Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschennende constructi~langs rijkswegen 1 e versie geluid en luchtkwaliteit Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde Rijkswaterstaat Bouwdienst
Handboek.bijzondere afschermende constructies Publicatienummer W-DWW-2000-030 Titel en subtitel Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschermendt constructies langs rijkswegen, 1. versie, geluid en luchtkwaliteit Samenvatting In opdracht van de Bouwdienst heeft de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaafeen eerste versie van een handboek samengesteld over de invloed van bijzondere afschermende constructies op geluid en luchtkwaliteit. Het handboek is bedoeld om in de ontwerpfase een afweging te kunnen maken tussen verschillende varianten. Het handboek bevat een inleidend deel, een deel over geluid (Alen een deel over luchtkwaliteit (B). Het handboek is een eerste versie dat nog nader zal worden uitgewerkt. Opdrachtgever Rijkswaterstaat, Bouwdienst Dhr. B. Rigter Verantwoordelijkheid Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde Van der Burghweg 1 Postbus5044 2600 GA Delft Projectbegeleiding Dhr. J. Mank (DWW) Mw. M. Roorda-Knape (DWW) Dhr. B. Rigter (BD) Dhr. B. Henderson (BD) Dhr. H. Huijben (BO) Mw. D. toehr-van Dijk (BD) Dhr. H. van Ettinger (ZH) Uitvoerend bureau geluid: Kupers & Niggebrugge, Utrecht lucht: TNO-MEP, Apeldoorn Datum juni 2000 publicatie Dit werkdocument wordt uitgegeven om geïnteresseerden de gelegenheid te bieden om de voortgang van het desbetreffend onderzoek kennis te nemen. Benadrukt wordt dat de gezichtspunten in dit werkdcx:ument niet noodzakejiik overeen behoeven te komen met de officiële gezichtspunten of het beleid van de directeur-generaal van Riikswaterstaat. Met de in dit werkdocument gegeven informatie dient derhalve met de nodige voorzichtigheid te worden omgegaan, aangezien de hierin vermelde conclusies in de loop van verder onderzoek of anderszins mogeliik herzien dienen te worden. Het Riik sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die het gebruik van de in dit werkdocument opgenomen gegevens mocht voortvloeien.
Inhoud 1. Algemeen 2. deel A: handboek geluid 3. deel B: handboek luchtkwaliteit
INLEIDING
Inleiding In toenemende mate komen in besluitvormingsprocessen over de aanleg of reconstructie van Rijkswegen bijzondere constructievormen ter sprake om de weg af te schermen of in te pakken. Dit speelt vooral in stedelijke omgevingen. waar enerzijds sprake is van lnpassingsproblemen door een toenemende druk op de schaarse vrije ruimte ten behoeve van woningbouw en waar anderzijds dient te worden voldaan aan kwaliteitseisen ten aanzien van de woon- en de leefomgeving. Tot de bijzondere afschermende constructies worden gerekend: luifels. overkappingen. verdiepingen, (boor-itunnels e.d. Naast de technische mogelijkheden, speten zaken als veiligheid. integratie van stadsdelen aan weerszijden van de weg, kosten en leefbaarheid (geluidhinder en luchtkwaliteit) een rol. Ten aanzien van de veiligheidseisen vindt op interdepartementaal niveau overleg plaats. Het resultaat van dit overleg zal afzonderlijk bekend worden gemaakt. In dit handboek wordt specifiek ingegaan op de aspecten geluidshinder en luchtkwaliteit. Over de consequenties die deze constructies hebben op de geluidshinder en op de luchtkwaliteit in de omgeving, is nog niet veel bekend. laat staan gebundeld. Ook kennis van en inzicht in de beschikbare (gevalideerde) rekenmethodieken c.q, rekenmodellen is schaars en veelal fragmentarisch. Met dit handboek wordt getracht om de beschikbare kennis te bundelen. Uitgaande van de beschikbare kennis (nationaal en internationaal) wordt per constructievorm aangegeven wat de consequenties zullen zijn voor de omgeving. Er wordt zo veel mogelijk aangesloten bij de huidige wettelijke voorschriften voor geluid en lucht. Het handboek kan door de ontwerper, projectleider en/of specialist gebruikt worden om bijv. alternatieven met elkaar te vergelijken. inzicht te krijgen in de potentie van een voorgenomen alternatief e.d. Het is echter een te globaal instrument om te gebruiken bij wettelijke procedures. Hiervoor is de inbreng van de kennis van de gelaids- of luchtdeskundige vereist. Wat biedt het handboek? Het handboek geeft richtlijnen. waarmee in de verschillende fasen van het ontwerp-proces afwegingen en keuzen kunnen worden gemaakt. Uitgangspunt is een 2x3-strooks autosnelweg. De gehanteerde gegevens ten aanzien van verkeer en dwarsprofielen. zijn terug te vinden in de delen A en B. Bij het handboek geluid is er voor gekozen om op basis van de beschikbare literatuur een vertaling van de resultaten te maken naar de standaard 2x3-strooks autosnelweg. Voor afwijkende situaties zijn kwantitatieve of kwalitatieve gegevens opgenomen. Bij het handboek lucht is gezien de geringe beschikbare literatuur. gekozen voor het uitvoeren van berekeningen voor de standaard 2x3-strooks autosnelweg.
Handboek bijzondere afschermende constructies Constructies De volgende afschermende constructies worden onderscheiden: O. referënlie: 2 x 3~strool<s autosnelweg conform ROA-richtlijn met aan b.ei.d.e ~ vertikale geluidsschermen 1. luifel: een geknikte of gebogen geluidsscherm, waarbij de bovenkant van de luifel zich, afhankelijk van de vereiste afschermende werking, in meer of mindere mate tot boven de rijstroken zal uitstrekken. De weg ligt op maaiveldhoogte. De luifel kan gedeeltelijk doorlatend zijn. luifels kunnen enkelzijdig of aan beide zijden van de weg voorkomen. 2. tent: over de weg op maaiveldhoogte wordt een lichte overkapping aangebracht, die grotendeels lichtdoorlatend is. De overkapping heeft een tussenwand. In het dak kunnen sleuven/roosters zijn aangebracht voor ventilatie, eventueel ook voor daglichttoetreding. De roosters dienen tevens om de geluidsbron af te schermen. 3. bunker: de weg op maaiveldhoogte wordt ingepakt in een massieve betonconstructie, welke landschappelijk wordt ingepast, bijvoorbeeld in een grondwal Er bevindt zich geen bebouwing op het dak. De bunker is voorzien van een middenkoker (vluchtroute of kabelkanaal), In het tunneldak kunnen sleuven/roosters zijn aangebracht voor ventilatie, eventueel ook voor daglichttoetreding. De roosters dienen tevens om de geluidsbron af te schermen. 4. kuip: de weg wordt verdiept aangelegd volgens het U-polder principe, met het wegdek op een variabele diepte beneden het maaiveld. Langs de wanden bevinden zich op maaiveldhoogte muurtjes die dienst doen als afscherming van de kuip en die een zekere akoestische werking hebben. 5. tunnel: de tunnel wordt aangelegd onder het maaiveld. Er bevindt zich in principe geen bebouwing op het tunneldak. In het tunneldak kunnen sleuven/roosters zijn aangebracht voor ventilatie, eventueel ook voor daglichttoetreding. De roosters dienen tevens om de geluidsbron af te schermen. 6. boortunnel: de tunnel wordt aangelegd onder het maaiveld, door middel van de boormethode. 7. verhoogde ligging: viaduct, de weg ligt hier verhoogd en ligt vrij ten opzichte van het maaiveld. Opm: bij zowel bunker als tunnel kunnen in verband met explosiegevaar zgn. DODO-varianten (deels open deels dichte overkappingen) voorkomen. Door open delen aan te brengen in de overkappingen wordt de lengte van de ondergrondse voorziening beperkt.
