Vastaanottaja Mäntsälän kunta Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 4.5.2016 LUONNOS MÄNNIKKÖ III ASEMAKAAVAN MUUTOS JA LAAJENNUS, MÄNTSÄLÄ TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS
MUUTOS JA LAAJENNUS, MÄNTSÄLÄ TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS Päivämäärä Laatija Tarkastaja Kuvaus 4.5.2016 LUONNOS Ville Lehtonen Jouko Noukka Tärinä- ja runkomeluselvitys Viite 1510026575 Ramboll Pakkahuoneenaukio 2 PL 718 33101 TAMPERE T +358 20 755 6800 F +358 20 755 6801 www.ramboll.fi
SISÄLTÖ 1. Yleistä 1 2. Lähtökohdat 2 2.1 Maankäytön suunnittelu ja korkeussuhteet 2 2.2 Maaperä ja rakennusten perustamistapa 3 2.3 Raideliikenne 5 3. Tärinän arviointiin liittyvä ohjeistus ja menettelytavat 6 3.1 Yleistä 6 3.2 Tärinähaitan arviointiperusteet 6 4. Tärinätarkastelut 7 4.1 Arviointitaso 1 7 4.2 Arviointitaso 2 7 5. Runkomelutarkastelut 10 5.1 Ohjearvot ja arviointiperusteet 10 5.2 Runkomelutarkastelut, arviointitaso 1 11 5.3 Runkomelutarkastelut, arviointitaso 2 12 6. Tulosten arviointi ja johtopäätökset 14 6.1 Liikennetärinä 14 6.2 Runkomelu 14 6.3 Johtopäätökset 15 LIITTEET Liite 1 Liikennetärinälaskelmat Liite 2 Laskennalliset runkomelualueet Liite 3 Runkomelun korjaustekijät
1 1. YLEISTÄ Mäntsälän kunnassa Männikön alueella on käynnissä asemakaavan muutos ja laajennus "Männikkö III". Kaavan tavoitteena on osoittaa uusia rakennuspaikkoja. Tässä työssä on selvitetty laskennallisen tarkastelun perusteella raideliikenteestä aiheutuvan tärinän ja runkomelun voimakkuus alueella. Suunnittelualueen sijainti on esitetty kuvassa 1.1. Kuva 1.1. Suunnittelualueen sijainti (Mäntsälän kunta, asemakaavaselostus 26.3.2015) Työn on tilannut Mäntsälän kunta, jossa yhteyshenkilönä on toiminut Tapio Sillfors. Ramboll Finland Oy:ssä työn projektipäällikkönä ja suunnittelijana toimi TkT Ville Lehtonen. Laadunvarmistajana toimi DI Jouko Noukka.
2 2. LÄHTÖKOHDAT 2.1 Maankäytön suunnittelu ja korkeussuhteet Asuinalueen laajentamiseen liittyvä Männikkö III asemakaavaluonnos on esitetty kuvassa 2.1. Kuva 2.1. Männikkö III asemakaavaluonnos. (Mäntsälän kunta, 26.3.2015) Suunnittelualueen koko on pohjois-eteläsuunnassa noin 0,25 km ja länsi-itäsuunnassa noin 0,32 km. Alueen koillisreuna rajoittuu Kerava-Lahti -oikorataan. Oikoradan toisella puolella kulkee Helsinki-Lahti moottoritie. Itse ak-muutosalueen ainoa katuväylä on tontti/kokoojakatuna toimiva Humaljoentie. Alueen korkeustopografia on huomattavan vaihteleva. Moottoritie ja oikorata sijaitsevat noin tasolla +77-78 m, mistä maasto nousee kaava-alueen kiinteistöjen noin +86-89 m tasoon. Kaavaalue sijaitsee ympäristöään korkeammalla kallio- ja moreenimuodostumalla. Tärinän ja runkomelun suhteen kriittisintä aluetta on alueen kaakkoisreuna, jossa asemakaavaalue rajoittuu Kerava-Lahti -rataan (n. välillä km060+160m 060+440m). Suunnitellut asuinkiinteistöt ovat noin 90-200 metrin päässä radasta.
