201714777-Bijlage 8 Onderzoek Trillingshinder (geanonimiseerd)
Tekst van het document
<
<
Trillingsonderzoek t. b. v. Nieuwbouw
Tijdelijke woningen Welleveldsestraat Duiven
COLOFON
(geanonimiseerd) | (geanonimiseerd) ve-boostnl Wo
Auteur
(geanonimiseerd) enn
WEBOOST Projectcode
WBD2025-036
Versienr
20
Datum
15 november
Status
Definitief
Opdrachtgever
Gemeente
Voor
dit onderzoek
is gebruik
2025
Duiven
gemaakt
van
metingen
van
ALCEDO:;
© We-Boost
Alle
2025
rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van We-Boost.
> De kern
van
dit rapport
Aan de Welleveldsestraat 2 in Duiven worden tijdelijke woningen gerealiseerd verdeeld over 6 bouwblokken. De woningen liggen op korte afstand van de spoorlijn Arnhem - Zevenaar. Daardoor kunnen trillingen van treinverkeer als hinderlijk worden ervaren. Daarom is onderzoek ,
naar
de aard en omvang van de trillingen nodig.
Doel van het voorliggende onderzoek is om vast te stellen of er sprake zal zijn van trillingshinder in de geplande gebouwen en zo ja met welke maatregelen een aanvaardbaar verblijfsklimaat kan worden gegarandeerd (e. e. a. conform de Omgevingswet (art. 4.2) waar gesproken wordt over een 'evenwichtige toedeling van functies aan locaties'). Voor het beoordelen van mogelijke trillingshinder maken we gebruik van de streefwaarden uit de SBR B-richtlijn. Deze streefwaarden zijn voorkeurswaarden waarbij het streven moet zijn om de trillingen in de beoogde bebouwing te laten voldoen aan deze waarden. ,
,
,
,
In dit onderzoek is met behulp van metingen op de bouwlocatie en modelberekeningen onderzocht wat de trillingen zullen zijn in de toekomstige bebouwing. Hierbij volgen we de
aanpak zoals voorgeschreven in de Handreiking Nieuwbouw en Spoortrillingen van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat.
Conclusies De belangrijkste conclusie van het onderzoek is dat er in 3 van de geplande 4 bouwblokken
niet wordt voldaan aan het beoordelingskader zie de figuur hiernaast. Dat komt door de korte afstand tot het spoor in combinatie met de lichtere woningen en omdat de trillingen in het oostelijke deel van het plangebied wat hoger zijn mogelijk door verschillen in bodemopbouw of spoorligging.
,
,
,
Bij deze overschrijdingen is een aantal zaken relevant: >
Het gaat om incidentele overschrijdingen (maximaal 1 per dag in het bouwblok met de hoogste trillingen in de andere bouwblokken om maximaal 1 per week). ,
>
>
Alle overschrijdingen zijn het gevolg van de passage van goederen- en werktreinen die hier niet regulier rijden (maar alleen tijdens werkzaamheden en omleidingsroutes). De trillingen van reizigerstreinen voldoen wel aan het beoordelingskader. Er is gemeten in een droge periode waardoor de kleibodem is uitgedroogd en de trillingen hoger waren. De resultaten in dit onderzoek zijn daarmee worst-case. ,
,
Ten opzichte van het eerdere onderzoek waarbij nog sprake was van 6 bouwblokken is het plan aangepast door de woningen verder bij het spoor vandaan te plaatsen. Daarmee zijn de trillingen met zo'n 20 procent afgenomen. ,
,
Advies voor maatregelen Omdat er overschrijdingen van het beoordelingskader voor trillingshinder mogelijk zijn is nader onderzoek gedaan naar maatregelen waarmee die overschrijdingen kunnen worden voorkomen. Hierbij is gekeken naar maatregelen aan de bron (het spoor of de treinen) in de bodem of aan de geplande gebouwen. Uit het maatregelenonderzoek volgt dat: ,
,
1.
Maatregelen aan de bron van de trillingen (het spoor of de treinen) vergen een lange afstemmingsperiode met ProRail de beheerder van het spoor. De minst kostbare naar verwachting voldoende effectieve maatregel is het aanbrengen van under sleeper pads rubberen matjes onder de dwarsliggers over een lengte van ca. 200 meter onder beide sporen deze maatregel kost rond de € 300. 000 incl. BTW maar exclusief kosten voor buitendienststellingen en afstemming met ProRail. Deze kosten worden dus hoger. Maatregelen in de bodem zijn beperkt effectief en zeer kostbaar. De meest kosteneffectieve maatregel is het verdiepen van de spoorsloot naar minimaal 3 meter diepte zodat de kleilaag waar de meeste trillingen doorheen gaan wordt doorsneden. Met deze maatregel kunnen de trillingen met maximaal 40 procent worden verlaagd maar zijn nog steeds incidentele overschrijdingen van de streefwaarden mogelijk in 1 van de 4 de bouwblokken. Een trillingsscherm van beton of een damwand is zo kostbaar dat de kosten niet in verhouding staan tot de bouwkosten van de woningen. Maatregelen aan de gebouwen zijn beperkt mogelijk omdat het om tijdelijke woningen volgens een vast modulair concept gaat. Een zware fundering (dikke betonnen plaat of zware paalfundering) is voor tijdelijke woningen bijvoorbeeld ongewenst.
De enige mogelijkheden zijn de keuze voor een zo min mogelijk trillingsgevoelig type woning (dat verschilt namelijk per aanbieder van tijdelijke woningen) of het isoleren van de fundering. ,
,
,
,
,
2.
,
,
,
,
,
3.
,
,
Gelet op bovenstaande is ons advies hieronder opgenomen: Onderzoek bij de verdere uitwerking van het plan de volgende mogelijkheden: 1. 2.
Kies een woningtype met een eigenfrequentie van de vloer die niet hoger is dan 10 Hz om versterking van de trillingen door de vloer te voorkomen. Is het mogelijk om de bestaande greppel/spoorsloot te verdiepen naar 3 meter diep? Hiermee wordt de kleilaag doorsneden en nemen de trillingen fors af. Alternatief is om buiten de vergunningsplichtige zone van ProRail en dus op eigen terrein een waterberging te maken die het spoor afschermt. ,
,
,
,
Met bovenstaande maatregelen kan worden voldaan aan het beoordelingskader.
Tenslotte bij trillingen is sprake van streefwaarden in de beoordelingsrichtlijn. Als de streefwaarden niet worden gehaald dan dienen maatregelen te worden afgewogen volgens het ALARA-principe (As Low As Reasonably Achievable conform bijlage 5 van de SBR B-richtlijn het beoordelingskader voor trillingshinder). Met bovenstaand advies kan worden voldaan aan het beoordelingskader maar dit kan leiden tot een onhaalbaar plan bijvoorbeeld door te hoge kosten. ,
,
,
,
,
,
Een ALARA-afweging kan dan helpen om minder kostbare of zelfs geen maatregelen te motiveren. Argumenten die hierbij kunnen worden gebruikt zijn: ,
>
Er is sprake van een beperkt aantal overschrijdingen van de streefwaarden (maximaal 1 per dag in de meeste bouwblokken maximaal 1 per week). ,
4 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
>
De treinen die voor overschrijdingen zorgen rijden niet in de reguliere dienstregeling maar alleen tijdens stremmingen op andere baanvakken (omleidingen) of werkzaamheden. De ,
trillingen van het reguliere treinverkeer voldoen wel aan de streefwaarden. >
Het huidige onderzoek is relatief worst-case gemeten: er is gemeten in een zeer droge periode waardoor de kleibodem sterk is uitgedroogd en de trillingen hoger zijn. In de meting is te zien dat na een regenperiode de trillingen met zo'n 20 tot 25 procent afnamen. ,
,
>
,
De trillingen voldoen weliswaar niet aan de streefwaarden voor nieuwe woningen maar wel ,
de soepeler streefwaarden voor bestaande gebouwen (die hier overigens formeel niet toepassing zijn maar wel aangeven in hoeverre de situatie wel of niet aanvaardbaar is i. r. t. van hinder en gezondheid). De kosten van maatregelen moeten in relatie staan tot de bouwkosten van de woningen. Bij hoge kosten of grote uitvoeringsrisico's zijn maatregelen minder snel doelmatig. Gelet op het tijdelijke karakter van de woningen geldt dat de kosten van maatregelen per bouwjaar van de woning relatief hoog zijn. aan
,
>
,
Met bovenstaande argumenten kan gelet op het beperkte en incidentele karakter van de ,
overschrijdingen worden betoogd dat ook zonder maatregelen geen sprake is van een onevenwichtige toedeling van functies aan locaties (art. 4. 2 Ow) en dat er dus een aanvaardbare situatie ontstaat in de geplande woningen t. a. v. spoortrillingen. ,
5 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
Inhoudsopgave 1.
