Tärinäselvitys Nivalan aseman kohdalla

Transkriptio

1 NIVALAN KAUPUNKI Tärinäselvitys Nivalan aseman kohdalla RAPORTTI FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY P30366P002

2 RAPORTTI 1 (11) Mauno Aho Sisällysluettelo 1 Johdanto Lähtötiedot Maaperä Liikenne Arviointiperusteet, tärinä Arvioitavat kohteet Menetelmät, tärinä Tulokset Mittaustulokset Keskiarvo 15 suurimmasta heilahdusnopeudesta Maksimiarvot Arvio tärinän leviämisestä Mittauslinja Mittauslinja Arvio vaurioherkkyydestä Arvio tärinäluokasta Epävarmuusarvio Johtopäätökset Liitteet: Liite1_Mittauspisteet.pdf (A3) Liite2_Vaurioriskialueet.pdf (A3) Liite3_MukavuusluokkaC-alue.pdf (A3)

3 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 1 (10) Tärinäselvitys Nivalan aseman kohdalla 1 Johdanto 2 Lähtötiedot 2.1 Maaperä Selvityksen tarkoitus on mittauksin selvittää Nivalan rautatieaseman koillispuolella sijaitsevien kiinteistöjen herkkyys rautatieliikenteen aiheuttamalle tärinälle. Kiinteistöt ovat teollisuuskäytössä. Mittausten aikana käynnissä oli Bestglass Oy tilojen laajennuksen rakennustyöt. Kuva 1: Tutkimusalue ja maaperäkartan tiedot (Paikkatietoikkuna 2016, GTK). Maanmittauslaitoksen/GTK maaperäkartan mukaan alueen pintamaa on pääosin turvetta ja pohjamaa savea. Radan ja ratapihan kohdalla on tuntematon kerros täyttömaata. VTT julkaisun WP50 mukaan henkilöjunien aiheuttama pystysuuntainen heilahdusnopeus 15 m etäisyydellä raiteesta olisi siten 0,7 1,2 mm/s ja etäisyyseksponentti 0,5 1.

4 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 2 (10) 2.2 Liikenne Välittömästi alueen lounaispuolella on Nivalan aseman ratapiha. Linjaraide ja sivuutusraide sijaitsevat ratapihan toisessa laidassa. Henkilöliikenteenä on kaksi edestakaista päivittäistä vuoroa Ylivieska-Iisalmi. Liikenteen valtaosan muodostavat tavarajunat. Tavarajunia rataosalla kulkee pääosin yöaikaan, jolloin henkilöjunaliikennettä ei ole. Mittausjakson aikana suurimmat junamassat olivat alle 2000 tonnia. Rataosan suurin akselipaino on 225 kn. Sivuutusraiteen pituus on 825 metriä, joten suurin teoreettinen junamassa malminkuljetuksessa olisi noin 5000 t. Taulukko 1: Mittauksen aikana kulkeneet junat Taulukon tiedot sisältävät radanpitäjän ja liikennöitsijän ei-julkista tietoa, joten sitä ei voi esittää julkisessa dokumentissa. 2.3 Arviointiperusteet, tärinä Voimakas tärinä voi aiheuttaa rakennevaurioita. Vaurioriski esitetään VTT raportissa VTT-R kolmena luokkana: Taulukko 2: Vaurioriskiluokitus Luokka V H E Kuvaus Lähinnä rataa oleva alue, jossa maaperän tärinä on niin voimakasta, että se voi aiheuttaa vahinkoriskin rakennuksille tai rakenteille. Hyväkuntoisiin ja tavanomaisiin rakennuksiin ei yleensä aiheudu niiden käyttökelpoisuutta haittaavia vaurioita, jos liikennetärinä on huomioitu resonanssille herkkien rakenteiden suunnittelussa. Tärinä on kuitenkin selvästi havaittavaa ja häiritsee usein asumismukavuutta. Vaurioriskin arvioinnissa tulee ottaa huomioon rakennuskanta ja käytetyt rakennusmateriaalit. Tärinä ei aiheuta normaalikuntoisten rakenteiden vaurioitumista, muitta voi häiritä asumismukavuutta. Vaikutus asumismukavuuteen on tarkistettava erikseen VTT tiedotteen 2569 mukaan. VTT on raportissaan esittänyt myös raideliikenteen aiheuttaman tärinän vaurioriskistä seuraavat suositukset maalajeittain. Maanpinnan värähtely ei saa pystysuunnassa eikä kummassakaan vaakasuunnassa ylittää taulukossa esitettyjä arvoja. Taulukko 3: Vaurioriski maalajeittain eri heilahdusnopeuksien maksimiarvoilla Maalaji ja Alue Värähtelyssä hallitseva taajuus Pehmeä savi leikkauslujuus <25 kn/m2 Sitkeä savi, siltti, löyhä hiekka tiivis hiekka, moreeni, rikkonainen tai löyhä kallio < 10 Hz Hz Hz > 50 Hz Kiinteä kallio V-alue 3 mm/s 4,2 mm/s 6 mm/s > 7,2 mm/s H-alue 1 3 mm/s 1,4 4,2 mm/s 2 6 mm/s 2,4 7,2 mm/s

