VT3 tärinämittaukset, Laihia

Transkriptio

1 VT3 tärinämittaukset, Laihia Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus Jussi Kurikka-Oja

2 1 Taustatiedot Tässä tärinämittausraportissa kuvataan Laihialla VT3:n varrella tehtyjen tärinämittausten toteuttamistapa ja esitetään mittaustulokset. Mittaukset on suoritettu ennen VT3:lla tehtäviä parannustöitä tärinän voimakkuuden selvittämiseksi nykytilanteessa. Mittaukset toistetaan parannustöiden valmistumisen jälkeen, jolloin tuloksia vertaamalla voidaan arvioida tehtyjen toimenpiteiden vaikutusta tärinän voimakkuuteen tieliikenteen aiheuttaman tärinän vaikutusalueella olevissa kohteissa. 2 Menetelmät ja lähtötiedot 2.1 Tärinän häiritsevyyden arviointi Pohjana tärinän häiritsevyyden arvioinnille käytetään VTT:n julkaisussa Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa, VTT Working Papers 50, Espoo 2006 esitettyä rakennusten värähtelyluokitusta (Taulukko 1): Taulukko 1. Rakennusten värähtelyluokitus häiritsevyyden arvioinnissa, VTT 2006 Värähtelyluokka A B C D Kuvaus v (mm/s) w, 95 värähtelyolosuhteista Hyvät asuinolosuhteet 0,10 (Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyitä) Suhteellisen hyvät asuinolosuhteet (Ihmiset voivat havaita värähtelyt, 0,15 mutta ne eivät ole häiritseviä) Suositus uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa (Keskimäärin 15 % asukkaista pitää värähtelyitä 0,30 häiritsevinä ja voi valittaa häiriöistä) Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla (Keskimäärin 25 % asukkaista pitää värähtelyitä 0,60 häiritsevinä ja voi valittaa häiriöistä) Rakennusten värähtelyluokituksessa rakennukset on jaettu luokkiin A-D tärinän tunnusluvun v w, 95 perusteella. Tunnusluku perustuu yksittäisten liikennetapahtumien suurimpiin värähtelyn taajuuspainotettuihin tehollisarvoihin ja niiden perusteella laskettuun keskiarvoon ja hajontaan seuraavasti: v w, 95 = 15 suurimman yksittäisen tapahtuman keskiarvo + 1,8 x 15 suurimman yksittäisen tapahtuman hajonta. Taulukoituja tunnuslukuja sovelletaan asuinrakennuksille. Tunnuslukuja voidaan soveltaa myös muille kuin asuinrakennuksille VTT:n julkaisun Ohjeita liikennetärinän arviointiin, Espoo 2011 mukaan: 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 (Talja 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,

3 VT3 tärinämittaukset, Laihia (8) että liikenteen ei katsota haittaavan lepoa, tavoiteraja voi olla kaksinkertainen esitettyihin arvoihin nähden. Julkaisussa Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa esitetään kolme eri arviointitasoa käytettäväksi eri olosuhteissa: Arviointitasolla 1 tarkastelu perustuu taulukoituihin turvaetäisyyksiin, joiden avulla huomioidaan tärinän aiheuttaja ja paikalliset olosuhteet. Tämän tarkastelun perusteella voidaan arvioida, sijaitseeko alue tärinän suhteen riskialueella. Arviointitaso 2 perustuu laskennallisiin arvoihin tai tärinämittauksiin, jolloin liikenteen ja maaperän ominaisuudet voidaan arvioida tarkemmin. 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 (viikon kestäviin) 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. Tässä selvityksessä on käytetty arviointitason 3 mukaisia, viikon kestäviä tärinämittauksia. 2.2 Tärinän arviointi rakenteiden kannalta Tärinän heilausnopeuksille on määritelty raja-arvot rakennusten vaurioitumisalttiuden arvioimiseksi VTT:n julkaisussa Rautatieliikenteen tärinän vaikutus rakenteisiin. Kuva 1. Tärinäalttiusluokat rakenteiden tärinän arvioinnin kannalta.