3 2.2 Maaperä ja rakennusten perustamistapa GTK:n maaperäkarttatuloste on esitetty asemakaavaehdotuksen taustalla kuvassa 2.2. Kuva 2.2. Alueen maaperäkartta. Sininen = savi, keltainen = hiekkamoreeni, punainen = kallio. (GTK maaperäkartta 1:20 000. Asemakaavaluonnos Mäntsälän kunta 26.3.2015). Ei mittakaavassa. Maaperä alueella on pääosin kalliota ja hiekkamoreenia. Rata sijaitsee kartalla kallion ja saven rajakohdassa. Liikenneviraston arkistosta haettujen radan geoteknisten piirustusten (kuva 2.3) mukaan rata on perustettu kallion tai noin 1 m paksun moreenikerroksen varaan. Käytännössä rata voidaan olettaa kauttaaltaan kalliolle perustetuksi. Pehmeät maakerrokset sijaitsevat heti radan kaakkoispuolella.
4 Kuva 2.3. Radan poikkileikkaus paalulta km060+200m. Rata on perustettu osin kallioleikkaukseen. (Piirustukset Liikenneviraston arkistosta, toimittanut VR Track Oy) Kuva 2.4. Humaljoentien pohjatutkimukset (Mäntsälän kunta) Kaavaillulle Humaljoentien jatkeelle tehtyjen pohjatutkimusten (Kuva 2.4) mukaan alueen lounaisreunalla maakerrosten paksuus kallion tai kivien päällä on maksimissaan noin 3,5 m. Koillisessa maakerroksia kallion tai kivisen moreenin päällä on noin 2 m. Näin ollen aluetta voi pitää tietyssä määrin "rajatapauksena" sen suhteen, perustetaanko asuinrakennukset käytännössä kallion- vai maanvaraisesti. Esim. runkomelun suhteen alle 3 m maakerrosten päälle rakennetut talot käsitellään kallionvaraisina (VTT T2468). Talot tullaan mitä luultavimmin perustamaan maanvaraisen laatan tai anturan päälle.
5 2.3 Raideliikenne Rataosa Kerava-Lahti on hyvin vilkkaasti liikennöity. Taulukossa 2.1 on esitetty VR Track Oy:n välittämät junatiedot vuodelta 2013 ja ennuste vuodelle 2030. Taulukko 2.1. Junatiedot, Mäntsälä (VR Track Oy 2013) Tyyppi Selitys TILANNE 2013 Päivä klo. 7-22 [kpl] Yö klo. 22-7 [kpl] Pituus [m] Suositeltu nopeus/ nopeusrajoitus [km/h] Todellinen nopeus [km/h] Sm1/2 Sm1 ja Sm2 paikallisliikenteen sähkömoottorijunat 3 1 53 120 50 Sr Sr1- tai Sr2-veturin vetämät henkilöliikenteen junat (punaiset, siniset tai yksikerroksiset IC-vaunut) 22 2 204 140 140 Sm3 Pendolino 14 1 184 220 220 Sm4 Sm4 sähkömoottorijunat 28 5 55 160 50 IC2 Sr2-veturin vetämät kaksikerroksisista IC-vaunuista koostuvat junat 1 0 163 200 200 F- TaJu R- TaJu suomalaisista tavaravaunuista koostuvat tavarajunat 1 1 351 100 80 venäläisistä tavaravaunuista koostuvat tavarajunat 3 1 692 80 80 Tyyppi Selitys ENNUSTE 2030, KASVUA 50% Päivä klo. 7-22 [kpl] Yö klo. 22-7 [kpl] Pituus [m] Suositeltu nopeus/ nopeusrajoitus [km/h] Todellinen nopeus [km/h] Sm1/2 Sm1 ja Sm2 paikallisliikenteen sähkömoottorijunat 4 2 53 120 50 Sr Sr1- tai Sr2-veturin vetämät henkilöliikenteen junat (punaiset, siniset tai yksikerroksiset IC-vaunut) 23 1 204 140 140 Sm3 Pendolino 21 2 184 220 220 Sm4 Sm4 sähkömoottorijunat 41 8 55 160 50 IC2 Sr2-veturin vetämät kaksikerroksisista IC-vaunuista koostuvat junat 12 2 163 200 200 F- TaJu R- TaJu suomalaisista tavaravaunuista koostuvat tavarajunat 1 2 351 100 80 venäläisistä tavaravaunuista koostuvat tavarajunat 3 2 692 80 80 Junaliikenne sisältää sekä raskasta tavaraliikennettä että nopeaa henkilöliikennettä. Ohitusmäärissä mitattuna tavaraliikenne on kuitenkin huomattavan vähäistä henkilöjunaliikenteeseen verrattuna. Henkilöliikenteen oletetaan kasvavan huomattavasti vuoteen 2030 mennessä.
