JUNATÄRINÄ 16X289874-005 Oulun Sivakka Oy Kissankellontie OULU, RAJAKYLÄ JUNATÄRINÄ
1 Sisältö 1 JOHDANTO 2 2 TÄRINÄMITTAUKSET JA MITTAUSTULOKSET 2 3 RAUTATIETÄRINÄ JA SEN LEVIÄMINEN YMPÄRISTÖÖN 4 3.1 Tärinän leviäminen ympäristöön 4 3.2 Tärinän voimistuminen rakennuksissa ja rakenteissa 5 3.3 Junatärinämittaustulosten arviointi ja vaikutukset suunniteltuihin rakennuksiin 5 4 JOHTOPÄÄTÖKSET 7 Liitteet Liite 1, Tärinämittaustulokset Kartat ja piirustukset Tärinämittauspisteiden sijaintikartta 16X289874/T-1 Asiakirjan jakelu: Oulun Sivakka Oy
2 1 JOHDANTO Oulun Sivakka Oy:n toimeksiannosta Pöyry Finland Oy on tehnyt tärinäselvityksen Kissankellontien alueella Rajakylässä kaavoitusta ja uudisrakennusten suunnittelua varten. Tärinämittaukset on tehty lokakuussa v. 2015. Tutkimuskohde sijaitsee Oulun kaupungissa Kissankellontiellä, Rajakylän kaupunginosan kortteleissa 1 ja 2, tonteilla 3 ja 5. Tutkimusalue on Rajakylän asemakaava-aluetta ja alue on rivitalojen korttelialuetta. Tärinäselvityksen tavoitteena on mittauksiin perustuen selvittää raideliikenteen mahdollisesti aiheuttamia tärinävaikutuksia korttelialueelle erilaisilla junien painoilla ja nopeuksilla ja arvioida, minkä tyyppinen rakentaminen (runkorakenne/perustamistapa) sietää parhaiten alueella esiintyvää tärinää. Kohteesta on tehty erillinen meluselvitys ja erillinen perustamistapaselvitys. 2 TÄRINÄMITTAUKSET JA MITTAUSTULOKSET Rautatietärinämittaukset tehtiin 20.10.-21.10.2015 välisenä aikana. Tärinämittaukset tehtiin kolmella maahan asennetulla tärinämittarilla. Tärinämittarit ovat tyypiltään MiniMate Plus EXT tärinämittareita, jotka mittaavat kolmelta kanavalta eli 3-komponenttimittauksena (xyz) mitattavan kohteen - heilahdusnopeutta (mm/s) - siirtymää (0,001 mm) - taajuutta (Hz) ja - kiihtyvyyttä (m/s 2 ). Muistiin tallentuu tietous tärinästä halutulla mittausjaksolla ja tärinän komponenttien huippuarvot sekä resultoivan tärinän huippuarvot. Mittareiden kalibrointi on tehty tehtaalla ISO 9000-standardin mukaan. Mittareiden kynnysarvoksi asetettiin 0,3 mm/s. Aluksi kynnysarvo oli 0,5 mm/s, mutta se osoittautui liian suu8reksi. Tärinämittauspisteitä (mittareita) oli kolme (3) kappaletta: - mittapiste MR1 maassa noin 20 m etäisyydellä raiteesta - mittapiste MR2 maassa noin 50 m etäisyydellä raiteesta - mittapiste MR3 massa noin 110 m etäisyydellä raiteesta suunnittelualueella.
3 Mittauspisteet pyrittiin sijoittamaan siten, että mittaustulosten perusteella voidaan todeta tärinän vaimeneminen etäisyyden funktiona. Mittauspisteiden sijainnit on esitetty tutkimuskartassa 16X289874/T-1. Liitteessä 1 on esitetty mittaustulokset. Suunnittelualueen kohdalla matkustajajunien nopeus vaihtelee 120-140 km/h (sn 140 km/h) ja tavarajunien nopeus 70-80 km/h (sn 100 km/h). Mittaustulosten mukaan 50-110 m etäisyydellä raiteesta mittauspisteissä MR2 ja MR3 ei havaittu kynnysarvoa 0,3 mm/s ylittävää junatärinää. Mittauspisteessä MR1 20 m etäisyydellä raiteesta havaitut suurimmat resultoivat tärinäarvot olivat luokkaa 0,5-0,6 mm/s. Kahden ensimmäisen mitatun junan (TR 5417/1775 tn ja TR 55995/1904 tn) aikana kynnysarvo oli 0,5 mm/s, joka havaittiin liian suureksi ja kynnysarvo muutettiin 0,3 mm/s.