-!""..Á,!,.,"~! t Handboek bijzondere afschermende constructies 1!.!,. -- ft, t L o : Referentie,. 1 : Luifel 2 : Tent!.1. ft 3 : Bunker
Handboek bijzondere afschermende constructies 4: Kuip.~-- ~ 5: Tunnel 6 : Boortunnel 7: Viaduct 2x3 rijstroken
Handboek bijzondere afschermende constructies Gebruik handboek I leeswijzer De geluldsaspecten en -effecten zijn beschreven in deel A, de luchtaspecten en - effecten in deel B. Na een korte inleiding over de achtergronden van gelaids- resp. luchtoverdracht en de toegepaste methodiek, wordt per constructie en (voor zover hier informatie over is) per wegprofiel. de afschermende werking met onzekerheden en beperkingen weergegeven.
Handboek bijzondere afschermende constructies DEEL A : GELUID
Handhoek bijzondere afschermende constructies Inhoudsopgave 1. Achtergronden van de geluidoverdracht bij rijkswegen 5 1.1 Inleiding 5 1.2 Schermen zijn één van de mogelijkheden 5 1.3 De bron...... 6 1.4 De overdracht: het brongebied en de ontvanger 7 1.5 De overdracht: straalkromming en meteocorrecties 7 1.6 De overdracht: afscherming 8 1.6.1 De zichtlijn 8 1.6.2 Reflecterend en absorberend scherm, hellende schermen 9 1.6.3 Schermvorm bij de top 10 1.7 Schermconstructies 10 1.7.1 Inleiding 10 1.7.2 Luifels 10 1.7.3 Tunnels, bunkers en tentdakconstructies 11 1.7.4 Kuipconstructies 12 1.7.5 Openingen voor ventilatie, brand, explosie en licht 12 1.7.6 Grote onderbrekingen bij bunker constructies: de do-do variant 13 1.7.7 (Mogelijkheden voor) Geluiddemping van lange sleuven 13 2. Toegepaste methodiek 17 2.1 Leeswijzer 17 2.1.1 De opzet 17 2.1.2 Combinaties van invloeden 18 2.2 literatuuronderzoek 19 2.3 Samenhang met het akoestisch onderzoek: rekenmodellen 19 2.4 Onzekerheden en beperkingen 23 3. Afschermende werking, nomogrammen 25 3.1 Parallelle schermen, weg op maaiveld 25 3.1.1 Basis: nomogrammen 25 3.1.2 Standaardwegprofiel2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 25 3.1.3 Variaties 25 3.2 Kuipconstructies. verdiept aangelegde weg 27 3.2.1 Basis: nomogrammen 27 3.2.2 Toelichting bij de nomogrammen 32 3.2.3 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 32 3.2.4 Variaties in kuipconstructie 33 3.2.5 Akoestisch onderzoek 33 3.3 Tweezijdige luifekonstructies.. 34 3.3.1 Basis: nomogrammen 34 3.3.2 Toelichting bij de nomogrammen 40 3.3.3 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken.40 3.3.4 Variaties in luifelconstructie.41 3.3.5 Overige opmerkingen 42 3.3.6 Akoestisch onderzoek 42
3.4 Tentconstructies: lichte en lichtdoorlatende overkapping van een weg op maaiveldniveau, 44 3.4.1 Basis: nomogrammen 44 3.4.2 Toelichting bij de nomogrammen.45 3.4.3 Standaard wegprofiel 2 x3 en 2 x 4 rijstroken 45 3.4.4 Variaties in tentconstructies 46 3.4.5 Akoestisch onderzoek. 47 3.5 Bunkers, weg op maaiveld niveau 48 3.5.1 Basis: nomogrammen 48 3.5.2 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken.48 3.5.3 Variaties in bunkerconstructie: de ventilatieopeningen 49 3.5.4 Akoestisch onderzoek 50 3.6 Tunnels 51 3.7 Verhoogde wegligging 52 3.7.1 Basis: nomogrammen,52 3.7.2 Toelichting bij de nomogrammen 55 3.7.3 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 55 3.7.4 Variaties in verhoogde wegligging 55 3.7.5 Akoestisch onderzoek 55 4. Leemten in kennis 57 4.1 Overzicht '" 57 4.2 Leemten op het ontwerpniveau 57 4.2.1 Tentconstructies 57 4.2.2 Nomogrammen 58 4.3 Algemeen bruikbare rekenmodellen en toegankelijke parameterstudies." 58 4.4 Praktijkervaring 59 5. Begrippenlijst 61 6. Relevante Literatuur 65 Literatuuroverzicht 72 ii
figuren Figuur 1-1: Verhoogde weg met scherm 5 Figuur 1-2: luifel met meervoudige reflecties 6 Figuur 1-3: Geluidpaden met bodemreflecties 7 Figuur 1-4: Straalkromming bij temperatuurinversie en gewoon 8 Figuur 1-5: Schaduwvorming bij schermen. Top is nieuwe bron 9 Figuur 1-6: Voor en achterover hellende schermen met geluidpaden 9 Figuur 1-7: De drie overdrachts- resp. transmissiewegen bij luifels 10 Figuur 1-8: Reflectiepaden bij kuipconstructies 12 Figuur 1-9: Contouren voor geluidbelasting bij een do-do variant van een bunkerconstructie 13 Figuur 1-10: Overkappingen met sleuven voor ventilatie en daglicht.. 14 Figuur 1-11: Akoestisch relevante maten bij coulissendempers 15 Figuur 3-1: Schermwerking voor evenwijdige schermen en een weg op maaiveld, harde bodem (TOMAS) [74] 26 Figuur 3-2: Schermwerking voor evenwijdige schermen en een weg op maaiveld absorberende bodem (TOMAS) [74] 26 Figuur 3-3: Nomogram voor kuipconstructie met de weg op 4 m beneden maaiveld [20] 28 Figuur 3-4: Nomogram voor kuipconstructies met de weg op 8 m beneden maaiveld [20] 29 Figuur 3-5: Nomogram voor kuipconstructie met de weg op 4 m beneden maaiveld en 2 m hoge schermen op de kuiprand [20] 30 Figuur 3-6:Nomogram voor kuipconstructie met de weg op 8 m beneden maaiveld en 2 m hoge schermen op de kuiprand [20] 31 Figuur 3-7: Nomogram voor ingegraven tweezijdige luifel met opening in het midden [20J 35 Figuur 3-8: Nomogram voor ingegraven tweezijdige luifels met opening in het midden en een scherm op de luifelpunt [20] 36 Figuur 3-9: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening [201 37 Figuur 3-10: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening en scherm op de luifelpunt [20] 38 Figuur 3-11: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening en aan één zijde een talud [20] 39 Figuur 3-12: Globaal nomogram voor afscherming met een tentconstructie. De absolute nauwkeurigheid is beperkt tot ca. 4 db(a) 44 Figuur 3-13:Nomogram voor afscherming van een weg op een viaduct. ten opzichte van een op het maaiveld [69] 52 iii
Figuur 3-14: Nomogram voor een weg op een viaduct met akoestisch harde schermen [69] 53 Figuur 3-15: Nomogram voor een weg op een viaduct met geluidabsorberende schermen [69], 54 Figuur 3-16: Nomogram voor een weg op een viaduct met 15 graden naar buiten hellend scherm [69] 54 Tabellen Tabel 1: Akoestische onderwerpen per wegconstructie 18 Tabel 2: Toepassingsmogelijkheden van rekenmethoden en schaalmodellen bij verschillende scherm constructies 22 Tabel 3: Overzicht van nomogrammen bij kuipconstructies 27 Tabel 4: Overzicht van nomogrammen bij luifels 34 Tabel 5 : Invloed van de wegbreedte en de afstand tussen de tussen de luifelpunten op de afscherming 41 Tabel 6: Overzicht van nomogrammen bij verhoogde wegligging 52 iv
