RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELUN MALLINTAMINEN JA ARVIOINTI



Samankaltaiset tiedostot
Raideliikenteen runkomelu Case Länsimetro

PISARARADAN RUNKOMELUSELVITYS JA ERISTYSRATKAISUT

MYYRMÄEN ALUEEN RUNKOMELU- SELVITYS

LÄNSIMETRON RUNKOMELUSELVITYS JA ERISTYSRATKAISUT

Ratapihaan liittyvien alueiden sekä kaupungintalon tontin asemakaavamuutoksen tärinäselvitys Suonenjoen kaupunki

TAMPEREEN KAUPUNKI RANTA-TAMPELLAN ASEMAKAAVA-ALUEEN RUNKOMELUN RISKIARVIOINTI, TAMPERE. Vastaanottaja Tampereen kaupunki, Juha Jaakola

LÄNSIMETRON JATKEEN RUNKOMELUSELVITYS JA ERISTYSRATKAISUT

AKM 224 YRITYSPERÄN ASEMAKAAVAN MUUTOS. Tärinäselvitys RAKENNUSLIIKE S.OJALA & POJAT. Snellmaninkatu Lappeenranta

Keskustaajaman asemakaavan päivitys

(5) FIRA Kontulan suurkortteli RUNKOMELUSELVITYS. 1 Tausta. 2 Metroliikenteen runkomelu ja tärinä

Runkomelu. Tampereen kaupunki Juha Jaakola PL Tampere

HENNA, ORIMATTILA HENNAN ALUEEN TÄYDEN- TÄVÄ TÄRINÄSELVITYS

TAMPEREEN RAITIOTIE LÄNTINEN HAARA PYYNIKINTORI - LENTÄVÄNNIEMI RUNKOMELU JA TÄRINÄMUISTIO

FCG Planeko Oy Puutarhakatu 45 B Turku. Kyrön kylä, Pöytyä Tärinäselvitys Selvitysalue. Geomatti Oy työ 365

RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄ JA RUNKOMELUSELVITYS

VT3 tärinämittaukset, Laihia

OPTIMIA OY HONGISTON KAAVAMUUTOSALUE, HÄMEENLINNA. Selvitys rautatien aiheuttamasta tärinästä. 1. Johdanto

LAUSUNTO RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄSTÄ

Aseman seutu ja Siilinpää, tärinäselvitys Siilinjärven kunta

Tärinäselvitys, Alkkulan asemakaavan. Päiväys Tilaaja Akaan kaupunki

Pyöreälahden asemakaava ja asemakaavan muutos, tärinäselvitys Siilinjärven kunta

PEAB OY SIUKUNKADUN TÄRINÄSELVITYS, SEINÄJOKI

Tarkastelemme raideliikenteen melun ja tärinän selvityksissä ja laskennassa käytettäviä menetelmiä, ohjearvoja ja ratkaisuja esimerkkien valossa.

Liikennetärinän vaikutus maankäytön suunnitteluun

MENETELMÄT TÄRINÄ- JA RUNKOMELUHAITAN ARVIOINNISSA

METROLIIKENTEEN JA HERKKIEN TUTKIMUSLAITTEIDEN TÄ- RINÄSELVITYS 1 JOHDANTO 2 HERKKIEN LAITTEIDEN KARTOITUS

AKUSTIIKAN SUUNNITTELUA JA MITTAUKSIA LÄNSIMETRO-HANKKEESSA

Mittaukset: Sääolosuhteet mittausten aikana ( klo 14 17):

Kauniaisten kaupunki Helsinki Mauri Liimatainen Maankäyttöpäällikkö Sivu 1 (12) + liitteet (13) Kauniaistentie Kauniainen

Tärinäselvitys Siikaluodon alue

NASTOLAN KUNTA UUDENKYLÄN OSAYLEISKAAVAN TÄRINÄSELVITYS ARVIOINTITASO 2, RAIDELIIKENNETÄRINÄ. Vastaanottaja Nastolan kunta, kaavoitus

Särkänniemen asemakaava nro 8663

KYTTÄLÄ XI JA 4, RAUTATIENKATU 21, ASUINRAKENNUKSEN RAKENTAMINEN TONTILLE. AK-MUUTOS, KAAVA NRO TÄRINÄSELVITYS

1 (11) Rantakylän-Utran osayleiskaavaalue. T ärinäselvitys

Värähtelyselvitys, Lepolan alue, Järvenpää

Tärinäselvitysraportti. Päiväys Projekti JYK yhtenäiskoulukeskus Asemakaavamuutoksen tärinäselvitys Tilaaja Järvenpään kaupunki

TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS

Raideliikennemeluselvitys korttelille 55042

RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄ JA RUNKOMELUSELVITYS Korttelit 4018 ja 4020, Kytömaa, Kerava