INLEIDING
9
1. 1.
Aanleiding
9
1. 2.
Doel
9
1. 3.
Onderzoeksmethode
9
1. 4.
Leeswijzer
10
2.
SITUATIE EN UITGANGSPUNTEN
12
2. 1.
Situatie
12
2. 2.
Uitgangspunten
13
3.
BEOORDELINGSKADER EN WERKWIJZE
16
3. 1.
Trillingen en wetgeving
16
3. 2.
Beoordelingskader trillingshinder
16
3. 3.
Rekenmethode
17
4.
VERWACHTE TRILLINGEN
22
4. 1.
Meetresultaten
22
4. 2.
Trillingen in geplande gebouwen
22
4. 3.
Analyse van de trillingen
24
5.
MITIGERENDE MAATREGELEN
26
5. 1.
Nut en noodzaak van maatregelen
26
5. 2.
Maatregelen aan de trillingsbron
26
5. 3.
Maatregelen in de bodem
27
5. 4.
Optimalisaties aan gebouwen
29
5. 5.
Conclusies en advies voor maatregelen
30
BIJLAGEN
32
I.
33
GRONDONDERZOEK
6 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
II.
REKENMODEL
35
II. 1
Trillingsmeting
36
II. 2
Gegevens treinpassages
37
II. 3
Bepalen verschillen tussen meetpunten
37
II. 4
Opstellen bodemmodel
38
II. 5
Bepalen trillingsspectra t. p. v. randen gebouw
38
II. 6
Opstellen gebouwmodel
38
II. 7
Bepalen trillingsspectra t. p. v. fundering gebouw
43
II. 8
Bepalen trillingsspectra t. p. v. vloeren gebouw
43
II. 9
Bepalen Vmax en Vper t. p. v. vloeren gebouw
44
II. 10
Omgaan met onzekerheden
45
II. 11
Validatie van het rekenmodel
46
III. METINGEN
52
III. 1
Gegevens metingen
52
III. 2
Resultaten metingen
53
IV. DETAILS MAATREGELEN
7 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
58
1. Inleiding
In dit hoofdstuk geven we een korte omschrijving
de inhoud van dit onderzoek: de aanleiding het doel van het onderzoek en een beknopte leeswijzer om informatie snel te kunnen vinden. van
,
1. INLEIDING 1. 1. Aanleiding Aan de Welleveldsestraat 2 in Duiven worden tijdelijke woningen gerealiseerd verdeeld over 4 bouwblokken. De woningen liggen op korte afstand van de spoorlijn Arnhem - Zevenaar zie Figuur 1. Daardoor kunnen trillingen van treinverkeer als hinderlijk worden ervaren. ,
,
Figuur 1 Plangebied
1. 2. Doel Doel van dit onderzoek is om vast te stellen of er sprake zal zijn van trillingshinder in de geplande bebouwing en zo ja met welke maatregelen deze hinder is te voorkomen. Hiervoor maken wij een nauwkeurige predictie van de trillingen in de geplande bebouwing conform de in de Handreiking Nieuwbouw en Spoortrillingen omschreven aanpak. Deze trillingen toetsen we aan het van toepassing zijnde beoordelingskader. Als we overschrijdingen van het beoordelingskader verwachten dan geven we aan met welke constructieve randvoorwaarden of maatregelen kan worden voldaan aan de streefwaarden uit het beoordelingskader. ,
,
,
,
1. 3. Onderzoeksmethode Voor het berekenen van de trillingen in gebouwen is geen algemeen voorgeschreven rekenmodel beschikbaar. Daarom gebruiken onderzoeksbureaus eigen rekenmodellen methodieken. Grofweg zijn er drie types rekenmodellen:
9 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
en/of
1.
Empirische formules waarbij de trillingen op basis van vaak relatief grove op de praktijk gebaseerde overdrachten worden bepaald. Dit type rekenmodel is vooral bruikbaar in standaardsituaties maar schiet tekort bij meer complexe gebouwen en situaties. Analytische rekenmodellen waarbij gebruik wordt gemaakt van theoretische formules om de eigenschappen van een gebouw te berekenen. De nauwkeurigheid kan hoger zijn dan bij empirische formules maar er zijn geen analytische formules om de meer complexe trillingsbewegingen van een gebouw te beschrijven. Eindige elementenmodellen waarbij het gebouw in detail wordt gemodelleerd en de modelleur aannames doet over bijvoorbeeld de eigenschappen van materialen en hun gedrag. Met deze methode zijn details in gebouwgedrag goed inzichtelijk te maken. ,
,
,
2.
,
,
3.
,
Elk model heeft voor- en nadelen zie ook Bijlage II van dit rapport. De eerste twee methodes hebben als belangrijkste nadeel dat ze details van het trillingsgedrag missen de laatste methode is zeer gevoelig voor de gebruikte input en leidt zonder koppeling met praktijkresultaten vaak tot sterke afwijkingen. ,
,
Daarom heeft We-Boost bij dit onderzoek ervoor gekozen om een semi-empirisch rekenmodel te
gebruiken waarbij we de sterke kanten van deze drie methodes combineren in een uniek rekenmodel met een bewezen hoge betrouwbaarheid: we combineren de match met de praktijk van de empirische formules de snelheid en accuratesse van de analytische formules en de details van de eindige elementenmodellen. Het grote voordeel van dit rekenmodel is de hoge betrouwbaarheid: uit evaluatiemetingen blijkt dat het gebruikte rekenmodel door de kalibratie met praktijkdata een nauwkeurigheid heeft die in de meeste gevallen significant beter is dan een standaard niet met praktijkdata gekalibreerd Eindige Elementenmodel. Dat komt doordat de resultaten van het gebruikte rekenmodel gebaseerd zijn op werkelijke (as-built) data terwijl een Eindige Elementenmodel zeer gevoelig is voor de gebruikte input t. a. v. bijv. demping en stijfheden. In Bijlage II gaan we nader in op de validatie van het rekenmodel. ,
,
,
,
1. 4. Leeswijzer Wij beschrijven de situatie in het onderzoeksgebied en de uitgangspunten in hoofdstuk 2. In hoofdstuk 3 lichten we het beoordelingskader en de gevolgde rekenmethodiek toe. Met behulp van de uitgangspunten berekenen we de trillingen in de gebouwen op basis van de gemeten trillingen en de eigenschappen van de gebouwen. Het resultaat van deze stap wordt in hoofdstuk 4 beschreven. In hoofdstuk 5 gaan we in op maatregelen om de trillingen in de gebouwen te verminderen. De bijlages bevatten technische informatie van het onderzoek zoals een toelichting op de ,
rekenmethodiek en grondonderzoek van nabijgelegen locaties.
10 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
2. Situatiebeschrijving
In dit hoofdstuk wordt een toelichting gegeven op
de beoogde toekomstige situatie en worden de uitgangspunten van het onderzoek weergegeven.