Handboek bijzondere afschermende constructies 1. Achtergronden van de geluidsoverdracht bij rijkswegen 1.1 Inleiding Bij de beschrijving van geluidsuitbreiding wordt vaak gebruik gemaakt van geluidpaden. Dit is de lijn die het geluid volgt van bron naar ontvanger. Het Rekenvoorschrift is hierop gebaseerd. In veel gevallen voldoet deze werkwijze uitstekend. Voor de beschrijving van de geluidsoverdracht in dit hoofdstuk zijn geluidpaden daarom als uitgangspunt gekozen. Op een aantal punten is het voor een goed begrip nodig dit model van geluidpaden aan te vul/en. Bijvoorbeeld als geluid opgesloten raakt in een ruimte (zoals in tunnels) of het geluid door een groot vlak wordt afgestraald, zoals de wand van een luifel. Een andere aanvulling, het golfkarakter. wordt bij de schermwerking kort toegelicht. In het volgende hoofdstuk wordt duidelijk dat deze aanvullingen bepalend zijn voor de beperkingen in het onderdeel geluid in dit handboek. De handleiding geeft een globaal inzicht in de (on-irnogelqkheden van de meer ingrijpend scherm constructies zoals luifel- bunker- en tentconstructies, waarmee een verantwoorde afweging is te maken in het ontwerp van een wegconstructie. 1.2 Schermen zijn één van de mogelijkheden Afschermingen of overkappingen zijn enkele van de maatregelen die mogelijk zijn om de geluidsbelasting te verminderen. Verdiept of verhoogd aanleggen kan in bepaalde situaties ook aantrekkelijk zijn, bijvoorbeeld in combinatie met schermen op de randen van het kunstwerk. in figuur 1-1 is dit voor een verhoogde ligging met woningen op korte afstand Figuur 1-1: Verhoogde weg met scherm schematisch getekend. De nadruk op constructievormen in het handboek betekent dus niet dat er geen goede alternatieven zijn, of combinaties van maatregelen om geluidhinder op te vangen. Maatregelen zoals geluidarm asfalt (DZOAB), walwoningen en dubbele gevels zijn goede voorbeelden van effectieve maatregelen die in dit handboek niet worden besproken, evenmin als bijvoorbeeld bundeling van verkeersstromen (corridors) of het gebruik van andere 5
bestemmingen dan woningen (industrie, kantoren) als afscherming voor verder weg gelegen woonwijken. Afhankelijk van de situatie hebben deze maatregelen zelfs de voorkeur, boven de (kostbare) wegconstructies uit het handboek. 1.3 De bron De geluidsoverdracht wordt meestal in twee onderdelen gesplitst, de beschrijving van de geluidsbron en van de overdrachtsweg. De overdrachtsweg is op zijn beurt in drie delen gesplitst: het brongebied. het middengebied en de ontvanger. De overdracht wordt in de volgende hoofdstukken toegelicht. Met de bron wordt akoestisch gezien het geluidsvermogen bedoeld, dat vanaf de weg wordt uitgestraald naar de omgeving. Bronmaatregelen zijn typisch maatregelen aan de voertuigen en aan het wegdek. Voor rijkswegen is met name het contactgeluid band-wegdek van belang. Bij de gebruikelijke snelheden op een rijksweg is het motorgeluid hieraan ondergeschikt. In het Rekenvoorschrift volgens art. 102 van de Wet geluidhinder (het Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai) worden de volgende kenmerken gebruikt voor het berekenen van de bronsterkte. de aard van het voertuig. Er worden vier categorieën onderscheiden: motorrijwielen, licht (personenwagens), middelzwaar en zwaar verkeer. Met name vrachtwagens zijn een belangrijke geluidsbron; de snelheid. Hoe sneller hoe meer geluid; het type wegdek. De interactie tussen banden en wegdek is een zeer belangrijke geluidsbron. Voor (rijks)wegen bieden innovaties van het wegdektype grote kansen op effectieve reductie van de geluidsbelasting (geluidhinder). Recent onderzoek van TNO leidt mogelijk tot aanpassing van het bronspectrum in het Reken- en Meetvoorschrift. Dit kan een positieve invloed hebben op het afschermende effect van de scherm constructies in dit handboek. 6
en omdat het om belangrijke afschermingen gaat (15-25 db{a» wordt ook de geluidsoverdracht via de schermconstructie zelf belangrijk. En berekeningen aan de geluidsafstraling van vlakken wijkt op onderdelen wezenlijk af van de berekening aan voertuigen. 1.4 De overdracht; het brongebied en de ontvanger Zowel bij de bron als bij de ontvanger kan geluid via de bodem reflecteren op zijn weg van bron naar ontvanger. Het Rekenvoorschrift berekent hiervoor een bodemdemping. De demping is negatief, de bronsterkte lijkt groter te worden door de optelling van geluid dat direct wordt overgedragen bij het geluid dat via reflectie tegen de bodem de ontvanger bereikt. De bodemdemping wordt zowel bij de bron als bij de ontvanger berekend en is afhankelijk van de frequentie. Figuur 1-3: Geluidpaden met bodem reflecties Het Rekenvoorschrift gebruikt drie invoergegevens om de bodemdemping vast te stellen: 1. het akoestisch harde of zachte karakter van de bodem bij de bron resp. de ontvanger; 2. als punt 1, echter voor het middengebied. 3. de bron- resp. waarneemhoogte boven het plaatselijke maaiveld. Speciaal bij een harde bodem (bestrating, water) hebben reflecties van geluid tegen de bodem een grote invloed op de geluidsoverdracht. De ligging van een waarneempunt in een woonwijk heeft ook veel invloed op de geluidsbelasting. Het berekenen hiervan valt buiten het kader van dit handboek. 1.5 De overdracht: straalkromming en meteocorrecties De geluid paden bij overdracht over een grote afstand (meer dan ca. 50 m) volgen niet de kortste weg tussen bron en ontvanger. De geluidsnelheid in lucht varieert met de hoogte als gevolg van temperatuurverschillen en verschillen in windsnelheid. Samen met het golfkarakter van geluid heeft dit een kromming van het geluidpad tot gevolg. De mate waarin dit gebeurt, is sterk afhankelijk van de weersomstandigheden. In het Rekenvoorschrift is uitgegaan van een gestandaardiseerd temperatuur- en windprofiel. Een complete beschrijving valt buiten het kader van het handboek. 7