Kalliotunnelien ratarakenteiden tärinänvaimennuksen mitoituksen ja suunnittelun perusteet

METELINNIEMEN ASEMAKAAVA-ALUEEN RAIDELIIKENTEEN MELUSELVITYS

Pentinpelto, Parkano. Tärinä- ja runkomeluselvitys. Selvityksen muutokset. Raportti a

Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi

IX (TAMPELLA) , KELLOPORTINKATU 1, PUISTO- JA VESIALUETTA, TYÖNPUISTO JA VAPRIIKIN- RAITTI. AK-MUUTOS, KAAVA NRO 8495

KELLUVAN LATTIAN VÄRÄHTELY RUNKOMELUALUEELLA. Tiivistelmä

RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄ JA RUNKOMELUSELVITYS

Ylöjärven kaupunki. Kirkonseudun osayleiskaavan muutoksen melu- ja tärinäselvityksen päivitys /YMP30281

As Oy Kauniaisten Bredanportti

TAMPEREEN KANSI JA KESKUSAREENA RUNKOMELUSELVITYS KAAVAMUUTOSTA VARTEN

Melumallinnus Pellonreuna

Kouvolan ratapihan melumittaukset

Raportti. Kiinteistö Oy Kalevan Airut 8479 asemakaavatyön meluselvitys. Projektinumero: Donna ID

ÄHTÄRIN KAUPUNKI JUNATÄRINÄSELVITYS. Villelän alue ja entinen sahan alue

Nivalan yleiskaava. Tärinäselvitys NIVALA FCG SUUNNITTELU JA TEKNIIKKA OY P 20968

Vastaanottaja Varkauden kaupunki. Asiakirjatyyppi Raportti. Päivämäärä VETOVOIMAKESKUS TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS

Insinööritoimisto Geotesti Oy TÄRINÄSELIVITYS TYÖNRO Toijalan asema-alueen tärinäselvitys. Toijala

Keski-Suokylän asemakaava, liikenteen tärinä- ja runkomeluselvitys

SIUNTION KESKUSTAN KAAVOITUS MELUSELVITYS

Tampereen poliisitaloon kohdistuva ympäristömelu Tampereen kannen ja areenan rakentamisen jälkeen

Karhunmäki Joensuu, syksy 2012

Kempeleen taajaman osayleiskaava Tärinäselvitys A Muutokset Rev A: Tarkennettu suosituksia Alkuperäinen selvitys

S. Jokinen (5) LIITE 2. Rautatieliikenteen aiheuttamat yömelualueet (klo 22-7) Siuntion aseman pohjoispuolella

Garden Helsinki A. Tärinä- ja runkomeluselvitys

LIITE 12. Pekka Taina DI, FISE A akustiikka, FISE A tärinä

Hoviahontie 2, Pyhäselkä

Sako II, asemakaavamuutos

16WWE Päivitetty Temotek Oy Teknologiantie 4F OULU. Kortteli 61, Muhos. Rautatietärinämittaukset

RAIDELIIKENNETÄRINÄSELVITYS

RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄ JA RUNKOMELUSELVITYS Villilän yritysalueen asemakaavan muutos, Nakkila

(5)+liitteet

Tuulivoimaloiden ympäristövaikutukset

Vastaanottaja Rauman kaupunki. Asiakirjatyyppi Raportti. Päivämäärä LAKARI - LIINALA TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS

GUNNARLA, LOHJA SELVITYS RAUTATIELII- KENTEEN AIHEUTTAMAN TÄRINÄN VAIKUTUKSESTA

Motocrosspyörien melupäästömittaukset

TUULIVOIMAMELUN MITTAUS- JA MALLINNUSTULOSTEN

GUNNARLA, LOHJA SELVITYS RAUTATIELII- KENTEEN AIHEUTTAMAN TÄRINÄN VAIKUTUKSESTA

Martinlaakson kaupunginosan korttelin suojaus raide-, tieliikenne- ja lentomelulta sekä kauppakeskuksen tavaraliikenteen melulta

Taajamaosayleiskaava ja osayleiskaavan tarkistus

RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄ JA RUNKOMELUSELVITYS

HAAPAJÄRVEN KAUPUNKI KESKUSTAN OSAYLEISKAAVAN TÄRINÄSELVITYS, TÄRINÄMITTAUKSET JA T JUNAMASSAT, ARVIOINTITASO 2

Rovaniemen kaupunki Helsinki Tekniset palvelut/ maankäyttö Kaavoituspäällikkö Tarja Outila Sivu 1 (16) Hallituskatu Rovaniemi

ÄÄNTÄ VAHVISTAVAT OLOSUHDETEKIJÄT. Erkki Björk. Kuopion yliopisto PL 1627, Kuopion 1 JOHDANTO

