IISALMEN RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄSELVITYS VETURINRANNAN ALUEEN 152 OSALTA Janne Nuutinen. Petri Tiitta

Transkriptio

1 MITTAUSRAPORTTI LEVIÄMISMALLILASKELMA 1(13) LIITE 12 Tilaus/projekti nro: 403/2007 Tilaaja: Jukka Virtanen Iisalmen kaupunki Tekninenkeskus PL Iisalmi Käsittelijä: Petri Tiitta Savilahdentie 6 L Kuopio petri.tiitta@symo.fi IISALMEN RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄSELVITYS VETURINRANNAN ALUEEN 152 OSALTA Aika: Paikka: Iisalmi Henkilöt: Juha Jylhäsalmi Janne Nuutinen Petri Tiitta Savilahdentie 6 L3, KUOPIO

2 MITTAUSRAPORTTI 2(13) SISÄLLYSLUETTELO 1. Tehtävä Tarkastelualueen kuvaus Tarkastelualue Lähtötiedot Mittaukset Tärinän suositusarvot Laskennan suoritus Mittausten suoritus Tulokset Johtopäätökset... 9 Lähdeluettelo LIITTEET Liite 1: Junista aiheutuneet suurimmat tärinämittausrekisteröinnin tehollisarvot kolmessa pääsuunnassa: vaakasuunnassa (x ja y) sekä pystysuunnassa (z-suunta). Liite 2: Junista aiheutuneet suurimmat tärinämittausrekisteröinnin huippuarvot sekä ominaistaajuudet kolmessa pääsuunnassa: vaakasuunnassa (x ja y) sekä pystysuunnassa (z-suunta). Liite 3: Tavarajunasta aiheutunut suurin (vaakasuunta) tärinämittausrekisteröinnin taajuusspektri x,y ja z suuntiin klo 20:00 mittauspisteessä 3. Liite 3: Tavarajunasta aiheutunut suurin (vaakasuunta) tärinämittausrekisteröinnin taajuusspektri x,y ja z suuntiin klo 20:00 mittauspisteessä 2.

3 MITTAUSRAPORTTI 3(13) 1. Tehtävä Tehtävänä oli selvittää Iisalmen kaupungin toimeksiannosta junaliikenteen aiheuttaman tärinän vaikutus Veturirannan alueella 152. Selvitys tehtiin, koska alueelle on suunnitteilla uusia asuntoja. Tärinäriskikartoitus on toteutettu VTT:n ohjeiden Suositus liikennetärinän raja-arvoista ja mittaamisesta mukaisesti. 2. Tarkastelualueen kuvaus 2.1 Tarkastelualue Tarkastelualue on Iisalmen keskustan rautatieaseman itäpuolella. Suunnitteilla olevalta asuntoalueelta rautatielle matkaa on metriä (liite1). 2.2 Lähtötiedot Lähtötietoina käytettiin VR:ltä saatuja lähtötietoja junaliikenteestä Iisalmen ratapihalla. Raideliikenne tärinäselvitysalueella on ympärivuorokautista ja junia liikennöi Iisalmen ratapihalla kpl riippuen viikonpäivästä. Lisäksi päivystäjä liikkuu ratapihalla ma-pe klo ja Kaikki ohikulkevat junat pysähtyvät ratapihalla, joten junien nopeudet olivat matalia max. 35 km/h. Kuva 1: Tavarajuna jota vetää kaksi DV12 veturia liikenteessä.

4 MITTAUSRAPORTTI 4(13) 3. Mittaukset 3.1 Tärinän suositusarvot Liikennetärinästä aiheutuva haitta voidaan rinnastaa melusta aiheutuvaan haittaan. Tällöin värähtelyn havaittavuus, koettavuus ja hyväksyttävyys ovat eri asioita. Kuten melullakin, värähtelyn hyväksyttävyystaso on erilainen eri henkilöillä. Taulukossa 1 on esitetty alunperin Norjan standardissa NS 8176 (1999) esitetty suositus rakennusten värähtelyluokituksesta liikennetärinöille. Tätä suositusta ehdotetaan käytettäväksi myös Suomessa (VTT 2005). Suosituksen perusteena on värähtelyn tunnusluku v w,95, joka on määrätty siten, että se vastaa asuintiloissa esiintyvän värähtelyn maksimiarvoa, kun mittausjakson pituus on noin viikko. Suositus koskee sekä yö- että päiväaikaa. Taulukko 1: Suositus rakennusten värähtelyluokituksesta (VTT 2005). Värähtelyluokka Kuvaus värähtelyolosuhteista v w,95 [mm/s] A Hyvät asuinolosuhteet Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyjä 0.10 B C Suhteellisen hyvät olosuhteet Ihmiset voivat havaita värähtely, mutta ne eivät ole häiritseviä Suositus uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa Keskimäärin 15% asukkaista pitää värähtelyä häiritsevänä D Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyjä 0.60 Rakenteiden vaurioriskiä kuvataan V-, H- ja E-alueilla (taulukko 2). Heilahdusnopeuden huippuarvot on muutettu taajuuspainotetuiksi tehollisarvoiksi kaavalla 1 (VTT 2005).