4 2.3 Tärinän laskennallinen arviointi Ennen mittausten aloitusta tärinän riskialueita kartoitettiin VTT:n julkaisussa kuvatuilla laskennallisilla menetelmillä, joka huomioi liikenteen nopeuden sekä tien pinnan epätasaisuuden. Laskennallisen arvioinnin tulokset esitetään kuvassa 1: 2.4 Mittaukset Kuva 1. Alustava tärinän laskennallinen arviointi Alueella toteutettiin tärinämittaukset Mittausjärjestelyistä vastasi Sito Oy:n alikonsulttina Kalliotekniikka Consulting Engineers Oy. Mittauspisteiden sijainnit esitetään kuvassa 2 sekä taulukossa 2: Kuva 2. Mittauspisteiden sijainti

5 VT3 tärinämittaukset, Laihia (8) Taulukko 2. Mittauspisteiden sijainti KOTIVUORENTIE LAIHIA NIITTYTIE LAIHIA MUURARINTIE LAIHIA PARTURINTIE LAIHIA Leipurintie LAIHIA LEIPURINTIE LAIHIA Mittaukset suoritti Kalliotekniikka Consulting Engineers Oy. Käytettävät mittalaitteet olivat tyyppiä Instantell Minimate, mittausanturit olivat kolmiakselisia (vaakasuunnat, pystysuunta). Mittaukset tehtiin kiinteistöjen perustuksesta (sokkelista). Sokkelista tehdyt mittaukset voidaan luotettavasti toistaa myöhemmin. Lisäksi mitattaessa rakennusten perustuksista voidaan luotettavimmin ehkäistä kiinteistön normaalista käytöstä aiheutuva tärinä sekä minimoida mittauksesta asumiselle aiheutuvat häiriöt viikon mittausjakson aikana. 2.5 Maaperä Luonnollinen maanpinta on kohdealueella noin tasolla Maaperä on kuivakuorikerroksen alapuolella sulfidipitoista liejuista savea ja silttiä noin 2 8 m syvyydelle, jonka alapuolella on moreenia ennen kallionpintaa. Saven/siltin redusoimaton suljettu leikkauslujuus vaihtelee välillä 7 25 kpa ja vesipitoisuus noin välillä %. Häiriintymättömille näytteille tehtyjen ödometrikokeiden perusteella alueen savikerrokset ovat lievästi ylikonsolidoituneita. Ylikonsolidaatiota on noin 30 kpa 2 metrin syvyyteen maanpinnasta ja syvemmissä maakerroksissa noin 20 kpa. 3 Mittaustulokset Jokaisessa mittauspisteessä rekisteröitiin tapahtumia, jotka keston, voimakkuuden ja taajuussisällön perusteella voitiin luokitella tieliikenteestä aiheutuneiksi. Rakennusten perustuksista mitatut tulokset esitetään 15. suurimman tapahtuman perusteella laskettuina värähtelyn tunnuslukuina V w, 95, mikäli pisteessä on mitattu vähintään 15 tapahtumaa. Jos tapahtumia oli vähemmän, tuloksena ilmoitetaan kaikkien tieliikenteestä aiheutuvien tapahtumien perusteella laskettu tunnusluku. Tunnusluku v w, 95 on muodostettu mittaustulosten (v max, 95 ) perusteella käyttäen kaavaa:, Jossa V w, 95 on tehollisarvoon perustuva tunnusluku, v max, 95 mittaustulosten/huippuarvojen perusteella määritetty tunnusluku, f 0 on 3,5 hz ja f on jokaisen, 15. suurimman tärinätapahtuman hallitseva värähtelytaajuus. Mittaustulokset mittauspisteittäin esitetään taulukossa 3:

6 Taulukko 3. Mittaustulokset Mittauspiste Tärinän tietä vastaan oleva vaakakomponentti (X) v w, 95 (mm/s) Tärinän pystysuuntainen komponentti (Z) v w, 95 (mm/s) Tärinän tien suuntaan oleva vaakakomponentti (Y) v w, 95 (mm/s) Tieliikenteestä aiheutuneita tapahtumia n 1 0,23 1,10 0, ,21 0,28 0, ,47 0,52 0, ,20 0,64 0, ,19 0,31 0, ,36 0,60 0,23 7 Mittaustulosten perusteella tärinän hallitseva taajuus on tyypillisesti 4-7 hz välillä. 3.1 Sisätilojen tärinän arviointi Rungon värähtely Perustuksesta mitatun tärinän voimakkuuden avulla voidaan arvioida rakennuksen rungon ja sisätilojen tärinää VTT:n julkaisussa Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi esitettyjen menetelmien avulla. Rungon värähtely voidaan määrittää yleiseen voimistumiseen perustuen suurimman perustuksen värähtelyn tunnusluvun avulla kaavalla: Kerroin k 1 runko on 1,5 kaksi- tai useampikerroksisille rakennuksilla ja 1,0 yksikerroksisille rakennuksille, joita ei ole perustettu paaluille. Mitatuille kohteille tarkastelu tehdään 2. kerroksisten rakennusten perusteella. Kaksi- tai useampikerroksisille rakennuksille tehdään lisäksi rungon resonanssitarkastelu. Resonanssitarkastelu tehdään perustuksen vaakasuuntaisen värähtelyn perusteella sillä 1/3-oktaavikaistan värähtelykomponentilla, joka osuu tarkasteltavan rakennuksen rungon ominaistaajuudelle. Tyypillisesti rakennuksen ominaistaajuus 1-2 kerroksisilla rakennuksilla on 5-10 hz. Vaakavärähtely lasketaan kaavalla: Jossa kerroin k 2 runko on 4. Rungon värähtelyn arviointi tehdään sen perusteella, kumpi arvoista v w1 runko v w2 runko on suurempi. Tarkastelun perusteella yleiseen voimistumiseen perustuva tarkastelu antaa suuremmat tulokset rungolle, koska pystysuuntaisen tärinä on mittaustuloksissa hallitseva. Taulukossa 4 esitetään rungon värähtelyn arvioinnin tulokset:

7 VT3 tärinämittaukset, Laihia (8) Taulukko 4. Rungon värähtelyn arviointi Rungon arvioitu värähtely Mittauspiste v runko w1 (mm/s) 1 1,65 2 0,51 3 0,81 4 0,96 5 0,51 6 0, Lattioiden värähtely Lattioiden värähtely voidaan määrittää yleiseen voimistumiseen perustuen suurimman perustuksen värähtelyn tunnusluvun avulla kaavalla: Kerroin k 1 lattia on 1,5. Lisäksi tehdään resonanssitarkastelu. Resonanssitarkastelu tehdään perustuksen pystysuuntaisen värähtelyn perusteella sillä 1/3-oktaavikaistan värähtelykomponentilla, joka osuu tarkasteltavan rakennuksen lattian ominaistaajuudelle. Tässä tarkastelussa oletetaan lattioiden olevan kevyitä ja puurunkoisia, jolloin ominaistaajuus on tyypillisesti 8-30 Hz. Pystyvärähtely lasketaan kaavalla: Jossa kerroin k 2 lattia on 6. Lattian värähtelyn arviointi tehdään sen perusteella, kumpi arvoista v w1 lattia v w2 lattia on suurempi. Tarkastelun perusteella yleiseen voimistumiseen perustuva tarkastelu antaa suuremmat tulokset rungolle, koska pystysuuntaisen tärinä on mittaustuloksissa hallitseva. Taulukossa 4 esitetään rungon värähtelyn arvioinnin tulokset: Taulukko 6. Lattian värähtelyn arviointi Lattian arvioitu värähtely Mittauspiste v lattia w1 (mm/s) 1 1,65 2 0,43 3 0,81 4 0,96 5 0,51 6 0,87

8 4 Tulosten arviointi Mittaustulosten perusteella alueen rakennuksiin kohdistuu tärinää, joka on havaittavissa ja rakennusten värähtelyluokitusten mukaan voi vaikuttaa häiritsevältä. Alueella sovelletaan tärinän häiritsevyyden kannalta rakennusten värähtelyluokituksen luokkaa D, joka on suositus vanhoille asuinalueille. D-luokan raja-arvo tärinän tunnusluvulle on 0,60 mm/s. Rakenteiden vaurioitumisriskin kannalta tuloksia arvioidaan tärinäalttiusluokan II mukaan, jolloin raja-arvo tärinän resultantille on 4 mm/s. Mittaukset suoritettiin rakennusten perustuksista häiriöttömän mittauksen ja mittauksen mahdollisen myöhemmän toistamisen mahdollistamiseksi. Mittauspisteiden lähellä oleva maaperä ja mittauspisteiden etäisyys tiehen nähden vastaa muuta suunnittelualuetta, joten tuloksia voidaan käyttää myös mittauspisteiden ympäristössä. Perustuksista mitattuna tunnusluku ylittyy selvästi yhden mittauspisteen pystysuuntaisen komponentin osalta. Muilta osin mittaustulokset ovat D-luokan raja-arvon tasalla tai alle. Tärinän resultantin maksimiarvo ei ylitä 4 mm/s, joten luokituksen mukaan tärinä ei aiheuta rakenteiden vaurioitumisriskiä. Rakennusten sisätilojen tärinätason arviointi tehtiin VTT:n esittämillä menetelmillä. Tulosten perusteella neljässä mittauskohteesta kuudesta ylitetään 0,60 mm/s arvo tärinän tunnusluvulle, jota käytetään tärinän häiritsevyyden arvioinnissa nykyisissä rakennuksissa. Tulosten perusteella voidaan pitää todennäköisenä, että suurimmat tärinätapahtumat aiheutuvat tieliikenteen ylittäessä tien pinnan epätasaisuudet, kuten kaivon kannet. Mittaustulosten perusteella noin 90 % kaikista tärinätapahtumista ajoittuu aikavälille 7-22.