Haalbaarheidsonderzoek aspect trillingen nieuw te realiseren woontoren op veld 15 Status definitief Versie 001 Rapport B.2017.0941.00.R001 Datum 22 augustus 2017
Colofon Opdrachtgever Contactpersoon Gemeente Arnhem Postbus 9200 6800 HA ARNHEM de heer A. Meijers 026 377 3697 Project Gem. Arnhem/ Schuytgraaf veld 15 Betreft Haalbaarheidsonderzoek aspect trillingen veld 15 Schuygraaf, Arnhem Uw kenmerk - Rapport B.2017.0941.00.R001 Datum 22 augustus 2017 Versie 001 Status definitief Uitgevoerd door Informatie Auteur Verantwoordelijk Verwerkt door DGMR Bouw B.V. Van Pallandtstraat 9-11 6814 GM Arnhem Postbus 153 6800 AD Arnhem ing. D.H. (Daan) Perfors 088 346 76 35 dpe@dgmr.nl ing. D.H. (Daan) Perfors 088 346 76 35 dpe@dgmr.nl ing. F.P.H. (Frank) Jakobs 088 346 76 00 jb@dgmr.nl RFE/MHR/BRA 2 k:\doc\b\2017\094100\b2017094100r001.docx 22-08-2017
Inhoud 1. Inleiding 4 2. Toetsingskader 5 3. Uitgangspunten 6 3.1 Spoor 6 3.2 Bouwplan 6 4. Trillingsmeting 7 4.1 Meetposities en -apparatuur 7 4.2 Meetresultaten 8 5. Prognose 9 5.1 Uitgangspunten 9 5.2 Resultaten en toetsing 9 6. Conclusie 10 Bijlagen Bijlage 1 Trillingsregistraties 3
1. Inleiding In opdracht van de gemeente Arnhem heeft DGMR een haalbaarheidsonderzoek op het aspect trillingen uitgevoerd op de kavel ten westen van station Arnhem-Zuid in de wijk Schuytgraaf. Op deze kavel zal een woontoren van ca. 10 verdiepingen gerealiseerd worden. Het bouwplan hiervoor moet nog nader uitgewerkt worden. Bij nieuwbouw in de spoorzone vormen trillingen door railverkeer een nader te beschouwen aspect. Afhankelijk van de gebruiksfunctie, de afstand tot het spoor, de rijsnelheden en vervoersintensiteit kunnen trillingen mogelijk tot hinder leiden. Op station Arnhem Zuid passeren, stoppen en vertrekken zowel stoptreinen als intercity s. Daarnaast is sprake van passerende intercity s en goederentreinen. Het doel van het onderzoek is om de haalbaarheid op het aspect trillingen als gevolg van railverkeer in de nieuw te bouwen woontoren te begroten en de consequenties voor het project in beeld te brengen. Aan de basis van de prognose staan trillingsmetingen die zijn verricht in de bodem van de bouwkavel. De geprognosticeerde trillingssterkten worden getoetst aan de streefwaarden uit de SBR richtlijn Trillingen deel B Hinder voor personen in gebouwen. Dit rapport doet verslag van het hierboven omschreven onderzoek. 4 k:\doc\b\2017\094100\b2017094100r001.docx 22-08-2017
2. Toetsingskader Voor dit project zijn geen nadere trillingseisen geformuleerd en wordt voor de beoordeling van trillingen op het aspect trillingshinder de SBR-richtlijn deel B aangehouden. Deze richtlijn heeft geen wettelijke status, maar heeft mede door jurisprudentie een ruim draagvlak opgebouwd en wordt geïnterpreteerd als de meest recente stand der inzichten. In de SBR-richtlijn trillingen deel B (SBR-B) worden voor herhaald voorkomende trillingen gedurende lange tijd (weg- en railverkeer) streefwaarden gesteld t.a.v. de optredende maximale trillingssterkte V max en de langtijdgemiddelde effectieve waarde V per in de vloer.de streefwaarden zijn afhankelijk van de gebruiksfunctie van het gebouw en periode van de dag (dag, avond en nacht). Welke van de beide parameters bij de toetsing maatgevend is hangt af van de sterkte van de trillingsbron en de duur of herhalingsfrequentie waarmee de trillingsbron actief is. Voor de gebouwfunctie wonen zijn de streefwaarden (voor nieuwe situaties) weergegeven in tabel 1. Tabel 1: SBR streefwaarden voor trillingen ter voorkoming van hinder, nieuwe situaties dag en avond nacht Gebouwfunctie A1 A2 A3 A1 A2 A3 Wonen 0.1 0.4 0.05 0.1 0.2 0.05 A1 = onderste streefwaarde voor de trillingssterkte Vmax; A2 = bovenste streefwaarde voor de trillingsterkte Vmax; A3 = streefwaarde voor de gemiddeld effectieve waarde over de beoordelingsperiode Vper, indien A1 < Vmax < A2. De SBR-richtlijn Trillingen deel B is gebaseerd op de Duitse DIN4150 Teil 2 en hanteert dezelfde laagfrequente weegcurve als deze DIN. Hierdoor zijn de in de DIN gedefinieerde KB-klassen vergelijkbaar met de in de SBR-B gehanteerde V max. De DIN4150 hanteert de volgende kwalificatie qua voelbaarheid voor de mens: KB 0.1: juist voelbaar KB 0.4: goed voelbaar KB 1.6: sterk voelbaar 5