Figuur 1-4: Straalkromming bij Een belangrijk detail is nog dat de temperatuurinversie en gewoon straalkromming voor individuele bronnen (industrie-lawaai) wezenlijk verschilt van de straalkromming bij lijnvormige bronnen. De straalkromming is een belangrijk gegeven omdat het de schermwerking vermindert (zie paragraaf 1.6). Puntvormige geluidbronnen kunnen daardoor niet goed worden berekend met het Rekenvoorschrift voor wegverkeer. Voor puntbronnen moet het rekenmodel voor industrielawaai worden gebruikt (de Handleiding Meten- en Rekenen Industrielawaai", de herziene versie van Il-HR-13-01) Bij de berekeningen aan bijvoorbeeld tunnelmonden en lokale ventilatiekokers zijn daardoor andere rekenvoorschriften van toepassing dan het Rekenvoorschrift voor wegverkeer. Om de invloed van mee- en tegenwind te verrekenen wordt de berekende geluidsbelasting verhoogd met de meteocorrectie. Dit is een gemiddelde waarde voor een meewindsituatie in de geluidsoverdracht. De meteocorrectie is onafhankelijk van de onderlinge ligging van bron- en ontvanger op de windroos. 1.6 De overdracht: afscherming 1.6.1 De zichtlijn Geluidschermen worden pas effectief als het geluidpad tussen bron en ontvanger wordt doorbroken (de zichtlijn). Maar het is niet zo dat achter het scherm (uit het zicht van de bron) geen geluid te horen is. Het eenvoudige mode! met geluidpaden schiet hier tekort. Hiervoor is het golfkarakter van geluid verantwoordelijk Dat wil zeggen het ingewikkelde samenspel van verschillen in tijdsduur dat het geluid kost om via verschillende punten boven een scherm bij de ontvanger te komen. Andere termen hiervoor zijn looptijdverschilien en faseverschillen. 8
Figuur 1-5: Schaduwvorming bij schermen. Top is nieuwe bron Het blijkt gelukkig wel zo dat een scherm beter afschermt naarmate de top verder boven het geluidpad uitsteekt. Het gaat dan om het werkelijke geluldpad. rekening houdend met straal-kromming. Door de straal-kromming kan bij een overdracht over grotere afstanden (ca. 50 m en verder) het werkelijke geluidpad meters hoger liggen dan de rechte lijn tussen bron en ontvanger. Een geluidscherm moet deze hoogte compenseren. En dat is precies de reden dat een geluidscherm zo dicht mogelijk bij de bron of ontvanger moet worden geplaatst en niet ergens midden in het overdrachtsgebied. 1.6.2 Reflecterend en absorberend scherm, hellende schermen Het absorberend uitvoeren van schermen is een regelmatige eis die aan schermen wordt gesteld. Voor rechte schermen met een geluidabsorberende wegzijde is het effect ervan 1 tot 2 db(a). De geluidsabsorptie is vergelijkbaar met die van een absorberend beklede wand in een ruimte of zaal. Dit ligt anders met het effect van hellende schermen. Waarom "absorbeert" een scherm niet als het verticaal staat en wel als het hellend wordt geplaatst? Het scherm zelf absorbeert ook niet, ook niet in een schuine stand. In feite worden andere effecten gebruikt. waardoor bij de omwonenden de invloed van reflecties wordt beperkt of te niet gedaan. En gemakshalve voeren we deze schermen in het Rekenmodel als" geluidabsorberend" in. Het Rekenvoorschrift geeft ons geen andere mogelijkheid. Figuur 1-6: Voor en achterover hellende schermen met geluid paden I1 I1 v ~ W 1 I De invloed van het schuin plaatsen van een scherm op de geluidsoverdracht is zeer complex en zullen we niet gedetailleerd bespreken. Eén punt is echter vrij eenvoudig voor te stellen. Bij een achteroverhellend scherm wordt het geluid omhoog gekaatst. Het komt simpelweg op een andere. verder weg gelegen plaats weer naar beneden (straalkromming). De meest gangbare situaties met hellende schermen worden momenteel berekend door de TPD in het project "Hellende Schermen" in opdracht van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde. De resultaten worden medio 2000 verwacht. 9
Een luifel kan met enige goede wil als een extreme vorm van een voorover hellend scherm worden gezien. Deze vergelijking gaat akoestisch echter niet op, omdat het geluid bij een luifel gemakkelijk meervoudig kan reflecteren tussen weg en scherm. 1.6.3 Schermvorm bij de top Het akoestische begrip van een "scherp" en "stomp" scherm heeft ook te maken met het golfkarakter van geluid. De mate waarin afscherming optreedt blijkt gevoelig voor de vorm van de top van het scherm. Dit heeft geleid tot onderzoek aan speciale schermvormen met bijvoorbeeld T- en Y-vormige toppen en speciale uitvoeringen met geluidabsorberende opzetstukken. Dit valt eigenlijk buiten het kader van dit handboek. Het onderwerp is toch opgenomen vanwege het potentiële belang, speciaal als er voor een bestaande schermconstructie kleine verbeteringen nodig zijn in de orde van 2 db(a). 1.7 Schermconstructies 1.7.1 Inleiding Op het moment dat er meervoudige reflecties optreden, bijvoorbeeld onder een luifel of in een tentconstructie, wordt het moeilijk de invloed van schermconstructies te berekenen. In het nagalmveld dat hierdoor ontstaat raakt het onderlinge verband van de fase tussen verschillende geluidpaden verloren. In een aantal gevallen kan uitgeweken worden naar alternatieve rekenmethoden. Voor luifels kunnen in feite alleen schaalmodelonderroek en praktijkmetingen uitsluitsel geven over de effecten. In de volgende paragrafen worden voor een aantal schermconstructies de belangrijkste effecten op hoofdlijnen beschreven. 1.7.2 LUifels Figuur 1-7: de drie overdrachts- resp. transmissiewegen bij luifels ~. 10
Akoestisch gezien is de situatie zeer complex, zeker bij een tweezijdige luifel. Er ontstaat een moeilijke mengvorm tussen: 1. directe geluidsoverdracht, afgeschermd door de luifeltoppen. 2. geluidsoverdracht vanuit een nagalmveld via de opening tussen de luifelpunten en 3. de geluidstransmissie via de luifelconstructie zelf. De gelutdstransmlssie door de schermconstructie is evenredig met het oppervlak ervan. De geluidsisolatie van grote schermconstructies moet alleen al om die reden groot zijn. Afhankelijk van de afmetingen kunnen ZOAB en absorberende bekleding van plafond en wanden een positief effect hebben op de "schermwerking". Ook de vorm van de top van de luifel heeft een grote invloed. Er is gelukkig veel schaalmodelonderzoek bekend aan constructies die vergelijkbaar zijn met zowel een éénzijdige als een tweezijdige luifel. Berekeningen aan varianten van deze situatie zijn onzeker, zolang de gebruikte rekenmodellen niet zijn gevalideerd aan metingen. Dit is momenteel niet het geval. 