Keskustaajaman asemakaavan päivitys

Transkriptio

1 SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA Osmontie 34 PL Helsinki PARIKKALAN KUNTA Keskustaajaman asemakaavan päivitys Tärinäselvitys FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY P19440

2 Raportti Matti Hakulinen Sisällysluettelo 1 Johdanto Tärinämittaukset ja tulokset Tärinän siirtyminen rakennuksiin Rakennuksen runko Välipohjat Runkomelu Yhteenveto...11

3 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 1 (13) 1 Johdanto on tehnyt tärinäselvityksen Parikkalan kunnan keskustaajaman asemakaavan päivitykseen liittyvän tärinäselvityksen syksyllä Työn tavoitteena oli arvioida rautatieliikennetärinän vaikutuksia erikseen määritellyillä alueilla Parikkalan keskustassa (kuva 1). Alue 3 Alue 2 Alue 1 PARIKKALA Kuva 1. Tärinäselvitysalue ja mittausalueiden sijainnit. Rataosan tavaraliikenteen määrä oli vuonna 2010 noin 2,5 milj. nettotonnia, kunnossapitotaso 1 ja päällysrakenneluokka D. Suurin akselipaino on 22,5 tonnia, ja nopeus km/h. Rataosan henkilöliikennemäärä oli noin matkaa vuonna Rataosan suurin nopeus henkilöliikenteessä on 140 km/h (Liikennevirasto 2011). Tärinäselvityksessä on sovellettu VTT:n suositusta liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa (VTT 2006, Suositus liikennetärinän

4 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 2 (13) arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa, Working Papers 50), jonka mukaan arviointi jaetaan kolmeen tasoon 1,2 ja 3. Arviointitaso 1 perustuu VTT:n määrittelemiin turvaetäisyyksiin. Arviointitason 1 mukaan on suositeltava turvaetäisyys raskaasti liikennöityjen ratojen ympäristössä pehmeällä maalla jopa 1000 metriä ja kovalla maapohjalla, kuten tämän tärinäselvityksen alueella, noin sata metriä. Arviointitasoa 1 käytetään yleensä maakuntakaavan tai yleiskaavan rautatietärinäriskitarkasteluissa. Tämän tarkastelun lähtökohtana on suosituksen arviointitaso 2, jossa tarkistusluonteisten tärinämittausten avulla tarkennetaan laskennallisia tärinätarkasteluja. Arviointitasoa 2 voidaan käyttää, kun alue on arviointitason 1 perusteella riskialuetta. Arviointitasoon 2 laskennallisiin menetelmiin sisältyy usein niin suuria epävarmuuksia, että tärinämittauksiin perustuva arviointitaso 3 on usein perusteltua. Arviointitasoa 3 käytetään erityisesti silloin, kun tärinän arvioidaan vahvistuvan merkittävästi rakennuksissa. Suurimman tärinän radan ympäristössä aiheuttavat yleensä raskaat ja pitkät tavarajunat. Suurinta tärinä radan läheisyydessä on yleensä hienorakeisilla maapohjilla, kuten lieju-, turve-, savi- ja silttikerrostumissa. Tarkasteltavalla alueella rata ja sen viereiset rakennukset on pääosin rakennettu moreenin, karkearakeisten maakerrosten tai kallion varaan, jotka eivät yleensä ole tärinäriskialueita. Maapohjatiedot perustavat maaperäkarttatietoihin. Ratahallintokeskuksen Ratateknisissä ohjeissa (RATO), osassa 3 Radan rakenne, sovelletaan tärinänmittauskäytäntöä, jonka perusteella voidaan arvioida tärinän aiheuttamaa ihmisten kokemaa häiriötä (VTT, Tiedotteita 2278, 2004). Tärinän ohje-arvot perustuvat tärinän heilahdusnopeuden taajuuspainotetun tehollisarvon mittaamisen perusteella tilastollisesti määritettyyn värähtelyn tunnuslukuun v w,95 (taulukko 1 ja liite 1). Taulukkoa ei sovelleta rakennuksille, joissa ihmiset ovat pääasiassa liikkeessä tai muut kuin liikenteestä aiheutuvat häiriöt voivat olla merkittävämpiä (esim. toimistot, kaupat, kahvilat, ostoskeskukset, tavaratalot, liikuntatilat). Taulukko 1. Suositus rakennusten värähtelyluokituksesta (VTT, Tiedotteita 2278, 2004). Luokka Värähtelyolosuhteet v w,95,(mm/s) A Hyvät asuinolosuhteet. < 0,10 Tärinää ei yleensä havaita. B Suhteellisen hyvät olosuhteet. < 0,15 Tärinä voidaan havaita, mutta se ei ole yleensä häiritsevää. C Suositus uusien rakennusten suunnittelussa. < 0,30 Keskimäärin 15 % asukkaista kokee tärinän häiriönä. D Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla. Keskimäärin 25 % asukkaista kokee tärinän häiriönä. < 0,60