5 MITTAUSRAPORTTI 5(13) Taulukko 2: Suositus rakennusten värähtelyluokituksesta (VTT 2001). Värähtelyluokka Kuvaus värähtelyolosuhteista v max [mm/s] v w,95 [mm/s] V Rakenteiden vauriot mahdollisia ( Hz) H Rakenteiden vauriot epätodennäköisiä ( Hz) E Rakenteiden vaurioriski merkityksetön ( Hz) 3.2 Laskennan suoritus Värähtelyn tunnuslukua v w,95 voidaan arvioida heilahdusnopeuden huippuarvon perusteella, kaavalla (VTT 2005) 2 0 f 0.55 max v f v w (1) missä v w on taajuuspainotettu tehollisarvo. v max on heilahdusnopeuden huippuarvo, f 0 on 3.5 Hz ja f on hallitseva värähtelytaajuus. Yksi mittaussignaali ei kuvaa todellista liikennettä. Todellisessa liikenteessä vaihtelee sekä kaluston tyyppi, paino ja nopeus. Siksi mittaustuloksia, joihin tunnusluku perustuu, tulee olla useampia ja pidemmältä ajalta. Standardin NS 8176 mukaan värähtely tulee mitata ainakin 15 yksittäisestä liikennevälineestä. Rautatieliikenteessä vähintään 30%:n tulee edustaa suurimman värähtelyn aiheuttavia junia, useimmiten tavarajunia. Standardi NS 8176 ei ota kantaa siihen miltä ajalta mittaukset suoritetaan. VTT 2005 perusteena on yhden viikon mittausjakso. Mittausjakson aikana mitatuista tuloksista analysoidaan 15 merkitsevintä näytettä, joiden analyysi ja tilastollinen tarkastelu tehdään NS 8176:n mukaan. Merkitsevimmät näytteet valitaan maanpinnan tai perustuksen suuntaisen värähtelyn perusteella. Kustakin signaalista (N=15) määritetään suurin painotettu tehollisarvo ja painotetuista suureista lasketaan keskiarvo ja keskihajonta. Värähtelyn tunnuslukuna käytettävä ominaisarvo määritetään lausekkeesta v = v σ (2) w, 95 w

6 LEVIÄMISMALLILASKELMA MITTAUSRAPORTTI 6(13) 3.3 Mittausten suoritus Mittaukset tehtiin kolmesta eri mittauspisteestä samanaikaisesti 3komponenttitärinämittareilla (Instantel, MiniMate Plus) (kuva 2). Mittauksissa taltioitiin kolmessa pääsuunnassa; pystysuunnassa (z) ja kahdessa vaakasuunnassa (x ja y), tärinän taajuudet, heilahdusnopeudet ja niiden huippuarvot. Kaksi tärinämittareista oli sijoitettu tonttien 2 ja 3 keskelle ja mittari 1 oli sijoitettu rautatien välittömään läheisyyteen (kuva 3). Mittari 1 toimi referenssimittarina ja mittarit 2 ja 3 mittasivat keskimääräistä tärinää tutkittavalla alueella. 1 Kuva 2: Tärinämittauslaitteisto (Instantel, Minimate Plus) asennettuna rautatien välittömään läheisyyteen (mittauspiste 1). Savilahdentie 6 L3, KUOPIO