1.7.3 Tunnels, bunkers en tentdakconstructies Dit ligt akoestisch een stuk eenvoudiger dan de luifel constructie. In de tunnel ontstaat een nagalmveld. dat goed is te berekenen. De wanden van de bunker en tunnel hebben een hoge geluidsisolatie (meer dan 50 db(a» en geluldstransmissie via deze wanden is niet van belang. Er blijven drie punten over: 1 De tunnelmond. De bronsterkte is afhankelijk van het verkeer (intensiteit en samenstelling, rijsnelheid), van de absorptie in de tunnel (beïnvloedt het nagalrnveld) en van het oppervlak en de vorm van de tunnelmond. Bij de vorm kan gedacht worden aan lamellen constructies die de overgang naar het daglicht geleidelijk laten verlopen. Het bronvermogen van de tunnelmond kan berekend worden met de regels uit de ruirnteakoestiek, op basis van de verkeerssamenstelëng, rijsnelheid, wegdek en absorptie in de tunnel. Het vlak van de tunnelmond wordt als geluidafstralend oppervlak geschematiseerd. De geluidsuitstraling hiervan kan dan met behulp van de u Handleiding meten en rekenen industrielawaai" worden berekend. 2 Bij tentconstructies kan de geluidstransmissie via wand en dak niet verwaarloosd worden. De volgende werkwijze is mogelijk. Het geluidsniveau van het nagalmveld binnen in de tent kan met regels uit de bouw- en zaalakoestiek eenvoudig berekend worden. Van veel materialen en constructies voor het dak en de wand van een tentconstructie is de geluidsisolatie bekend. Zonodig kan met bouwakoestische modellen een prognose worden gegeven van de geluidsisolatie. Daarmee kan het geluidsvermogen berekend worden dat aan de buitenkant door de tent wordt afgestraald. Afhankelijk van de situatie is dit minder eenvoudig dan het lijkt. Win zonodig advies in bij een ervaren bouwakoesticus. 11
3 De tent is een aaneenschakeling van vlakken en moet akoestisch anders gemodelleerd worden dan bijvoorbeeld een Hjnbron van auto's. Dit is in de handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai vastgelegd. Hiermee kan de geluidsuitbreiding in de omgeving worden bepaald. Dit kan door vergelijkbare digitale rekenmodellen op te stellen als voor wegverkeerslawaai. Over tentconstructies zijn erg weinig literatuurgegevens beschikbaar. In het handboek zijn daarom enkele indicatieve berekeningen opgenomen, die op de hierboven aangegeven wijze zijn uitgevoerd. 1.7.4 Kuipconstructies Figuur 1-7: Reflectiepaden bij kuipconstructies Ook in kuipconstructies kan geluid meervoudig reflecteren. Een geluidstraal die tegen het achterliggende scherm wordt gereflecteerd, wordt vervolgens door het andere scherm minder goed afgeschermd dan het geluid dat direct van de bron komt. i I I 1 de wanden akoestisch hard zijn). In akoestisch opzicht verschillen de kuipconstructies van vrij eenvoudig voor een ondiepe, brede kuip, tot complex voor een diepe kuip (speciaal als ook Er is literatuur van onderzoek met rekenmodellen, met name TOMAS (zie ook paragraaf 2.3) aan deze constructies. Voor ondiepe of brede kuipen kan dit goed gebruikt worden. In het handboek worden echter de resultaten van Duits schaalmodelonderzoek als leidraad opgenomen. Hiervoor zijn drie redenen te geven: 1) deze literatuurgegevens zijn veel completer; 2) aan het nagalmveld in diepe kuipen met harde wanden is het moeilijk rekenen; 3) de rekenresultaten met TOMAS lijken betrouwbaar, maar zijn nog niet gevalideerd aan prakëjkresultaten. 1.7.5 Openingen voor ventilatie, brand, explosie en licht Deze vormen door hun variatie in verschijningsvorm een groep geluidbronnen die moeilijk in algemene termen zijn te vatten. Er is vrij veel schaalmodelonderzoek beschikbaar en kan in concrete gevallen gebruik worden gemaakt van ervaring in de aanverwante akoestische vakgebieden: industrielawaai (voor de geluidsuitbreiding in de omgeving), installatiegeluid (voor de demping van ventilatieopeningen) en bouwakoestiek. 12
Naden en kieren worden belangrijker naarmate er meer afscherming optreedt. Dit is speciaal het geval op korte afstand achter een scherm. Tot een afstand van ca. twee maal de scherm hoogte kan de volgende indicatie worden gegeven. Voor een afscherming van 20 db(a) moet het oppervlak aan openingen en spleten in het scherm minder dan ca. 0,5% van het schermoppervlak zijn. Bij een afscherming van 10 db(a) is dit ongeveer 5%. Van twee situaties wordt hierna een korte beschrijving gegeven. 1.7.6 Grote onderbrekingen bij bunker constructies: de do-do variant Dit is akoestisch gezien een mengvorm van enerzijds een weg met tweezijdig een scherm of wal en anderzijds van een tunnel (of beter: van tunnelmonden). Als het tunneldeel van binnen niet absorberend bekleed wordt, treedt een verhoging van het geluidsniveau op van 10 tot 15 db(a). De tunnelmond is daarmee een geluidsbron geworden die plaatselijk sterker is dan de weg. Dit effect is merkbaar tot een afstand van ca. 60 tot 100 m van de tunnelmond (de literatuur geeft hiervoor verschillende afstanden aan). Bij een do-do variant van de bunkerconstructie is het daarom erg zinvol de tunnel of bunkerdelen te voorzien van goed absorberende wanden en plafonds. (zie ook paragraaf 3.5.1). Met name bij de tunnelmond zijn verhogingen van de geluidsbelasting met 5 tot 10 db(a) mogelijk (harde tunnel). Met absorptie in de tunnel is dit tot ca 3 db(a) mogelijk. De grootte van de effecten is gebaseerd op een schatting op basis van ervaring; de literatuur geeft geen kwantitatieve informatie. Figuur 1-8: Contouren voor geluidsbelasting bij een do-do variant van een bunkerconstructie Praktisch gezien moet ook dan nog rekening gehouden worden met een verhoging van het bronvermogen bij de tunnel-mond, in de orde van 3 tot 5 db(a). De invloed hiervan in de omgeving blijft echter beperkt tot afstanden van ca. 20 m (schatting op basis van vuistregels uit de zaalakoestiek). De akoestische winst van een goed ontworpen do-do variant ten opzichte van een bunkerconstructie is de lage geluidsbelasting boven en naast de bunker. Naast het open gedeelte van de weg wordt de geluidsbelasting bepaald door de schermen, wallen of kuipwanden langs de weg. 1.7.7 (Mogelijkheden voor) Geluiddemping van lange sleuven Overkappingen zoals tentvormige en bunkervormige constructies worden in het buitenland (Duitsland, Japan, Zwitserland en Frankrijk) veel uitgevoerd met lijnvormige openingen (sleuven) voor daglicht en ventilatie. Akoestisch zijn dit 13