5 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 3 (10) E-alue < 1 mm/s < 1,4 mm/s < 2 mm/s < 2,4 mm/s Aiemmista suosituksista poiketen tässä ei käytetä vektorisummaa vaan suurinta värähtelykomponenttia. Vaurioriskin aiheuttavaa tärinää huomattavasti vähäisempikin tärinä on havaittavissa ja aiheuttaa viihtyvyyshaitan. VTT suosittaa julkaisussaan WP50 Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa :2006 noudatettavaksi norjalaisen standardin NS8176E:1999 mukaista tärinäluokitusta: Taulukko 4: Tärinäluokitus asumisen kannalta Värähtelyluokka A B C D Kuvaus värähtelyolosuhteista Hyvät asuinolosuhteet Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyitä. Suhteellisen hyvät olosuhteet Ihmiset voivat havaita värähtelyt, mutta ne eivät ole häiritseviä. Suositus uusien rakennusten ja väylien suunnittelussa Keskimäärin 15% asukkaista pitää värähtelyitä häiritsevinä ja voi valittaa häiriöistä. Olosuhteet, joihin pyritään vanhoilla asuinalueilla. Keskimäärin 25% asukkaista pitää värähtelyitä häiritsevinä ja voi valittaa häiriöistä. V w,95 [mm/s] 0,10 0,15 0,30 0,60 Värähtelyluokan C mukaan arvioitaviksi alueiksi katsotaan olemassa olevien väylien varsien alueet, joissa kaavaa laaditaan tai merkittävästi muutetaan ja alueet, joihin kohdistuvat ympäristövaikutukset muuttuvat uuden väylän vuoksi. Yksittäiset olemassa olevien väylien varrella sijaitsevat uudisrakennukset tai väylän vähäiset muutokset arvioidaan luokan D mukaan. Junien aiheuttama tärinä nykyisillä asuinalueilla ylittää usein luokan D rajan ja haitan arviointi tulee tehdä tapauskohtaisesti. Yllä oleva taulukko koskee normaaleja asuinrakennuksia. Jos rakennus on tarkoituksellisesti suunniteltu häiriöttömäksi (esimerkiksi korkeatasoiset asuinrakennukset, lepokodit, sairaalat), värähtelyluokan tulee olla yhtä luokkaa korkeampi. Taulukon arvoja ei sovelleta rakennuksiin, joissa ihmiset ovat pääasiassa liikkeessä tai muut kuin liikenteestä aiheutuvat häiriöt voivat olla merkittävämpiä (esimerkiksi toimistot, kaupat, kahvilat, ostoskeskukset, tavaratalot, liikuntatilat).