6 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. Liikennetärinän siirtymistä rakennuksiin voidaan arvioida VTT:n julkaisuilla "Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi" (VTT Tiedotteita 2425, Espoo 2008) ja "Ohjeita liikennetärinän arviointiin" (VTT Tiedotteita 2569, Espoo 2011). 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 Tärinähaitan arviointiperusteet Tärinän aiheuttamaa mahdollista haittaa asuinmukavuudelle maankäytön suunnittelussa arvioidaan tunnusluvun v w,95 perusteella. Tunnusluku perustuu yksittäisten liikennetapahtumien suurimpiin värähtelyn tehollisarvoihin ja niiden perusteella laskettuun keskiarvoon ja hajontaan seuraavasti: Määritelmältään v w,95 = (15 suurimman yksittäisen tapahtuman keskiarvo) + (1,8 x 15 suurimman yksittäisen tapahtuman hajonta). Tilastollisesta luonteestaan johtuen se voidaan tarkasti määrittää vain pitkäaikaisten mittausten avulla. Tunnusluvun perusteella rakennuksille on annettu suositus rakennusten värähtelyluokituksesta, joka esitetään taulukossa 3.1. Taulukko 3.1 Rakennusten värähtelyluokitus häiritsevyyden arvioinnissa Värähtelyluokka A B C D Kuvaus värähtelyolosuhteista v w,95 (mm/s) Hyvät asuinolosuhteet (Ihmiset eivät yleensä havaitse värähtelyitä) 0,10 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)
7 4. TÄRINÄTARKASTELUT 4.1 Arviointitaso 1 Arviointitason 1 mukaiset turvaetäisyydet esitetään taulukossa 4.1. Jos suunniteltu asutus sijoittuu taulukon turvaetäisyyden ulkopuolelle, ei tarkempaa tärinäselvitystä tarvita. Taulukko 4.1 VTT:n ohjeen W 50 mukaiset turvaetäisyydet Suositeltava turvaetäisyys Liikennetyyppi Pehmein maalaji 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 Suunnittelualue asettuu enimmäkseen luokkaan "Tavara- ja pikajunat, kova maa", jonka ohjeellinen, tärinäluokan C mukainen suojaetäisyys on 100 m. Osa asemakaavamuutokseen merkityistä kiinteistöistä sijaitsee noin 90 m päässä rautatiestä. Tällöin tarkempi laskennallinen tarkastelu on tarpeen. Raskaasta tieliikenteestä ei oleteta aiheutuvan tärinähaittaa suunnittelualueella. Etäisyys moottoritiehen on yli 100 m ja maaperä on tällä matkalla pääosin kovaa. 4.2 Arviointitaso 2 Arviointitason 2 mukainen laskennallinen tarkastelu tehtiin julkaisussa Törnqvist & Talja (2006), "Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa" (VTT W50) esitetyn junaliikenteelle tarkoitetun laskentakaavan avulla. Lisäksi tärinän siirtymistä rakenteisiin tarkasteltiin julkaisun Talja et al (2008) "Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi" (VTT T2425). On huomattava, että laskenta perustuu huomattavaan määrään yleistyksiä ja oletuksia, ja sen tuloksia on pidettävä lähinnä suuntaa-antavina. Laskennan kulku ja tehdyt oletukset on esitetty liitteessä 1. Kuvassa 4.1 on esitetty rakenteissa esiintyvä laskennallinen heilahdusnopeus etäisyyden funktiona. Tarkasteltavat tapaukset ovat värähtelyn laskennalliset ylä- ja alarajat sekä näiden välinen keskiarvo.