LIIKENNETÄRINÄMITTAUS Toinen vaihe

Tampereen kaupunki Ranta-Tampellan tärinäselvitys

TURUN JÄTTEENPOLTTOLAITOKSEN MELURAPORTTI

RAIDELIIKENTEEN TÄRINÄ JA RUNKOMELUSELVITYS

SIILINJÄRVEN KUNTA KASURILA 3 TÄRINÄSELVITYS

Liite 5. Vastaanottaja. Ylivieskan kaupunki. Asiakirjatyyppi. Raportti. Päivämäärä YLIVIESKAN ASEMANSEUTU TÄRINÄ- JA RUNKOMELUSELVITYS

Speedwayn melupäästömittaukset

HAAPAJÄRVEN KAUPUNKI KESKUSTAN OSAYLEISKAAVAN TÄRINÄSELVITYS, ARVIOINTI- TASO 2

LAHDEN VARIKKOALUEEN TÄRINÄSELVITYS

Hailuodon lautta Meluselvitys

Siuntion aseman pohjoispuolen meluselvitys

Viinikka-Rautaharkon ratapihan melumittaukset ja laskentamallin laadinta.

TUULIVOIMALAMELU MITTAUS JA MALLINNUS VELI-MATTI YLI-KÄTKÄ

MÄNTSÄLÄN KUNTA, MAANKÄYTTÖPALVELUT MÄNNIKÖN JATKE, ASEMAKAAVAN YMPÄRISTÖMELUSELVITYS

PITKÄKALLIONKATU 4, MELUSELVITYS

HANGONRATAPIHA-ALUE, HYVINKÄÄ RAIDELIIKENNETÄRINÄSELVITYS

Seinäjoen asemanseudun yleissuunnitelma, tärinäselvitys

KASURILA 3 (OLKINUORA) ASEMAKAAVA, SIILINJÄRVI MELUSELVITYS

Transkriptio:

RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELUN MALLINTAMINEN JA ARVIOINTI Timo Peltonen, Mats Backholm Insinööritoimisto Akukon Oy Kornetintie 4 A, 38 HELSINKI timo.peltonen@akukon.fi Vibkon Oy Kornetintie 4 A, 38 HELSINKI mats.backholm@vibkon.fi 1 JOHDANTO Raideliikenteen runkomelu on melun ja tärinän kaltainen ympäristöhaitta, joka kohdistuu avoratojen ja ratatunnelien lähiympäristössä sijaitseviin rakennuksiin. Runkomelun selvityksiä tarvitaan paitsi tilanteissa, joissa nykyisten rataosuuksien varteen kaavoitetaan tai suunnitellaan uusia rakennuksia, myös kokonaan uusien ratalinjausten suunnittelussa. Nykyisten rataosuuksien tapauksessa runkomeluhaittoja voidaan selvittää kohdealueella tehdyin mittauksin, mutta uusien väylien tapauksessa sekä runkomelun arviointi että torjuntasuunnittelu on tehtävä laskennallisesti. Tässä paperissa käsitellään runkomeluselvityksissä tällä hetkellä käytettävissä olevia ohjearvoja ja menetelmiä, esitellään kirjoittajien kehittämä runkomelun laskennalliseen arviointiin ja torjuntasuunnitteluun soveltuva menetelmä ja esitetään esimerkkejä runkomelun arvioinnista ja torjunnasta eri kohteissa. Menetelmä pohjautuu osaltaan lukuisten kohteiden yhteydessä hankittuun laajaan empiiriseen värähtely ja runkomelumittausaineistoon, ja toisaalta värähtelyn etenemisen laskennalliseen tarkasteluun ja mallintamiseen. Tekijöillä on runkomelun mittausaineistoa alkaen Helsingin metrosta vuodelta 1985, ja tällä hetkellä tuorein aineisto on Sm5 lähijunista keväältä 9. 2 RUNKOMELUN ESIINTYMINEN Raideliikenteen aiheuttama runkomelu syntyy kiskon ja junan pyörien välillä muodostuvasta tärinäherätteestä, joka välittyy radan alusrakenteiden, kallion ja maaperän välityksellä läheisten rakennusten rakenteisiin. Runkomeluun liittyvä värähtely on voimakkuudeltaan niin pientä, ettei sitä voida havaita tärinänä. Rakenteisiin kytkeytyvä värähtely aiheuttaa kuitenkin korvin kuultavaa runkoääntä, joka voidaan hiljaisissa sisätiloissa kokea häiritsevänä. Runkomelu etenee parhaiten alueilla, jossa kallio on lähellä maan pintaa. 3 RUNKOMELUN OHJEARVOT Runkomelun häiriövaikutusta arvioidaan junan ohituksen aikaisten enimmäistasojen LASmax perusteella, jotka riittävän voimakkaina ja toistuvina voivat häiritä ennen kaikkea yöunta. Runkomelutasoissa on suurta hajontaa riippuen mm. junatyypistä, junan pyörien ja kiskon kunnosta, etäisyydestä sekä ratarakenteen ja rakennuksen alla olevan maaperän paikallisesti vaihtelevista ominaisuuksista. Näistä syistä raja arvojen mitoituksessa tulisi huomioida, että rajan luokkaa olevia runkomelutasoja esiintyy vain rataa lähimmissä rakennuksissa ja niissäkin vain joistakin junista. Suomessa ei toistaiseksi ole virallisia ohjearvoja raideliikenteen aiheuttamalle runkomelulle. Suomessa tehdyissä runkoselvityksissä käytettyjä raja arvoja on aiemmin esitetty ja perusteltu mm. kirjoittajien julkaisussa [1]. VTT on tuoreessa esiselvitysraportissaan [2] julkaissut suosituksen Suomessa käytettävistä runkomelutasojen raja arvoista. Avoradalta kantautuvan runkomelun raja arvoksi suositellaan asuintiloissa 35 db ja toimistotiloissa 45 db. Tunnelista kantautuvan runkomelun tapauksessa raja arvot ovat vastaavasti 3 db ja 4 db. Lisäksi on esitetty raja arvoja joidenkin erityistilojen osalta. 1