7 MITTAUSRAPORTTI 7(13) Kuva 3: Suunniteltu Veturinrannan asuntoalue Iisalmessa ja tärinän mittauspisteet 1-3.

8 MITTAUSRAPORTTI 8(13) 4. Tulokset Tärinämittauksista laskettiin 15 erillisen junan aiheuttaman tärinän merkittävimmät taajuuspainotetut tehollisarvot v W. Mitatut pystysuuntaisen tärinän tehollisarvot olivat välillä mm/s. Tärinän voimakkuuteen vaikuttivat mm. junan tyyppi (tavarajuna, henkilöjuna), vaunujen määrä, lasti ja käytetty raide. Taulukko 3: Junien aiheuttamien pystysuuntaisten tärinöiden tehollisarvot v W sekä tehollisarvojen keskiarvo, keskihajonta sekä värähtelyn tunnuslukuna käytettävä ominaisarvo v W,95. Mittauspiste Ajankohta v w : : : : : : : : : : : : : : : : keskiarvo 0.07 keskihajonta 0.03 v w, Samanaikaisesti alueilla 2 ja 3 mitatut pystysuuntaiset taajuuspainotetut tärinät olivat % korkeimpia alueella 3 kuin alueella 2. Värähtelyn tunnuslukuna käytettäväksi pystysuuntaisen värähtelyn ominaisarvoksi v W,95 saatiin 0.13 mm/s, joten tutkittava alue kuuluu värähtelyluokkaan B eli suhteellisen hyvät asuinolosuhteet (Taulukko 1), jolloin tärinä v W,95 voi olla välillä mm/s. Alueella 2 mitattu tärinä oli vähäisempää, maaperän muuttuessa vähitellen kallioperäiseksi. Puolitoista- ja kaksikerroksisilla rakennuksilla on materiaaleista ja perustamistavoista riippumatta syytä varautua rakennuksen vaakasuuntaisiin vä-

9 MITTAUSRAPORTTI 9(13) rähtelyihin, joiden tunnusluku on kaksinkertainen rakennettavan rakennuksen ulkoseinän kohdalta mitattuun maaperän pystysuuntaiseen värähtelylukuun v W,95 nähden. Tässä tapauksessa tarkastelualue kuuluu luokkaan C (taulukko 1), jolloin tärinä voi olla välillä mm/s. Tällä tärinäalueella noin 15% asukkaista pitää värähtelyä häiritsevinä. Rakenteiden vaurioriski on alueella merkityksetöntä, kun mitatut heilahdusnopeuden huippuarvot v max olivat mm/s (taulukko 2). 5. Johtopäätökset Tehtävänä oli selvittää Iisalmen kaupungin toimeksiannosta junaliikenteen aiheuttaman tärinän vaikutus Veturirannan alueella 152. Selvitys tehtiin, koska alueelle on suunnitteilla uusia asuntoja. Tärinäriskikartoitus toteutettiin VTT:n ohjeiden Suositus liikennetärinän raja-arvoista ja mittaamisesta mukaisesti. Värähtelyn tunnuslukuna käytettäväksi pystysuuntaisen värähtelyn ominaisarvoksi v W,95 saatiin 0.13 mm/s, joten tutkittava alue kuuluu värähtelyluokkaan B eli suhteellisen hyvät asuinolosuhteet. Pohjoisen suuntaan maaperä muuttuu kallioperäiseksi ja tärinäolosuhteet paranevat. Rakenteiden vaurioriski on alueella merkityksetöntä ja alue täyttää suosituksen uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa. Puolitoista- ja kaksikerroksisille rakennuksille tärinävaikutus voi olla häiritsevää varsinkin alueen eteläpäässä. Lähdeluettelo Suositus liikennetärinän mittaamisesta ja luokituksesta. Talja Asko. VTT Tiedotteita (2005). Helsinki. Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa. Törnqvist Jouko & Talja Asko. VTT Tiedotteita (2006). Helsinki.

10 MITTAUSRAPORTTI 10(13) Liite 1: Junista aiheutuneet suurimmat tärinämittausrekisteröinnin tehollisarvot kolmessa pääsuunnassa: vaakasuunnassa (x ja y) sekä pystysuunnassa (z-suunta). Alue 3 Alue 2 Nro Päivämäärä Klo vw,x (mm/s) vw,y (mm/s) vw,z(mm/s) vw,x (mm/s) vw,y (mm/s) vw,z (mm/s) : : : : : : : : : : : : : : : : ka min max

11 MITTAUSRAPORTTI 11(13) Liite 2: Junista aiheutuneet suurimmat tärinämittausrekisteröinnin huippuarvot sekä hallitsevat taajuudet kolmessa pääsuunnassa: vaakasuunnassa (x ja y) sekä pystysuunnassa (z-suunta). Nro Päivämäärä Klo *Liite 3 **Liite 4 vmax,x (mm/s) Alue 3 Alue 2 Wx (Hz) vmax,y (mm/s) Wy (Hz) vmax,z (mm/s) : : : : : : : : : * 38* 0.18* 54* 0.27* 64* 0.16** 46** 0.10** 46** 0.13** 68** : : : : : : : ka min max Wz (Hz) vmax,x (mm/s) Wx (Hz) vmax,y (mm/s) Wy (Hz) vmax,y (mm/s) Wz (Hz)

12 MITTAUSRAPORTTI 12(13) Liite 3: Tavarajunasta aiheutunut suurin (vaakasuunta) tärinämittausrekisteröinnin taajuusspektri x,y ja z suuntiin klo 20:00 mittauspisteessä 3.