4 3 RAUTATIETÄRINÄ JA SEN LEVIÄMINEN YMPÄRISTÖÖN 3.1 Tärinän leviäminen ympäristöön Kissankellontien kohteessa tehtyjen tärinämittaustulosten mukaan kynnysarvon 0,3 mm/s ylittävää tärinää havaittiin vain mittauspisteessä MR1, joka sijaitsi 20 m etäisyydellä raiteesta. Suurimmat resultoivat tärinäarvot vaihtelivat 0,5-0,6 mm/s ja pystysuuntaiset tärinäarvot 0,2-0,3 mm/s. Kuvassa 1 on esitetty mittaustulokset ja aikaisemmin vuosina 2001-2012 Oulun alueella tehtyjen tärinämittausten tuloksia, kun maapohja on hiekkaa ja silttistä hiekkaa. Maapohjassa mitatun tärinän hallitseva taajuus on ollut alhaisimmillaan 5 8 Hz, mutta pääosin yli 10 Hz. Pystysuoranheilahdusnopeudenhuippuarvo,mm/s 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 Juna G<5000 tn, v<60 km/h Hiekkamaat B=1,5 Kissankellontie 2015 Etäisyys raiteen keskilinjasta (m) Resiinakortteli 2012 Etu-Lyötty v.2005, juna 5108 Etu-Lyötty v.2005, juna 5101 Taka-Lyötty v. 2005, juna 5108 Taka-Lyötty v. 2005, juna 5101 27.1. Mallinnetu G=5000 tn, B=1,57 Limingantulli v. 2004 Limingantulli v. 2004 Liminagntulli v. 2004 Limingantulli v. 2004 Etu-Lyötty, v.2001 Kasarmialue, v.2001 Välivainio v. 2002 Välivainio v. 2002 Välivainio v. 2002 Välivainio v. 2002 Rajavillen alue v. 2004 Rajavillen alue v. 2004 Mallinnettu G=3000 tn, B=1,57 Raja-arvo 0,6 mm/s (max) Kuva 1. Junatärinän mittaustulokset Kissankellontiellä ja vastaavissa olosuhteissa Oulun alueella vv. 2001-2012 tehtyjen tärinämittausten tuloksia. Maapohja hiekkaa ja silttistä hiekkaa. Maapohja mittaus- ja suunnittelualueella on tiiviistä hiekkaa ja moreenia, joka vaimentaa tehokkaasti tärinää ja tärinän vaikutusalue ei ulotu kauas raiteesta. Mittaustulosten mukaan mitattujen junien tärinän vaikutusalue (>0,3 mm/s) ulottuu vain noin 30 m etäisyydelle raiteesta.
3.2 Tärinän voimistuminen rakennuksissa ja rakenteissa Oulun Sivakka Oy, Kissankellontie, Rajakylä 5 Värähtelyn siirtyminen maasta rakenteisiin ja värähtelyn voimakkuus edelleen rakenteissa riippuu rakenteiden dynaamisista ominaisuuksista, erityisesti rakenteen alimmista ominaistaajuuksista ja vaimennuksista. Paaluille perustetun rakennuksen pystysuuntainen värähtely on yleensä vähäistä ja vaakasuuntainen värähtely on hallitseva. Rautatietärinän kanssa samalla taajuusalueella voivat olla rakenteiden esimerkiksi välipohjien ja pientalojen alimmat ominaistaajuudet. Tällöin värähtely voi resonanssin syntyessä vahvistua merkittävästi, vaikka värähtelyn voimakkuus yleensä vaimenee siirtyessään maasta rakenteisiin. Värähtely voi vahvistua rakenteissa resonanssitapauksissa, mm. 1 ½- ja 2-kerroksisissa puurakenteisissa pientaloissa, jopa 1,5 3 kertaisiksi. Tärinän vahvistumisen kannalta ongelmallisimpia ovat kaksikerroksiset pientalot. Erityisesti puurunkoiset pientalot ovat tärinäherkkiä ja niissä tärinä voi voimistua rakennuksen resonoidessa yli 3-kertaiseksi. 