Vibrationsutredning

OKTOBER 2015
LERUMS KOMMUN
VIBRATIONSUTREDNING
HALLSÅS 2:258 M FL
ADRESS
COWI AB
Skärgårdsgatan 1
Box 12076
402 41 Göteborg
TEL
010 850 10 00
FAX
010 850 10 10
WWW
OKTOBER 2015
LERUMS KOMMUN
VIBRATIONSUTREDNING
HALLSÅS 2:258 M FL
PROJEKTNR.
A042971
DOKUMENTNR.
PM_001
VERSION
1.0
UTGIVNINGSDATUM 26
oktober 2015
UTARBETAD
Lennart Johansson
GRANSKAD
Fredrik Nyström
GODKÄND
Lennart Johansson
cowi.se
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
5
INNEHÅLL
1
1.1
1.2
Uppdrag
Bakgrund och syfte
Omfattning - Avgränsning
7
7
7
2
2.1
2.2
2.3
Allmänt om vibrationer
Markvibrationer
Vibrationer i byggnader
Komfortstörningar
8
8
9
9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
Förutsättningar vid Hallsås 2:258 m fl
Områdesbeskrivning
Järnvägstrafik
Trafik E20
Geotekniska förhållanden
10
10
10
10
11
4
Bedömning av vibrationer
12
5
Referenser
13
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
1
Uppdrag
1.1
Bakgrund och syfte
7
COWI AB har på uppdrag av Lerums kommun utfört en riskbedömning inför eventuellt ändrad detaljplan med avseende på nybyggnad av flerfamiljshus inom Hallsås
2:258, 2:261 och 2:301. Riskbedömningen behandlar följande:
›
Risker med avseende på farligt godstransporter på E20 och Västra Stambanan
›
Buller från väg- och järnvägstrafiken.
›
Vibrationer från väg- och järnvägstrafiken.
Denna rapport behandlar markvibrationer vid Hallsås 2:258, 2:261 och 2:301 orsakade av väg- och järnvägstrafik från E20 och Västra Stambanan. Fastigheterna ligger bredvid varandra mellan Södra Långvägen och Åsenvägen. Södra Långvägen
löper parallellt med E20 cirka 15 meter från E20:s östra vägkant. Västra Stambanan ligger ytterligare längre bort från fastigheterna, cirka 80 meter från Södra
Långvägen.
Syftet med vibrationsutredningen är att bedöma om det finns risk att dagens vägoch järnvägstrafik kan ge upphov till komfortstörande vibrationer i de eventuella
nya byggnader som planeras inom Hallsås 2:258, 2:261 och 2:301.
1.2
Omfattning - Avgränsning
Vibrationsutredningen inleds med en beskrivning av markvibrationer och fortsätter
med en beskrivning av de geotekniska förhållandena, en beskrivning av järnvägstrafiken som passerar på Västra stambanan och fordonstrafiken på E20, samt en
bedömning av de vibrationer som eventuellt uppstår pga. väg- och järnvägstrafiken.
Det är inte gjort någon mätning av vibrationer vid Hallsås 2:258, 2:261 eller 2:301
i det här arbetet. Det finns vibrationsutredningar med tillhörande mätningar som
gjordes 1987 för ett bostadshus, fastighetsbeteckning Skattegården 2:109, ca 1 km
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
8
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
öster om aktuellt område. Den utredningen gjordes av Banverket, Dnr 870379/9593, men det är väsensskilda geologiska förutsättningar mellan de två områdena, så därför beaktas inte den utredningen i den här rapporten.
Analyserna i rapporten bygger på de geotekniska undersökningar som finns redovisade i äldre undersökningar i Banverkets regi, samt de geotekniska undersökningar
som är gjorda i samband med framtagandet av detaljplan för området. Sveriges
geologiska undersökningars Jordartskarta Göteborg SO har också använts.
2
Allmänt om vibrationer
2.1
Markvibrationer
Spårbunden trafik genererar markvibrationer som kan fortplantas till byggnader
och verka störande för de som vistas i dem. Storleken på störningen beror till stor
del på bankroppens kondition och markens beskaffenhet samt avstånd mellan järnväg och hus.