2
2. SITUATIE EN UITGANGSPUNTEN 2. 1. Situatie Het plangebied bestaat momenteel uit grasland. Hierop worden 4 bouwblokken gerealiseerd in een concept van tijdelijke modulaire woningen van twee bouwlagen. De bestaande en geplande bebouwing is weergegeven in Figuur 2. ,
,
Figuur 2 Huidige en toekomstige bebouwing rond de planlocatie De bebouwing is gepland op een afstand van 40 tot 65 meter van het spoor. De rijsnelheid en het aantal treinen per uur per richting zijn weergegeven in Tabel 1. Deze gegevens zijn gebaseerd op het Geluidsregister Spoor en gegevens van de vervoerders. Er is een toename van het aantal sprinters voorzien door de komst van de RegioExpres komt er 1 trein per uur per richting bij. ,
Tabel 1 Treinen rijsnelheid en aantal treinen per uur per richting (gemiddeld ,
,
per
richting)
Type trein
Rijsnelheid
dag (7:00 – 19:00)
avond (19:00 – 23:00)
nacht (23:00 – 7:00)
Sprinters
80 - 110 km/h
5. 00
3. 00
0. 75
ICE
130 km/h
0. 50
0. 50
0. 00
Goederen
90 km/h
0. 03
0. 03
0. 07
Andere trillingsbronnen zoals zwaar wegverkeer zullen gezien de afstand tot de weg en het verkeersbeeld niet voor hinderlijke trillingen in de woningen zorgen. Trillingen door wegverkeer worden daarom niet nader onderzocht. ,
,
12 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
2. 2. Uitgangspunten Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van een aantal uitgangspunten. In het volgende
hoofdstuk wordt toegelicht hoe deze uitgangspunten zijn verwerkt in de berekeningen. 2. 2. 1. Gegevens bebouwing Voor het uitvoeren van de berekeningen is gerekend met een aantal varianten gebaseerd op ,
ontwerptekeningen van tijdelijke woningen van diverse aanbieders (Fairland Studios Daiwa House). In Tabel 2 is aangegeven welke varianten zijn doorgerekend. In die tabel zijn de belangrijkste eigenschappen van de bebouwing weergegeven. Het rekenmodel voor de bebouwing is hierop gebaseerd. ,
Tabel 2 Eigenschappen bebouwing Parameter
Eigenschappen
Vloertype
Diverse varianten: •
Staal-betonvloeren (stalen balken , betonnen schil en isolatie tussen stalen balken)
•
Hout-staalvloeren (stalen balken , houten vloer en isolatie tussen stalen balken)
•
Houten vloeren (houten balken , houten vloer en isolatie tussen houten balken)
Hoogte gebouwe
2 bouwlagen
Constructie
Houtskeletbouw , versterkt met stalen spanten
Fundering
Op staal
2. 2. 2. Gegevens ondergrond Voor gegevens van de ondergrond is gebruik gemaakt van in de omgeving uitgevoerde boringen en sonderingen. Deze gegevens zijn gebruikt om de bodemopbouw en fundering te modelleren. De bodemopbouw heeft invloed op hoe de trillingen uitdempen met de afstand en op hoe de ,
gebouwen reageren op trillingen. 2. 2. 3. Meetresul
taten
In Figuur 3 laten we de locaties zien van de punten waar door Alcedo metingen zijn uitgevoerd. Het gaat hierbij om 5 meetpunten op maaiveld op de randen van de nieuwe gebouwen in een eerdere variant.1 De meetpunten zijn zo geplaatst om de variatie van de trillingen langs het spoor te meten. De metingen zijn uitgevoerd van 24 juni tot en met 2 juli 2025. Tijdens de meetperiode ,
was er sprake van
relatief veel werktreinen en meer goederenverkeer door omleidingsroutes deze route is standaard goederencorridor.
,
De meting heeft een meetduur van ruim een week conform de eisen uit de SBR B-richtlijn om de trillingen van de treinen betrouwbaar vast te leggen. Op een aantal meetpunten is korter gemeten deze meetpunten zijn gebruikt om de (frequentie-afhankelijke) verhouding tussen die specifieke meetpunten en het meetpunt van een week vast te leggen. Zo ontstaat inzicht in het ,
,
,
effect van de variatie van de trillingen in het plangebied. Vervolgens is die verhouding gebruikt
1 In de huidige opzet
zijn de gebouwen verder bij het spoor vandaan geplaatst , maar deze meetpunten zijn nog steeds bruikbaar , omdat ook de invloed van de afstand tot het spoor met de metingen is vastgesteld.
13 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
de trillingen op alle meetpunten over de hele meetduur vast te stellen (methode conform RIVAS en CargoVibes onderzoeken). De metingen zijn uitgevoerd met FrogWatch trillingsmeters om
SBR-richtlijnen.2
die voldoen aan de eisen uit de opgenomen in bijlage III van dit rapport.
Verdere gegevens over de metingen zijn
Figuur 3 Meetpunten
uitgebreide toelichting van de specificaties op https://www. frog. watch/facts/. Er wordt uitsluitend gebruik gemaakt van sensoren die voldoen aan de kalibratie-eisen uit de SBR B-richtlijn. 2 Zie een
14 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
,
3. Beoordelingskader
In dit hoofdstuk geven wij een toelichting op het
beoordelingskader en de gebruikte rekenmethode.
3
3. BEOORDELINGSKADER
EN
WERKWIJZE 3. 1. Trillingen en wetgeving Er bestaat in Nederland geen wettelijk kader voor de beoordeling van trillingshinder van weg-
,
vaarverkeer in gebouwen. Wel geldt dat in het kader van een ‘evenwichtige toedeling functies aan locaties’ (art. 4. 2 uit de Omgevingswet (Ow)) trillingshinder (waar relevant) in kaart dient te worden gebracht en betrokken bij de afweging in het kader van het beschermen van de fysieke leefomgeving. Net als onder de vroegere Wro zijn hulpmiddelen als de Handreiking Nieuwbouw en Spoortrillingen en de SBR-richtlijn van toepassing om mogelijke trillingshinder in kaart te brengen respectievelijk te beoordelen. Als zodanig is er voor trillingshinder ten gevolge van spoorverkeer niets veranderd onder de Ow ten opzichte van de spoor- en van
Wro.
3. 2. Beoordelingskader trillingshinder Op basis van jurisprudentie wordt al enkele decennia gebruik gemaakt van de SBR-richtlijn om trillingen in gebouwen te beoordelen. 3 1F0F
Deze SBR-richtlijn bestaat uit drie delen (deel A–4 schade in gebouwen deel B 5 – hinder voor personen in gebouwen en deel C 6 – verstoring van gevoelige apparatuur) waarvan alleen deel B voor dit onderzoek relevant is. De afstand tussen het spoor en het gebouw is dermate groot dat er geen schade aan de gebouwen zal ontstaan en verstoring van gevoelige apparatuur als gevolg ,
,
van
de realisatie van dit plan is ook niet aan de orde.
In deze SBR-richtlijn deel B zijn een aantal aspecten relevant deze worden hieronder kort ,
toegelicht: 1.
De richtlijn toetst zowel een maximaal optredende trillingssterkte (V max treedt op bij de trein
2.
die gedurende de meetperiode de hoogste trillingen veroorzaakt) als het tijdsgemiddelde van de trillingen (V per deze grootheid is in tegenstelling tot V max dus ook afhankelijk van het aantal treinen). De richtlijn maakt in de beoordeling onderscheid tussen verschillende situaties en toetst daarbij strenger in: a. Nieuwbouwsituaties (nieuwe gebouwen nieuw spoor aanleg van wissels). Bij bestaande situaties zijn de streefwaarden minder streng er wordt dan uitgegaan van
,
,
,
,
,
,
3 Voor
spoorprojecten wordt door ProRail sinds 2012 ook wel gebruik gemaakt van de Bts , deze is afgeleid van de SBRrichtlijn en op aspecten aangescherpt (waaronder een doelmatigheidsafweging en een andere manier om de trillingen vast te stellen). Deze richtlijn wordt echter doorgaans niet gebruikt om de trillingen in nieuw te bouwen woningen langs het spoor te beoordelen. 4 SBR-richtlijn
deel A:2017 – Schade aan bouwwerken
5 SBR-richtlijn deel
B:2002 – Hinder voor personen in gebouwen
6 SBR-richtlijn deel
C:2002 – Verstoring van trillingsgevoelige apparatuur
16 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
zekere mate van gewenning en er zijn minder mogelijkheden om de trillingen te reduceren. Gebouwen met een overnachtingsfunctie (woningen ziekenhuizen). De meeste hinder wordt vaak in rust ervaren. Bij gebouwen met een niet-overnachtingsfunctie (kantoren scholen) gelden minder strenge streefwaarden. Winkels sport- en industriepanden vallen buiten de richtlijn. In dit plan gaat het om gebouwen met een woonfunctie. Tijdelijke woningen zijn geen specifieke categorie binnen de SBR Brichtlijn doorgaans wordt beoordeeld conform de richtlijn voor definitieve woningen. Sommige gemeentes hebben een eigen afwegingskader voor tijdelijke woningen maar dit wordt vooral gebruikt voor het afwegen van maatregelen (omdat die minder snel doelmatig zijn bij een kortere levensduur van de woning). De nacht omdat de meeste hinder vaak in rust wordt ervaren. De streefwaarden voor overdag zijn ca. een factor 2 minder streng dan ’s nachts in gebouwen met een overnachtingsfunctie. een
b.