2-kerroksisia rakennuksia ei suositella sijoitettavaksi lähelle rataa, ellei vähintään alin kerros ole massiivirakenteinen (betonirunko tai vastaava). Teräsbetonirunkoisissa rakennuksissa tärinä ei yleensä vahvistu ja useampikerroksiset betonirunkoiset kerrostalot eivät ole yleensä herkkiä tärinävaikutuksille. Syvälle perustetussa mm. kellarikerroksella varustetuissa rakennuksissa tärinän vaikutus on pienempi kuin matalaan perustetuissa rakennuksissa, koska maanvaraisilla matalaperustuksilla tärinä välittyy ylärakenteeseen voimakkaampana kuin syvemmälle perustettujen anturoiden yhteydessä tai paalutettujen perustusten yhteydessä. Rakennusten vaakasuuntainen jäykkyys on useimmiten huomattavasti pienempi kuin pystysuuntainen jäykkyys. Tästä syystä vaakasuuntainen tärinä vahvistuukin rakennuksissa yleensä enemmän kuin pystysuuntainen tärinä. 3.3 Junatärinämittaustulosten arviointi ja vaikutukset suunniteltuihin rakennuksiin Yleensä tärinämittauksissa pääosa kauempana radasta (>30 50 m) mitatuista tärinäarvoista syntyy tavarajunien ohittaessa mittauspaikan. Matkustajajunien aiheuttamat tärinäarvot ovat useimmiten vähäisempiä ja ylittävät mittausten kynnysarvon vain radan läheisyydessä. Kissankellontien kohdalla tärinämittausten mukaan matkustajajunat aiheuttavat samansuuruista tärinää kuin raskaammat tavarajunat. Tämä johtunee siitä, että matkustajajunien nopeus on suurempi kuin tavarajunien nopeus. Olemassa olevien väylien varrella kaavoitettaessa (uudet rakennukset) ja alueilla, joissa ympäristövaikutukset muuttuvat (uudet väylät) suositellaan käytettäväksi värähtelyluokan C mukaisia raja-arvoja. Tärinän raja-arvo tällöin on tehollisarvona vw,95<0,3 mm/s, joka vastaa tärinän huippuarvona noin 0,6 mm/s. Värähtelyluokassa C tutkimusten mukaan 7-8 % asukkaista pitää häiriötä erittäin häiritsevänä ja noin 15 % voidaan olettaa valittavan häiriöstä.
6 Tehtyjen tärinämittausten perusteella värähtelyluokan C raja-arvon mukaisia tärinäarvoja voidaan arvioida esiintyvän Kissankellontien kohdalla noin 10 m etäisyydellä radasta. Julkaisun Ohjeita liikennetärinän arviointiin VTT-TIEDOTEITA 2569, VTT 2011 mukaan maankäytön suunnittelussa mahdolliset tärinäriskialueet (värähtelyluokka C) ja niiden laajuus voidaan arvioida pohjamaan perusteella seuraavasti (arviointitaso 1) Etäisyys väylästä (turvaetäisyys) Liikennetyyppi Pehmein maalaji väylän alla 500 m Tavarajunaliikenne (3500 tn, 90 km/h) 200 m Pikajunaliikenne (140 km/h) 100 m Metro- ja sähkömoottorijunat (80 km/h) 100 m Raskas maantieliikenne (100 km/h, sileä) 100 m Hidastetöyssyt, raskas liikenne (40 km/h) 50 m Raskas katuliikenne (40 km/h, sileä) 100 m Tavara- ja pikajunat Kova maa 15 m Raskas maantie- ja katuliikenne (ml. töyssyt) Kova maa Taulukko 1. Arvio etäisyydestä (suojaetäisyys), jota kauempana tarkempi liikennetärinän tarkastelu ei ole tarpeellinen, kun väylän perustamistapa on maanvarainen /VTT 2011/. Tulosten mukaan häiritsevää tai raja-arvot ylittävää junatärinää ei esiinny Kissankellontien kohteeseen suunnitteluissa rakennuksissa.