Peltonen, Backholm RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU 4 RUNKOMELUN ARVIOIMINEN Standardissa ISO 14837 1 [2] on esitetty runkomelun mittauksiin, mallinnukseen ja arviointiin liittyviä yleisiä lähtökohtia. VTT:n runkomeluraportissa [3] esitetään menetelmä runkomelun arvioimiseksi kolmen arviointitason avulla. Menetelmä vastaa lähtökohdiltaan VTT:n aiemmin esittämää mallia raideliikenteen tärinän arviointiin [4]. Arviointitasolla 1 potentiaaliset runkomelualueet pyritään tunnistamaan käyttäen taulukoituja turvaetäisyyksiä, tietoa liikennetyyppistä ja maaperän karkeaa tyyppitietoa. Arviointitaso 2 on laskennallinen menetelmä, joka perustuu värähtelyn nopeustason ja siirtotien arviointiin. Lähtökohtana on etäisyyden funktiona arvioitu maaperän värähtelyn lineaarinen nopeustaso, jota korjataan värähtelyn aiheuttajasta, siirtotiestä ja rakennuksesta riippuvilla taulukoiduilla nopeustason korjaustekijöillä siten, että lopputuloksena saadaan runkomelua kuvaava sisätilan äänitaso. Runkomelun A äänitason arvioinnissa käytetään taulukoituja korjaustermejä, jotka perustuvat arvioon maapohjan vallitsevasta resonanssitaajuudesta. Arviointitaso 3 perustuu mittausten käyttöön, jotta värähtelyn taajuussisältöä ja A painotuksen vaikutusta voidaan tarkemmin arvioida. Mittaus voi kohdistua vertailukohteeseen, olemassaolevaan liikenteeseen tai olemassaolevaan maaperään ja keinotekoiseen herätteeseen. Seuraavissa kohdissa esittelemme kehittämämme ja käyttämämme menetelmän, jolla runkomelun leviämistä, torjuntatarvetta ja eristysratkaisuja voidaan arvioida ja mallintaa selvästi tarkemmin kuin tähän mennessä esitetyillä ratkaisuilla. 5 RUNKOMELUN MALLINTAMINEN A D B C Kuva 1. Värähtelyn kytkeytyminen radasta maaperän välityksellä rakennuksiin. Runkomelun eteneminen radasta rakennukseen voidaan jakaa neljään osatekijään, jotka on merkitty kuvaan 1. Junan pyörien ja kiskojen väliset epätasaisuudet muodostavat herätteen, joista aiheutuva värähtely kytkeytyy ratarakenteisiin ja radan perustuksiin (A). Värähtely kytkeytyy edelleen radan alla olevaan kallioperään (B), joka muodostaa runkomelun kannalta merkittävimmän etenemisreitin. Rakennuksen perustusten kautta rakennusrunkoon kytkeytynyt värähtely (C) aiheuttaa huonetiloissa ilmaääntä, joka voidaan havaita runkomeluna. Vastaavat etenemisreitit esiintyvät myös radan kulkiessa maan alla kalliotunnelissa. Mitä lähempänä kalliopinta on radan ja rakennuksen perustuksia, sitä voimakkaammin runkomelu kytkeytyy. Avoradoilla runkomelu voi kytkeytyä myös maan pintakerroksen välityksellä (D). Runkomelun kannalta tämä etenemisreitti ei kuitenkaan ole merkittävä paitsi hyvin lyhyillä etäisyyksillä ja tilanteissa, joissa pintamaa muodostaa yhtenäisen kovan etenemisreitin radan ja rakennuksen välillä (routa, asfaltoitu katualue tms.). 2

RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU Peltonen, Backholm Tässä yhteydessä keskitymme tarkastelemaan kytkeytymisreittejä A, B ja C. 5.1 Ratarakenne (A) Ratarakenteen vaikutusta runkomeluun tarkastellaan laskentamallilla, johon sisällytetään useita päällekkäisiä rakennekerroksia. Radan alle voidaan mallintaa erilaisia maakerroksia, ja huomioida niiden paksuus, jäykkyys ja massa. Malliin voidaan sijoittaa myös eristystä kiskon tai pölkyn alle taikka sepelin alle eri syvyyksille. Mallinnuksessa on olennaista, että herätteenä käytetään voiman sijaan pyörän ja kiskon välistä yhteenlaskettua epätasaisuutta. Herätteen tasoa ja taajuussisältöä voidaan mallissa säätää niin, että ratarakenteen läpi välittyvä heräte vastaa käytännössä eri junatyypeille mitattuja tuloksia. db Valmistaja Vibkon Vaikutus A tasoihin (db) kovempi maa pehmeämpi maa Paksuus (m) 8 16 31.5 63 125 25 Kuva 2a. Ratarakenteesta etenevän runkomeluherätteen muutos ratapenkan paksuuden funktiona. Kuva 2b. Radan alle sijoitetun eristemateriaalin vaimennussuhde valmistajan ilmoittamana ja tarkemmin mallinnettuna. Ratarakenteen resonanssitaajuudet vaikuttavat merkittävästi runkomeluherätteen voimakkuuteen ja taajuussisältöön. Kuvassa 2a on esitetty, miten ratarakenteen paksuus vaikuttaa runkomelun A äänitasoihin. Sepeliradoissa yleisesti käytetty vajaan metrin paksuinen ratapenkka on runkomelun torjunnan kannalta varsin optimaalinen. Tätä suuremmilla paksuuksilla ratapenkan resonanssi vahvistaa merkittävimpiä runkomelutaajuuksia. Ratarakenne alkaa jälleen vaimentaa runkomelua vasta reilusti yli kahden metrin paksuudella sitä jyrkemmin, mitä pehmeämpää maaperä on. Tavallista pienemmillä paksuuksilla nähdään puolestaan, miten ns. kiintoraiteen tapauksessa runkomelu voi nousta jopa yli db tavalliseen sepelirataan verrattuna. Radan alle sijoitettavan eristeen tyypillinen vaimennus on esitetty kuvassa 2b. Eristeen vaimennusalue alkaa alimman resonanssitaajuuden (4 Hz) yläpuolelta. Eristyksessä tavallisesti käytetty laskentamalli [5] huomioi kuitenkin vain alimman resonanssin, jolloin noin 125 Hz kohdalla esiintyvä notkahdus eristävyydessä jää huomioimatta. Ylimääräinen kuoppa johtuu ratapenkan sisäisestä resonanssista, jossa yläpinta ja eristekerroksen päällä lepäävä alapinta liikkuvat vastakkaisvaiheisesti. Ilmiö on usein havaittavissa mittaustuloksissa, ja sen vaikutus voi olla jopa 3 db runkomelun kokonaistason vaimennuksessa, koska 125 Hz terssikaista on suomalaisessa kallioperässä usein merkitsevä runkomelun kannalta. 5.2 Värähtelyn referenssitaso ja eteneminen kallioperässä (B) Runkomelun laskennallinen arviointi perustuu kaavaan, jonka pohja on teoreettinen (etäisyysvaimennus kalliossa), mutta jonka monet tekijät ovat pääosin empiirisiä. Kaava voidaan yksinkertaistaen esittää esimerkiksi seuraavassa muodossa käyttäen tasosuureita: L pa (r) = L va (r ) Rlog(r/r ) k(r r ) K A K C + K p v, missä (1) Hz L pa (r) L va (r ) on kohteessa esiintyvä runkomelutaso [db], on A painotettu tärinä referenssietäisyydellä r (monista mittauksista) [db], 3