5 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 3 (13) RATO:n mukaan värähtelyluokkaa C suositellaan käytettäväksi uusien rakennusten suunnittelussa olemassa olevien ratojen läheisyydessä. Tehollisarvo, jossa yksittäiset huippuarvot tasoittuvat, kuvaa paremmin tärinän aiheuttaa haittaa ihmisen häiriintymiselle kuin huippuarvo, joka soveltuu paremmin rakenteiden vaurioitumistarkasteluihin (liite 2). 2 Tärinämittaukset ja tulokset Tärinämittausten kenttätyöt teki Tärinämittaus Valtonen Oy klo klo 16. Mittaukset kestivät kaksi vuorokautta. Mittausaikana liikennöineet tavarajunat on esitetty liitteessä 1. Tärinästä mitattiin heilahdusnopeudet (mm/s) ja taajuudet (Hz) Instantel MiniMate Plus mittareilla kolmessa toisiaan kohtisuorassa suunnassa kolmikomponenttigeofonilla, pysty- (vert), pitkittäis- (long) ja poikittaissuunnissa (trans). Pitkittäissuunta (long) on radan suuntainen ja poikittaissuunta (tran) kohtisuoraan rataa vasten. Mittaukset oli suunniteltu käynnistyväksi tärinän ylitettyä yleensä kynnysarvon 0,3 mm/s. Anturit kiinnitettiin kiinteästi rakennusten sokkeleihin tai maahan. Junan aiheuttamat tärinät tunnistettiin muista tärinälähteistä, kuten rekka-autoista, tärinäsignaalin ja tapahtuma-ajan perusteella. Alue 1 Alueen 1 mittauspisteiden sijainti on esitetty kuvassa 2 ja 3. MP2 MP1 Alue 1 Kuva 2. Alueen 1 mittauspisteet. Mittauspisteen MP1 etäisyys tavarajunien käyttämästä raiteesta oli noin 60 metriä ja mittauspisteen MP2 vastaava etäisyys noin 100 metriä.

6 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 4 (13) MP1 MP1 Kuva 3. Mittauspiste MP1 oli lämpövoimalaitoksen sokkelissa ja MP2 varastohallin sokkelissa oikealla olevan rakennuksen takaseinässä. Mittauspisteissä MP1 ja MP2 rautatieliikennetärinä ei ylittänyt mittauksen kynnysarvoa 0,3 mm/s. Alue 2 Alueen 2 mittauspisteiden sijainti on esitetty kuvassa 4 ja 5. MP3 MP4 Alue 2 Kuva 4. Alueen 2 mittauspisteet. Mittauspisteen MP3 etäisyys tavarajunien käyttämästä raiteesta oli noin 60 metriä ja mittauspisteen MP4 vastaava etäisyys noin 80 metriä.