,
,
,
,
,
c.
,
Een gebouw kan op twee manieren voldoen aan de richtlijn: de trillingssterkte V max moet lager zijn dan de onderste streefwaarde A1 (zie Tabel 3) óf V max moet lager zijn dan de bovenste streefwaarde A2 waarbij tegelijkertijd de trillingsintensiteit V per lager is dan de streefwaarde A3. Zie ook het schema in Figuur 4. In dit rapport worden de trillingen conform de SBR B-richtlijn ,
,
,
,
beoordeeld op de streefwaarden voor een nieuwe situatie. Bij overschrijdingen van de streefwaarde geeft de SBR B-richtlijn in bijlage 5 handvatten om maatregelen af te wegen op doelmatigheid. Tabel 3 Streefwaarden in de SBR-richtlijn deel B voor gebouwen met bestemming Dag en avond
wonen
Nacht
Situatie
A1
A2
A3
A1
A2
A3
Wonen , nieuwe situatie
0. 1
0. 4
0. 05
0. 1
0. 2
0. 05
Wonen , bestaande situatie
0. 2
0. 8
0. 1
0. 2
0. 4
0. 1
Figuur 4 Schema beoordeling SBR B-richtlijn
3. 3. Rekenmethode In de SBR-richtlijn deel B worden de trillingen beoordeeld in gebouwen. Omdat het bij dit project gaat om nog niet gerealiseerde bebouwing wordt op basis van metingen in de omgeving van de ,
bebouwing (op maaiveld) een berekening gemaakt van de verwachte trillingen in de geplande 17 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
nieuwe bebouwing. Deze verwachte trillingen zijn afhankelijk van de constructieve eigenschappen van de geplande bebouwing maar ook van de bodem de afstand tot het spoor en natuurlijk de gemeten trillingen. Hieronder wordt een korte uitleg gegeven over hoe trillingen zich voortplanten van de trillingsbron tot in het gebouw. In de volgende subparagrafen wordt beschreven hoe dat is vertaald naar een rekenmodel. ,
3. 3. 1. Trillingen
–
van
,
trillingsbron naar gebouw
Trillingen ontstaan doordat een bewegend object (een trein tram of vrachtwagen bijvoorbeeld) over een niet-effen ondergrond rijdt. Door de massa en beweging van het voertuig variaties in de ondergrond (die per definitie niet perfect vlak is) en variaties in de rondheid van de wielen van het voertuig ontstaan spanningen in de bodem die zich door de bodem verplaatsen. Afhankelijk van de opbouw van de bodem en de aanwezigheid van obstakels (zoals sloten en damwanden) verplaatsen de trillingen zich diep of juist ondiep door de bodem. Gebouwen worden daardoor in trilling gebracht. Afhankelijk van hoe het gebouw is geconstrueerd worden bepaalde trillingen meer of minder versterkt in het gebouw. Deze trillingen kunnen als hinderlijk worden ervaren door personen in gebouwen. Dit hele systeem van trillingsbron (hier de trein) overdrachtsmedium (de bodem waardoor de trillingen zich verplaatsen) en ontvanger (het gebouw met daarin de personen die de hinder ervaren) is schematisch weergegeven in Figuur 5. ,
,
,
,
,
In de subparagrafen hieronder wordt toegelicht hoe in dit onderzoek hiermee wordt omgegaan.
Figuur 5 Trillingen – het systeem van trillingsbron de bodem ,
en
het gebouw als ontvanger
3. 3. 2. De trillingsbron In dit onderzoek zijn treinen de bron van de trillingen. De trillingen van het treinverkeer zijn gemeten door Alcedo op punten op maaiveld in het plangebied. De beoordeling van de trillingen
in de geplande bebouwing heeft plaatsgevonden op basis van deze metingen. Hierbij is in het rekenmodel gecorrigeerd voor afstand tot het spoor en de invloed van puntbronnen in het spoor. De metingen zijn gebruikt als input voor het rekenmodel waarbij de gemeten trillingen in het ,
18 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
rekenmodel als trillingsbelasting op de fundering van het gebouw zijn aangebracht. Meer informatie hierover is te vinden in bijlage II. 3. 3. 3. De bodem De bodem op deze locatie bestaat uit zand- en kleilagen zie bijlage I. ,
De uitdemping van de trillingen met de afstand is bepaald met een rekenmodel op basis van deze bodemopbouw voor een zo betrouwbaar mogelijke predictie van de trillingen. In bijlage II geven we
hier meer informatie over.
3. 3. 4. Het gebouw De trillingen gaan via de fundering een gebouw binnen. Afhankelijk van het type fundering de ,
bodem de massa en afmetingen van het gebouw zal de fundering de trillingen meer of minder uitdempen. Vervolgens worden de trillingen in het gebouw weer versterkt door bewegingen van het gebouw en de vloeren. Het gebouwgedrag is in dit onderzoek bepaald op basis van de bodemopbouw de constructieve eigenschappen en de gebruikte materialen van de gebouwen. Hiervoor maken we gebruik van een rekenmodel waarin de gebouwen gemodelleerd en doorgerekend worden. De resultaten van het model zijn geijkt met praktijkresultaten uit metingen. Een toelichting op het rekenmodel is gegeven in bijlage II. ,
,
3. 3. 5. Onzekerheden in het onderzoek
Dit onderzoek kent een aantal onzekerheden hiervoor geldt het volgende: ,
›
Ten aanzien van de trillingsbron: de natuurlijke variatie als gevolg van spooronderhoud en de temperatuur kunnen zorgen voor zo’n 30% variatie in de trillingen afhankelijk van de spoorconstructie en de bodemopbouw. Er is gemeten in een klimatologisch als erg droog te ,
karakteriseren periode waardoor de kleilagen in de bodem erg hard waren. Uit metingen op andere locaties blijkt dat dit kan zorgen voor een factor 15 tot 2 hogere trillingen. Uit meetgegevens van ProRail blijkt dat de spoorligging op deze locatie niet zo sterk varieert. Gelet op bovenstaande is de verwachting dat dit onderzoek relatief worst-case is en dat de trillingen mogelijk worden overschat. ,
,
,
›
Ten aanzien van de bodem geldt dat met name op korte afstand tot het spoor variaties in de trillingen mogelijk zijn door lokale variaties in de bodem. Door te meten op meerdere punten hebben we deze variaties waar mogelijk in kaart gebracht. De variaties zijn meegenomen in
de bepaling van de onzekerheid van de trillingen.
›
Ten aanzien van de gebouwen geldt dat er altijd verschillen zijn tussen het beoogde ontwerp en het gerealiseerde ontwerp (verschillen tussen as-built en technisch ontwerp). Bovendien
zijn er natuurlijke variaties in materiaalgedrag (van bijvoorbeeld hout). Dit heeft zowel impact op de stijfheid als de demping van het gebouw. In de berekeningen zijn deze variaties beschreven als onzekerheden (bandbreedtes) rond de verwachte waardes.
›
Ten aanzien van het rekenmodel zijn er ook onzekerheden. In dit onderzoek is gebruik
gemaakt van een combinatie van resultaten uit numerieke (eindige elementen) modellen analytische modellen en empirische gegevens dus op basis van metingen. Met het rekenmodel dat nader is omschreven in bijlage II worden de overdrachten van de trillingen berekend in het gebouw. De modellen zijn daarbij gekalibreerd met resultaten uit metingen. Vooral voor gebouwen met niet standaard vormen afmetingen of materialen zijn er vaak weinig meetresultaten beschikbaar en zijn de onzekerheden groter. Deze onzekerheden zijn ,
,
,
,
,
,
19 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
verwerkt in de berekeningen. Validatiegegevens van het rekenmodel zijn opgenomen in bijlage II.