6 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 4 (10) 2.4 Arvioitavat kohteet Mittausten ja tehtävän selvityksen tarkoitus on arvioida kaavaluonnoksessa esitetyn alueen soveltuvuutta rakentamiseen. Mittauksia tehdessä kiinteistöllä oli vielä vanha teollisuusrakennus ja pihalla liikennettä, joten mittalinjojen mittauspisteiden sijainti valittiin näiden asettamien ehtojen puitteissa. Ratapihalla tapahtuva säännöllinen puutavaran lastaustoiminta taas esti mittauspisteiden sijoittamisen sinne. Alue on lisäksi rata-aluetta, joten kaikenlainen kaivutyö siellä on hyvin riskialtista. Tästä syystä mittauspisteet sijoitettiin rautatieliikennealueen ulkopuolelle. Aseman ohittava liikenne ajaa pääraiteella, joka on mittauspisteistä laskettuna kauimmainen. Kuva 2: Mittauspisteiden sijainti Taulukko 5: Mittauspisteiden etäisyydet pääraiteesta Mittalinja Piste Etäisyys raiteesta m Piste Etäisyys raiteesta m Piste Etäisyys raiteesta m

7 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 5 (10) 2.5 Menetelmät, tärinä Mittaukset sekä mittaustuloksista tehtävät arviot suoritettiin VTT raportin VTT-R mukaisin menetelmin. Julkaisussa on esitetty kolme tarkkuustasoa, joista taso 1 perustuu pelkkään laskennalliseen arvioon maaperätietojen perusteella, taso 2 tarkentaa arviota mittaustulosten perusteella ja taso 3 sisältää myös rakennusten ominaisuuksien huomioinnin. Tämä selvitys on tehty tarkkuustasolla 2. Tässä menetelmässä esitetään tärinän voimakkuus maaperässä eikä spekuloida rakennuksen ominaisuuksilla. Myös vaurioriskirajat noudattavat tätä menetelmää. Arvioitaessa rakennukseen siirtyvän tärinän viihtyvyyshaittaa, oletetaan tärinän vahvistuvan rakennukseen siirtyessään kertoimella 1,3 ja tunnusluvun v w,95 olevan 0,5* v max. Siten v w,95 =0,65* v max. Mittalaitteina käytettiin White Miniseis II tärinämittareita, jotka tallensivat kaikki yli 0,127 mm/s tapahtumat aaltomuototiedostoina erikseen X, Y- ja Z-akseleille. Mittaustulosten analysointi tehtiin White Seismograph Analysis V11 ohjelmistolla. 3 Tulokset 3.1 Mittaustulokset Seuraavassa taulukoissa on esitetty yhteenveto suurimmista tärinän heilahdusnopeuksista v max mm/s sekä niiden ominaistaajuuksista f Keskiarvo 15 suurimmasta heilahdusnopeudesta Taulukko 6: Mittaustulokset laskettuna 15 voimakkaimmasta tapahtumasta. Linja MP Pysty v max f 0 Hz Vaaka, pitkittäinen v max f 0 Hz Vaaka poikittainen v max f 0 Hz Vektorisumma v max mm/s mm/s mm/s mm/s 1 1 0, , ,30 40* 0, <0,25 <0,25 <0,25 <0, <0,13 <0,13 <0,13 <0, , , ,4 85 0, <0,25 <0,25 <0,25 <0, <0,13 <0,13 <0,13 <0, , ,27 15* 0, , <0,25 <0,25 <0,25 <0, <0,13 <0,13 <0,13 <0,13 * ominaistaajuuden määritys epävarma