7 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 5 (13) MP3 Kuva 5. Mittauspisteet MP3 ja MP4 oli asennettu maahan kuvassa näkyvän entisen urheilukentän alueelle. Kuvassa on likimääräisesti esitetty mittauspisteen MP3 sijainti. Junaliikennetärinä ylitti mittauksen kynnysarvon molemmissa mittauspisteissä MP3 ja MP4 14 kertaa. Mittaustulokset on esitetty taulukoissa 2 ja 3. Taulukko 2. Tärinätapahtumien suurimmat taajuuspainotetut heilahdusnopeuden tehollisarvot mittauspisteessä MP3. MP3 (mm/s) (mm/s) (mm/s) Mittaus Poikittainen Pysty Pitkittäinen Ohitusaika 1 0,09 0,07 0, klo ,12 0,12 0,15 klo ,19 0,06 0,13 klo ,12 0,08 0,11 klo ,25 0,09 0,2 klo ,09 0,04 0,07 klo ,14 0,08 0,12 klo ,18 0,08 0, klo ,12 0,06 0,08 klo ,15 0,07 0,07 klo ,20 0,06 0,18 klo ,10 0,04 0,07 klo ,10 0,05 0,09 klo ,09 0,07 0, klo Keskiarvo 0,14 0,07 0,11 mm/s Hajonta 0,06 0,028 0,053 Tunnusluku 0,25 0,12 0,21 mm/s Luokka C B C

8 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 6 (13) Suurimman tärinän mittauspisteessä MP3 aiheutti 7.9 yöllä klo 2.20 pohjoiseen liikennöinyt juna. Juna kulki luultavasti tyhjänä (liite 1). Suurinta tärinä oli kohtisuorassa rataa vastaan (värähtelyn tunnusluku 0,25 mm/s, C-luokka). Pystysuunnassa tärinä oli selvästi pienempää (värähtelyn tunnusluku 0,12, B-luokka). Taulukko 3. Tärinätapahtumien suurimmat taajuuspainotetut heilahdusnopeuden tehollisarvot mittauspisteessä MP4. MP4 (mm/s) (mm/s) (mm/s) Mittaus Poikittainen Pysty Pitkittäinen Ohitusaika 1 0,09 0,14 0, klo ,22 0,06 0,14 klo ,13 0,04 0,1 klo ,29 0,09 0,15 klo ,31 0,1 0,14 klo ,13 0,05 0,09 klo ,14 0,06 0, klo ,08 0,07 0,07 klo ,14 0,04 0,1 klo ,10 0,06 0,06 klo ,22 0,06 0,13 klo ,15 0,05 0,09 klo ,15 0,04 0,07 klo Keskiarvo 0,17 0,07 0,10 mm/s Hajonta 0,17 0,039 0,052 Tunnusluku 0,35 0,14 0,20 mm/s Luokka D B C Suurimman tärinän mittauspisteessä MP4 aiheutti 7.9 yöllä klo 1.38 pohjoiseen liikennöinyt juna. Juna kulki luultavasti tyhjänä (liite 1). Suurinta tärinä oli kohtisuorassa rataa vastaan (värähtelyn tunnusluku 0,35 mm/s, D-luokka). Pystysuunnassa tärinä oli selvästi pienempää (värähtelyn tunnusluku 0,14, B-luokka). Tärinä oli mittauspisteessä MP4 jonkin verran suurempaa kuin mittauspisteessä MP3. Alue 3 Alueen 3 mittauspisteiden sijainti on esitetty kuvassa 6 ja 7. Mittauspisteen MP5 etäisyys tavarajunien käyttämästä raiteesta oli noin 80 metriä ja mittauspisteen MP6 vastaava etäisyys noin 105 metriä. Mittauspisteissä MP5 ja MP6 rautatieliikennetärinä ei ylittänyt mittauksen kynnysarvoa 0,3 mm/s.

9 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 7 (13) MP6 MP5 Alue 3 Kuva 6. Alueen 3 mittauspisteet. MP5 Kuva 7. Mittauspiste MP5 oli rivitalon sokkelissa.