›
Ten aanzien van het effect van maatregelen geldt dat met name het effect van maatregelen in de bodem sterk afhankelijk is van de lokale bodemopbouw. Het effect van dergelijke maatregelen kan op voorhand redelijk nauwkeurig worden bepaald met behulp van een
eindige elementenmodel maar ook dan nog geldt dat door variaties in de lokale bodemopbouw het effect relatief onzeker is. Daarom is het effect weergegeven als bandbreedte in dit onderzoek en wordt bij de afweging van maatregelen rekening gehouden met deze bandbreedte in het effect. ,
,
In bijlage II wordt aangegeven hoe het rekenmodel met deze onzekerheden omgaat. Bij de
discussie van de resultaten wordt ingegaan op de invloed van de onzekerheden op de conclusies van het onderzoek.
20 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
4. Verwachte trillingen
In dit hoofdstuk wordt eerst een korte toelichting
de meetresultaten daarna worden de verwachte trillingen in de geplande bebouwing gegeven. Hierbij is gebruik gemaakt van de beoordelingsmethode en de rekenmethodiek zoals toegelicht in het voorgaande hoofdstuk. gegeven op
,
4
4. VERWACHTE TRILLINGEN 4. 1. Meetresultaten Alcedo heeft metingen uitgevoerd op maaiveld. De trillingen op meetpunt 3 zijn weergegeven in Figuur 6 voor de andere meetpunten zijn deze en andere figuren van de metingen opgenomen in bijlage III. In Figuur 6 valt het volgende op: ,
1.
De eerste paar dagen was er sprake van een aantal uitschieters in de trillingen. Dit zijn
goederen- en werktreinen (door werkzaamheden op nabijgelegen trajecten en omrijden van goederentreinen). De trillingen van deze treinen zijn ongeveer een factor 2 hoger dan die van de andere treinen. Na 25 en 26 juni nemen de trillingen van de reizigerstreinen (waarden rond 0. 10 - 0. 15) af dit komt vermoedelijk door de neerslag die op die dagen is gevallen.
2.
,
Figuur 6 Gemeten trillingen op meetpunt 1
4. 2. Trillingen in geplande
gebouw
en
De bebouwing is gemodelleerd op basis van de input uit hoofdstuk 2. Het trillingsgedrag van de geplande gebouwen is weergegeven in Bijlage II. Met de modelresultaten zijn de trillingen in de toekomstige gebouwen bepaald. De resultaten hebben we weergegeven in Tabel 4 samen met een beoordeling van de trillingen. De trillingen zijn weergegeven als een bandbreedte (90 ,
procent onzekerheidsinterval) omdat de trillingen afhankelijk zijn van de positie op de verdieping en onzekerheden in de constructie en berekeningen (zie paragraaf 3. 3. 5 en bijlage II). Gele ,
arcering geeft aan dat er in een deel van de woningen niet wordt voldaan aan de streefwaarden uit de SBR B-richtlijn. Tabel 4 Trillingen per constructietype
en beoordeling op
SBR B-richtlijn
Situatie
V max , dag
V max , nacht
V per
Beoordeling
Met goederen- en werktreinen
0. 2 - 0. 5
0. 2 - 0. 4
0. 01 - 0. 04
Voldoet niet in alle woningen
Zonder goederen- en werktreinen
0. 1 - 0. 3
0. 1 - 0. 2
0. 01 - 0. 02
Voldoet
De maximale trillingssterkte V max per bouwblok is weergegeven in Figuur 7. De gemiddelde trillingssterkte V per en de beoordeling van de trillingen aan de streefwaarden uit de SBR B-richtlijn is weergegeven in Figuur 8.
22 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
Figuur 7 Bovengrens van de trillingssterkte V max overdag (linksboven) en in de nacht (rechtsboven) op basis van huidige metingen onder zonder goederen- en werktreinen (die hier niet regulier rijden) ,
Figuur 8 Bovengrens (rechts)
van
de gemiddelde trillingssterkte V per (links) en beoordeling
van
de trillingen
Uit het onderzoek volgt: 1.
De trillingen zijn het hoogst in het midden van het plangebied. Het bouwblok aan de
2.
westkant voldoet aan het beoordelingskader de andere bouwblokken hebben incidentele overschrijdingen van de streefwaarden voor nieuwbouw. De trillingen van reizigerstreinen voldoen aan het beoordelingskader maar voor goederen- en werktreinen zijn overschrijdingen van de streefwaarden mogelijk. Uit de verschillende varianten die zijn doorgerekend blijkt het volgende: ,
,
,
23 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
a.
De constructie van de tijdelijke woningen heeft maar beperkt invloed op de trillingen. Woningen met een meer dempende constructie (hout) hebben iets lagere trillingen
dan constructies van staal. b. De eigenfrequentie van de vloer heeft sterk invloed op de trillingen. Vooral in woningen waarbij de eigenfrequentie samenvalt met de trillingen van de treinen kunnen hogere trillingen voorkomen. Dat is vooral het geval bij wat hogere eigenfrequenties boven de 125 Hz. Bij lagere eigenfrequenties nemen de trillingen in de woningen af. Het aantal overschrijdingen is beperkt. Bij de worst-case variant met een eigenfrequentie van de vloer boven 125 Hz gaat het om maximaal 1 overschrijding per dag. Bij een eigenfrequentie onder de 125 Hz neemt het aantal overschrijdingen af naar maximaal 1 per week. ,
,
3.
,
,
,
,
4. 3. Analyse van de
trillingen
Om meer inzicht te geven in de maatgevende trillingsfrequenties en richtingen is hiervoor een nadere analyse uitgevoerd zie Figuur 9 voor de verwachte trillingsspectra van alle treinpassages op de vloer van de maatgevende woning. In deze figuur is de trillingssnelheid per treinpasssage ,
,
als tertsbandspectrum op de fundering en op de vloer. Uit deze figuur kan worden afgeleid bij welke frequentie en in welke trillingsrichting de trillingen het hoogst zijn. Uit Figuur 9 volgt dat in deze variant (eigenfrequentie van 15 Hz van de vloer) vooral de verticale trillingen maatgevend zijn deze zijn ca. 40% hoger dan de horizontale trillingen. De horizontale trillingen worden vooral versterkt door horizontale resonanties van de constructie de verticale trillingen vooral door de eigenfrequentie van de vloer. weergegeven
,
,
Figuur 9 Trillingsspectra op de fundering (boven)
en op
de begane grondvloer (onder)
Om te voldoen aan het beoordelingskader is een afname van de trillingen met maximaal 40 procent nodig afhankelijk van de constructie van de woningen. In het volgende hoofdstuk gaan we in op mogelijke maatregelen om de trillingen te verminderen. ,
24 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
5. Maatregelen
In dit hoofdstuk worden handvatten gegeven om de woning trillingsarm te ontwerpen en wordt ,
welke maatregelen mogelijk zijn om de trillingen te verminderen. Hierbij worden ook handvatten gegeven voor een juridisch houdbare afweging tussen effect en kosten van maatregelen. aangegeven
5
5. MITIGERENDE MAATREGELEN Door de korte afstand tot het spoor is sprake van relatief hoge trillingen in een deel van de woningen. In dit hoofdstuk beschrijven we de mogelijke maatregelen en bouwkundige
optimalisaties waarmee de trillingen kunnen worden verminderd.
5. 1. Nut en noodzaak van maatregelen Voor de afweging van maatregelen geeft bijlage 5 van de SBR B-richtlijn handvatten. Deze bijlage
classificeert de trillingen in het gebouw als hinder. Vervolgens geeft deze bijlage aan dat hinder kan worden geaccepteerd onder een aantal voorwaarden: 1.
De mate waarin de trillingssterkte voorkomt. Hiervoor geldt dat de gemiddelde trillingssterkte V per een goede indicatie is. Deze voldoet aan de streefwaarden: (V per is hier maximaal 0.04 streefwaarde is 0. 05). Verder is sprake van een beperkt aantal overschrijdingen (minder dan 1 per dag). Er is dus sprake van een beperkt aantal overschrijdingen van de trillingen. Relevant ,
hierbij is dat deze overschrijdingen allemaal het gevolg zijn van goederen- en werktreinen die hier niet rijden in de reguliere dienstregeling. De aanwezigheid van achtergrondtrillingen die de trillingen van het treinverkeer kunnen maskeren. Wegverkeer zorgt niet voor hinderlijke trillingen op deze locatie. Er is daarom geen sprake van een maskerend effect. De mogelijkheid tot het treffen van reducerende maatregelen. Het is conform bestaande jurisprudentie gebruikelijk om hierbij een afweging te maken tussen de kosten en het effect van de maatregelen maar ook aspecten als duurzaamheid en impact op de omgeving kunnen worden meegenomen in deze afweging. ,
2.
