Liikennetärinän vaikutus maankäytön suunnitteluun

Transkriptio

1 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Liikennetärinän vaikutus maankäytön suunnitteluun Valtakunnalliset meluntorjuntapäivät Jyväskylä Asko Talja, erikoistutkija

2 VTT Lifetime management Machine Health tiimi Painopisteet Koneiden ja rakenteiden kunnonseuranta- ja analysointi- ja hallintajärjestelmien kehittäminen Osaaminen Kunnonvalvonta sekä siihen liittyvä vianmääritys ja ennustaminen Mittausmenetelmät Tärinä- ja iskukuormitusten hallinta Tribologia (kitka, kuluminen ja voitelu) 2

3 Tyypillinen liikennetärinäkohde MAAN VÄRÄHTELY 3

4 Liikennetärinän haitat savikkoaluilla Kuvassa kiilamainen alue kuvaa epävarmaa aluetta Haittaetäisyys riippuu liikenteestä, maaperästä ja rakennustyypistä IC/pikajunat: keskimäärin G = 500 tn (max 1000 tn), S = 140 km/h Tavarajunat: keskimäärin G = 1400 tn (max 5000 tn), S = 100 km/h 4

5 Liikennetärinätutkimus VTT:llä Julkaisuhaku: /VTT-CR pdf /VTT-R pdf Tärinäesteiden toimivuus Tärinäalueiden kartoitus Asumismukavuuden arviointi Rakenteiden vaurioitumisalttiuden arviointi Runkomelun arviointi 5

6 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Tärinäalueiden kartoitus

7 Tärinävyöhykkeiden rajausmenetelmät Alustava juna- ja maaperätietoihin perustuva rajaus (Taso 1) Mitattuun värähtelyyn perustuva tarkennettu rajaus (Taso 2) Rakennuksessa esiintyvään tärinään perustuva rajaus (Taso 3) Vyöhykejako perustuu maaperän värähtelyn huippuarvoon v max 7

8 Tärinän vaikutukset ja rajat eri vyöhykkeillä Tärinävyöhyke V-alue H-alue E-alue Tärinän vaikutus savikkoalueilla Raja * Tärinä voi aiheuttaa vahinkoriskin rakennuksille tai rakenteille Hyväkuntoisiin rakennuksiin ei yleensä aiheudu niiden käyttökelpoisuutta haittaavia vaurioita, jos liikennetärinä on huomioitu resonanssille herkkien rakenteiden suunnittelussa Tärinä ei aiheuta normaalikuntoisten rakenteiden vaurioitumista, mutta voi häiritä asumismukavuutta Yli 3 mm/s 1-3 mm/s Alle 1 mm/s * Maaperän värähtelyn v max (suurin 3 komponentista) * Taulukon raja koskee pehmeitä savikkoalueita, kovemmilla maaperillä rajat ovat 1,4 2,4 kertaiset 8

9 Tarkastelutaso 1 Alustava rajaus Lähtötiedot: Selvitys juna- ja maaperätiedoista Laskennallinen arviointi Varmuus Maaperäriippuva 0,3 1,7 mm/s Yleensä 1,0 Maaperäriippuva 0,5 2,0 Radan kunto 0,7 1,3 2,0 Etäisyysvaikutus Nopeusvaikutus Painovaikutus G 0 =2000 tn, S=70 km/h, D 0 =15 m 9

10 Tarkastelutaso 2 Rajaus tärinämittauksiin perustuen Lähtötiedot: Tarkastelutason 1 tulokset Tarkastelutasolla1 tehty tärinämittaussuunnitelma Tulokset: Mittaustuloksilla tarkennettu laskentamalli Mittaukset voivat joskus korvata laskennallisen tarkastelun kokonaan Teollisuustilat Kaupat Toimistot Asunnot 10

11 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Asumismukavuuden arviointi

12 VTT:n suositus ohjearvoiksi Perusteena suurin taajuuspainotetun värähtelyn tehollisarvo (tilastollinen maksimi) Uudet asuin-alueet: 0,3 mm/s Vanhat asuinalueet: 0,6 mm/s Toimistoille kaksinkertaiset arvot v max Raja koskee sisätilojen värähtelyä Raja on sama sekä pysty- että vaakavärähtelylle 12

13 Oikeilla ratkaisuilla vältetään tärinän voimistuminen 13

14 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Tärinäesteiden toimivuus: Pilaristabilointi- ja ponttiseinät