Störningarna beror också på tågtyp, tågens tyngd, hastighet samt typ av byggnad
och dess grundläggning.
Markvibrationer från tung trafik på väg är beroende av vägbanans jämnhet, fordonens hastighet och tyngd samt jordförhållanden. Förutsättningar för att vibrationsstörningar ska uppstå finns när byggnader är grundlagda på lösa jordlager, främst
leror med större mäktighet samt att vägbanan har ojämnheter. Avståndet mellan
vibrationskällan i form av vägbanan och byggnaden ska också vara ganska korta,
oftast inom 30 meter.
Den huvudsakliga källan till markvibrationer från järnvägstrafik är den deformation i marken som uppstår kring tågen pga. dess tyngd. Den deformationen skapar
en varierande markreaktion, spänningar, som sprider sig till omgivningen i form av
spänningsvågor. Storleken på dessa spänningsvågor beror till stor del på fordonens
vikt, hastighet och avstånd mellan hjulaxlar.
Ytterligare vibrationer kan uppstå pga. ojämnheter i hjul och räls, bankroppen och
undergrunden. Bankroppens geometri och undergrundens styvhet påverkar storleken på de uppkomna markvibrationerna. Generellt sett medför mjukare undergrund
(lera) att större vibrationsnivåer skapas jämfört med om undergrunden är fastare
(morän).
Markvibrationernas frekvensinnehåll är i huvudsak lågfrekvent (0-20 Hz) och den
viktigaste källan är de deformationer som skapas kring fordonen. För långa, tunga,
enhetslastade godståg kan en frekvens bli mycket dominerande. Överensstämmer
den frekvensen med markprofilens egenfrekvens kan marken komma i rejäl svängning.
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
9
Spänningsvågorna som sprider sig till omgivningen består i huvudsak av tre principiellt olika vågtyper: kompressionsvågor, skjuvvågor och en ytvåg som kallas
Rayleighvågor. Alla dessa vågor har olika utbredningshastigheter, partikelrörelser
och deras intensitet minskar med avståndet från källan.
Intensiteten minskar både pga. materiell och geometrisk dämpning. Geometrisk
dämpning beror på att vibrationsenergin sprids över en större yta ju längre vågfronten kommer från källan och den materiella dämpningen beror på friktion i det
material som vågen färdas i. Materialdämpningen är minst för vågor som utbreder
sig i styva material och för vågor med stor våglängd, dvs. lågfrekventa vågor.
För markvibrationer från järnvägstrafik sprids den mesta energin i form av lågfrekventa Rayleighvågor vid markytan.
2.2
Vibrationer i byggnader
Vibrationer i byggnader i samband med markvibrationer överförs genom byggnadens grund. En grundläggning ned till styvare jordmaterial kan minska vibrationsnivån som förs in i byggnaden och en styv, tung byggnad påverkas mindre än en
mjuk och lätt byggnad. En styv byggnad kan dock vara känsligare för vibrationsskador jämfört med ett mer flexibelt hus. I vissa fall kan vibrationerna i en byggnad
bli förstorande om markvibrationens frekvens överensstämmer med en av byggnadens egenfrekvenser, s.k. resonans.
Risken att byggnader ska ta skada av markvibrationer är normalt mycket liten. Erfarenhetsmässigt krävs det vibrationsnivåer på minst 2 mm/s för att skador ska
uppstå och så stora nivåer finns normalt endast i områden närmast järnvägen i
byggnader som är grundlagda på lös lera och där tågtrafiken består av höghastighetståg eller tunga godståg.
Det finns inte någon speciell norm för skador på byggnader orsakade av vibrationer
från järnvägstrafik. Närmaste norm är SS 02 52 11 som gäller rivnings-, schaktnings-, spontnings-, pålnings- och packningsarbeten och den för sprängningsarbeten SS 460 48 66. De normerna tar inte hänsyn till skador på vibrationskänslig
utrustning, utan acceptabla vibrationsnivåer får inhämtas från tillverkare av utrustning eller operatör av verksamhet.