3.
,
Gelet op bovenstaande dient daarom een afweging plaats te vinden waarbij maatregelen worden afgewogen op doelmatigheid (kosten vs. effect) waarbij we streven naar een redelijkerwijs zo laag mogelijk trillingsniveau in het gebouw. Bij trillingen is geen uitgewerkt doelmatigheidscriterium daarom wordt doorgaans het ALARA-principe (As Low As Reasonably Achievable zo laag als redelijkerwijs mogelijk) toegepast bij het afwegen van maatregelen. Maatregelen die tegen acceptabele kosten en weinig risico’s zijn te treffen worden dan getroffen duurdere of risicovolle maatregelen niet. ,
,
,
,
,
Hierbij beschouwen we eerst de mogelijke maatregelen aan de trillingsbron (de trein of het spoor) vervolgens maatregelen in de bodem en tenslotte ook maatregelen in of aan het gebouw (zoals bouwkundige optimalisaties). ,
5. 2. Maatregelen aan de trillingsbron De meest effectieve manier om de trillingen te reduceren is het nemen van maatregelen aan de trillingsbron (het spoor of de treinen). De hier maatgevende trillingen worden vooral veroorzaakt door de korte afstand tot het spoor. Meest effectief is het toepassen van een zachte isolatielaag onder het spoor (denk aan een ballastmat (dikke rubberen mat onder het ballast) of under ,
sleeper pads (rubberen matjes onder de dwarsliggers)).
26 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
De kosten voor het toepassen van under sleeper pads over een lengte 7 van 200 meter per spoor bedragen ca. € 300. 000 incl. BTW. Om under sleeper pads aan te brengen moeten de ,
dwarsliggers worden vervangen. Ballastmatten zijn fors kostbaarder omdat het hele spoor daarvoor moet worden verwijderd en teruggeplaatst. Voor alle maatregelen aan het spoor geldt dat de initiatiefnemer hier zelf geen beslissing over kan nemen en dat lange afstemtrajecten met ProRail nodig zijn. Maatregelen aan het spoor zijn onzeker en kennen een lang aanlooptraject en worden daarom niet als haalbare optie gezien. ,
,
5. 3. Maatregelen in de bodem Bij maatregelen in de bodem kan gedacht worden aan het toevoegen van obstakels in de bodem die ervoor zorgen dat de gebouwen worden afgeschermd. Voorbeelden zijn het toevoegen van een trillingsscherm van piepschuim (EPS) beton jet-grout (soil-mix methode voor beton) of een damwand. Alternatief is het verdiepen van de bestaande spoorsloot zodat de kleilaag wordt doorsneden. In dat geval is een diepte tot ca. 3 meter nodig. Trillingsschermen zijn erg kostbaar. Om de gebouwen af te schermen is een trillingsscherm van ca. 160 meter lengte zie Figuur 10. ,
,
,
,
,
Figuur 10 Mogelijke locatie van trillingsscherm Om de diepte van een scherm te bepalen is gekeken naar de opbouw van de bodem en de lengte van de maatgevende trillingsgolven. De opbouw van de bodem is weergegeven in Figuur 11. De bodem is relatief gelaagd de meeste trillingen gaan door de bovenste lagen. Op basis van ,
,
7 Bij under
sleeper pads en ballastmatten moeten ook transitiezones (overgangszones van normaal ballastbed naar de zachte ballastmat of under sleeper pads) worden gehanteerd. Deze zijn meegenomen in de genoemde lengtes.
27 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
,
de maatgevende trillingsfrequenties is een scherm van ca. 5 meter diepte nodig om de trillingen voldoende te reduceren. Vervolgens is op basis van literatuuronderzoek (eindige elementenmodellen en meetonderzoeken op vergelijkbare bodems) onderzoek gedaan naar kansrijke maatregelen. Een aantal van de meest kansrijke maatregelen in de bodem met een inschatting van het effect (op basis van berekeningen en literatuur waarbij we rekening houden met de opbouw van de bodem en de maatgevende trillingsfrequenties) en de kosten zijn weergegeven in Tabel 5. Veel andere maatregelen in de bodem zijn veel kostbaarder en daarom hier niet nader beschouwd. ,
,
,
Figuur 11 Opbouw
van
de bodem
Tabel 5 Voorbeelden van maatregelen in de bodem effect op trillingen en kosten ,
Maatregel
Effect
Kosten 8
Betonnen wand (diepwandmethode) , 5 m diep , 0. 5 m breed
25 – 40%
€ 1. 0 - € 1. 6 mln.
Betonnen wand , 5 m diep , 0. 5 m breed , tot 3 m diep bekleed met 100 mm rubber
35 - 60%
€ 1. 4 - € 2. 1 mln.
Damwand AZ26-700N , 5 m diep (intrillen)
10 – 20%
€ 0. 5 - € 0. 7 mln.
Trillingsscherm EPS (piepschuim) , 5 m diep , 1. 0 m dik
20 - 30%
€ 0. 3 - € 0. 5 mln.
Sloot , 3. 0 m diep
25 - 40%
€ 0. 1 - € 0. 2 mln.
Geen van de maatregelen in de bodem is met zekerheid voldoende effectief. Meest effectief is een betonnen diepwand van 5 meter diep 0. 5 meter breed en aan de spoorzijde bekleed met een zacht materiaal (bijv. 100 mm rubber of 500 mm EPS) deze maatregel is mogelijk voldoende effectief. De kosten van deze maatregel zijn echter zeer hoog met € 1. 4 tot € 2. 1 mln. Dergelijke kosten staan ook niet in verhouding tot de bouwsom van de geplande woningen. ,
,
,
Het verdiepen van de bestaande greppel naar 3 meter is weliswaar minder effectief maar heeft ook een factor 20 lagere kosten en is daarmee veel kosteneffectiever. ,
,
investeringskosten , incl. BTW , prijspeil november 2025 , met een bandbreedte van +/-25%. Kosten zijn exclusief kosten voor grondverwerving , verleggen van kabels en leidingen en kosten voor een vergunningsprocedure. De werkelijke kosten van maatregelen zullen daardoor hoger uitvallen. 8 Totale
28 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
5. 4. Optimalisaties
aan
gebouwen
Tenslotte zijn ook optimalisaties aan de woningen mogelijk maar bij tijdelijke woningen volgens een vast concept zijn de mogelijkheden beperkt. Wel zijn er verschillen tussen leveranciers waardoor het kiezen van het juiste concept kan helpen in het verminderen van de trillingen. Het globale effect en de kosten van de mogelijke maatregelen aan de woningen zijn weergegeven in Tabel 6. ,
,
Tabel 6 Mogelijke maatregelen
aan
gebouwen
Maatregel
Effect
Vloer met eigenfrequentie < 10 Hz
Kosten 9 20 - 30 %
geen meerkosten
0 - 5%
geen meerkosten
Paalfundering i. p. v. fundering op betonplaten
15 - 35%
5 - 10% SK
Dikke betonnen plaatfundering i. p. v. fundering op betonplaten
10 - 25%
10 - 15% SK
Ontkoppelen van de fundering (afveren , op max. 4 Hz)
70 - 90%
€ 200. 000 - € 375. 000
Prefab L-wand met luchtspouw voor fundering
5 - 15%
€ 100. 000 - € 150. 000
EPS-blokken (1 m dik , 2 m diep) voor fundering
10 - 20%
€ 130. 000 - € 220. 000
Woning met meer dempende draagconstructie (hout i. p. v. staal)
In dit overzicht is te zien dat: 1.
De keuze van het woningtype relevant is. Vooral de eigenfrequentie van de vloer en de draagconstructie heeft invloed op de trillingen. Met de keuze voor het juiste type woningen (m. n. de eigenfrequentie van de vloer) zijn de trillingen met zo'n 30% te verminderen. Dan resteren nog incidentele beperkte overschrijdingen. Concreet betekent dit dat moet worden gekozen voor een woningtype met een eigenfrequentie van de vloer die niet hoger is dan 10 Hz zo wordt opslingering van de trillingen door de vloer voorkomen. Verder geldt dat de trillingen iets lager zijn in woningtypes met een houten draagconstructie. De houten constructie is weliswaar lichter (en daardoor gevoeliger voor trillingen) maar kent ook wat meer demping waardoor de trillingen minder worden versterkt. Al met al zorgt dat voor iets ,
,
,
,
2.
