TÄRINÄSELVITYS OULUN ASEMATALO

Transkriptio

1 Vastaanottaja Oulun Rakennusteho Oy Päivämäärä TÄRINÄSELVITYS OULUN ASEMATALO

2 OULUN ASEMATALO Päivämäärä Laatija Kuvaus Kirsi Koivisto Tärinäselvitys Viite Ramboll Säterinkatu 6 PL ESPOO P F

3 OULUN ASEMATALO SISÄLTÖ 1. Tehtävä 1 2. Lähtötiedot 1 3. Tutkimuskohde Tutkimuskohteen sijainti Pohjasuhteet 1 4. Junaliikenne tarkastelukohdalla 2 5. Tärinän arviointi Tärinän raja-arvot Rakennuksen herkkyys tärinälle Rataliikennetärinän leviäminen 4 6. Johtopäätökset ja suositukset jatkotoimenpiteiksi 5

4 OULUN ASEMATALO KUVAT Kuva 1. Kuva 2. Oulun asematalon sijainti. Kartta: Oulun kaupunki. Mittausten perusteella laskennallisesti arvioitu tärinän heilahdusnopeus asuinrakennuksissa etäisyytenä radasta. Ramboll Säterinkatu 6 PL ESPOO P F

5 OULUN ASEMATALO 1 1. TEHTÄVÄ Oulun Rakennusteho Oy:n toimeksiannosta Ramboll Finland Oy on tehnyt selvityksen liikenteen aiheuttamista tärinähaitoista ja arvioinut mahdollisesti tarvittavia suojaustoimenpiteitä Oulun Asematalon asemakaava-alueella kahden 8-kerroksisen ja yhden 16-kerroksisen uuden asuinrakennuksen kohdalla. Selvitys on toteutettu noudattaen soveltuvin osin VTT:n ohjeita Ohjeita liikennetärinän arviointiin ja Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa. 2. LÄHTÖTIEDOT Selvitysalueelta on koottu olemassa oleva lähtöaineisto. Käytössä on ollut seuraava lähtöaineisto. Alustava arkkitehtiluonnos Alueen pohjatutkimustiedot (VR:n pohjatutkimusarkisto) Rataosalla liikkuvien junien tyypit ja aikataulut 3. TUTKIMUSKOHDE 3.1 Tutkimuskohteen sijainti Suunnittelualue sijaitsee Oulun aseman länsipuolella Rautatienkadun varrella. Suunnittelualue on esitetty kuvassa 1. Alustava arkkitehtisuunnitelma on esitetty liitteessä 1. Tarkastelualueelle on suunniteltu rakennettavan kaksi 8 kerroksista (A ja B) ja yksi 16 kerroksinen (C) asuinrakennus. Rakennukset sijaitsevat noin 10 (C), 15 (A) ja 17 m (B) etäisyydellä radasta. 3.2 Pohjasuhteet Tutkittava alue sijaitsee rautatien länsipuolella ja Heikinkadun eteläpuolella. Tutkittavan alueen maanpinta on välillä noin +11,4. +12,0. Alueen maaperä koostuu pääosin karkeista hietamaista. Maanpinnassa on löyhää keskitiivistä hiekkaa, hiekkaista silttiä ja hiekkamoreenia sisältävät kerrokset. Näiden maakerrosten alla pohjamaa on keskitiivistä tiivistä silttistä hiekkaa ja moreenia. Tutkittavan alueen kohdalla nykyinen rata on perustettu maanvaraisesti ilman pohjanvahvistuksia.

6 2 OULUN ASEMATALO Kuva 1. Oulun asematalon sijainti. Kartta: Oulun kaupunki. 4. JUNALIIKENNE TARKASTELUKOHDALLA Tarkastelukohta sijaitsee Oulun aseman vieressä. Rataosuus on sähköistetty ja kuuluu luokkaan C2. Ratapölkyt ovat betonista ja tukikerroksena on raidesepeli. Tarkastelukohdalla on useita raiteita ja vaihteita. Alueen kautta kulkee sekä henkilö- että tavaraliikennettä ja liikenne on ympärivuorokautista. Säännöllisen liikenteen lisäksi radalla liikkuu ratatyökoneita, vetureita yms. epäsäännöllistä liikennettä. Suurin sallittu rakenteellinen nopeus radalla on 140 km/h henkilöjunille ja 120 km/h tavarajunille (alle 22,5 tonnin akselipainoilla). Henkilöjunat pysähtyvät asemalla, joten niiden nopeus tarkastelualueen kohdalla on alhainen. Myös tavarajunien nopeus on pieni niiden ohittaessa asemaa.