3. Uitgangspunten 3.1 Spoor De spoorlijn, bestaande uit twee rijstroken, verbindt Arnhem met Nijmegen en wordt gebruikt door (personen)vervoersbedrijf NS en Arriva. Naast personenvervoer wordt dit spoor ook gebruikt voor goederenvervoer. Tijdens de metingen zijn diverse treintypen waargenomen, grofweg op te delen als stoptreinen (Sprinter Light Train en Arriva) en intercity s (VIRM en NID). Uit het treinrooster conform website blijkt dat er ten minste 8 treinen per uur station Arnhem Zuid aandoen. Tijdens de meting is gebleken dat er ook diverse doorgaande treinen de bouwkavel passeren. De rijsnelheid ter hoogte van de bouwkavel, van de treinen die station Arnhem Zuid aandoen, is laag. De rijsnelheid van passerende treinen ligt beduidend hoger. 3.2 Bouwplan De nieuw te realiseren woontoren staat geprojecteerd op de kavel ten westen van station Arnhem Zuid, tussen het spoor en de Medeastraat. De afstand tussen het spoor en de woontoren bedraagt ca. 50 m. Het bouwplan betreft een woontoren van tien verdiepingen, zie figuur 1 een impressie van Palazzo. De bouwwijze is nog niet nader ingevuld en een programma van eisen dient nog opgesteld te worden. figuur 1: impressie invulling woontoren 6
4. Trillingsmeting 4.1 Meetposities en -apparatuur Om een betrouwbare prognose te kunnen maken van trillingen door treinpassages in de nog te bouwen woontoren zijn trillingsmetingen verricht in de bodem op de bouwkavel. De metingen zijn verricht op 8 augustus 2017. Voor de metingen zijn drie meetpunten ingericht, waarbij de sensoren net onder maaiveld op een stevig op de ondergrond aangebrachte stoeptegel zijn gemonteerd. Figuur 2 toont een overzicht van de meetposities en de afstanden tot het spoor. Tabel 2 geeft een overzicht van de gebruikte meetapparatuur. figuur 2: situatie inclusief meetpunten (bron: Google Maps) Tabel 2: overzicht meetposities en meetrichtingen locatie syste(e)m(en) meetrichting Mp A1 (@ 50m) AH0088 Vibra+ (serienummer VIB01045) AH0082 Syscom MR2002CE (serienummer 10.220.848) X: horizontaal // spoor Y: horizontaal spoor Z: verticaal Mp A2 (@ 25m) AH0087 Vibra+ (serienummer VIB01044) X: horizontaal // spoor Y: horizontaal spoor Z: verticaal Mp B (@ 50m) AH0102 Vibra+ (serienummer VIB01188) AH0054 Syscom MR2002CE (serienummer 4.436.096) X: horizontaal // spoor Y: horizontaal spoor Z: verticaal 7
4.2 Meetresultaten Er is ruim zes uur bemand gemeten waarbij treinpassages in een journaal zijn bijgehouden. In deze periode zijn 92 doorgaande treinen, 52 stoptreinen en 1 goederentrein geregistreerd. Bijlage 1 toont de gemeten trillingssterkten Vtop in de tijd voor de drie bodemmeetpunten. De treinpassages zijn hierin duidelijk herkenbaar. De maximale passage per type trein zijn samengevat in tabel 3, dit betreft een Vtop-waarde om onderling vergelijk van treinen en verloop met de afstand beter inzichtelijk te maken. De voor hinder maatgevende Veff,max waarden zijn dermate laag dat hierop een onderling vergelijk nauwelijks mogelijk is. Tabel 3: Trillingssterkten v top zwaarste passages in verticale en horizontale richting in [mm/s] treinbeweging type trein A1 50m A2 25m B 50m X Y Z X Y Z X Y Z doorgaande