HATTULAN KUNTA HATTULAN OYK, TÄRINÄSELVITYS

Transkriptio

1 Vastaanottaja Hattulan kunta Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 08/2010 HATTULAN KUNTA HATTULAN OYK, TÄRINÄSELVITYS

2 HATTULAN KUNTA HATTULAN OYK, TÄRINÄSELVITYS Päivämäärä 10/08/2010 Laatija Jussi Kurikka-Oja Tarkastaja Jouko Noukka Hyväksyjä Kuvaus Raportti Viite Ramboll Pakkahuoneenaukio 2 PL TAMPERE T F

3 SISÄLTÖ 1. Johdanto 1 2. Lähtökohdat 1 3. Tärinän arviointiin liittyvä ohjeistus ja menettelytavat Yleistä Arviointitason 1 mukainen arviointi Arviointitason 2 mukainen arviointi Tärinän pystysuuntaisen heilahdusnopeuden arviointi Tärinähaitan arviointiperusteet 3 4. Tärinämittausten suorittaminen 4 5. Tulosten arviointi Mittaustulokset Laskentatulokset 6 6. Johtopäätökset 7

4 1 1. JOHDANTO Hattulan kunnassa Katinalan ja Parolan alueille ollaan valmistelemassa osayleiskaavaa. Tämän työn tarkoituksena on tarkastella raideliikenteen aiheuttamaa tärinää kyseisillä alueilla. Työn on tilannut Hattulan kunta, jossa yhdyshenkilönä on toiminut tekninen johtaja Janne Teeriaho. Ramboll Finland Oy:ssä työn projektipäällikkönä on toiminut ins. (AMK) Timo Korkee, laadunvalvojana ja asiantuntijana toimi DI Jouko Noukka. Mittaukset ja raportoinnin suoritti DI Jussi Kurikka-Oja. 2. LÄHTÖKOHDAT Tutkimusalueet rajoittuvat läntiseltä sivultaan Riihimäki-Tampere rataan. Alueilla on olemassa olevaa asutusta ja osa alueista on viljelyskäytössä. Alueiden sijainti esitetään kuvassa 2.1. Kuva 2.1 Tutkimusalueet Parola ja Katinala Alueen ohittaa normaalina arkivuorokautena noin 100 junaa vuorokaudessa. Näistä noin 30 on tavarajunia, loput henkilöjunia. Tavarajunien massat vaihtelevat välillä 130 t 3500 t. Nopeudet vaihtelevat tavarajunilla km/h välillä junasta riippuen. Henkilöjunien massat ovat välillä 809 t 116 t, nopeudet vaihtelevat välillä 120 km/h 200 km/h. Alueiden maaperä on Geologian tutkimuskeskuksen GeoKartta-palvelun tietojen perusteella Parolassa pääosin hieta, Katinalassa siltti/savi/liejusavi.