7 OULUN ASEMATALO 3 5. TÄRINÄN ARVIOINTI 5.1 Tärinän raja-arvot Tärinän arvioinnissa on käytetty VTT:n (2004) tärinäsuositusta, joka perustuu norjalaiseen tärinäluokitukseen NS 8176 (1999). Suositusarvo esitetään ihmisen kokemuksen mukaan taajuuspainotettuna tehollisarvona, joka toteutuu 95 % tilastollisella todennäköisyydellä (taulukko 1). Taulukon 1 luokitus perustuu ihmisen kokeman tärinän häiritsevyyteen. Luokitusta ei sovelleta rakennuksille, joissa ihmiset ovat pääasiassa liikkeessä tai muut kuin liikenteestä aiheutuvat häiriöt voivat olla merkittävämpiä (esim. toimistot, kaupat, kahvilat, ostoskeskukset, tavaratalot, liikuntatilat) (NS 2005). Tehollisarvo, jossa yksittäiset huippuarvot tasoittuvat, kuvaa paremmin tärinän aiheuttamaa haittaa ihmisen häiriintymiselle kuin huippuarvo, joka soveltuu paremmin rakenteiden vaurioitumistarkasteluihin. Tärinän tehollisarvo vastaa ajattelutavaltaan jossain määrin melumittauksen keskiarvoistettua ekvivalenttia-arvoa. Yleensä rautatietärinän taajuuspainotettu heilahdusnopeuden tehollisarvo on noin 50 % tärinän huippuarvosta. Mikäli hallitseva värähtelytaajuus on tiedossa, voidaan heilahdusnopeuden huippuarvot muuntaa taajuuspainotetuiksi tehollisarvoiksi yhtälöllä 1 (VTT 2004). v w æ f0 ö 0,55 vmax 1 + ç è f ø 2 (1) missä v w on taajuuspainotettu tehollisarvo v max heilahdusnopeuden huippuarvo f 0 3,5 Hz f hallitseva värähtelytaajuus Taulukko 1. Suositus rakennusten värähtelyluokituksesta (VTT 2004). Värähtelyluokka Kuvaus värähtelyolosuhteista Värähtelyn tunnusluku v w,95 A Hyvät asuinolosuhteet 0,10 B Suhteellisen hyvät olosuhteet 0,15 C Suositus uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa 0,30 D Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla 0,60 Tunnusluvun soveltamisesta muihin kuin asuinrakennuksiin kerrotaan VTT:n julkaisussa Ohjeita liikennetärinän arviointiin, Espoo 2011 seuraavaa: Suositeltava tavoiteraja värähtelyn enimmäisarvolle rakennuksen sisätiloissa on uusilla asuinalueilla 0,3 mm/s ja vanhoilla asuinalueilla 0,6 mm/s. Tämä VTT:n esittämä suositus enimmäisarvoksi (VTT 2002) on otettu käyttöön myös Liikenneviraston ohjeistuksessa (RATO 2008). Tavoitteen tulee toteutua pystyvärähtelyn osalta rakennuksen kaikissa lattioissa ja vaakavärähtelyn osalta rakennuksen jokaisessa kerroksessa. Mikäli kyse ei ole asuinrakennuksesta ja tilojen käyttötarkoitus on sellainen, että liikenteen ei katsota haittaavan lepoa, tavoiteraja voi olla kaksinkertainen esitettyihin arvoihin nähden.