3.
lagere trillingen. Met een geoptimaliseerde fundering kunnen de trillingen eveneens fors worden verminderd. Nadeel van dit type maatregelen (paalfundering of dikke betonnen plaatfundering) is dat deze eigenlijk niet realistisch zijn voor dit type tijdelijke woningen. Door de fundering te isoleren van zijn omgeving kunnen de trillingen ook worden verminderd. Daarvoor zijn meerdere methodes denk aan een prefab L-wand met luchtspouw voor de fundering dikke blokken piepschuim (EPS) voor de fundering of zelfs een dubbele afgeveerde fundering. In Bijlage IV zijn uitwerkingsvoorbeelden van deze oplossingen ,
,
,
gegeven.
Alleen met een afgeveerde fundering is het mogelijk om met zekerheid in alle woningen te voldoen aan de streefwaarden. Een combinatie van het juiste woningtype en een geïsoleerde fundering zorgt ook voor het voldoen aan de streefwaarden.
9 SK = Stichtingskosten. Kosten
zijn o. b. v. prijspeil juli 2025 , voor alle 5 bouwblokken met overschrijdingen samen
29 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
5. 5. Conclusies en
advies voor maatregelen
In een deel van de woningen worden overschrijdingen van de streefwaarden voor trillingshinder verwacht. Dit komt door de korte afstand tot het spoor en de relatief lichte woningen. Relevant hierbij is wel dat het om overschrijdingen gaat door goederen- en werktreinen die hier niet in de ,
reguliere dienstregeling zitten (maar vooral tijdens omleidingsroutes en werkzaamheden passeren). Omdat er overschrijdingen van de streefwaarden mogelijk zijn hebben we een onderzoek naar maatregelen uitgevoerd. Uit dit onderzoek volgt dat: ,
1.
Maatregelen aan de bron van de trillingen (het spoor of de treinen) vergen een lange afstemmingsperiode met ProRail de beheerder van het spoor. De minst kostbare naar verwachting voldoende effectieve maatregel is het aanbrengen van under sleeper pads rubberen matjes onder de dwarsliggers over een lengte van ca. 350 meter onder beide sporen deze maatregel kost rond de € 300. 000 incl. BTW maar exclusief kosten voor buitendienststellingen en afstemming met ProRail. Deze kosten worden dus hoger. Maatregelen in de bodem zijn beperkt effectief en zeer kostbaar. De meest kosteneffectieve maatregel is het verdiepen van de spoorsloot naar minimaal 3 meter diepte zodat de kleilaag waar de meeste trillingen doorheen gaan wordt doorsneden. Met deze maatregel kunnen de trillingen met maximaal 40 procent worden verlaagd maar zijn nog steeds incidentele overschrijdingen van de streefwaarden mogelijk in een het middelste bouwblok omdat de trillingen van het spoor daar wat hoger zijn. Trillingsschermen van beton of een damwand bijvoorbeeld zijn zo kostbaar dat de kosten niet in verhouding staan tot de bouwkosten van de woningen. Maatregelen aan de gebouwen zijn beperkt mogelijk omdat het om modulaire woningen volgens een standaardconcept gaat. Mogelijke maatregelen zijn: a. Kies het juiste woningtype: er is verschil in trillingsgedrag tussen woningen van verschillende aanbieders.
Kies voor woningen met een maximale eigenfrequentie van de vloer van 10 Hz en liefst geen stalen draagconstructie (maar bijv. van hout). Hiermee zijn de trillingen met maximaal 30 procent te verminderen en is alleen in het middelste bouwblok nog sprake van incidentele overschrijdingen. b. Toepassen van een verzwaarde fundering (dikke betonnen plaatfundering van 500 mm dik of een zware paalfundering) zorgt ook voor lagere trillingen maar is niet realistisch voor tijdelijke woningen. Bovendien is het effect hiervan beperkt. c. Tenslotte kan nog worden gedacht aan het isoleren van de fundering door het plaatsen van een prefab L-wand of dikke blokken EPS (piepschuim 1 meter dik) van 2 meter diep rond de woonblokken. Het effect van deze maatregelen is maximaal zo'n ,
,
,
,
,
2.
,
,
,
,
,
,
3.
,
,
,
,
,
d.
20 procent. De enige maatregel die met zekerheid voldoende effectief is en waarmee dus wordt voldaan aan het beoordelingskader is het toepassen van stalen veerdozen afgeveerd op maximaal 4 Hz tussen de woningen en de betonnen funderingsplaten. ,
,
,
,
Conform het beoordelingskader voor trillingen dienen bovenstaande maatregelen door de initiatiefnemer te worden afgewogen op doelmatigheid (effect afwegen tegen de kosten). Hiervoor biedt bijlage 5 van de SBR B-richtlijn handvatten meestal wordt hier gebruik gemaakt van een ALARA-afweging (As Low As Reasonably Achievable zo laag als redelijkerwijs mogelijk) waarbij door initiatiefnemer al het mogelijke wordt gedaan wat nog tegen acceptabele kosten realiseerbaar is. Relevant hierbij is dat bij trillingshinder sprake is van streefwaarden niet van grenswaarden. Met minder kostbare maatregelen kan bijvoorbeeld wel het aantal ,
,
,
30 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
overschrijdingen fors worden verminderd en kan ook worden voldaan aan de streefwaarden voor bestaande bouw (die hier overigens formeel niet van toepassing zijn). Dit geeft echter wel een indicatie van de mate van overschrijding. Hiermee kan worden betoogd dat sprake is van een aanvaardbaar woon- en leefklimaat t. a. v. trillingen ondanks dat niet wordt voldaan aan de streefwaarden voor nieuwbouw. ,
,
31 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
BIJLAGEN Hierna zijn de volgende bijlagen opgenomen: I. II. III. IV.
Bijlage I - Grondonderzoek waarin voorbeelden van de gebruikte input om de bodem te modelleren zijn opgenomen. Bijlage II - Rekenmodel met een toelichting op het gebruikte rekenmodel en voorbeelden van output Bijlage III - Metingen met de resultaten van de trillingsmetingen die ten grondslag liggen aan het onderzoek Bijlage IV - Details maatregelen met detailschetsen van de inpassing van de besproken maatregelen ,
,
,
,
32 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
I. GRONDONDERZOEK Deze bijlage bevat geotechnische achtergrondinformatie. Deze informatie is gebruikt om bijvoorbeeld de uitdemping van de trillingen met de afstand te bepalen. Daarnaast is deze
informatie gebruikt in het rekenmodel waarmee de dynamische eigenschappen van de bebouwing worden bepaald. Een grondboring in de nabijheid van het onderzoeksgebied is weergegeven in Figuur 12. Uit de
grondboring blijkt dat de bodem is opgebouwd uit zand- en kleilagen.
Figuur 12 Boring in het onderzoeksgebied Een representatieve sondering uit de buurt van het onderzoeksgebied waarin onder meer de conusweerstand te zien is is weergegeven in Figuur 13. Ook deze sondering laat een gelaagde grondopbouw zien met bovenin een slappere laag. ,
,
,
33 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
Figuur 13 Sondering uit omgeving onderzoeksgebied
34 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
II. REKENMODEL Er bestaat geen voorgeschreven rekenmethodiek om de trillingen in een gebouw te bepalen.
Afhankelijk van de trillingsbelasting op maaiveld schrijft de Handreiking Nieuwbouw en Spoortrillingen een hoger of lager detailniveau van het rekenmodel voor maar het specifiek te gebruiken rekenmodel wordt niet voorgeschreven. Modellen die veel worden gebruikt zijn (globaal in oplopende nauwkeurigheid) empirische formules analytische modellen en eindige elementenmodellen (zowel 2D- 25D- als 3D-modellen). Na honderden projecten en evaluaties van al die genoemde modellen hebben we het volgende geconstateerd: ,
,
,
,
,
1.
2.
