suureita pitäisi mitata? Ympäristö ja Terveys 2/2015

26 Tutkimuksen organisointi Rahoittajat Liikennevirasto Erkki Poikolainen Ympäristöministeriö Ari Saarinen Pekka Lukkarinen Toteutus Tampereen teknillinen yliopisto Ville Kovalainen Mikko Kylliäinen A-Insinöörit Suunnittelu Oy Mikko Kylliäinen Timo Huhtala Tulokset julkaistu Ville Kovalaisen diplomityössä (Tampereen teknillinen yliopisto) Diplomityön pohjalta on laadittu ympäristöministeriön ohje (ympäristöhallinnon ohjeita 6/2016)

27 Ympäristöhallinnon ohjeita 6/2016 Sisältö 1. Johdanto ja soveltamisala 2. Määritelmät 3. Vaatimukset ja odotukset parvekkeille 4. Kaavamääräys parvekkeen ilmaääneneristävyydelle 5. Lasitetun parvekkeen ilmaääneneneristävyyden mitoitus 6. Parvekelasituksen ilmaääneneristävyyden arvioiminen taulukkomenetelmällä 7. Laskentaesimerkkejä 8. Lasitetun parvekkeen ääneneristävyyden mittaaminen

28 Parvekkeiden ääneneristävyyttä koskeva kaavamääräys Parvekkeen ulkovaipan ääneneristystarpeen määrittää parvekkeella sallittava melutaso (VNp 993/1992) Ääneneristysvaatimus voidaan esittää kaavamääräyksessä äänitasoerona: L A,vaad = L A,eq,u L A,eq,s L A,eq,u L A,eq,s = parvekkeen vaippaan kohdistuva melutaso = parvekkeella sallittava keskiäänitaso Suunnittelumenetelmällä johdetaan parvekkeen ja sen vaipan ominaisuuksista saavutettava äänitasoero L A,lask, jolloin suunnitteluehto on: L A,lask L A,vaad

29 Keskiäänitason muodostuminen parvekkeella Äänellä on useita kulkureittejä ulkoa parvekkeelle Avattavan lasituksen kautta Kaiteen kautta Pielen kautta Rakojen kautta Kukin rakennusosa välittää ääntä parvekkeelle sitä enemmän, mitä Suurempi sen pinta-ala on (kaksinkertainen pinta-ala välittää ääntä 3 db enemmän) Pienempi sen ilmaääneneristävyys on Ääni vaimenee parvekkeella sitä enemmän, mitä suurempi parvekkeen tilavuus on Vaimeneminen voidaan määrittää absorptioalan A [m 2 ] avulla

30 Lasitetun parvekkeen ilmaääneneristävyyden mitoitus Parvekkeiden mitat ja vaipan osien ilmaääneneristysluvut Tilavuus V = 21,6 m 3 Lasituksen ilmaääneneristysluku R w + C tr = 16 db Kaiteen ilmaääneneristysluku R w + C tr = 30 db Kaiteessa tuuletusraot Yhdeltä sivulta lasitettu parveke Kolmelta sivulta lasitettu parveke L A,lask = 9 db Parannusmahdollisuuksia: paremmin ääntä eristävä lasitus kaiteen tuuletusrakojen vähentäminen absorptiomateriaalin lisäys parvekkeelle L A,lask = 6 db Parannusmahdollisuuksia: avattavan lasituksen määrän vähentäminen kiinteän lasituksen määrän lisääminen absorptiomateriaalin lisäys parvekkeelle

31 Tuotekehitysmahdollisuuksia Nyt: Ilma parvekkeella vaihdetaan painovoimaisesti pystyrakojen kautta Tuuletus ei tehokkain mahdollinen (paineero pieni) Ääneneristävyys heikkenee Mahdollisuus Järjestetään ilmanvaihto lattian ja katon tasosta Paine-ero suurin mahdollinen Ääneneristävyys paranee (raot vähenevät) Tutkimuksessa selvitettiin myös parvekkeiden rakennusfysikaalisia olosuhteita Lasitusjärjestelmissä todettiin mahdollisuuksia tuotekehitykselle On saavutettavissa tehokkaampi ilmanvaihto ja samanaikaisesti Parempi ääneneristävyys