7 4 JOHTOPÄÄTÖKSET Suunnitellut Kissankellontien alueelle suunnitellut asuintalot (rivitalot) sijaitsevat lähimmillään noin 115 etäisyydellä lähimmästä radasta. Tehtyjen tärinämittausten ja kirjallisuudesta saatavien suojaetäisyysvaatimusten perusteella Kissankellontien suunnittelualueella ei esiinny raidetärinähaittaa. Mittaustulosten mukaan kynnysarvon 0,3 mm/s ylittävää tärinää esiintyy maapohjassa alle 50 m etäisyydellä radasta. Pohjatutkimustietojen perusteella maapohja on tiivistä hiekkaa ja moreenia, joka vaimentaa tehokkaasti tärinää. Kissankellontien kohdalla raide on suora, joka myös osaltaan vähentää tärinäarvoja. Tehtyjen junatärinämittausten ja yllä lueteltujen tekijöiden perusteella Kissankellontien alueella ei voida olettaa esiintyvän ohjearvoja ylittävää, haitallista junatärinää, vaikka junien paino nousisi kokonaispainoon 5000 tn tulevaisuudessa. Rakennuksessa syntyvän värähtelyn vähentämiseksi ja erityisesti värähtelyn voimistumisen (resonanssi) estämiseksi rakenteiden jäykkyyteen ja rakennusten vaakajäykistämiseen rakenteellisin keinoin on kiinnitettävä riittävää huomiota. Resonanssi tulee estää rungon ja välipohjien alimman ominaistaajuuden suhteen. Tärinän vahvistumisen kannalta ongelmallisimpia ovat kaksikerroksiset pientalot. Erityisesti puurunkoiset pientalot ovat tärinäherkkiä ja niissä tärinä voi voimistua rakennuksen resonoidessa yli 3- kertaiseksi. Mikäli alueelle rakennetaan 2-kerroksisia rakennuksia, tulee rungon vaakajäykkyys varmistaa jäykistävillä seinillä ja seinätasojen leikkausjäykkyyttä lisäämällä. Yleisenä periaatteena on, että rungon ominaistaajuus kasvaa kaksinkertaiseksi, kun rungon jäykkyys kasvaa nelinkertaiseksi. Rakennussuunnittelussa on otettava huomioon myös ilmaäänen kautta mahdollisesti syntyvä melu ja estää sen häiritsevyys, vertaa myös erillinen meluselvitys, mm. desibeli-ikkunoin ja riittävän eristävällä/vaimentavalla ulkoseinärakenteella. Suunnittelussa tulee huomioida mahdolliset kaavamääräykset ja kaupungin rakennusvalvonnan ohjeet melun ja tärinän suhteen. Ihmisen havaintokynnys tärinän suhteen on alhainen eli heilahdusnopeuden (huippuarvo) avulla ilmoitettuna noin 0,1 0,2 mm/s. Värähtelyn (tärinän) kuten melunkin häiritsevyys on erilainen eri henkilöillä ja herkimmät ihmiset voivat kokea tärinän ja/tai runkomelun osittain myös häiritseväksi. Oulussa 30.pnä lokakuuta 2015. PÖYRY FINLAND OY Ympäristötekniikka, pohjoinen Sakari Lotvonen, TkL
Junatärinämittaustulokset 20.10.-21.10.2015 Oulun Sivakka Oy, Kissankellontie, Rajakylä 8 Liite 1. 1. 20.10.2015 klo 10:10 (Oulun asema) tavarajuna TR 5417/1775 tn/516 m/sr1, sallittu nopeus 100km/h - MR1 (20 m raiteesta), <0,5 mm/s (kynnysarvo) - MR2 (50 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,5 mm/s - MR3 (110 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,5 mm/s 2. 20.10.2015 klo 10:54 (Oulun asema) tavarajuna TR 55995/1904 tn/487 m/sr2, sallittu nopeus 100km/h - MR1 (20 m raiteesta), <0,5 mm/s (kynnysarvo) - MR2 (50 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,5 mm/s - MR3 (110 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,5 mm/s 3. 20.10.2015 klo 11:53 (Oulun asema) matkustajajuna IC 254/379 tn/151 m/sr1, sallittu nopeus 140km/h - MR1 (20 m raiteesta) resultoiva tärinäarvo 0.632 mm/s, pystysuuntainen tärinäarvo 0.302 mm/s, hallitseva taajuus 7-8 Hz - MR2 (50 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s - MR3 (110 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s 4. 20.10.2015 klo 15:53 (Oulun asema) tavarajuna TA 5006/1857 tn/508 m/sr1, sallittu nopeus 100km/h - MR1 (20 m raiteesta) resultoiva tärinäarvo 0.471 mm/s, pystysuuntainen tärinäarvo 0,159 mm/s, hallitseva taajuus 7-8 Hz - MR2 (50 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s - MR3 (110 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s 5. 21.10.2015 klo 8:02 (Oulun asema) matkustajajuna IC 273/762 tn/368 m/sr1, sallittu nopeus 140km/h - MR1 (20 m raiteesta) resultoiva tärinäarvo 0.51 mm/s, pystysuuntainen tärinäarvo 0.19 mm/s, hallitseva taajuus 7-8 Hz - MR2 (50 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s - MR3 (110 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s 5. 21.10.2015 klo 8:10 (Oulun asema) tavarajuna TR 5309/1987 tn/506 m/sr1, sallittu nopeus 100km/h - MR1 (20 m raiteesta) resultoiva tärinäarvo 0.385 mm/s, pystysuuntainen tärinäarvo 0.19 mm/s, hallitseva taajuus 7-8 Hz - MR2 (50 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s - MR3 (110 m raiteesta), ei mittaustulosta <0,3 mm/s