Peltonen, Backholm RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU r on etäisyys radan alta lähimpänä kohdetta olevaan kallion pintaan [m], k on kalliossa tapahtuvista häviöistä johtuva etäisyysvaimennus [db/m], K A on ratarakenteesta ja rataan sijoitetusta eristyksestä riippuva tekijä (kohta 5.1), K C on kallion ja talon väliseen kytkeytymiseen liittyvä tekijä (kohta 5.3) ja on rakenteiden värähtelyn ja muodostuvan ilmaäänen välinen muunnoskerroin. K p v Kallioperään ratarakenteesta välittyvän herätteen lähtötaso L va (r ) ja vaimennuskertoimet on määritetty empiirisesti, ja niitä voidaan tarkentaa kohdekohtaisen mittausdatan pohjalta. Lähtötasoon sisällytetään laskennassa myös junatyypin ja nopeuden vaikutukset. Lähtötaso pyritään selvittämään noin 4 5 m etäisyydellä radasta (r ), koska se on runkomelun kannalta tyypillisesti merkittävin etäisyys. Näin laskennalle saadaan parempi luotettavuus kuin lähtemällä liikkeelle radan läheltä mitatuista arvoista. Runkomelun etenemisreitistä kallioperän vaikutusten osuus tunnetaan parhaiten, koska käytettävissä on ollut runsaasti empiiristä mittausaineistoa. Etäisyysvaimennus koostuu geometrisesta vaimennuksesta R log(r/r ) ja häviövaimennuksesta k(r r ). Moniin muihin tekijöihin sisältyy epävarmuustekijöitä, joiden vaikutusta voidaan pienentää ainoastaan kohteessa tehdyin tarkistusmittauksin. Runkomelutaso on näennäisesti samoissakin olosuhteissa lisäksi satunnainen, mikä kasvattaa osaltaan eristyksen mitoitukseen lisättävää varmuusmarginaalia. 15 L AS, db L A S, db maks. t12/8 tausta 5 5 3 4 5 t, s 31.5 63 125 25 f, Hz Kuva 3a. Junan ohiajon aiheuttaman, maaperästä mitatun värähtelyn A painotettu nopeustaso L AS ajan funktiona. Kuva 3b. Ohituksen aikaisen enimmäistason L AS,max kohdalta laskettu A painotettu terssispektri. Mittauspisteen taustameluspektri on esitetty katkoviivalla. Kuvassa 3 on esimerkki maaperästä mitatun värähtelyn A painotetusta nopeustasosta L AS ajan funktiona, sekä värähtelyn A painotetusta spektristä. Kun värähtelyä tarkastellaan koko ajan A painotettuna, saavutetaan useita etuja verrattuna lineaarisia värähtelytasoja käyttäviin menetelmiin. Pientaajuiset värähtelykomponentit vaikuttavat usein merkittävästi taajuuspainottamattomaan värähtelytasoon, vaikka niillä ei ole merkitystä runkomelun kannalta. Taajuuspainotusta käyttämällä vältytään myös erilaisilta epävarmuutta lisääviltä korjauskertoimilta. Värähtelyn A painotettu taajuusspektri on hyvin samankaltainen kuin rakennuksiin syntyvän runkomelun spektri (vrt. kuvat 3b ja 9b). 5.3 Kytkeytyminen rakennuksiin (C) Rakennuksen ja kallioperän välisen maaperän paksuus ja rakennustyyppi vaikuttavat merkittävästi rakennukseen kytkeytyvän runkomelun tasoon ja spektriin. Kuvan 4 esimerkki kuvaa tyypillistä pientaloa, jonka perustuksen ja kallion välissä on runsas metri moreenimaata. Hyvin samantapainen kytkeytyminen esiintyy myös tapauksessa, jossa värähtelyä mitataan vapaasta maanpinnasta (ilman taloa). Vain resonanssitaajuus siirtyy tällöin hieman esitetystä. Runkomelun äänitasoja voidaan arvioida kallioperän tai rakenteiden värähtelytasojen perusteella. Runkomelun A äänitaso asettuu yleensä noin db rakenteiden A painotetun värähtelytason yläpuolelle, kun värähtelynopeustasojen referenssinä käytetään arvoa v = 5 nm/s. Tämä vastaa kaavan 1 tekijää K p v. 4

RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU Peltonen, Backholm db 8 16 31.6 63 125 25 Hz Kuva 4. Esimerkki maaperän ja rakennuksen välisen kytkeytymisen vasteesta. 5.4 Kokonaisuuden laskenta Radan ja sillä liikkuvan junan mallinnuksessa käytetyt periaatteet on esitetty kuvassa 5. Rata on jaettu tyypillisesti m välein sijoitettuihin elementteihin. Yksittäisen rataelementin alle kallioperään kohdistuva heräte (A) lasketaan edellä esitetyllä tavalla huomioiden elementin kohdalla olevan ratarakenteen paksuus ja rataan mahdollisesti sijoitettu eristys. Kallioperän etenemisvaimennus (B) määräytyy rataelementin ja tarkastelupisteen alla olevien kallionpintojen välisen kolmiulotteisen etäisyyden mukaan. Radalla kulkeva juna herättää kerrallaan junan pituutta vastaavan lukumäärän rataelementtejä, joiden osuudet summataan tarkastelupisteen alla olevaan kalliopisteeseen. Tämän jälkeen huomioidaan rakennuksen alla olevan maaperän ja perustamistavan vaikutukset (C) ja saadaan arvio rakennusrunkoon kytkeytyvästä värähtelystä. Kuva 5. Rata on mallinnettu vakiovälein ratalinjalle sijoitettuina pistelähteinä. Juna herättää kerralla pituuttaan vastaavan lukumäärän pistelähteitä, joiden vasteet summataan radan varressa olevaan tarkastelupisteeseen. Junien ohiajoista aiheutuvat enimmäistasot selvitetään liukuvalla keskiarvoistuksella. Menetelmä mahdollistaa myös useamman raiteen ja kohtaavien junien ohiajojen tarkastelun. Junan ohituksesta muodostuva suurin kokonaistaso haetaan liu uttamalla juna rataa pitkin tarkastelupisteen ohi. Suurin kokonaistaso ei välttämättä synny junan ollessa tarkastelupisteen kohdalla, jos joidenkin rataelementtien kohdalla on eristystä tai kallion syvyys vaihtelee radan alla merkittävästi. Tiheästi liikennöidyillä rataosuuksilla voidaan tarkastella myös kahden kohtaavan junan yhdessä aiheuttamaa runkomelua. Laskenta tehdään erikseen jokaiseen radan varteen sijoitettuun tarkastelupisteeseen. Jos kohteessa voidaan tehdä mittauksia, laskentaparametreja voidaan vielä tarkentaa vertaamalla samojen pisteiden mittaus ja laskentatuloksia. 5