vrak, (m/s) TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS 8 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 C 0,2 0,15 0,1 0,05 0 B A 0 50 100 150 200 Etäisyys radasta, (m) Yläraja Keskiarvo Alaraja Luokka A Luokka B Luokka C Kuva 4.1. Rakennusten laskennallinen heilahdusnopeus ja tärinän värähtelyluokkien raja-arvot. Laskennallinen rakennuksissa esiintyvä liikennetärinä asettuu 90 m etäisyydellä radasta korkeintaan luokkaan B, "Suhteellisen hyvät asuinolosuhteet", tai luokkaan A, "Hyvät asuinolosuhteet". Yli 110 m etäisyydellä laskennallinen tärinä asettuu luokkaan A myös laskennallisen ylärajan osalta. Kuvassa 4.2 on esitetty laskennalliset liikennetärinäalueet kartalla. Vyöhykerajat on piirretty kuvan 4.1 laskennallisten ala- ja ylärajojen keskiarvon mukaisesti.
9 Kuva 4.2. Laskennallisen liikennetärinän luokittelu alueella.
10 5. RUNKOMELUTARKASTELUT 5.1 Ohjearvot ja arviointiperusteet Runkomelun esiintymistä rakenteissa voidaan arvioida julkaisun Talja & Saarinen (2009): "Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi" (VTT T2468). Runkomelu on ulkoisen tärinäherätteen aiheuttamaa rakennuksen rungon värähtelyä, joka on kuultavissa äänenä. Runkomelun aiheuttava värähtely siirtyy rakenteisiin maaperän kautta, erityisesti kallion ja kovien maakerrosten välityksellä. Liikennetärinään verrattuna runkomelun värähtely on selvästi korkeampitaajuuksista. Merkittävin runkomelun aiheuttaja on raideliikenne. Suomessa ei ole annettu varsinaisia ohjearvoja rakennusten runkomelulle. VTT:n julkaisussa on kuitenkin esitetty suositukset runkomelun ohjearvoista, jotka mukailevat yleisiä melutasosta annettuja ohjearvoja. Suositukset runkomelun ohjearvoista on annettu taulukossa 5.1. Taulukko 5.1. Suositukset runkomelun raja-arvoista (Talja & Saarinen 2009, VTT T2468) Kuten liikennetärinälle, myös runkomelulle on esitetty kolme eri arviointitasoa. Arviointitaso 1 perustuu turvaetäisyyden käyttöön. Kokemusperäisesti on voitu määrittää etäisyys, jota kauempana tarkempi runkomelutarkastelu ei enää ole tarpeen. Arviointitasossa 2 tehdään värähtelyn siirtotiehen perustuva laskennallinen arviointi. Laskelma on hyvin empiirinen ja perustuu kokemuksiin tyypillisistä mittaustuloksista. Arviointitasossa 3 runkomelu todennetaan mittaamalla. Mittauksia ei tässä tapauksessa voida etukäteen suorittaa, sillä GTK:n maaperäkartan mukaan olevia, kallionvaraisia rakennuksia ei ole lähialueella.