8 4 OULUN ASEMATALO Tärinän laskennalliset tarkastelut on tehty rautatieliikenteen tärinän arvioimiseen kehitetyllä ennustusmallilla (VTT 2002). 5.2 Rakennuksen herkkyys tärinälle Rakennuksen tärinäherkkyys riippuu merkittävästi sen rakenteista ja mittasuhteista. Tavallisesti mitä jäykempi rakenne, sitä vähemmän rakennus reagoi tärinään. Yksikerroksisessa rakennuksessa resonanssi aiheuttaa ongelmia harvemmin kuin monikerroksisissa. Erityisen herkkiä resonanssille ovat 1,5 2-kerroksiset rakennukset. Rakennuksen perustaminen paaluille tavallisesti lisää rakenteen jäykkyyttä ja vähentää tärinäherkkyyttä. On kuitenkin huomattavaa, että tilanteissa joissa maaperän vaakasuuntainen tärinä on merkittävää, saattaa paalutus lisätä tärinää paalujen ottaessa vaakatärinän vastaan maaperässä ja siirtäessä sitä rakennuksen runkoon. Puurakenteinen 1,5 tai 2 -kerroksinen pientalo on tyypillisesti erittäin tärinäherkkä. Betonirakenteista yli 2-kerroksista kerrostaloa voidaan taas pitää ei-tärinäherkkänä, kunhan vältetään rungon ja lattian resonanssitaajuuksia, eikä rakennuksen ominaistaajuus osu maaperän kanssa samalle ominaistaajuudelle. 5.3 Rataliikennetärinän leviäminen Tärinän leviämisen arviointi nykytilanteessa on tehty perustuen liikenne- ja maaperätietoihin. Laskenta on esitetty liitteessä 2. Lähtötietoina oli käytettävissä lähistöltä vuonna 2011 tehty Oulun Siltavahdin tärinäselvitys, jonka maaperäolosuhteet muistuttavat suuressa määrin Asematalon maaperäolosuhteita. Näin ollen Siltavahdin tärinäselvityksessä tehtyjä tärinämittauksia hyödynnettiin myös tässä selvityksessä. Kuvassa 2 on esitetty radalta nykytilanteessa arvioitu tärinän leviäminen asuinrakennuksille värähtelyn tunnuslukuna v w,95. Käyrä esittää rakennuksen pohjakerroksen lattiatasossa ennustettua suurinta värähtelyn tunnuslukua. Taulukossa 1 esitettyjen värähtelyluokkien etäisyydet radasta asuinrakennuksille on esitetty taulukossa 2. Tärinäolosuhteet, joihin pyritään uusissa asuinrakennuksissa Tavanomaisilla asuinrakennuksilla värähtelyluokan C alue (tärinän tunnusluvun v w,95 oltava < 0,3 mm/s) alkaa n. 20 m etäisyydellä radasta. Ei-tärinäherkillä asuinrakennuksilla C-alue alkaa n. 15 m etäisyydellä radasta. Värähtelyluokan C alueelle voidaan rakentaa uusia asuinrakennuksia ilman, että junaliikenteen tärinä kohtuuttomasti häiritsee asukkaita. Mikäli uusia asuinrakennuksia suunnitellaan esitetyn C-alueen rajan ja radan väliselle alueelle, on värähtelyjä pienennettävä rakennusten rakenteisiin vaikuttavilla toimenpiteillä tai muilla tärinää vaimentavilla rakenteilla.

9 OULUN ASEMATALO 5 Kuva 2. Mittausten perusteella laskennallisesti arvioitu tärinän heilahdusnopeus asuinrakennuksissa etäisyytenä radasta. Taulukko 2. Ohjearvoaluiden etäisyys radasta ei-tärinäalttiilla rakennuksella. Alue Etäisyys radasta Asuinrakennukset (m) D 10 C 15 B 25 A JOHTOPÄÄTÖKSET JA SUOSITUKSET JATKOTOIMENPI- TEIKSI Raportissa tehdyt arviot perustuvat alueen maaperä- ja liikennetietoihin. Tarkastelukohteeseen suunniteltujen kolmen rakennuksen voidaan käytössä olleiden tietojen perusteella arvioida todennäköisesti olevan ei-tärinäherkkiä rakennuksia. Tärinämittausten perusteella kalibroidun ennustemallin mukaan junaliikenteen aiheuttamat tärinät ylittävät suositusarvot uusissa ei-tärinäherkissä rakennuksissa ihmisen häiriöksi kokemalle tärinälle alle 15 m etäisyydellä radasta. Arkkitehtisuunnitelmassa esitetyistä rakennuksista rakennus C sijaitsee osin alle 15 m etäisyydellä radasta. On epäiltävissä, että nykyisellä junaliikenteellä tärinä saattaa rakennuksessa aiheuttaa häiriötä asukkaille, ja rakennuksen osalta tulisi tämän välttämiseksi varautua tärinänvaimennustoimenpiteisiin. Korkeissa rakennuksissa kustannustehokkaimpana tärinänvaimennusrakenteena voidaan pitää rakenteeseen asennettavia jousia tai erityisiä tärinänvaimennusmattoja. Tarvittaessa rakennuksen ja radan välissä vaimennusrakenteena voidaan käyttää esimerkiksi ponteista tai syvästabilointipilareista maan sisään tehtävää seinämää. Tärinävaimennusmenetelmän valinta ja soveltuvuus pitää selvittää erikseen lisätutkimusten perusteella.