Peltonen, Backholm RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU 5.5 Runkomelualueiden kartoitus ja rakennuskohtainen laskenta Laajojen alueiden runkomeluselvityksissä voidaan laskennan avulla ensin selvittää, millä alueilla runkomelua voi todennäköisesti esiintyä maavaraisesti perustettujen rakennusten pohjakerroksissa. Runkomelukäyrät lasketaan erikseen radan molemmin puolin. Kun raja arvoja vastaavat runkomelualueet piirretään kartalle, saadaan kartoitettua alueen nykyiset ja tulevat rakennukset joissa runkomeluhaitat ovat mahdollisia. Tarkastelussa huomioidaan kunkin rakennuksen käyttötarkoituksen (asunto/toimisto tms.) mukaiset raja arvot. Runkomelualueille sijoittuvien rakennusten osalta runkomeluselvitystä tarkennetaan tämän jälkeen rakennuskohtaisella laskennalla, jossa tarkastelupisteet sijoitetaan rakennusten kohdalle sekä huomioidaan rakennusten alla oleva maaperä ja rakennusten perustamistavat. 5.6 Runkomelun torjuntatarpeen selvitys ja eristysten mitoitus Kun rakennuskohtaiset runkomelutasot tunnetaan, päästään muodostamaan myös runkomelun mahdolliset eristystarpeet, jotka määräytyvät rakennuskohtaisesti lasketun runkomelutason ja rakennuksen käyttötarkoituksen mukaisen raja arvon erotuksena. Rakennuskohtaisten eristystarpeiden myötä voidaan laskennalla seuraavaksi mitoittaa eristysratkaisut joko radan tai rakennusten alle. Laskennan avulla voidaan tarkistaa erilaisten eristysratkaisuiden riittävyys ja optimoida käytettävien vaimennusarvojen porrastusta sekä radan alle sijoitettavien eristeiden sijoittelua ja määrää. 6 RUNKOMELUN TARKASTELU JA TORJUNTAESIMERKKEJÄ Kuva 6. Esimerkki runkomelukartasta, johon on laskettu runkomelukäyrät eristetyn ja eristämättömän radan tapauksissa. Kuvassa 6 on esitetty esimerkki Vantaalle rakennettavan Kehäradan tunneliosuuden itäpäähän tehdystä runkomelulaskennasta. Kartassa näkyvät ratatunnelista maan pinnalle aiheutuvat 3 db runkomelualueet ilman eristystä (ulompi, punainen käyrä) ja eristyksen kanssa (sisempi, vihreä käyrä), ratatunnelin päälle aiheutuvat enimmäistasot sekä ratarakenteisiin mitoitetut eristykset. Eristämättömälle radalle laskettu runkomelutaso ylittää 3 db raja arvon useiden nykyisten asuinrakennusten kohdalla. Rakennuskohtaisen runkomelulaskennan avulla rataosuudelle on mitoitettu neljä eristysjaksoa, joiden myötä alueen asuinrakennusten runkomelu jää alle 3 db raja arvon. 6

RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU Peltonen, Backholm 5 m rata 45 db 4 db 35 db Kuva 7. Runkomelualueen, rakennusten alle sijoitetun eristyksen ja mittauspisteiden sijainnit. Kuvassa 7 on esimerkki Vantaankosken radan varrelle toteutetusta uudiskohteesta, jossa kaksi asuinkerrostaloa ja viisi rivitaloa rakennettiin kalliopohjalle nykyisen junaradan välittömään läheisyyteen. Avoradan varrella sijaitsevassa kohteessa runkomelun raja arvona käytettiin 35 db. Suunnitteluvaiheessa tehdyn laskentaselvityksen perusteella kuusi rakennusta seitsemästä sijoittui osittain runkomelualueelle. Rakennuksille mitoitettiin eristysratkaisut (kuva 7), jotka sijoitettiin anturoiden alle rakennusten perustuksiin (kuva 8a). Eristysten mitoitusta varten laskentaa päästiin tarkentamaan kohteessa tulevan rakennuksen kohdalta paljastetusta kallioperästä tehdyin värähtelymittauksin. Kuva 8a. Esimerkki rakennuksen anturoiden alle sijoitetusta runkomelueristyksestä. Kuva 8b. Kehäradalle tuleva uusi lähiliikennejunatyyppi Sm5 Flirt. Rakennusten valmistumisen jälkeen kohteessa on tehty tarkistusmittauksia, joissa on selvitetty rakennuksissa esiintyviä värähtely ja runkomelutasoja ja varmistuttu eristysratkaisujen toimivuudesta. Rakennuksen eristetyllä osuudella sijaitsevassa asunnossa mitattu runkomelutaso oli 26 db, ja kauempana radasta olevassa eristämättömässä asunnossa 32 db (kuva 9a). Kyseiset asunnot ja rakennusten eristysten laajuus on merkitty kuvaan 7. Kun etäisyyden vaikutus huomioidaan, runkomelu olisi ollut lähemmässä asunnossa noin 36 db ilman eristystä. Tulokset osoittavat, että rakennuksen runkomelueristäminen oli tarpeen, ja eristyksen rajaus oli onnistunut. 7

Peltonen, Backholm RAIDELIIKENTEEN RUNKOMELU Kuvissa 9a ja 9b on esimerkki asunnoissa mitatuista värähtely ja runkomelutasoista. 4 3 L AS, db eristämätön 6m eristetty 4m 3 L A,S db eristämätön 6m eristetty 4m 5 15 25 t, s 31.5 63 125 25 f, Hz Kuva 9a. Eristetyssä ja eristämättömässä rakennuksessa mitatut junan ohituksesta aiheutuvat runkomelutasot L AS (t). Kuva 9b. Ohitusten enimmäistasojen L ASmax kohdalta lasketut spektrit. Kehäradalle käyttöön otettavan uuden Sm5 Flirt lähiliikennejunatyypin (kuva 8b) aiheuttamat runkomelutasot on mitattu keväällä 9 sekä avorata että tunneliympäristössä. Samalla mitattiin myös muiden junatyyppien samoissa olosuhteissa aiheuttamaa runkomelua. Tuloksia on hyödynnetty Kehäradan ratatunnelin runkomelueristysten mitoituksessa, josta on esimerkki kuvassa 7. 3 2 x Sm1 2 1 x Sm1 2 2 x Sm4 1 x Sm4 1 x Sm5 A painotettu tärinätaso (db re 5 nm/s) 4 3 2 x Sm1 2 1 x Sm1 2 2 x Sm4 1 x Sm4 1 x Sm5 Runkomelun A äänitaso (db) 4 6 8 1 km/h 4 6 8 1 km/h Kuvat a ja b. Eri lähiliikennejunatyyppien (Sm1/2, Sm4, uusi Sm5) aiheuttamien A painotettujen tärinätasojen ja runkomelun A äänitasojen vertailu junan nopeuden funktiona. Kuvissa a ja b on esimerkki eri junatyypeillä ja ajonopeuksilla saaduista värähtelyn ja runkomelun mittaustuloksista. Tuloksista havaitaan, että uusi Sm5 juna on runkomelun osalta nykyisiä junatyyppejä selvästi hiljaisempi. Sm5 junan runkomelun loiva nopeusriippuvuus on havaittavissa vain värähtelymittausten tuloksista, koska taustamelu rajoitti hiljaisimpien ilmaäänten mittausta. Kuvaajien vertailu osoittaa myös, että huonetilojen lattiarakenteista mitatun A painotetun tärinän ja huonetiloissa mitatun A painotetun runkomelun välillä on hyvä korrelaatio. Mitattujen värähtelynopeus ja runkomelutasojen välinen tasoero kohteessa on hieman alle db. VIITTEET 1. PELTONEN T., BACKHOLM M. & LAHTI T., Raideliikenteen melu ja tärinätutkimuksia. Akustiikkapäivät 5, 26. 27.9.5, Kuopio. 2. ISO 14837 1:5. Mechanical vibration Ground borne noise and vibration arising from rail systems Part 1: General guidance. ISO, Geneve 5. 3. TALJA A. & SAARINEN A., Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi. Esiselvitys. VTT Tiedotteita 2468, Espoo 9. 4. TÖRNQVIST J. & TALJA A., Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa. VTT Working Papers 5, Espoo 6. 5. WETTSCHURECK R., KURZE U., Einfügungsdämmass von Unterschottenmatten, Acustica Vol. 58, 1985. 8