13 MITTAUSRAPORTTI 13(13) Liite 4: Tavarajunasta aiheutunut suurin (vaakasuunta) tärinämittausrekisteröinnin taajuusspektri x,y ja z suuntiin klo 20:00 mittauspisteessä 2.

14 MITTAUSRAPORTTI 1(6) 513/2008/PT Tilaus/projekti nro: 513/2008 Tilaaja: Jukka Virtanen Iisalmen kaupunki Tekninenkeskus PL Iisalmi Käsittelijä: Petri Tiitta Savilahdentie 6 L Kuopio petri.tiitta@symo.fi IISALMEN RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄSELVITYS VETURINRANNAN ALUEEN 152 OSALTA: LISÄSELVITYS TAVARAJUNALIIKENTEEN KASVUN OSALTA Aika: Paikka: Iisalmi Henkilöt: Janne Nuutinen Petri Tiitta

15 MITTAUSRAPORTTI 2(6) 513/2008/PT SISÄLLYSLUETTELO 1. TEHTÄVÄ TÄRINÄN SUOSITUSARVOT TÄRINÄMITTAUKSEN TULOKSET SYYSKUUSSA SOTKAMON NIKKELIKAIVOKSEN VAIKUTUSTEN ARVIOINTI... 6

16 MITTAUSRAPORTTI 3(6) 513/2008/PT TEHTÄVÄ Tehtävänä oli selvittää Iisalmen kaupungin toimeksiannosta Talvivaaran Kaivososakeyhtiö Oy:n Sotkamon nikkelikaivoksen tavaraliikenteestä aiheutuvan junaliikenteen kasvun vaikutuksia. Lisäselvitys perustuu Symo Oy:n tekemään tärinäselvitykseen alueella 403/2007 sekä ylitarkastaja Erkki Poikolaisen (RHK) kanssa käytyyn puhelinkeskusteluun. Tarkastelualue on Iisalmen rautatieaseman itäpuolella. Suunnitteilla olevalta asuntoalueelta rautatielle matkaa on metriä (kuva 1). Kuva 1: Suunniteltu Veturinrannan asuntoalue Iisalmessa.

17 MITTAUSRAPORTTI 4(6) 513/2008/PT TÄRINÄN SUOSITUSARVOT Liikennetärinästä aiheutuva haitta voidaan rinnastaa melusta aiheutuvaan haittaan. Tällöin värähtelyn havaittavuus, koettavuus ja hyväksyttävyys ovat eri asioita. Kuten melullakin, värähtelyn hyväksyttävyystaso on erilainen eri henkilöillä. Taulukossa 1 on esitetty alun perin Norjan standardissa NS 8176 (1999) esitetty suositus rakennusten värähtelyluokituksesta liikennetärinöille. Tätä suositusta ehdotetaan käytettäväksi myös Suomessa (VTT 2005). Suosituksen perusteena on värähtelyn tunnusluku v w,95, joka on määrätty siten, että se vastaa asuintiloissa esiintyvän värähtelyn maksimiarvoa, kun mittausjakson pituus on noin viikko. Suositus koskee sekä yö- että päiväaikaa. Taulukko 1: Suositus rakennusten värähtelyluokituksesta (VTT 2005). Värähtelyluokka Kuvaus värähtelyolosuhteista v w,95 [mm/s] A Hyvät asuinolosuhteet Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyjä 0.10 B C Suhteellisen hyvät olosuhteet Ihmiset voivat havaita värähtely, mutta ne eivät ole häiritseviä Suositus uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa Keskimäärin 15% asukkaista pitää värähtelyä häiritsevänä D Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyjä 0.60 Rakenteiden vaurioriskiä kuvataan V-, H- ja E-alueilla (taulukko 2). Heilahdusnopeuden huippuarvot on muutettu taajuuspainotetuiksi tehollisarvoiksi kaavalla 1 (VTT 2005).