5 2 3. TÄRINÄN ARVIOINTIIN LIITTYVÄ OHJEISTUS JA ME- NETTELYTAVAT 3.1 Yleistä VTT:n julkaisua "Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa, VTT Working Papers 50, Espoo 2006 käytetään Suomessa yleisesti liikennetärinän arvioinnissa. Julkaisussa esitetään tärinän arviointimenettely kolmella eri tarkkuustasolla. Arviointitasolla 1 tarkastelu perustuu kokemusperäisiin turvaetäisyyksiin, jossa huomioidaan maaperän ominaisuudet ja liikenteen tyyppi. Tarkastelulla selvitetään onko varsinainen värähtelytarkastelu lainkaan tarpeen. Arviointitaso 2 perustuu laskennallisiin arvoihin tai tarkistusluonteisiin tärinämittauksiin, jolloin liikenteen ja maaperän ominaisuudet voidaan ottaa tarkemmin huomioon. Arviointitasoa 2 suositellaan käytettäväksi, kun yleiskaavassa tai asemakaavassa rakentamista ohjataan yksityiskohtaisesti määrätyllä alueella ja arviointitason 1 perusteella alue on riskialuetta. Arviointitason 3 tarkastelu perustuu aina riittävän pitkäaikaisiin tärinämittauksiin. Tason 3 käyttöä tarvitaan, mikäli arviointitason 2 laskennallisella tarkastelulla ei saada riittävän luotettavaa kuvaa maaperän pystyvärähtelyn suuruudesta, tai halutaan rakentaa alueelle, jolla arviointitason 2 mukaan tärinä voi ylittää suositusarvon. 3.2 Arviointitason 1 mukainen arviointi Arviointitason 1 mukaiset turvaetäisyydet esitetään taulukossa 3.1. Jos suunniteltu asutus sijoittuu taulukon turvaetäisyyden ulkopuolelle, ei tarkempaa tärinäselvitystä tarvita. Taulukko 3.1 VTT:n ohjeen mukaiset turvaetäisyydet Suositeltava Pehmein maalaji Liikennetyyppi turvaetäisyys väylän alla 500 m Tavarajunaliikenne (3500 tn, 90 km/h) Pehmeä maa 200 m Pikajunaliikenne (140 km/h) Pehmeä maa 100 m Tavara- ja pikajunat Kova maa 100 m Raskas maantieliikenne (100 km/h, sileä) Pehmeä maa 100 m Hidastetöyssyt, raskas liikenne (40 km/h) Pehmeä maa 50 m Raskas katuliikenne (40 km/h, sileä) Pehmeä maa 15 m * Raskas maantie- ja katuliikenne (myös töyssyt) Kova maa * Ei koske väyliä, joilla on vain tilapäisesti raskasta liikennettä Koska tarkasteltavat alueet rajoittuvat koko matkalta rautatiealueeseen, on alueen tärinätasoa tutkittava tarkemmin. Tarkempi, arviointitason 2 mukainen tarkastelu tehdään laskentamallin ja alueella suoritettujen tarkistusluontaisten mittausten pohjalta. 3.3 Arviointitason 2 mukainen arviointi Laskentamallina käytetään ns. käsinlaskentamenetelmää, joka perustuu Norjassa kehitettyyn puoliempiiriseen ennustemalliin. Mallissa huomioidaan sekä fysikaalinen teoria sekä laskentamallia varten tehdyt tärinämittaukset.

6 Tärinän pystysuuntaisen heilahdusnopeuden arviointi Laskentamalli perustuu kaavaan v = v B D0 0 ks kg k R, (1) D joka kuvaa pystysuuntaisen tärinän heilahdusnopeuden maksimin (V z, max ) leviämistä etäisyydelle D. k S huomioi junan nopeuden, Lausekkeessa v0on maanpinnan pystysuuntaisen värähtelyn vertailuarvo etäisyydellä D0 radasta. Kerroin nöivän kaluston kunnon. k G huomioi junan painon ja Tarkasteltavissa kohteissa laskenta tehtiin seuraavilla arvoilla: k R radan sekä sillä liiken- Katinalassa vertailuheilahdusnopeutena v 0 käytettiin taulukoitua arvoa normaalille koheesiomaalajille (savi) (lukuarvo 0,8 mm/s), etäisyyseksponenttina B käytettiin samaten taulukoitua arvoa normaalille koheesiomaalajille (lukuarvo 0,6). k R :n arvona käytettiin lukuarvoa 1,3 (uusi, moniraiteinen rata). Parolassa vertailuheilahdusnopeutena käytettiin taulukoitua arvoa karkearakeisille maalajeille (hiekka) (lukuarvo 0,5 mm/s), etäisyyseksponenttina B käytettiin lukuarvoa 1,5. k R :n arvona käytettiin lukuarvoa 1,3 (uusi, moniraiteinen rata) Tärinähaitan arviointiperusteet v w,95 Tärinän aiheuttamaa mahdollista haittaa asuinmukavuudelle maankäytön suunnittelussa arvioidaan tunnusluvun perusteella. Tunnusluku perustuu yksittäisten liikennetapahtumien suurimpiin värähtelyn tehollisarvoihin ja niiden perusteella laskettuun keskiarvoon ja hajontaan seuraavasti: v = 15 suurimman yksittäisen tapahtuman keskiarvo + 1,8 x 15 suurimman yksittäisen tapahtuman w,95 hajonta. Tilastollisesta luonteesta johtuen se voidaan tarkasti määrittää vain pitkäaikaisten mittausten avulla. Arviointitason 2 mukaisessa tarkastelussa tehollisarvo (ja tunnusluku) voidaan arvioida kohdan mukaan lasketun pystysuoran heilahdusnopeuden maksimin pohjalta kertomalla maksimitaso luvulla 0,4 0,6, riippuen värähtelyn dominoivasta taajuudesta. Tässä tarkastelussa käytetään kerrointa 0,5. Lisäksi maaperästä rakennuksiin siirtyvä tärinä huomioidaan kertoimella 2. Tunnusluvun perusteella rakennuksille on annettu suositus rakennusten värähtelyluokituksesta, joka esitetään taulukossa 3.2.