15 Suomessa kokeiltuja esteitä Pilaristabilointi syvyys 16 m Ponttiseinä: syvyys 12 m 15

16 Esteillä saavutettu tärinän pienennys Pystyvärähtelyssä pienennys on keskimäärin 45% (± 15%), kun etäisyys radasta on enintään 40 m (teräspontit) tai 60 m (stabilointi) Vaakavärähtelyssä pienennys on keskimäärin luokkaa 20% (± 20%) Poikkeuksena on yksi tapaus (kuvassa pylväs 9), jossa pienenemistä ei havaittu Poikkeavassa tapauksessa saven syvyys on huomattavasti muita pienempi (alle 10 m) ja este on Pienennys Pienennys 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Pystyvärähtely Vaakavärähtely Kuvan pylväiden värit: 1-5 teräsponttiseinät 7-9 pilaristabilointi 15 m 30m 60m 100 m rakennettu molemmin puolin rataa 0 % 15 m 30m 60m 100 m 16

17 Tärinän suuruus esteen rakentamisen jälkeen Etäisyyden vaikutus tärinän suuruuteen on esteen rakentamisen jälkeen pienempi kuin ennen esteen rakentamista Huomattava on myös, että tärinäesteestä huolimatta värähtely ylittää monissa kohteissa rajan 0,3 mm/s, usein vielä rajan 0,6 mm/s Hyvien asumisolosuhteiden saavuttaminen edellyttää usein (tärinäesteen lisäksi) myös raskaan kaluston nopeusrajoitusta 17

18 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Rakennusten vaurioiden arviointi

19 Arvioinnin vaiheet Mahdollisten syiden arviointi: Käytönaikaiset muutokset perustamisolosuhteissa perustusten painuminen Muutokset rakenteissa tai kuormituksissa Erot muodonmuutoksissa Lämpö/kosteus/vanheneminen Laattojen irtoaminen Suunnittelu- ja rakennusvirheet Tärinämittaukset: Perustuksesta Ylärakenteista Perusteena värähtelyn huippuarvo v max 19

20 Tärinän ohjearvo perustuksessa (RIL 253) v = F k v 0 Värähtelyn perusarvo perustuksessa v 0 Rakennustapakerroin F k Maalaji Hallitseva taajuus v 0 (mm/s) Rakenneluokka (hyväkuntoinen rakenne) F k Pehmeä savi, leikkauslujuus alle 10 Hz 5 < 25 kn/m 2 Sitkeä savi, siltti, löyhä Hz 7 hiekka Tiivis hiekka, sora, moreeni, Hz 10 löyhä kallio Kiinteä kallio yli 50 Hz 12 Teollisuus- ja varastorakennukset Betonielementti- teräs- ja puurakenteiset talot Massiiviseinäiset tiili-, kevytsoraharkko- ja betonirunkoiset talot Rakennukset, joissa on vaurioherkkää materiaalia ja historialliset rakennukset 1,50 1,20 1,00 0,65 20

21 Tärinän ohjearvo ylärakenteissa (RIL 253) v = F k v 0 ; v 0 =(2 f) u 0 u 0 =0,2 mm on siirtymäamplitudi värähtelyssä = (u max u min )/2 f on hallitseva värähtelytaajuus Perusarvo rakenteissa v 0 f (Hz) V 0 (mm/s) 3,2 4,0 4,0 5,0 6, ,5 12,5 16 Vrt. halkeamien luokittelu (RIL 2010) Nimitys Hiushalkeama Pieni halkeama Keskikokoinen halkeama Iso halkeama Suuri halkeama Mitta alle 0,5 mm 0,5 1 mm 1 2 mm 2 4 mm yli 4 mm 21

22 Yhteenveto Tiivistyvä rakentaminen lisää tärinän merkityksen huomioonottamista Tärinäesteiden vaikutus ei yleensä ole riittävä Paalulaatan käyttö on kallis ratkaisu Paras keino tärinähaittojen ehkäisemiseksi on ottaa rakennusten käyttötarkoitus huomioon jo maankäytön suunnittelun alkuvaiheessa 22

23 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Runkomelun arviointi

24 Runkomelun arviointiperusteet Runkomelun ohjearvot Värähtelyn siirtotien arviointi Maaperän värähtely Rakennuksen värähtely Pintojen värähtely Äänen synty Runkomelun eristäminen Radan eristäminen Rakennuksen eristäminen Tärinäesteiden käyttö Aiheesta tarkemmin seuraavassa esityksessä Timo Peltonen: Rautateiden runkomelu ja sen torjunta 24

25 TEKNOLOGIASTA TULOSTA