32 Lopuksi Kehitetty menetelmä on tarkoitettu Kaavoittajille (kaavamääräyksen määrittelyyn) Suunnittelijoille (ratkaisujen valintaan ja optimointiin) Rakennusvalvonnalle (taulukkomenetelmä tarkastamiseen) Yleispätevää nyrkkisääntöä lasituksen valinnalle ei ole mahdollista antaa, sillä saavutettavaan äänitasoeroon L A,lask vaikuttavat parvekkeen dimensiot, parvekkeen vaipan rakennusosien ääneneristävyydet ja parvekkeella oleva absorptiomateriaali, joten joskus käytetty nyrkkisääntö Lasitus vaimentaa ääntä 10 db ei päde Liikennemelualueilla parvekkeet tulisi ottaa huomioon hankkeen varhaisessa vaiheessa suunnittelun lähtökohtana Tällöin mahdollisuus vaikuttaa lasituksen määrään (sisäänvedetty parveke, kahdelta tai kolmelta sivulta lasitettu parveke, pielien rakenne) Meluselvityksissä 910 parvekkeen aineistossa äänitasoerolle asetettujen vaatimusten kertymä Kertymä L A,vaad 50 % 4,8 db 67 % 6,5 db 90 % 9,0 db Lähde: A-Insinöörit Suunnittelu Oy, akustiikkasuunnitteluyksikkö

33 Tärinä ja runkomelu

34 Tärinä ja runkomelu Tärinä ja runkomelu ovat värähtelyä, joka etenee maaperän kautta rakennukseen ja saa edelleen rakennuksen rungon värähtelemään Ihminen havaitsee värähtelyn eri tavalla: Tärinä: tuntoaistimus Runkomelu: kuuloaistimus Värähtelyn lähteenä useimmiten raideliikenne

35 Värähtely ilmiönä ja sen ratkaisu Ongelma Värähtelylähde Ratkaisu Mittaus Siirtotie v_w_rms_12: x Analyysi v_w_12: x µm/s Aistihavainto Eristys s

36 Tärinän ja runkomelun haitat Terveysvaikutukset Rakenteiden vaurioituminen Tärinäherkkien laitteiden toiminta ja vaurioituminen Esimerkiksi sairaaloiden kuvantamislaitteet Tärinäherkkyys liittyy usein mittaustarkkuuteen Mikrometrin tarkkuudella ei voi kuvata, jos alustan värähtelyn amplitudi millimetrin osia

37 Tärinän ja runkomelun arviointimenetelmät Arviointitaso 1: riskietäisyydet Kokemukseen perustuvat turvaetäisyydet Karkein arviointitaso Suositeltava arviointitaso tarkemman selvitystarpeen määrittämiseksi Arviointitaso 2: laskennallinen arviointi tai lyhyempi tarkistusmittaus Suositeltava arviointitaso, kun 1. arviointitasolla ylitetään turvaetäisyydet Arviointiin voidaan käyttää myös referenssikohteista saatuja mittaustuloksia Arviointitaso 3: seurantamittaus Suositeltava arviointitaso, jos liikennöinti harvaa Monin paikoin arviointitaso 2 on riittävä

38 Vahvistuskerroin Värähtelyn vaimennuskeinot Lähde Uudet väylät, perusparannus Kunnossapito, perustamistapa, eristinratkaisut, liikennöintirajoitukset Vaikuttavat kaikkialle ympäristössä Siirtotie eli maaperä Stabilointi, ponttiseinät Vaikuttavat vain tärinään Rajattu vaikutusalue Kohde Eristinratkaisut, perustamistapa, välipohjien resonanssimitoitus Vain uudisrakennukset Vaikuttavat vain kohteeseen Massa-jousijärjestelmän vaste 5x 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 1,0 1,6 2,5 3,9 6,3 10,0 15,6 25,0 39,4 62,5 Virityssuhde f/f0