2.3
Komfortstörningar
För människors komfort i byggnader är dock kraven på vibrationer mycket striktare. I den svenska normen (SS 460 48 61) anges att det finns risk för sannolik
störning när vibrationerna är större än 1 mm/s (frekvensvägt RMS-värde) och risk
för måttlig störning finns för vibrationer som är större än 0,4 mm/s och mindre än 1
mm/s. Nivåerna är riktvärden och bör tillämpas vid nyetablering och nybebyggelse.
De tillämpas mindre strikt vid kontor än för bostäder, men mer strikt för bostäder
nattetid.
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
10
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
3
Förutsättningar vid Hallsås 2:258 m fl
3.1
Områdesbeskrivning
Planområdet ligger mellan Södra Långvägen och Åsenvägen, se figur 1.
Figur 1. Karta som visar planområdet idag.
Planområdet ligger på en höjd relativt E20 och Västra stambanan. Nivåskillnaden
till E20 uppgår till ca 6-7 meter i områdets nordöstra och mellersta del. Västra
stambanan ligger cirka 1 meter lägre än E20.
3.2
Järnvägstrafik
Västra stambanan förbi planområdet trafikeras med 260 persontåg (X2, X61, X52
och lokdragna persontåg) och 90 godståg (RC-lok) per dygn. Resandetågens maxlängd är 330 meter och godstågens uppgår till 750 meter.
Högsta tillåtna hastighet förbi området är 135 km/tim för persontågen och 100
km/tim för godstågen.
3.3
Trafik E20
E20 förbi planområdet är en fyrfilig motorväg. Den trafikeras med 33 000 fordon
(ÅDT 2011) per dygn. Andelen tung trafik är cirka 8 %.
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
3.4
11
Geotekniska förhållanden
3.4.1 Geotekniska undersökningar
Inom utredningsområdet har undersökningar gjorts av Bohusgeo under perioden
februari- april 2015. Resultatet av dem redovisas i "MUR/Geo Hallsås 2:258,
2:301, 2:261 Lerum detaljplan" daterad 2015-10-08.
För Västra stambanan har undersökningar bl. a. genomförts 1963. De finns redovisade på ritningar G001D-K1 och G001D-K2, men de biläggs inte den här utredningen.
Det har inte hittats några undersökningar för väg E20, men eftersom den ligger
mellan utredningsområdet och Västra stambanan där förhållande är kända, anses
det möjligt att bedöma markförhållandena under E20.
3.4.2 Mark, vegetation och topografi
Utredningsområdet är cirka 70×200 m och utgörs av befintlig bebyggelse med till
viss del gräsbevuxna ytor och delvis hårdgjorda ytor. I söder och öster avgränsas
området av Åsenvägen och i norr och väster av Södra Långvägen. Markytan sluttar
mot sydväst och dess lägsta nivå är ca +25 i den södra delen och ca +32 i den
norra. Lutningen är relativt flack och varierar mellan ca 1:20 och ca 1:50, men det
finns en slänt utmed Södra Långvägen där lutningen är ca 1:2 och lokalt i den södra
delen finns det en slänt med lutningen 1:1 á 1:2.
3.4.3 Jordlagerföljd och jordegenskaper
SGU:s jordartskarta visar att områdets jordprofil består av en moränrygg i nordvästlig-sydostlig riktning. Moränen täcker merparten av planområdet, det är endast
områdets nordöstra och sydvästliga hörn som ligger utanför. I nordost består jorden
av glacial lera och sydväst om moränryggen finns det sand och grus. Såväl Västra
stambanan som E20 ligger på moränryggen då de passerar planområdet.
Undersökningarna som Bohusgeo har gjort bekräftar uppgifterna från jordartskartan. Sonderingarna ger en bedömning av jordprofilen inom utredningsområdet som
består av överst liggande fyllning med en mäktighet av mellan 0,5 och ca 2 meter.
Gränsen mellan fyllningen och den naturligt avsatta jorden är dock svår att bedöma.