10 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 8 (13) 3 Tärinän siirtyminen rakennuksiin Tärinän siirtyminen maasta rakennuksiin arvioidaan muiden samantapaisissa olosuhteissa tehtyjen mittausten perusteella ja käyttäen VTT:n tiedotteen: Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi (Asko Talja ym. 2008) suosituksia. 3.1 Rakennuksen runko Rakennuksen rungon vaakasuuntaista värähtelyä tarkasteltiin alueen 2 mittauspisteen MP4 perusteella. Tässä mittauspisteessä maasta mitattu vaakasuuntainen (tran) tärinä oli suurinta (kuva 8). Värähtelytarkastelu on tehty keskiarvon perusteella. Kuva 8. Mitatut taajuuspainotetut tärinän tehollisarvot poikittaissuunnassa taajuuden suhteen. Mittauspisteessä MP4. VTT:n ohjeen mukaan tarkastelussa oletetaan värähtelyn voimistuvan resonanssissa nelinkertaiseksi. Tarkastelun tulokset on esitetty kuvassa 9. Rungon kokonaisvärähtely ylittää jonkun verran luokan C (0,30 mm/s) arvon, kun rungon ominaistaajuus on alueella noin 8 10 Hz. Tämä tarkoittaa sitä, että olisi vältettävä yksikerroksisten ryömintätilalla varustettujen asuinrakennusten suunnittelua alueella 2 lähempänä kuin noin 120 metriä radasta. Muiden rakennusten osalta rajoituksia ei ole.

11 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 9 (13) Rungon värähtelyn tunnusluku (mm/s) 0,35 Värähtelyn tunnusluku (mm/s) 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Maksimi Ominaistaajuus (Hz) Kuva 9. Rungon värähtelyn tunnusluku rakennuksen vaakasuuntaisen ominaistaajuuden suhteen 3.2 Välipohjat Rakennuksen välipohjien värähtelyä tarkastellaan alueen 2 mittauspisteen MP4 perusteella. Tässä mittauspisteessä maasta mitattu pystysuuntainen (vert) tärinä oli suurinta (kuva 10). Värähtelytarkastelu on tehty keskiarvon perusteella. Kuva 10. Mitatut taajuuspainotetut tärinän tehollisarvot pystysuunnassa taajuuden suhteen. Mittauspiste MP4.

12 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 10 (13) VTT:n ohjeen mukaan tarkastelussa oletetaan välipohjien värähtelyn voimistuvan resonanssissa kuusinkertaiseksi. Tarkastelun tulokset on esitetty kuvassa 11. Välipohjan värähtelyn tunnusluku (mm/s) Välipohjan värähtelyn tunnusluku (mm/s) 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0, Ominaistaajuus (Hz) Maksimi Kuva 11. Välipohjien värähtelyn tunnusluku rakennuksen pystysuuntaisen ominaistaajuuden suhteen. Välipohjien värähtely ei ylitä luokan C (0,30 mm/s) arvoa millään taajuusalueella. Liikennetärinä ei siten rajoita välipohjien suunnittelua. 4 Runkomelu Maassa liikkuva tärinä voi siirryttyään rakenteisiin heijastua kuultavaksi runkomeluksi. Maaliikenteessä runkomelua esiintyy yleensä taajuusalueella Hz. Asuinrakennuksissa avoratojen ympäristössä runkomelun tunnusluvun L paamax arvon suositellaan olevan pienempi kuin 35 db. Tällöinkin melu on vielä aistittavissa ja sillä voi olla vähäinen häiriövaikutus (VTT Tiedotteita, Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi, 2009). Runkomelun arviointi voidaan tehdä kolmella menetelmällä. Ensimmäinen perustuu varoetäisyyksien käyttöön, toinen taso perustuu laskennalliseen tarkasteluun ja kolmas mittauksiin. Tässä selvityksessä runkomelua tarkastellaan lähinnä varoetäisyyksiin perustuen. Varoetäisyystarkastelun mukainen etäisyys, jota kauempana tarkempi tarkastelu ei ole tarpeen, on noin 160 metriä. Tällöin runkomelun aiheuttajana on tavarajuna, jonka nopeus on 100 km/h ja maapohja kovaa eli moreenia, hiekkaa tai soraa. Kalliolla vastaava etäisyys on 200 metriä. Tällöin runkomelun voidaan arvioida alittavan rakennuksissa suositellun rajan 35 db. Varoetäisyyksien määritys VTT:n tiedotteessa perustuu lähtöolettamuksiin, mm. tavarajunan nopeuteen, jotka poikkeavat tarkasteltavan kohteen