39 Tutkimus stabilointirakenteen toiminnasta Rahoittaja Liikennevirasto Erkki Poikolainen Toteutus A-Insinöörit Suunnittelu Oy Akustiikkasuunnitteluyksikkö Geosuunnitteluyksikkö Timo Huhtala Mikael Ruohonen Mikko Kylliäinen Mauri Kulman Tulokset julkaistu artikkelissa Akustiikkapäivillä: Huhtala, T., Ruohonen, M. & Kylliäinen, M Stabilointirakenne liikennetärinän torjuntakeinona. Akustiikkapäivät Espoo, , Akustinen Seura ry, s

40 Tausta Tutkimus toteutettiin alueelliseen tärinäntorjuntahankkeeseen liittyen Tavoitteet Mitata stabilointirakenteella saavutettava vaimennus rakenteen ollessa lähellä suojattavia rakennuksia Vaimennusrakenteen kustannus suhteessa rakennusoikeuden määrään toteutuneiden urakkakustannusten perusteella

41 Stabilointirakenne Alueelle suunniteltu asuntoja yhteensä noin kem2 Rataa lähimmät rakennukset noin 65 m etäisyydellä radasta Stabilointirakenne noin 3 metrin etäisyydellä rakennuksista Rakenteen pituus noin m

42 Stabilointirakenne Stabilointirakenne muodostuu kahdesta pituussuuntaisesta seinästä sekä niiden välisistä poikittaisista seinistä Seinän pituussuunnassa pilariväli on 500 mm niin että vierekkäiset pilarit leikkaavat toisiaan 100 mm

43 Stabilointirakenne Pilarien upotustaso määritetty alueen pohjatutkimusten perusteella läpäisemään pehmeät maakerrokset Pilareiden pituudet noin 8 13 m Pilarien leikkauslujuudelle tavoitteeksi asetettiin 150 kpa

44 Tärinämittaustulokset Lähtötilanteen mittaukset toteutettiin syksyllä 2016 kahdella mittauslinjalla. Stabilointirakenne toteutettiin loppuvuodesta 2016 Keväällä 2017 rakenteen lujituttua suoritettiin vastaavilla mittauslinjoilla vertailumittaukset (ennen asuinrakennushankkeiden käynnistymistä)

45 Tärinämittaustulokset Tulosten perusteella vaakasuuntainen tärinä vaimeni sekä 10 metrin että 45 metrin etäisyydellä stabilointirakenteesta keskimäärin noin 80 % kaikkien matkustajajunatyyppien perusteella laskettuna Pystysuuntaan vastaava arvo oli 10 metrin etäisyydellä noin 50 % sekä 45 metrin etäisyydellä noin 40 %

46 Rakennuskustannukset Stabilointirakenteen kokonaiskustannus oli noin (0% alv) sisältäen työmaanjohto- ja tilaajatehtävät Koko alueen asuinrakentamismäärään suhteutettuna vaimennusrakenteen kokonaiskustannus on siis noin 6,30 /kem2 (0% alv)

47 Runkomelueristys: suunnitteluesimerkki Tavoitetaso Merkitsevimmät junat Eristimen mitoitus Eristimen vaste Taajuusanalyysi Vasteen vaikutus Vaimennustarve Vaimennus 20dB Järjestelmän ominaistaajuus f 0 =17Hz Runkomelutasot Lähtötilanteen runkomelutaso 41dB Runkomelutaso vaimentimella 21 db

48 Eristysten vaikutukset suunnitelmiin Tarvittavat asiakirjat rakennushankkeen eri vaiheissa Tärinän ja runkomelun hallintasuunnitelma Tehdään rakennuslupavaihessa Suunnitelmassa esitetään Tavoitteet Toteutusperiaatteet Värähtelytekninen työselostus Toteutussuunnitteluvaiheessa Mitoitusperusteet Käytettävät materiaalit Tasopiirustus eristinten sijoituksesta Asennus- ja toteutusohjeet Rakenne- ja LVIS-detaljit

49 Eristinten asennusdetaljit Kuormitusten mukaan mitoitetut primäärieristimet Sekundäärieristimet estävät äänisillat mm. maanpaineseinillä

50 LVIS- ja liitosdetaljit LVIS-läpiviennit ja asennukset Rakenteiden liitokset

51 Eristystyöt työmaalla Aloituspalaveri Malliasennukset Valvonta Tarkistusmittaukset

52 Kiitoksia mielenkiinnosta! Mikko Kylliäinen p