11 5.2 Runkomelutarkastelut, arviointitaso 1 Julkaisussa Talja & Saarinen (2009): "Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi" (VTT T2468) on esitetty arviointitason 1 etäisyydet (taulukko 5.2). Taulukon avulla voidaan määrittää etäisyys väylästä, jota kauempana runkomelutason voidaan katsoa olevan alle 35dB (pintaväylä) tai alle 30 db (kalliotunneli) Taulukko 5.2. Runkomelun turvaetäisyydet (Talja & Saarinen 2009, VTT T2468) Taulukosta tulevat parhaiten kyseeseen rivit Sähkömoottorijuna 220 km/h, IC-juna 160 km/h sekä Tavarajuna 100 km/h. Lähimmät rakennukset sijaitsevat kovalla maalla/kalliolla noin 90 m päässä radasta, joten tarkempi laskennallinen tarkastelu on tarpeen.
12 5.3 Runkomelutarkastelut, arviointitaso 2 Laskennallisen arviointitason perustana on ns. äänitason peruskäyrä L v, jonka arvoa korjataan värähtelyn aiheuttajasta, siirtotiestä ja rakennuksesta riippuvilla nopeustason korjaustekijöillä. Peruskäyrä voidaan esittää lausekkeella: L d d 103dB 14dB log db v 10 0,8 10m 10 m missä d etäisyys väylän reunasta. Laskennallinen sisätilojen runkomelutaso L pa saadaan peruskäyrän ja yhteenlaskettujen korjaustekijöiden avulla: Kaikki korjaustekijät on esitetty taulukkomuodossa liitteessä 3. Taulukkoon 5.3 on kerätty suunnittelukohteessa valitut äänenpainetason korjaustekijät eri tapauksille. Taulukko 5.3. Laskennassa käytetyt korjaustekijät. Liikennetyyppi Ajonopeus Rakennuksen tyyppi Muunnos äänenpainetasoksi Muunnos A-painotetuksi äänenpainetasoksi Varmuusmarginaali Korjaukset yhteensä Yläraja; rakennus kalliolla +11 db +6 db 0 db -28 db -20 db +6 db -25 db Alaraja; rakennus moreenilla +11 db +6dB -5 db -28 db -35 db +6 db -45 db Mitoittava junatyyppi on veturivetoinen IC-juna (+11 db) jonka nopeus on 200 km/h (+6 db). Runkomelutason alarajana pidetään vähintään 3 m moreenikerrokselle rakennettua 1-2- kerroksista puutaloa, jolle voidaan tehdä rakennetyyppikorjaus -5 db ja muunnos A-painotetuksi äänenpainetasoksi -35 db. Vastaavasti yläraja on kalliolle perustettu rakennus, jolle ei tehdä rakennetyyppikorjausta ja A-painotuksen muunnos on -20 db. Rakennuksille ei oleteta resonanssia, sillä tyypillisesti kallion kautta välittyvät värähtelytaajuudet ovat huomattavasti korkeampia kuin rakennusten rungon ominaistaajuudet On myös huomattava, että laskelmissa oletetaan sama, vähintään 3 m paksu maakerros sekä väylän että rakennuksen alle. Tässä tapauksessa väylä on käytännössä kallionvarainen. Värähtely siirtyy sekä kallion että pintamaan välityksellä. Rakennusten perustukset voivat sijaita joko kalliolla tai moreenilla/hiekalla. Pohjamaahan liittyviä muuttujia ei täten voida yksiselitteisesti ottaa huomioon, joten todellinen tilanne on luultavasti esitettyjen laskennallisten rajojen välissä. Kuvassa 5.1 on esitetty laskennallinen sisätilojen runkomelutaso tehdyillä oletuksilla etäisyyden funktiona.
L pa (db) TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS 13 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 Etäisyys radasta (m) Yläraja Alaraja Keskiarvo 35dB Kuva 5.1. Laskennallinen sisätilojen runkomelutaso sekä 35 db raja-arvosuositus. Kuten kuvasta 5.1 näkyy, runkomelun laskennallinen vaihteluväli on hyvin suurta johtuen värähtelyn siirtotiehen liittyvistä vahvoista oletuksista. Erityisesti pohjamaan laatu rakennuksen alla vaikuttaa voimakkaasti runkomelun suuruuteen. Laskennallisen alarajan tapauksessa (rakennukset perustettu yli 3 m paksun moreenikerroksen päälle) 35 db ohjearvosuositus alitetaan yli 100 m etäisyydellä radasta. Voidaan kuitenkin arvioida, että koko alue on potentiaalista runkomelun haitta-aluetta.