13 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 11 (13) 5 Yhteenveto tiedoista. Näin ollen em. varoetäisyydet ovat lähinnä ylärajan arvoja. Käytännössä turvallinen etäisyys on lähempänä rataa. Tehdyissä mittauksissa tärinä oli tyypillisesti laajakaistaista välillä 5 50 Hz. Hallitsevin taajuusalue oli 5 15 Hz. Tärinän taajuus on runkomelutarkastelussa alhainen ja tämä vähentää selvästi runkomeluriskiä. Suurin runkomeluriski on perustettaessa kalliolle radan läheisyydessä. Tällöin voidaan arvioida, että runkomelun ohjearvo 35 db alittuu, kun etäisyys radasta on kalliolle perustettaessa yli 100 metriä ja muulla maapohjalla yli 75 metriä. teki syksyllä 2012 tärinäselvityksen Parikkalan kunnan keskustaajaman asemakaavan päivitystä varten. Tärinähaitan arviointi perustuu pääosin tärinämittauksiin maasta ja rakennusten sokkeleista. Selvityksessä sovellettiin värähtelyluokan C ohjearvoja. Tärinämittauspisteet valittiin kolmelta alueelta Joensuu Imatra junaradan läheisyydestä. Laskennallisesti tarkasteltiin rakennuksen rungon ja välipohjien värähtelyä. Runkomelun suuruus arvioitiin lähinnä VTT:n ohjeiden turvaetäisyyksien perusteella. Ainoastaan alueella 2 mittauspisteissä MP3 ja MP4 junaliikennetärinä ylitti mittausten kynnysarvon. Tälläkin alueella tärinätasot olivat verrattain alhaisia. Tämä oli ennakkoon odotettavissa, koska radan lähialue on yleensä moreenia, hiekkaa, soraa tai paikoin kalliota. Rungon ja välipohjien värähtelytarkastelut tehtiin mittauspisteen MP4 mittausten perusteella. Mittauspisteessä MP4 tärinä oli suurinta. Tärinäselvityksen mukaan rakennukset tulee suunnitella pääsääntöisesti vähintään 75 metrin etäisyydelle radasta. Poikkeuksena ovat kallioalueet, joilla voi esiintyä runkomelua, näillä alueilla pienin suositeltava etäisyys radasta on 100 metriä. Etäisyyttä voidaan pienentää yksityiskohtaisemman runkomeluselvityksen perusteella, jossa otetaan tarkemmin huomioon rakennuksen kantavan rungon materiaali. Esimerkiksi puurakenteita käyttämällä runkomelua voidaan vähentää. Toinen poikkeus on alueen 2 urheilukentän alueella, täällä ei suositella yksikerroksisten ryömintätilaisten rakennusten suunnittelemista alle 120 metrin etäisyydelle radasta. Mittausten perusteella rautatietärinästä ei ole odotettavissa haittaa normaalikuntoisille rakennuksille ja rakenteille. Sami Kurkela Aluepäällikkö,ins.YAMK. Matti Hakulinen Johtava asiantuntija, TkL

14 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 12 (13). LIITE 1. JUNATIEDOT Junapaino sarakkeessa (t/m) on korostettu raskaat tavarajunat (> 3 ton/pituusmetri) sekä suurimman tärinän aiheuttaneet junat ruskealla taustoituksella.

15 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY Raportti 13 (13) LIITE 2, TÄRINÄN KUVAAMISEN KÄSITTEITÄ Värähtelyn tunnusluku v w,95 = v w ka + 1,8 σ v w ka σ on 15 suurimman värähtelyn keskiarvo on 15 suurimman värähtelyn keskihajonta