zwakke schakels in de constructies. Er is daarom veel aandacht besteed aan geluidgedempte uitvoeringen van deze sleuven. In de literatuur worden drie vormen beschreven te weten: constructies met twee sleuven, Figuur 1-9: Overkappingen met sleuven voor elk aan een zijkant van de ventilatie en daglicht weg; constructies met brede openingen in het midden; ) constructies met openingen over de gehele breedte van de weg (Japan). ] Akoestisch gezien heeft de tweede variant de voorkeur. De akoestisch I zwakke openingen liggen zo ver I1 mogelijk van de bebouwing en schermen elkaar enigszins af. Met het nodige voorbehoud worden in de literatuur waarden van 20 tot 25 db(a) opgegeven voor de (berekende) schermwerking. De eerste variant is in de literatuur het best gedocumenteerd, inclusief inddentele praktijkmeting. Er worden meetresultaten met een schermwerking van 15 tot 17 db(a) gerapporteerd. In alle gevallen is het resultaat afhankelijk van de geluidabsorberende uitvoering van de opening. In de praktijk worden hiervoor coulissen gebruikt. in de literatuur worden dit ook lamellen genoemd. Dit zijn cassettes met platen glas- of steenwol met een dikte die varieert van 50 tot 200 mmo De verhouding van de dikte van de cassettes (de wol) en de hartmaat tussen de cassettes is maatgevend voor de akoestische kwaliteit. Hoe smaller de spleet hoe hoger de geluidsisolatie. De spleet tussen de cassettes kan niet te klein worden, omdat dan de stromingsweerstand te groot wordt. Er kan dan niet voldoende geventileerd worden. Verder is de diepte van de demper erg belangrijk (de lamellen hoogte in figuur 1-11). Tot ca. 2,5 mis deze van grote invloed, daarboven wordt het extra rendement steeds minder omdat het geluid tussen de coulissen "doorstraalt". Het geluid dat evenwijdig aan de coulissen loopt blijft over, omdat dit niet wordt geabsorbeerd door de coulissen. Er komen veel variaties voor in de uitvoering van de cassettes, waaronder driehoeksvormen en schuine plaatsing. 14
Figuur 1-10: Akoestisch coulissendempers relevante maten bij Over coulissendempers is vee! bekend. Qua afmeting vergelijkbare dempers worden regel-matig toegepast bij installaties voor ventilatie, bijvoorbeeld bij studio's en schouwburgen (hoge geluidniveaus, veel bezoekers dus een grote ventilatie-behoefte). Een belangrijk verschil is de toepassing buiten een gesloten kanalen systeem. Ter indicatie moet voor de eerder in deze paragraaf genoemde gemeten reducties van 15 tot 20 db(a) rekening gehouden worden met coulissen van 100 mm dikte, op een onderlinge afstand van 200 mm (hartmaat = 300 mm) en met een lengte van 1,5 tot 2 m. De lengte is de afstand die de lucht aflegt als deze langs de coulisse stroomt. IS
16
2. Toegepaste methodiek 2.1 leeswijzer 2.1.1 De opzet Het standaard wegprofiel (2 x 3 rijstroken) komt in de literatuur weinig voor. In de 70-er jaren is veel schaalmodelonderzeek verricht. Destijds waren 2 x 3 of 2 x 4 rijstroken wegen minder logisch dan op dit moment. Uitspraken over de geluidsbelasting in de omgeving op basis van deze gegevens vereisen daardoor een vertaalslag, met een verlies aan betrouwbaarheid in resultaat. Een ontwerper is vaak meer gericht op onderlinge gelijkwaardigheid in prestatie van een constructie dan op de absolute prestaties. Het doel van het handboek is daarom de ontwerper een overzicht te geven van de beschikbare kennis over afscherming en niet een gedetailleerd allesomvattende beschrijving. Dit heeft tot de volgende opzet geleid: per scherm constructie wordt een overzicht gegeven van de literatuurgegevens, zonder bewerking. De presentatie gebeurt zoveel mogelijk in de vorm van dwarsprofielen (nomogrammen) met lijnen voor gelijke schermwerking. Voor zover in de literatuur is na te gaan, wordt aangegeven op welk wegprofiel en op welke verkeersgegevens (percentage vrachtverkeer, rijsnelheid e.d.) de gegevens betrekking hebben. Vervolgens wordt aangegeven welke afscherming op basis van deze gegevens voor het standaard wegprofiel en een profiel van 2 x 4 rijstroken verwacht mag worden. Deze "vertaling" is voor een deel gebaseerd op literatuurgegevens. soms op (indicatieve) berekeningen volgens Rekenmodellen en soms gebaseerd op ervaring. Dit wordt per uitspraak aangegeven. Aansluitend worden varianten in afmetingen, materiaalkeuze en andere maatregelen besproken. Bijvoorbeeld de invloed van de opening tussen twee luifels, de materiaalkeuze bij tentvormige schermen, het bekleden van tunnels en luifels met absorptiemateriaal. Tenslotte worden mogelijkheden voor het akoestisch onderzoek van de betreffende schermconstructie besproken. Van de schermconstructies is in bijlage 2 een schets van de doorsnede gegeven. De constructies worden in hoofdstuk 3 stuk voor stuk besproken. 17
2.1.2 Combinaties van invloeden Een aantal onderwerpen komen bij verschillende schermconstructies voor. De geluidsultstraling van de tunnelmond is een voorbeeld. In de volgende tabel is een overzicht gegeven van de belangrijkste akoestische kenmerken van constructies. Onder verwijzing naar de tabel is het niet nodig de informatie bij elk wegprofiel te herhalen. Invloeden Bijzondere schermconstructies Kuipen Luifekonstructies Tentvormige Weg in Tunnels Verhoogde op maaiveld en constructies. grondwal wegligging verdiepte ligging al of niet (bunker) verdiept Wegbreedte (= aantal 32.3 3.3.3 3.4.3 3.7.3 rijstroken) Ujnvormige 3.3.3 3.5.3 3.5.3 3.5.3 openingen: breedte en geluiddemping Aanlegdiepte 3.2.1 3.3.3 Materiaalkeuze 3.3.4 3.4.4 schermconstructie Absorberende 3.2.4 3.7.1 schermen Geluidsabsorptie in 3.3.4 3.4.4 3.4.4 3.4.4 (halfopen) ruimten prote tussentijdse 1.7.6 1.7.6 poerungen (do-do> Schermen op bak of 3.2.1 3.3.1 3.7.1 luifelrand Tunnelmond 3.5.1 3.5.1 3.5.1 Tabel 1: Akoestische onderwerpen per wegconstructie 18