14 6. TULOSTEN ARVIOINTI JA JOHTOPÄÄTÖKSET 6.1 Liikennetärinä Männikkö III -asemakaava-alueelle tehtiin suuntaa-antava laskennallisen liikennetärinätarkastelu VTT:n julkaisuissa "Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa" (VTT W50) ja "Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi" (VTT T2425) kuvattujen arviointitasojen I ja II perusteella. Arviointitaso I perustuu pohjamaan ja liikennetyypin mukaiseen suojaetäisyystarkasteluun. Arviointitaso II perustuu tarkempaan laskennalliseen tarkasteluun. Tulosten (kuva 4.1) perusteella junaliikenteen aiheuttama tärinä rakenteissa on pääosin luokassa A, Hyvät asuinolosuhteet. Aivan rataa lähimmissä kiinteistöissä liikennetärinä saattaa asettua luokkaan B, Suhteellisen hyvät asuinolosuhteet. Näin ollen liikennetärinä on laskennallisesti vähäistä eikä aiheuta toimenpiteitä. Tiiviissä pohjamaassa junan aiheuttama liikennetärinä jää hyvin paikalliseksi, eikä käytännössä leviä lähimpienkään kiinteistöjen alueelle merkittävästi. Tieliikenteen aiheuttama tärinähaitta jää junaliikennettä pienemmäksi väylän suuremman etäisyyden ja pienemmän tärinäherätteen takia. 6.2 Runkomelu Suuntaa-antavan laskennallisen runkomelutarkastelun perusteella runkomelun suositeltu ohjearvo 35 db saattaa ylittyä koko suunnittelualueella. (kuva 5.1). Laskentatulos on kuitenkin melko epävarma, sillä se perustuu hyvin vahvoihin kokemusperäisiin oletuksiin värähtelyn etenemisestä maa- ja kallioperässä. Täysi varmuus runkomelun esiintymisestä voidaan saada vain valmiista rakennuksista tehtävillä runkomelumittauksilla. Runkomelun esiintymistä voidaan ehkäistä eristämällä uusien kiinteistöjen perustukset ympäröivästä maaperästä. Koska runkomelun aiheuttava värähtely siirtyy kovia maakerroksia pitkin, katkaisemalla värähtelyn kulkureitti pehmeämmällä kerroksella voi vähentää perustusten värähtelyä huomattavasti. Käytännössä tämä voidaan toteuttaa perustusten alle ja tarvittaessa esim. maanpaineseiniä vasten asetettavilla levyeristeillä (esim. EPS-routalevy, kuva 6.1). Kuva 6.1. Periaatekuva runkomelun torjunnasta rakennuksen levyeristyksellä. (VTT T2468) Eristyksestä aiheutuvaa vaimennusta on vaikea arvioida tarkasti etukäteen. Julkaisussa "Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi" (VTT T2468) esitetään vaimennuksen määräksi vähintään: missä f 0 ja k 0 ovat "perusratkaisun" ominaistaajuus ja jäykkyys. Vastaavasti f 1 ja k 1 ovat vaimennetun rakenteen ominaistaajuus ja jäykkyys. Kaava pätee, kun tärinäherätteen taajuus on suurempi kuin perustuksen ominaistaajuus (käytännössä näin on aina, kun rakennus on perustettu kovalle maalle). Jos perusratkaisuksi oletetaan 0,3 m mursketta kalliota vasten ja vaimennetussa ratkaisussa lisäksi 0,1 m paksu levyeriste (EPS), ja näille noin 100-kertainen ero jäykkyydessä, alustan jäyk-