18 MITTAUSRAPORTTI 5(6) 513/2008/PT Taulukko 2: Suositus rakennusten värähtelyluokituksesta (VTT 2001). Värähtelyluokka Kuvaus värähtelyolosuhteista v max [mm/s] v w,95 [mm/s] V Rakenteiden vauriot mahdollisia ( Hz) H Rakenteiden vauriot epätodennäköisiä ( Hz) E Rakenteiden vaurioriski merkityksetön ( Hz) 3. TÄRINÄMITTAUKSEN TULOKSET SYYSKUUSSA 2007 Tärinämittauksista laskettiin 15 erillisen junan aiheuttaman tärinän merkittävimmät taajuuspainotetut tehollisarvot v W. Mitatut pystysuuntaisen tärinän tehollisarvot olivat välillä mm/s. Tärinän voimakkuuteen vaikuttivat mm. junan tyyppi (tavarajuna, henkilöjuna), vaunujen määrä, lasti ja käytetty raide. Samanaikaisesti kaavoitetun alueen pohjoispuolella ja eteläpuolella mitatut pystysuuntaiset taajuuspainotetut tärinät olivat % korkeimpia eteläpuoleisella alueella. Värähtelyn tunnuslukuna käytettäväksi pystysuuntaisen värähtelyn ominaisarvoksi v W,95 saatiin 0.13 mm/s, joten tutkittava alue kuuluu värähtelyluokkaan B eli suhteellisen hyvät asuinolosuhteet. Pohjoispuoleisella alueella mitattu tärinä oli vähäisempää, maaperän muuttuessa vähitellen kallioperäiseksi. Puolitoista- ja kaksikerroksisilla rakennuksilla on materiaaleista ja perustamistavoista riippumatta syytä varautua rakennuksen vaakasuuntaisiin värähtelyihin, joiden tunnusluku on kaksinkertainen rakennettavan rakennuksen ulkoseinän kohdalta mitattuun maaperän pystysuuntaiseen värähtelylukuun v W,95 nähden. Tässä tapauksessa tarkastelualue kuuluu luokkaan C (taulukko 1), jolloin tärinä voi olla välillä mm/s.

19 MITTAUSRAPORTTI 6(6) 513/2008/PT SOTKAMON NIKKELIKAIVOKSEN VAIKUTUSTEN ARVIOINTI Junaliikenteen aiheuttama tärinä on haitallisinta ja leviää laajimmalle sellaisilla alueilla, joilla liikkuu raskaita tavarajunia ja joissa rata on perustettu maanvaraisesti ja laajalle ulottuvan pehmeikön päälle. Kun tarkastellaan nikkelikaivoksen vaikutusta, tärinän häiritsevyyteen tarkastelualueella vaikuttaa ennen kaikkea junien kokonaispainon muutos. Rakennusten resonointialueella suuret kokonaispainot (massakeskittymät) voivat saada aikaan suhteellisen merkittävää tärinää rakenteissa. Kokonaispainon lisäksi muita tärinän voimakkuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. junan akselipaino, junan nopeus, junapituus, radan kunto ja maapohjan laatu. Malmijunien keskimääräinen paino on tonnia, kun nykyisen tavaraliikenteen keskimääräinen paino on tonnia. Tarkkoja arvioita keskimääräisen painon nousun vaikutuksista tarkastelualueelle on mahdotonta tehdä, mutta karkeasti pystysuuntaisen tärinän tehollisarvon ja maksimiarvojen voidaan arvioida kaksinkertaistuvan, kun junan kokonaispaino kaksinkertaistuu. Tällöin pystysuuntaisen tärinän tehollisarvot olisivat välillä mm/s ja pystysuuntaisen värähtelyn ominaisarvo v W,95 olisi luokkaa mm/s. Tällöin alue kuuluu luokkaan C. Tällä tärinäalueella noin 15% asukkaista pitää värähtelyä häiritsevinä. Rakenteiden vaurioriski arvioidaan olevan alueella merkityksetöntä. Puolitoista- ja kaksikerroksisille rakennuksille tärinävaikutus voi olla häiritsevää varsinkin alueen eteläpäässä ja voi ylittää suositusten uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa. Tärinäesteiden käyttö ja/tai maan stabilointi esim. murskepohjalla on suositeltavaa. Lähdeluettelo Suositus liikennetärinän mittaamisesta ja luokituksesta. Talja Asko. VTT Tiedotteita (2005). Helsinki. Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa. Törnqvist Jouko & Talja Asko. VTT Tiedotteita (2006). Helsinki.