7 4 Taulukko 3.2 Rakennusten värähtelyluokitus häiritsevyyden arvioinnissa Värähtely- Kuvaus v (mm/s) luokka värähtelyolosuhteista w, 95 Hyvät asuinolosuhteet A 0,10 (Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyitä) Suhteellisen hyvät asuinolosuhteet B (Ihmiset voivat havaita värähtelyt, 0,15 mutta ne eivät ole häiritseviä) Suositus uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa C (Keskimäärin 15 % asukkaista pitää värähtelyitä 0,30 häiritsevinä ja voi valittaa häiriöistä) Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla D (Keskimäärin 25 % asukkaista pitää värähtelyitä 0,60 häiritsevinä ja voi valittaa häiriöistä) Rakennusten vaurioriskin arvioimiseen on olemassa VTT:n ohje Rautatieliikenteen tärinän vaikutus rakenteisiin vaurioalttiuden kartoittaminen ja mittaaminen. Ohjeen perusteella määritellään tärinän aiheuttaman heilahdusnopeuden resultantin huippuarvo, jonka perusteella tehdään alueen värähtelyluokitus. Värähtelyluokitus on esitetty taulukossa 3.3. Taulukko 3.3. Rakennusten värähtelyluokitus vaurioriskin arvioinnissa Värähtelyluokka V H Kuvaus värähtelyolosuhteista Kohonneen tärinäalttiuden alue, vauriot mahdollisia. Vähäisen tärinäalttiuden alue, haitat mahdollisia. Heilahdusnopeuden resultantin huippuarvo v B (mm/s) E Haitat epätodennäköisiä TÄRINÄMITTAUSTEN SUORITTAMINEN Mittaukset suoritettiin valvottuina, jolloin mittaaja havainnoin mittausajankohdan liikennettä mittausten yhteydessä. Mittauksissa käytettiin seuraavaa laitteistoa: Sinus SoundBook, 8-kanavainen ääni- ja tärinäanalysaattori o Sarjanumero MMF:n valmistama kolmiakselinen tärinäanturi, tyyppi KS813B o Sarjanumero MMF:n valmistama yksiakselinen tärinäanturi, tyyppi KS48B o Sarjanumerot 5028, 5030, 5039 ja Instantell MiniMate-Plus 3-kanavainen tärinämittari Tärinämittauspisteitä oli yhteensä Katinalassa 4 (MMF-anturit) ja Parolassa 1 (MiniMate). Valvotuissa mittauksissa käytetyt tärinäanturit on kalibroitu PCB-394C06 vakiotärinälähteellä, joka on tehdaskalibroitu Anturit kiinnitettiin mittausten aikana 300/150 mm maapiikkeihin joko ruuvaamalla (yksiakseliset anturit ja MiniMate) tai magneetilla (3d-anturi). Anturien päälle asetettiin hiekkasäkit. Mittalaite tallensi mittausdataa jatkuvasti, 1 s näytteenottovälillä. Mittaussignaalia ei tallennettu. Mittausdata käsiteltiin hyödyntäen Noise & Vibration Works ohjelmistoa ja Microsoft Exceliä. Kuvissa 4.1 ja 4.2 esitetään mittauspisteiden sijainti tutkimusalueilla. Pisteeseen 1 sijoitettiin 3Danturi, pisteisiin 2-4 yksiakseliset tärinäanturit ja Parolan pisteeseen P1 MiniMate-tärinämittari.