15 kyys tippuu noin 97 % (k 0 /k 1 0,03). Tätä vastaava vaimennus olisi kaavalla laskettuna noin - 30 db. Tämä vaimennus huomioiden laskennallinen runkomelun suuruus olisi selvästi alle 35 db koko suunnittelualueella (vrt. kuva 5.1). Todellinen vaimennus riippuu kuitenkin vahvasti värähtelyn taajuussisällöstä verrattuna perustuksen ominaistaajuuteen sekä siitä, saadaanko eristeellä katkaistua värähtelyn siirtotie koko perustuksen osalta. Koekohteissa on levyeristyksellä todettu noin 20-30 db vaimennuksia (VTT T2468). Levyeristeen asennus perustusten alle ja maanpaineseiniä vasten on kustannustehokas toimenpide, joka ei aiheuta haittoja perustusten toiminnalle (eristyksen arvioitu kokoonpuristuma rakennuksen omapainon vaikutuksesta on joidenkin millimetrien luokkaa). Eristysratkaisulle ei voida etukäteen antaa tarkkaa kvantitatiivista arviota runkomelun vaimennuksesta. Sillä voidaan kuitenkin olettaa olevan runkomelun suhteen huomattavia edullisia vaikutuksia. 6.3 Johtopäätökset Junaliikenteen aiheuttama liikennetärinä on laskennallisesti pientä eikä aiheuta jatkotoimenpiteitä. Suositellun raja-arvon 35 db ylittävää runkomelua saattaa esiintyä koko suunnittelualueella erityisesti tapauksissa, joissa rakennukset perustetaan lähelle kalliota tai tiivistä moreenia. Runkomelun ehkäisemiseksi suositellaan, että tarkastellulla alueella uusien rakennusten perustukset eristetään kauttaaltaan pohjamaasta noin 10 cm paksulla eristelevytyksellä silloinkin, kun se ei olisi routamitoituksen kannalta tarpeellista. Kaikki esitetyt laskennalliset tulokset perustuvat joukkoon empiirisiä oletuksia ja yksinkertaistuksia, ja niitä tulee pitää suuntaa-antavina.
1-1 LIITE 1 LIIKENNETÄRINÄLASKELMAT Arviointitason 2 mukainen laskennallinen tarkastelu tehtiin julkaisussa Törnqvist & Talja (2006), "Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa" (VTT W50) esitetyn junaliikenteelle tarkoitetun laskentakaavan avulla. Lisäksi tärinän siirtymistä rakenteisiin tarkasteltiin julkaisun Talja et al (2008) "Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi" (VTT T2425). Pystysuora heilahdusnopeuden maksimin odotusarvo lasketaan maanvaraisesti perustetulle radalle yhtälöllä: v z, max vz, 15 k D k S k G k R missä v z,max v z,15 k D k S k G k R laskennallinen tärinän pystyheilahdusnopeus maan pinnalla tarkastelupisteessä pystysuora vertailuheilahdusnopeus maassa D = 15 m etäisyydellä raiteen keskilinjasta etäisyyskerroin junan nopeudesta riippuva kerroin junan painosta riippuva kerroin radan kunnosta riippuva kerroin Vertailuheilahdusnopeus valitaan taulukosta 4.2.