8 Värähtelyn tunnusluku (mm/s) FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 6 (10) Maksimiarvot Taulukko 7: Suurimmat havaitut heilahdusnopeudet Pysty Vaaka, Vaaka Vektorisumma pitkittäinen poikittainen Linja MP v max mm/s v max mm/s v max mm/s v max mm/s 1 1 0,51 0,38 0,25 0, ,64 0,51 0,51 0, ,38 0,25 0,25 0, Arvio tärinän leviämisestä Mittauslinja 1 Pystysuuntaisen värähtelyn eteneminen maassa laskettiin VTT WP50 mukaisin laskentamenetelmin. Ennusteessa junan maksimipainoksi asetettiin 5000 tonnia. Mittauksen aikana suurin junapaino oli vajaat 2000 tonnia. Seuraavissa kuvaajissa on mittauspisteiden tulokset pisteinä ja niihin sovitetut etenemiskäyrät 2000 t ja 5000 t junapainoin. Mittauslinjalla 1 mittari saatiin lähimmäksi pääraidetta. Merkittävä taajuus 26 Hz on tyypillinen savea kovemmille maa-aineksille, kuten hiekalle. Käyrän sovitustermit taas viittaavat saveen tai silttiin. Tärinäalue E, jossa heilahdusnopeus on alle 1,4 mm/s alkaa maksimipainolla noin 40 m etäisyydellä pääraiteesta, alue H, jolla heilahdusnopeus on alle 4,2 mm/s, noin 15m päästä raiteesta ja tätä lähempänä rataa alue on V. Rataliikenteen ennustettu tärinä maassa pystysuunnassa 3,0 2,0 Mittauksesta laskettu Max painolla 1,0 MP1 MP2 MP3 0, Etäisyys radasta (m) Kuva 3: Tärinän eteneminen mittauslinjalla 1.

9 Värähtelyn tunnusluku (mm/s) FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 7 (10) Mittauslinja 2 Mittauslinja 2 oli puutavaran lastauspaikan kohdalla ja siten mittaria ei saatu kovin lähelle pääraidetta, lähin etäisyys 49 metriä. Merkittävä taajuus 24 Hz on tyypillinen savea kovemmille maa-aineksille, kuten siltille. Käyrän sovitustermit taas viittaavat sitkeään saveen. Tärinäalue E, jossa heilahdusnopeus on alle 1,4 mm/s alkaa maksimipainolla noin 48 m etäisyydellä pääraiteesta, alue H, jolla heilahdusnopeus on alle 4,2 mm/s, noin 16m päästä raiteesta ja tätä lähempänä rataa alue on V. Rataliikenteen ennustettu tärinä maassa pystysuunnassa 4,0 3,0 2,0 Mittauksesta laskettu Max painolla MP1 1,0 MP2 MP3 0, Etäisyys radasta (m) Kuva 4: Tärinän eteneminen mittauslinjalla Mittauslinja 3 Mittauslinja 3 oli puutavaran lastauspaikan kohdalla ja siten mittaria ei saatu kovin lähelle pääraidetta, lähin etäisyys 61 metriä. Merkittävä taajuus 15 Hz on tyypillinen sitkeälle savelle ja löyhälle hiekalle. käyrän sovitustermit taas viittaavat sitkeään saveen. Tärinäalue E, jossa heilahdusnopeus on alle 1,4 mm/s alkaa maksimipainolla noin 55 m etäisyydellä pääraiteesta, alue H, jolla heilahdusnopeus on alle 4,2 mm/s, noin 16m päästä raiteesta ja tätä lähempänä rataa alue on V.

10 Värähtelyn tunnusluku (mm/s) FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 8 (10) Rataliikenteen ennustettu tärinä maassa pystysuunnassa 4,0 3,0 2,0 Mittauksesta laskettu Max painolla MP1 1,0 MP2 MP3 0, Etäisyys radasta (m) Kuva 5: Tärinän eteneminen mittauslinjalla Arvio vaurioherkkyydestä Rautatieliikenteen aiheuttama tärinä riippuu junan pituuden ja akselipainon ohella sen ajonopeudesta. Aseman sivuuttavat junat ajavat pääraidetta 681 pitkin, joka on tutkittavalta alueelta katsottuna kauimmainen. Kohtaavista junista pysähtyvä ajaa raiteelle 682, jolla on 35 km/h maksiminopeus. Käytännössä nopeus on tätä alempi. Raiteiden väli on tässä 6 metriä. Alemman nopeuden merkitys tässä on suurempi kuin etäisyyden pienenemisen ja raiteella 682 ajavat junat eivät vaikuta tärinäalueen laajuuteen. Vaurioriskiluokan H/E raja on m raiteesta. Muilla raiteilla suurin sallittu nopeus on 20 km/h, joten niillä syntyvä tärinä on edelleen pienempi. Puutavaralastissa junapaino jää raiteiden pituuden rajoittamana alle 2000 tonniin. Siten vaurioherkkyysluokka H ulottuu lähimmästä raiteesta alle 10 m etäisyydelle. Seuraavassa taulukossa on esitetty maksimijunapainolle 5000 t lasketut heilahdusnopeudet rataa lähimmissä mittauspisteissä. Taulukko 8: Tärinäriskiluokat mittauspisteissä v max Linja MP mm/s Luokka 1 1 1,6 H 2 1 1,4 E 3 1 1,3 E