8 P1 Kuvat 4.1 ja 4.2 Mittauspisteiden sijainti tutkimusalueilla 5. TULOSTEN ARVIOINTI 5.1 Mittaustulokset Raideliikenteen tärinämittausten tulokset esitetään taulukossa 5.1 Taulukko 5.1. Mittaustulokset , raideliikenne, Katinala Aika Tapahtuma (juna, tyyppi, kulkusuunta) MP1 Vaaka, rataa vastaan MP1 Vaaka, radan suuntaan MP1, Pystysuunta MP2, Pystysuunta MP3, Pystysuunta Heilahdusnopeuden tehollisarvo, mm/s MP4, Pystysuunta 1241 IC2, HKI 0,15 0,17 0, Ratatyökone, TRE 0,10 0,08 0,09 0,16 0,08 0, IC, TRE 0,12 0,15 0,16 0,22 0,09 0, SMT, HKI 0,08 0,09 0,05 0,07 0,05 0, Pendolino, TRE 0,17 0,16 0,18 0,25 0,11 0, IC2, HKI 0,10 0,09 0,11 0,13 0,08 0, SMT, TRE 0,05 0,07 0,06 0,08 0,05 0, IC, TRE 0,15 0,18 0,14 0,19 0,11 0, Tavarajuna 20v, TRE 0,10 0,10 0,08 0,12 0,06 0, Tavarajuna 18v, TRE 0,27 0,20 0,31 0,36 0,28 0, IC2, HKI 0,10 0,10 0,12 0,14 0,08 0, IC2, TRE 0,13 0,15 0,15 0,22 0,08 0, Pendolino, TRE 0,15 0,16 0,17 0,20 0,09 0, IC2, HKI 0,12 0,12 0,12 0,13 0,09 0, SMT, HKI 0,08 0,08 0,07 0,07 0,06 0, IC, TRE 0,12 0,16 0,16 0,20 0,09 0, Pendolino, HKI 0,12 0,12 0,12 0,13 0,09 0, Pendolino, TRE 0,18 0,17 0,17-0,12 0,12 Tärinätapahtumien hallitsevat taajuudet ovat 6,3 Hz ja 13 Hz. Mittaajan havaintojen perusteella mittausjakson painavin juna oli VR:n toimittamien tietojen mukaan suurimman tärinän aiheuttanut, 1442 tutkimusalueen ohittanut tavarajuna, jonka massa oli noin 1200 t.

9 6 Parolan mittauspisteessä ei todettu mittausjakson aikana yli 0,30 Vz, max ylityksiä. 5.2 Laskentatulokset Laskentamallin avulla tarkasteltiin 100 km/h nopeudella kulkevien tavarajunien, joiden massa on t, aiheuttamaa tärinää rakennuksissa. Laskenta perustuu VR:n junaliikennetietoihin, joissa arkivuorokauden aikana massaltaan suurimpien tavarajunien nopeus on 100 km/h ja massat enimmillään 3500 t. Laskentatulokset esitetään kuvassa 5.1 Katinalan osalta ja kuvassa 5.2 Parolan osalta. 1,00 Rakennuksiin siirtyvän tärinän odotusarvo, RMS, mm/s Heilahdusnopeus, mm/s 0,80 0,60 0,40 0, t 1500 t 2000 t 2500 t 3000 t 3500 t 0, Kuva 5.1 Rakennuksiin siirtyvän tärinän odotusarvo, Katinala, metrin etäisyydellä lähimmästä raiteesta (0,30 mm/s raja esitetty punaisella katkoviivalla). 1,00 Rakennuksiin siirtyvän tärinän odotusarvo, RMS, mm/s Heilahdusnopeus, mm/s 0,80 0,60 0,40 0, t 1500 t 2000 t 2500 t 3000 t 3500 t 0, Kuva 5.1 Rakennuksiin siirtyvän tärinän odotusarvo, Parola, metrin etäisyydellä lähimmästä raiteesta (0,30 mm/s raja esitetty punaisella katkoviivalla).

10 7 6. JOHTOPÄÄTÖKSET Mittausten ja laskennallisten arvioiden pohjalta Parolan kaava-alueella uusille rakennuksille sovellettava luokan C Suositus uusien väylien ja rakennusten suunnittelussa raja 0,30 mm/s alitetaan, kun rakennusten etäisyys rataan nähden on vähintään 45 metriä. Katinalan kaava-alueilla vaadittava etäisyys luokan C-rajan alittumiseksi on huomattavasti suurempi maaperäeroista johtuen. Mittausten ja laskentatulosten perusteella luokan C raja alitetaan, kun etäisyys rataan nähden on vähintään 180 metriä. Etäisyys perustuu seuraaville oletuksille: Rakennusten lattiat eivät ole maanvaraisia Rakennukset eivät ole yksikerroksisia eikä niitä ole perustettu paaluille Rakennukset ovat alle 5-kerroksisia Jos alueelle sijoitetaan rakennuksia, jotka ovat yksikerroksisia ja paaluille perustettuja, riittää suojaetäisyydeksi 70 metriä. Kuvassa 6.1 esitetään Katinalan kohteen suositeltavat suojaetäisyydet. Kuva 6.1, Katinalan suojaetäisyydet (Pohjakartta Maanmittauslaitos lupa nro 7/MYY/10)