treinen NID 0.17 0.17 0.23 0.25 0.35 0.65 0.14 0.16 0.24 virm 0.17 0.15 0.22 0.29 0.36 0.62 0.18 0.19 0.22 arriva <0.10 <0.10 0.12 0.17 0.22 0.37 <0.10 <0.10 0.12 stoptreinen SGM 0.11 <0.10 0.15 0.22 0.24 0.43 <0.10 0.14 0.14 slt 0.14 <0.10 0.14 0.19 0.21 0.38 0.11 0.13 0.16 goederentrein goederentrein 0.18 0.18 0.24 0.30 0.36 0.72 0.18 0.20 0.29 Uit tabel 3 valt daarnaast af te lezen dat de afname in de bodem (van 25m naar 50m afstand) in verticale richting duidelijk aanwezig is (ongeveer factor 3). De hoogste niveaus worden veroorzaakt door de goederentrein en het zwaardere doorgaande personentreinen (NID en virm). Per treintype is van de maatgevende passage het gemiddelde en maximum (RMS) trillingsspectrum op 50 m afstand bepaald. Het betreffen de passages van de NID, VIRM en de goederentrein. De maximale spectra zijn weergegeven in figuur 3. figuur 3: spectra maatgevende treinpassages NID, VIRM en goederentrein Te zien valt dat de maximale amplitude in de tertsbanden van 8 tot 12.5 Hz valt. 8
5. Prognose 5.1 Uitgangspunten Op basis van de meetpunten op de bouwkavel (50 m afstand) is een trillingsprognose gemaakt voor het eerste gebouwstramien aan spoorzijde. Voor de overdrachtsverzwakking van bodem naar gebouw wordt op basis van de gebouwkenmerken (hoogbouw) ca. 8 db aangehouden (gebaseerd op TNO-data en door DGMR opgebouwde kennis en ervaring). Dit zal verder afhangen van de gebouwmassa en specifieke resonanties van het gebouw op de fundatie. Van belang voor het trillingsmilieu in het gebouw zijn ook de keuze van de draagconstructie en de vloerconstructie. Hierover zijn nog geen gegevens bekend. Algemeen zal een stalen draagconstructie minder demping bezitten dan een betonconstructie. Voor het vloersysteem geldt dat vloeren met een grote overspanning meestal trillingsgevoeliger zijn dan vloeren met kleine overspanning en dat voorgespannen prefab betonelementen minder demping bezitten dan in situ gestort beton. In de trillingsprognose gaan wij uit van de twee volgende concepten: 1 stalen draagconstructie en prefab (kanaalplaat)vloeren; 2 betonnen draagconstructie en betonvloeren. 5.2 Resultaten en toetsing In tabel 4 staan de verwachte trillingssterkten Veff,max weergegeven. Op basis van het daadwerkelijk ontwerp en uitgangspunten kan een nadere prognose gemaakt worden. Tabel 4: Prognose trillingssterkte Gebouwconcept vloer goederentrein NID VIRM 1) Staalconstructie begane grond 0.15 0.2 0.1 0.15 0.1 10 de verdieping 0.15 0.2 0.1 < 0.1 2) Betonconstructie begane grond 0.1 0.15 0.1 < 0.1 10 de verdieping 0.1 0.15 < 0.1 < 0.1 Uit tabel 4 is op te maken dat de geprognosticeerde waarden hoger zijn dan de onderste streefwaarde (A1) en lager dan de bovenste streefwaarde (A2). De gemiddelde effectieve waarden (A3) bedraagt maximaal 0.02 en voldoet daarmee ruimschoots aan de A3 streefwaarde. Conform de SBR deel B is geen trillingshinder te verwachten met zowel een staal- als betonnen constructie. De DIN4150 omschrijf de geprognosticeerde waarden als juist voelbaar. 9
6. Conclusie Uit de haalbaarheidsstudie, gebaseerd op trillingsmetingen in de bouwkavel en prognose van de overdracht naar de vloervelden, volgt dat conform de SBR deel B geen trillingshinder te verwachten is in de te realiseren woontoren. De te verwachten trillingssterkten kunnen echter (volgens de definities in de DIN4150) als juist voelbaar worden aangemerkt, maar voldoen naar verwachting aan de streefwaarde A2 volgens de SBR-richtlijn. De kans op trillingshinder is voldoende laag gebleken, de daadwerkelijke trillingsniveaus hangen af van het definitieve ontwerp. ing. F.P.H. (Frank) Jakobs DGMR Bouw B.V. 10
Bijlage 1 Titel Trillingsregistraties Omvang 1 Bron DGMR Bouw B.V.