10 6 OULUN ASEMATALO LÄHDEVIITTEET NS Norwegian Standard NS 8176.E. Vibration and shock. Measurement of vibration in buildings from landbased transport and guidance to evaluation of its effects on human beings. Lysaker: Standards Norway. 30 s. Ramboll Finland Oy Tärinäselvitys, Oulun Siltavahti VTT Ohjeita liikennetärinän arviointiin. VTT Tiedotteita Espoo. 35 s. + liitteet 9 s. VTT Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi. VTT Tiedotteita Espoo. 95 s. + liitteet 69 s. VTT Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa

11 OULUN ASEMATALO 7 LIITTEET LIITE 1 LIITE 2 Korttelitutkielma, Asematalo Laskennallinen tärinän leviäminen nykytilanteessa

12 ASEMATALO VE AP AUTOHALLI KATTOPIHA A B C A B C A B C Kiinteistö Oy Oulun Kajaaninkatu P-Suomen opiskelija-asuntosäätiö As Oy Oulun Asemakulma As Oy Lumitulli jk n m ar 3.50 m ar 3.50 m pp 2.85 m jk 2.00 m välikaista 1.85 m K1 Rautatienkatu So 110M, L=27 m So 110M, L=42 m Katualueen raja Reunakivilinja sovitetaan nyk. reunakivilinjaan sok Katualueen raja R=4 Nyk. katualueen raja So 110M, L=9 m Kajaaninkatu So 110M, L=15 m R=6 Kiinteistö Oy Oulun Rautatienkatu K6 Kajaaninkatu So 110M, L=20 m So 110M, L=45 m 9.84 jk n m ar 3.50 m ar 3.50 m ar 3.50 m 130 jk+pp 4.00 m Katualueen raja K1 Rautatienkatu So 110M, L=16 m As Oy Heikinkulma AUTOHALLIN SIS.AJOKSI MODIFIOITU KIVIKUKKKO jk n.3.00 m ar n.4.50 m (nyk.) (nyk.) ar n m (nyk.) jk n m (nyk.) So 110M, L=33 m Nyk. valaisinpylväs AP AUTOHALLI So 110M, L= Nyk. istutusallas Isoluoma R= R= R= Nyk. porras/ luiska Katualueen raja So 110M, L=24 m Nyk. porras/ luiska A B C R=50 Nyk. katualueen raja R=0, So 110M, L=29 m Valomainos Yhteiskäyttöpylväs As Oy Oulun Victoria Portaali- ja liikennevalopylväs ar 5.85 m ar 3.25 m ar 3.25 m ar 3.50 m jkp jk n.3.80 m keskisaareke 2.08 m Yhteiskäyttöpylväs Portaali-, liikennevalo- ja valaisinpylväs Hulevesipumppaamo 9.89 Nyk. istutusallas Yhteiskäyttöpylväs Valaisin- ja liikennevalopylväs So 110M, L=13 m So 110M, L=13 m Keskisaarekeen pää uusitaan Yhteiskäyttöpylväs Portaali-, liikennevalo- ja valaisinpylväs Yhteiskäyttöpylväs Portaali- ja liikennevalopylväs So 110M, L=13 m R=12 R=6 R= R=0,5 jk 4.0 m ar 3.25 m ar 3.25 m ar 3.25 m 8.50 R= So 110M, L=40 m sok n.2.20 m ar n.7.40 m Heikinkatu R= R=0, R=6 67,50 9, jk+pp n KORTTELITUTKIELMA A R K K I T E H T I T O I M I S T O V E L I K A R J A L A I N E N O Y