2.2 literatuuronderzoek Voor dit handboek zijn de beperkingen van het Rekenmodel (zie par. 2.3) een belangrijke handicap. De effecten van verschillen in wegprofielen en schermconstructies zijn daardoor niet eenvoudig door te rekenen. Er zijn in principe drie alternatieven voor het Rekenmodel: 1) Onderzoek aan schaalmodellen; 2) Complexe rekenmodellen zoals TOMAS; 3) Combinaties van rekenmodellen uit andere vakgebieden zoals industrielawaai, zaal- en bouwakoestiek. De eerste twee methoden zijn bewerkelijk en situatiegebonden en daardoor minder geschikt voor het aangegeven van algemene lijnen. Dit neemt niet weg dat er met beide toch belangrijke algemene inzichten zijn gevonden, in het verleden met de schaalmodellen en tegenwoordig met TOMAS. Voor de derde methode is met betrekking tot wegverkeer nauwelijks literatuur voorhanden. Voor het handboek is gebruik gemaakt van literatuurgegevens kennis uit aanverwante vakgebieden van de akoestiek. en van algemene In een vooronderzoek is een uitgebreide literatuurlijst [107] samengesteld over de afscherming van "bijzondere schermconstructies". Hiermee worden schermconstructies bedoeld die afwijken van de gebruikelijke schermen, al of niet hellend of absorberend, en geluidwallen in Nederland. Uit de literatuurlijst is een selectie gemaakt van de meest relevante artikelen en boeken. De lijst is op onderdelen aangevuld met artikelen over de invloed van de vorm van schermtoppen op de afscherming. In de bijlage is de lijst met gebruikte literatuur opgenomen. Het blijkt helaas moeilijk enkele relevante litteratuurverwijzingen daadwerkelijk beschikbaar te krijgen. Veel aanvragen zijn zonder resultaat gebleven. Dit geldt met name voor artikelen uit tijdschriften. Daar staat tegenover dat er enkele handboeken zijn, waaruit veel van deze literatuur is afgeleid. En verder bleken binnen Rijkswaterstaat enkele relevante bronnen wel beschikbaar. Met uitzondering van tentconstructies is daardoor toch een redelijke tot vrij brede basis aanwezig van literatuur gegevens, die in dit handboek is gebruikt. Voor deze handleiding zijn geen berekeningen van enige omvang verricht. hooguit kleine aanvullende als het voor een goede interpretatie nodig of nuttig leek. 2.3 Samenhang met het akoestisch onderzoek: rekenmodellen Voor de aanleg van een schermconstructie is uiteindelijk een akoestisch onderzoek vereist, dat de geluidsbelasting in de omgeving van de weg vaststelt. Dit akoestisch onderzoek is normaal gesproken volledig uit te voeren met het Rekenvoorschrttt 19
dat door art. 102 in de Wet geluidhinder wordt aangegeven. Vrijwel geen van de schermconstructies in dit handboek passen in de kaders van dit Rekenvoorschrift verkeerslawaai. Per geval dient daarom een afweging voor de te volgen werkwijze gemaakt worden door de deskundige, die het onderzoek uitvoert. De werkwijze is en btijft zijn verantwoordelijkheid. Voor een akoestisch onderzoek vormen de resultaten die in het handboek zijn gepresenteerd een goed uitgangspunt. Het zal niet altijd nodig te zijn de geluidsbelasting gedetailleerd te berekenen als duidelijk is dat deze (veel) lager is dan de voorkeursgrenswaarde van 50 db(a) uit de Wet geluidhinder. Do-do varianten en tunnelmonden vereisen altijd speciale aandacht, omdat hier een overgang optreedt naar de "normale ft situatie van een open weg, die met het Rekenvoorschrift berekend wordt. Op veel plaatsen in het handboek worden suggesties gegeven over de wijze waarop de geluidsuitbreidlng in de omgeving kan worden berekend. In deze paragraaf wordt een beknopt overzicht gegeven van de meest voor de hand liggende rekenmodellen en rekentechnieken. Aan het eind wordt in tabelvorm aangegeven welke methoden bij een wegconstructie van pas kunnen komen. Er worden vier methoden onderscheiden. Dit zijn de methoden die in de akoestische praktijk het meest betrouwbaar en gebruikelijk zijn gebleken en waarvan de resultaten het best zijn gecontroleerd aan de hand van metingen of aan schaalmodellen. Het blijven echter benaderingen van de werkelijkheid. SRMil 1) Het Standaard Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerlawaai 11 Dit is het gebruikelijke Rekenvoorschrift in Nederland. Het model is bedoeld voor de berekeningen in complexe situaties met afscherming en reflecties. De zeer complexe scherm constructies uit het handboek vallen echter buiten het toepassingsgebied van SRMII. Een belangrijk kenmerk en tevens een belangrijke beperking is, dat het voorschrift uitgaat van lijnvormige geluidbronnen en van <gekromde) geluldpaden. Industrielawaai 2) Handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai Voor industrielawaai is dit de (wettelijke) tegenhanger van de onder 2 genoemde Rekenmethode (SRMIl) en hiermee goed vergelijkbaar wat betreft systematiek, betrouwbaarheid en toepassing. De Handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai is echter gericht op puntvormige geluidbronnen en geluidsuitstraling van vlakken. De "Handleiding" wordt standaard toegepast bij onderzoeken in het kader van Milieuvergunningen en heeft hierbij dezelfde status als het Standaard Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai 11 (SRMIl). TOMAS 3) TOMAS TOMAS is de afkorting van Theoretisch Overdrachtsmodel Aarden wallen en Schermen. Dit is een gecompliceerd rekenmodel dat door TNO in de loop van meer dan 10 jaar is ontwikkeld. Het rekenmodel betrekt de fase van een geluid golf 20
in de berekening, in tegenstelling tot de eerder genoemde Rekenvoorschriften. Dit geeft de mogelijkheid willekeurige (in principe althans) wegprofielen en schermvormen door te rekenen. Het model sec is echter niet geschikt voor berekeningen op grotere afstand en evenmin voor schermvormen met nagalmvelden omdat daarbij de faserelatie tussen geluidsgolven verloren gaat. Bouw- en zaalakoestiek. installatiegeluid 4) Rekenmodellen uit de bouwakoestiek. zaalakoestiek en voor installatiegeluid Speciaal voor berekeningen aan nagalmvelden, de geluidsisolatie van constructies en voor berekeningen van de demping van openingen (de sleuven voor daglicht, ventilatie en rook in bunker en tentconstructies) zijn veel betrouwbare rekenmodellen uit deze vakgebieden beschikbaar. Bij de toepassing voor wegverkeerslawaai moet de overgang van een nagalm veld naar een vrij geluidsveld goed in de gaten worden gehouden. Dit is geen standaard onderdeel van de modellen uit deze vakgebieden. Het betreft dezelfde rekenmodellen waarmee bij Milieuvergunningen (speciaal de horeca) veel ervaring is opgedaan. Het is desondanks zaak hierbij een ervaren bouwakoesticus in te schakelen. De rekentechnieken zijn niet door de wetgeving aangestuurd en zijn voor gebruik bij wegverkeer evenmin in normen vastgelegd. Daar staat tegenover dat het om basiskennis uit deze vakgebieden gaat. In tabel 2 is een overzicht gegeven van de rekentechnieken scherm constructie nodig kunnen zijn. die per 21