1-2 Taulukko 4.2. Vertailuheilahdusnopeuden arvot maalajin mukaan. (Törnqvist & Talja 2006, VTT W50) Värähtely siirtyy suunnittelualueelle erityisesti kallion ja pinnassa olevan karkearakeisen maan kautta. Tällöin valitaan vertailuheilahdusnopeuden arvoksi karkearakeista maata vastaava v z,15 =0,3 0,6 mm/s. Etäisyyskerroin k D määritetään seuraavasti: missä D 0 D B vertailuetäisyys 15 m tarkasteluetäisyys raiteen keskeltä etäisyyseksponentti Etäisyyseksponentti B valitaan seuraavasta taulukosta. Taulukko 4.3. Etäisyyseksponentti B maalajin mukaan. (Törnqvist & Talja 2006, VTT W50) Etäisyyseksponentin vaihteluväliksi valitaan karkearakeista maata ja kalliota vastaava B =1,4 2,0. Nopeuskerroin k S määritetään seuraavasti:
1-3 missä S 0 S A vertailunopeus S 0 = 70 km/h junan nopeus nopeuseksponentti, A = 0,9 1,1 Tarkastelu tehdään sekä nopeille henkilöjunille että raskaille tavarajunille. Junatietojen mukaan nopeiden henkilöjunien (Pendolino) nopeus on 220 km/h, mikä vastaa nopeuseksponentilla A = 1 nopeuskerrointa k S = 3,14. Raskailla tavarajunilla (nopeus 80 km/h) kerroin on vastaavasti 1,14. Junan painokerroin k G määritetään seuraavasti: missä G 0 G vertailupaino 2000tn juna kokonaispaino Käytettävissä olleissa junatiedoissa ei ole ilmoitettu junien massoja. Voidaan olettaa, että 184 m pitkän Pendolinon kokonaismassa on noin 380 tonnia (painokerroin k G = 0,19). Raskaalle tavarajunalle voidaan olettaa noin 4000-5000 t kokonaispaino. Kun painoksi oletetaan 4500 t, saadaan painokerroin k G = 2,25. Kun verrataan henkilö- ja tavarajunien kertoimien yhteisvaikutusta, saadaan: Pendolino: k S *k G = 0,60 Tavarajuna: k S *k G = 2,57 Näistä tavarajuna on tärinän suhteen selvästi mitoittavampi. Radan kunnon kerroin k R valitaan seuraavien arvojen väliltä: vanha yksiraiteinen rata, k R = 1,3 uusi moniraiteinen rata, k R = 0,7. Kertoimeksi valitaan k R = 0,7. Oikorata on uusi ja hyväkuntoinen rataosuus. Valitut kertoimien arvot on esitetty taulukossa 4.4. Taulukko 4.4. Laskennassa käytetyt kertoimet Tapaus v z,15 B k S k G k R yläraja 0,6 1,4 1,14 2,25 0,7 alaraja 0,3 2,0 1,14 2,25 0,7 Näiden kertoimien lisäksi laskennalliseen heilahdusnopeuteen sovelletaan varmuuskerrointa F = 2, sillä laskelmia ei ole varmistettu mittauksin. v z,maxmit = 2,0*v z,max Edellä esitetyllä kaavalla ja varmuuskertoimella saadaan laskettua maaperän värähtelyn mitoitushuippuarvo v z,maxmit. Tämä arvo muutetaan vielä maaperän värähtelyn tehollisarvoksi v w,maa kertoimella 0,5: v w,maa = 0,5v z,maxmit Jotta voidaan arvioida alueen kiinteistöissä esiintyvää tärinää, varmuuskertoimella kerrottu laskennallinen maaperän värähdysnopeus v w,maa kerrotaan kokemusperäisellä suurennussuhteella, joka kuvaa värähtelyn siirtymistä rakenteisiin. Julkaisun "Rakennukseen siirtyvän liikennetärinän arviointi" mukaan tämä kerroin on 1,5, paitsi yksikerroksisille maanvaraisille rakennuksille (täl-
1-4 löin kerroin on 1). Tässä rakennuksen rungon värähtely lasketaan olettamalla kaksikerroksiset rakennukset (osassa kiinteistöjä on sallittu osittaiset kerrosalaan laskettavat ullakko- ja kellaritilat), jolloin kerroin on 1,5.
2-1 LIITE 2 LASKENNALLISET RUNKOMELUALUEET Kuvassa on esitetty alue, jolla 35 db runkomelun raja-arvosuositus ylittyy laskennallisesti. Alue vastaa kuvan 5.1 laskennallisten ala- ja ylärajojen keskiarvoa.
3-1 LIITE 3 RUNKOMELUN KORJAUSTEKIJÄT Alla olevat taulukot esittävät runkomelun laskennassa käytettävät korjaustekijät. Lähde: Talja & Saarinen 2009: "Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi", VTT T2468
3-2
3-3