13 RAUTATIELIIKENTEEN YMPÄRISTÖTÄRINÄN LASKENTA (asuinrakennukset) Oulun asematalo Versio / K.Koivisto Kunta Oulu Rataosa Oulu-Laurila Km - Kohde Oulun asematalo Laskelman laatija Kirsi Koivisto Pvm TÄRINÄÄ JOHTAVA MAALAJI TARKASTELTAVAN JUNAN JA RADAN TIEDOT Painokairausvastus Junan kokonaispaino, G tn 2000 Junan nopeus, s km/h 60 Tärinää johtavan maakerroksen kokonais- Raiteiden määrä kpl 2 paksuus radan ja tarkastelukohteen välillä m 10 TARKASTELTAVA RAKENNUS LASKENNAN VÄRÄHTELYSUURE Käytettävä suure Kohteen etäisyys radan keskeltä Lisätietoja kohteesta m 10 Määritys mittausten perusteella TAVOITELTAVA TÄRINÄLUOKKA (ASUINRAKENNUKSET) SUOSITELTAVAT LASKENTAPARAMETRIT Värähtelyluokka Vertailuetäisyys, D 0 m 15 Vertailuheilahdusnopeus, v 0 mm/s 0,414 POIKKEAVAT VAHVISTUSKERTOIMET RAKENNUKSISSA Nopeuseksponentti, A - 1,00 Tärinäaltis rakennus (2,0) - Etäisyyseksponentti, B - 1,63 Tavanomainen rakennus (1,3) - Radan kunnosta johtuva kerroin, k R - 1,00 Ei-tärinäaltis rakennus (0,75) - Arviointiriskikerroin, A - ENNUSTEARVOT TARKASTELUKOHTEESSA SUOSITUSARVOISTA POIKKEAVAT PARAMETRIT Heilahdusnop. taajuuspainotettu tehollisarvo Vertailuetäisyys, D 0 m Tärinäalttiissa rakennuksessa mm/s 0,943 Vertailuheilahdusnopeus, v 0 mm/s Tavanomaisessa rakennuksessa mm/s 0,613 Nopeuseksponentti, A - Ei-tärinäalttiissa rakennuksessa mm/s 0,354 Etäisyyseksponentti, B - 1,2 Radan kunnosta johtuva kerroin, k R - 0,7 ETÄISYYS RADASTA JOLLA TAVOITE TÄYTTYY Arviointiriskikerroin, A - Tavoiteltava värähtelyluokka (asuinrak.) C LASKENTAKERTOIMET TARKASTELUKOHTEESSA Tärinäalttiissa rakennuksessa m 30 Etäisyyskerroin k D = 1,63 Tavanomaisessa rakennuksessa m 20 Junan nopeudesta johtuva kerroin k S = 1,00 Ei-tärinäalttiissa rakennuksessa m 15 Junan painosta johtuva kerroin k G = 1,00 Radan kunnosta johtuva kerroin k R = 0,70 Maaperän ominaistaajuus Hz 2,2 Arviointiriskikerroin A = 1,00 1,20 TÄRINÄN ENNUSTETTU VAIMENEMINEN ANNETUISSA OLOSUHTEISSA Heilahdusnopeuden taajuuspainotettu tehollisarvo v_w (mm/s) 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Ennuste - normaali rakennus Ennuste - tärinäaltis rakennus Ennuste - ei-tärinäaltis rakennus Ennuste -tarkasteltava kohde Tavoiteltava värähtelyluokka C (asuinrakennukset) Etäisyys raiteesta (m) Mittaus - maaperä, pystysuunta Mittaus - maaperä, rataa vastaan kohtisuora vaakasuunta Mittaus - maaperä, radan suuntainen vaakasuunta Mittaus - rakennus, pystysuunta Mittaus - rakennus, rataa vastaan kohtisuora vaakasuunta Mittaus - rakennus, radan suuntainen vaakasuunta

14 RAUTATIELIIKENTEEN YMPÄRISTÖTÄRINÄN LASKENTA (asuinrakennukset) Oulun asematalo Kunta Oulu Rataosa Oulu-Laurila Km Kohde Oulun asematalo Laskelman laatija Kirsi Koivisto Pvm Versio / K.Koivisto VÄRÄHTELYN TUNNUSLUVUT MITTAUSTULOKSISTA Etäisyys tärinälähteestä [m] v max,95 * Pystysuunta v w,95 ** 15 0, , , , ,03 Mittaukset maaperästä Rataa vastaan kohtisuora vaakasuunta v max,95 * v w,95 ** Radan suuntainen vaakasuunta v max,95 * v w,95 ** [m] v max,95 * Pystysuunta v w,95 ** Mittaukset rakennuksesta Rataa vastaan kohtisuora vaakasuunta v max,95 * v w,95 ** Radan suuntainen vaakasuunta v max,95 * v w,95 ** * Huippuarvo ** Taajuuspainotetun tehollisarvon tunnusluku tarkistus 0,000 0,849 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 OHJEARVOALUEIDEN SIJAINTI RADASTA (asuinrakennukset) Vertailupaino mitatuista junista, G 0 tn 2000 Alue Ei-tärinäaltis rakennus Etäisyys (m) Tavanomainen rakennus Etäisyys (m) Tärinäaltis rakennus Etäisyys (m) Vertailunopeus mitatuista junista, v 0 Mittauksista määritetty maaperän ominaistaajuus m/s 60 Hz D C B A H E