11 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 9 (10) 3.4 Arvio tärinäluokasta Tärinäluokka on suositus uusille asuinrakennuksille. Uusien asuinrakennusten kohdalla tulisi pyrkiä vähintään luokkaa C, jolloin lattialla havaitun tärinän painotettu liikenopeuden keskiarvo V W,95 olisi alle 0,3 mm/s. Maassa esiintyvän tärinän siirtyminen rakennukseen riippuu suuresti rakennuksen perustustyypistä, värähtelyn taajuudesta suhteessa rakennuksen ominaistaajuuteen sekä myös kerrosluvusta. Värähtelyn merkittävin taajuus oli mittauspaikasta riippuen 15 Hz 25 Hz, jolloin yleensä liike- tai teollisuusrakennuksen kokoluokassa rakennusten ominaistaajuus on tätä alempi eikä haitallista resonanssia esiinny. Sen sijaan kaksi- tai useampikerroksisessa asuintalossa värähtely voi voimistua merkittävästi. Seuraavassa taulukossa on arvioitu tärinäluokat mittauspisteissä mitattujen tunnuslukujen mukaan. Niissä ei ole huomioitu suurimman mahdollisen junapainon vaikutusta. Rakennukseen siirtyvän tärinän osalta on käytetty kerrointa 3, joka pätee 2-4-kerroksiseen rakennuksen ylimpiin kerroksiin, jossa tärinä voi olla voimakkaimmillaan. Taulukko 9: Mittauspisteiden tärinäluokat Linja MP v w,95 Luokka Luokka mm/s maassa rakennuksessa 1 1 0,34 D ,23 C ,15 B D 2 1 0,38 D ,27 C ,2 C D 3 1 0,29 C ,28 C ,2 C D 3.5 Epävarmuusarvio Jos tarkastelu ulotetaan Lastaustien toiselle puolelle, saavutetaan rakennuksissakin tärinäluokka C noin mittauslinjan 1 kohdalla noin 140 m, mittauslinjan 2 noin 190 m ja mittauslinjan 3 kohdalla noin 160m etäisyydellä pääraiteesta. Tärinäluokka C raja on esitetty liitteessä 3. Mittalinjojen mittauspisteiden 2 ja 3 tulokset alittivat mittarien asetetut kynnysarvot ja laskelmissa on käytetty näitä kynnysarvoja. Siten todellinen tärinä kauimmaisten mittauspisteiden kohdalla on todennäköisesti ilmoitettua alempi. Lähimmistä mittauspisteistä laskettuna mittausepävarmuus oli noin ±0,2 mm/s. Vaurioriskin arvioinnissa on käytetty varmuuskertoimena 1,3.

12 FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY RAPORTTI 10 (10) 4 Johtopäätökset Mittaustuloksista tehdyn tärinäarvion mukaan tärinän vaurioriskin H-alue rajoittuu radan Lastaustien puolella rautatiealueen sisälle. Tässä arviossa on riski arvioitu suurimman mahdollisen junapainon 5000 t mukaan. Asemakaavoitettava alue on E-aluetta, jossa tärinä ei aiheuta normaalikuntoisten rakennusten rakenteiden vaurioitumista. Tärinän mukavuushaittaa arvioitiin olettamalla rakennukset 2-4 kerroksisiksi, jolloin ylimmissä kerroksissa tärinä voi vahvistua maassa mitatusta jopa 3- kertaiseksi. Tällöin uusille asuinrakennuksille suositeltava tärinäluokka C saavutetaan rakennuksen ollessa m etäisyydellä pääraiteesta. Hyväksynyt: Jaakko Isoherranen kaavan laatija, arkkitehti Laatinut: Mauno Aho projektipäällikkö, insinööri