Under fyllningen ligger det ett lager med sand, silt och torrskorpelera som vilar på
fast botten av sten, block eller berg. Den fasta botten bedöms finnas på ett djup
mellan ca 2 och 6 meter. Vattenkvoten är uppmätt till mellan ca 20 och 30 % och
friktionsvinkeln i sanden och silten uppgår till mellan ca 28 och 40°. Det är inte
gjort någon undersökning för bestämning av siltens skjuvhållfasthet.
Sonderingarna vid Västra stambanan visar att jordprofilen där har ett djup till fast
botten som varierar från ca 1 m längst i norr till ca 7,5 m längst i söder. Djupet är
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
12
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
dock nästan konstant de första 150 m, cirka 1-1,5 meter för att sedan bli djupare de
sista 50 meterna.
Sonderingarna vid Västra stambanan och de som är gjorda av Bohusgeo ger vid en
interpolering att jordprofilen under E20 har ett djup till fast botten som uppgår till
ca 1-1,5 m längst i norr och till ca 6 m längst i söder. På samma sätt som för Västra
stambanan bedöms jorddjupet vara relativt konstant de första 150 m, för att sedan
öka.
4
Bedömning av vibrationer
Förutsättningarna för att störande markvibrationer från trafik ska uppstå är att jordprofilen består av lösa jordarter under och i anslutning till vibrationskällan. Vibrationskällan i det här fallet är vägen (E20) eller järnvägen (Västra stambanan). Anledningen till detta är att i lösare material blir sjunkningen större och ger därmed
större lågfrekventa krafter i jorden. Materialdämpningen i form av friktion är också
mindre i lösa jordar (lera) jämfört med fastare (sand, morän) och vibrationerna
dämpas därför inte ut lika fort.
En annan förutsättning för uppkomst av störande markvibrationer är att byggnaderna är grundlagda på en jordprofil som består av lösa jordarter och att avståndet
mellan byggnaderna och vibrationskällan inte är stort, ofta inom 30 meter.
Jordprofilen under vägen och järnvägen består av fasta jordarter i form av sand, silt
och torrskorpelera. Djupet till fast botten är också litet. Det medför att sjunkningen
vid fordonspassage blir liten och därmed blir också förekomsten av lågfrekventa
krafter och vibrationer liten. Vidare är materialdämpningen god i och med en stor
friktion i jordprofilen.
Byggnaderna kommer att grundläggas på en fast jordart och på ett avstånd som
minst uppgår till ca 80 meter från järnvägen och ca 35 m från vägen.
Med de förutsättningar som finns inom området och intilliggande väg (E20) och
järnväg (Västra stambanan) bedöms det inte finnas risk för störande vibrationer
orsakade av väg- eller järnvägstrafik.
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx
VIBRATIONSUTREDNING HALLSÅS 2:258 M FL
5
13
Referenser
›
SGF Informationsskrift 1:2012. (2012)." Markvibrationer ". Svenska geotekniska Föreningen.
›
Svensk Standard SS 460 48 61. (1992). "Vibration och stöt – Mätning och
riktvärden för bedömning av komfort i byggnader." Standardiseringskommissionen i Sverige.
›
Svensk Standard SS 460 48 66. (1992). "Vibration och stöt –Riktvärden för
sprängningsinducerade vibrationer i byggnader." Standardiseringskommissionen i Sverige.
›
Bohusgeo AB (2015). Markteknisk undersökningsrapport/Geoteknik
(MUR/Geo) Hallsås 2:258, 2:301, 2:261, Lerums kommun, Detaljplan. Uppdragsnummer Bohusgeo litt U13082. Datum 2015-10-08.
›
Bohusgeo AB (2015). Projekterings-PM/Geoteknik Hallsås 2:258, 2:301,
2:261, Lerums kommun, Detaljplan för bostäder. Uppdragsnummer Bohusgeo
litt U13082. Datum 2015-10-09.
http://projects.cowiportal.com/ps/a042971/Documents/03-Projektdokument/02 - Vibrationer/PM_001 - Vibrationsutredning Hallsås_mfl.docx