invloeden Bijzondere schermconstructie Kuipconstructie 1 luifelconstructies Tentvormige Weg in gfondwal Tunnels Verhoogde op maaiveld en constructies, (bunker) wegligging verdiepte ligging al of niet verdiept SRMIi Ondiepe of brede...... ",,-.0._. in pnnope, uitvoering model niet gevalideerd Handleiding... Transmissie via Voor Voor Voor... Rekenen en Meten scherm constructie tunnelmond geluid uitbreiding geluiduitbreiding industrielawaai en voor vanuit de vanuit de transmissie via tunnelmond en tunnelmond de constructie voor ventilatie openingen TOMAS Ondiepe of brede EenZijdige luifels uitvoeringen. Diepe uitvoering met absorberende schermen op de randen van de kuip _.... _.. Toepasbaar Bouw- en... Nagalmveld Voor het Voor Voor._. zaalakoestiek tweezijdige nagalmveld en bronvermogen bronvermogen luifels, transmissie transmissie via van de van de via de constructie tunneimond tunneimond scherm constructie Installatieakoestiek... -_. Voor Voor openingen Voor openingen openingen _.. SChaalmodellen Diepe kuip met Heeft akoestisch-.-- Ventilatie-..- Toepasbaar reflecterende technisch de openingen en wanden voorkeur tunnelmond Tabel 2: Toepassingsmogelijkheden van rekenmethoden en schaalmodellen bij verschillende schermconstructies In de Duitse literatuur is een rekenmodel beschreven voor overdekte kuipen en een tentconstructie. dat nauw aansluit bij de in tabel 2 aangegeven rekentechnieken. Deze bron is voor het akoestisch onderzoek een goed startpunt. Er is met name een goed hanteerbare berekening uitgewerkt van het geluid niveau in tunnels, rekening houdend met de absorberende bekleding van wanden en plafond. 'I Schaalmodellen zijn voor diepe bakken zeker te overwegen 22
2.4 Onzekerheden en beperkingen Het handboek kan niet geschreven worden zonder onzekerheden te accepteren evenals onvolledigheid op onderdelen. Dit is op meerdere plaatsen in de tekst aangegeven en omschreven. De onzekerheden kunnen soms groot zijn, in de orde van 4 tot 5 db(a). Ook in de literatuur worden rekenresultaten vaak met grote voorzichtigheid gepresenteerd. 23
24
3. Afschermende werking, nomogrammen 3.1 Parallelle schermen. weg op maaiveld 3.1.1 Basis: nomogrammen Er is relatief veel literatuur over deze constructie beschikbaar. De nadruk ligt daarin meestal op het verlies aan afscherming door plaatsing van een tweede scherm, achter de bron (gezien vanuit de ontvanger). Verder is veel literatuur fragmentarisch, dat wil zeggen dat het om een beperkt aantal situaties of waarneempunten gaat. In de literatuur zijn geen nomogrammen aangetroffen. In figuur 3.1 en 3.2 is een overzicht gegeven van rekenresultaten met TOMAS; deze geven een algemeen beeld. De afmetingen van de constructies zijn in de figuur aangegeven. Figuur 3.1 is berekend met een akoestisch harde bodem (bestrating, water) en figuur 3.2 met een absorberende bodem (grasland). De absolute nauwkeurigheid is niet aangegeven in [74]. Op basis van ervaring moet met een standaardafwijking van 2,5 db(a) rekening worden gehouden voor de absolute betrouwbaarheid en zijn onderlinge vergelijkingen tussen resultaten in deze twee figuren met een nauwkeurigheid van ca. 1 db(a) mogelijk. De resultaten in figuur 3.1. en 3.2 komen globaal overeen met meetresultaten [20] en [69]. in 3.1.2 Standaardwegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken Wegbreedte Verkeerssarnenstel-!ing en rijsnelheid Voor een afstand van 40 m (2 x 3 rijstroken) of 47 m (2 x 4 rijstroken) tussen de schermen is de afscherming lager dan voor de waarden in figuur 3.1 en 3.2. Voor waarneemhoogten tot ca. 10 m bedraagt de afname ca. 1 db(a). Bij reflecterende schermen en 2 x 4 rijstroken kan dit 2 tot 3 db(a) zijn. Dit is gebaseerd op aanvullende berekeningen met SRMII. In het onderzoek [74] is niet aangegeven welk verkeerssamenstelling en rijsnelheid is gebruikt. De invloed op de gegeven waarden is naar verwachting beperkt. 3.1.3 Variaties Het effect van parallelle schermen langs een 2 x 4 rijstroken weg blijft beperkt tot ca 12 db(a), omdat een aantal rijstroken niet meer effectief worden afgeschermd. Het is te overwegen een derde scherm in de middenberm te plaatsen. Dit moet een vergelijkbare hoogte hebben ais het scherm aan de buitenzijde van de weg (inschatting). In de literatuur is hierover geen systematische informatie te vinden. De extra reductie wordt geschat op 3 db(a). ZOAB De reducties in bronvermogen die met open asfalt bereikt worden, zullen globaal ook op de waarneempunten optreden. 25
ham labs. j.. ham abs. hard E labs. waarneem c: c: hoogte '" ~ ti 'E'.. I + + + + 2 10 10m" iil ~ =- -1-1 1 7 2 9 151'11+, 15m n 9- El 12 7 11 0 10 5m+ 12 7 10 5 9 1.5m+.\"" 11 25m SOm AflIland tot de kuip. loom : J Figuur 3-1: Schermwerking voor evenwijdige schermen en een weg op maaiveld, harde bodem (TOMAS) [74]! I I I I I I! I I $! Scherm E.. hard E alls. ham abs. hard abs, waameem c: hoogte '5 ~ '" ; ~ '5-1 -1 2 8 3 10 15m".. 'E'.. + + + + + ~ I I 25m 7 14 10m" '1" 1 15 12-15 12-15 1.5m+ SOm AflIland tot de kuip. 9 15 9 15 Sm. loom ~". Figuur 3-2: Schermwerking voor evenwijdige schermen en een weg op maaiveld absorberende bodem (TOMAS) [74] 26
3.2 Kulpconstructles: verdiept aangelegde weg 3.2.1 Basis: nomogrammen Er zijn twee (groepen van) bronnen met bruikbare gegevens: Duits schaalmodel onderzoek [20] en berekeningen met TOMAS [74]. Alleen de Duitse litteratuur geeft nomogrammen. De resultaten zijn niet volledig met elkaar in overeenstemming, net als bij de referentieconstructie in paragraaf 3.1. Beide bronnen zijn gebaseerd op wegen met 2 x 2 rijstroken. Het Duitse onderzoek gaat uit van 25 m afstand tussen de kuipwanden, bij de berekeningen met TOMAS is dit 30 m. De volgende vijf nomogrammen zijn geselecteerd en geven een goede indruk van de afscherming die bereikt kan worden. Figuur nr Afstand tussen Weghoogte Schermhoogte op kuipwanden in t.o.v. maaiveld kuipwand, t.o.v. m in m maaiveld in m 3.3 25-4 --- 3.4 25-8 --- 3.5 25-4 2 3.6 25-8 2 Tabel 3: Overzicht van nomogrammen bij kuipconstructies In paragraaf 3.2.2. is een toelichting bij de nomogrammen gegeven. Per schermvorm uit tabel 3 is een nomogram van de afscherming gegeven voor een akoestisch harde en een akoestisch absorberende uitvoering van de kuipwanden. De absolute nauwkeurigheid van de nomogrammen is 2,5 db(a). Een onderlinge vergelijking tussen de nomogrammen is met een marge van 1 db(a) mogelijk (opgave in de literatuur). In paragraaf 3.2.3 worden richtlijnen gegeven voor het gebruik van de nomogrammen voor de standaard 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken autosnelweg op maaiveld niveau. De hiervoor afgeleide schermwerkingen zijn minder nauwkeurig dan hierboven is aangegeven. 27