Empirische formules zijn vaak grof en vooral bruikbaar als de trillingen op maaiveld laag zijn. Ze zijn vooral bruikbaar in situaties die vergelijkbaar zijn met de situatie waarin de empirische formule is bepaald. Analytische modellen en formules zijn bij eenvoudige meer standaard gebouwen prima bruikbaar maar bij complexe constructies of onderdelen daarvan missen ze soms belangrijke trillingsmodes. Wel zijn deze modellen vaak goed geschikt om het trillingsgedrag van vloervelden te bepalen. Eindige elementenmodellen zijn erg nauwkeurig mits juist gemodelleerd. Het probleem is echter dat onderzoeksbureaus sterk uiteenlopende waarden gebruiken als input voor het rekenmodel. Keuzes in bijvoorbeeld materiaalstijfheid demping en de wijze van modelleren hebben grote impact op de resultaten. Bovendien geldt dat de gebruikte waarden in de praktijk altijd anders zijn (verschillen tussen ontwerp en as-built situatie denk aan de wijze van inklemmen van een vloer de gescheurdheid van beton of natuurlijke variatie in materiaalgedrag van hout). Ook de koppeling tussen bijvoorbeeld de bodem en een gebouw is lastig nauwkeurig te modelleren. Gevolg hiervan is dat we in de praktijk bij alle getoetste situaties sterke verschillen vinden tussen de modelberekening en het werkelijke trillingsgedrag van een gebouw. ,
,
,
3.
,
,
,
,
Omdat alle drie deze hoofdmethodes in de praktijk vaak sterke afwijkingen geven van de werkelijk optredende trillingen én er geen voorgeschreven algemeen geaccepteerd model is heeft We-Boost een eigen rekenmodel ontwikkeld waarin we het beste van deze drie methodes combineren. We maken hierbij gebruik van een combinatie van eindige elementenberekeningen en analytische formules die we combineren met een zogenaamd random forest algoritme (een AI-techniek om resultaten in complexe situaties te voorspellen op basis van resultaten uit het verleden). Dit random forest algoritme is getraind op een database met honderden metingen in gebouwen waarbij het algoritme relaties heeft gelegd tussen gebouwparameters (denk aan vloeroverspanning constructietype hoogte breedte lengte aantal funderingspalen type funderingspalen bodemstijfheid) om daaruit het trillingsgedrag van het gebouw te voorspellen. ,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
In deze bijlage beschrijven we ons model. Een validatierapport van het model is gegeven in Bijlage V. Visueel is het rekenproces weergegeven in Figuur 14 hieronder beschrijven we per stap de methode en geven we zoveel mogelijk tussenresultaten. De nummers in de figuur corresponderen met de subparagrafen hieronder. ,
35 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
hillen
Trillings
unten
MonteCarl
Opstellen gebouwmodel
Opstellen
RF-model
(geanonimise rd) Bepalen massa,
stijfheid en demping per bouwlaag
Figuur 14 Stappen
LL De
Opstellen EEMmodel funderingbodem interactie
Opstellen EEMmodel
fundering-
bodem
interactie
referentiegebouw
Corrigeren voor
verschillen EEM
en
empirische resultaten
RF-model
massa-
veersysteem
in rekenmodel
TRILLINGSMETING
trillingsmeting. De meetlocaties worden gekozen op basis van de ligging van de geplande gebouwen, de locatie van de trillingsbron (zijn er extra zoals ES-lassen of de van het wissels, trillingsbronnen overwegen), omvang plangebied (bij een groter gebied meer meetpunten om de variatie in trillingen in beeld te brengen) en waar mogelijk een vast punt in de omgeving, omdat de trillingen daar reproduceerbaar en betrouwbaar kunnen worden vastgesteld. eerste
stap is het uitvoeren
van
een
36
AN
WBD2025-036
Trillingsonderzoek tijdelijke woningen
Welleveldsestraat 2 in Duiven
De meting heeft altijd een meetduur van minimaal een week conform het beoordelingskader de SBR B-richtlijn om de trillingen van de treinen voldoende betrouwbaar vast te leggen. Met name ,
,
,
goederentreinen kennen sterke variaties in de trillingen en passeren vaak niet zo vaak waardoor een lange meetperiode nodig is om de trillingen voldoende betrouwbaar vast te stellen. De trillingssterkte wordt vastgesteld conform de SBR B-richtlijn. ,
Gegevens over de metingen zijn opgenomen in bijlage III. Resultaat van de metingen zijn
trillingssignalen (mm/s).
Gegevens treinpassages
II. 2
De metingen worden gecombineerd met gegevens van treinpassages. Hiervoor worden
meerdere bronnen gebruikt afhankelijk van het project: gegevens vanuit het OpenOV-loket (reizigerstreinen) een classificatie-algoritme dat getraind is om treinpassages te herkennen in de trillingssignalen en een handmatige controle op afwijkende resultaten. ,
,
Resultaat van deze stap is een meetjournaal (database met per treinpassage per meetpunt de trillingssterkte V max ) en per treinpassage het bijbehorende trillingssignaal (1/3-octaafbandspectra of tertsbandspectra).
Bepalen verschillen tussen meetpunten
II. 3
Bij elke meting maken we gebruik van meerdere meetpunten om variaties in de bodem of de invloed van extra trillingsbronnen (zie paragraaf II. 1) in beeld te brengen. Vervolgens bepalen we de frequentie-afhankelijke verschillen tussen meetpunten door per meetpunt de trillingsspectra per treinpassage met elkaar te vergelijken. Hieruit halen we drie dingen: ,
1. 2.
De variatie in de trillingen over het plangebied veroorzaakt door onzekerheden in de bron of bodem. Deze onzekerheid nemen we mee in de prognoses (zie paragraaf II. 10). De invloed van extra trillingsbronnen zoals wissels en ES-lassen of de invloed van bijvoorbeeld een sloot of damwand. Deze invloeden nemen we mee in het rekenmodel door de variatie van de trillingen over het plangebied in kaart te brengen. Het trillingsspectrum op de ene hoek ,
,
van
3.
,
het gebouw kan dus anders zijn dan op de andere hoek van het gebouw zie paragraaf ,
II. 5). De uitdemping van de trillingen met de afstand op basis van de empirische frequentieafhankelijke Barkanvergelijking zoals weergegeven in vergelijking 1. ,
,
,
��
0 ������=������ ( ) 0( 0 ) ∙ () ,
,
��
���� ()
( 0) ∙�� −��∙��−��
(1)
In deze vergelijking staat V voor de trillingssnelheid f voor de frequentie r voor de afstand tot de trillingsbron r 0 voor de referentieafstand (hier 20 m) n voor de geometrische spreidingsfactor en α voor de bodemdemping. De parameters V 0 n en α worden bepaald met ,
,
,
,
,
de kleinste kwadratenmethode. De prognoses van de trillingen zijn gebaseerd op de sensor met de meetduur van een week die het dichtst bij het gebouw staat waarvoor de resultaten nodig zijn. Op veel punten meten we korter dat is voldoende om de invloed van variaties in beeld te brengen zie ook paragraaf 2. 2. 3 ,
voor een
,
nadere motivatie.
37 WBD2025-036 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Welleveldsestraat 2 in Duiven
14
OPSTELLEN
In veel
situaties is er
BODEMMODEL
sprake van verschillen in de opbouw van de bodem, kunnen metingen niet worden uitgevoerd ter plekke van de beoogde bouwlocatie of is sprake van een groter gebouw, zodat we de trillingen willen vaststellen op meerdere punten in het plangebied. Dit doen we door een bodemmodel op te stellen, daarmee de uitdemping van de trillingen met de afstand te berekenen en dat te kalibreren met de resultaten uit de metingen. bodemmodel
opgebouwd op basis van sonderingen en boringen. Op basis van de conusweerstand qe en het wrijvingsgetal f, worden de frequentie-afhankelijke parameters n en a uit vergelijking 1 bepaald met behulp van een random forestmodel, getraind op data uit honderden metingen die op maaiveld zijn uitgevoerd in heel Nederland. Resultaat is, naast de genoemde parameters uit de Barkanvergelijking, een inschatting van de onzekerheid van die parameters. Deze onzekerheid is afhankelijk van (1) de afstand tussen gebruikte sonderingen en het gebouw, (2) het aantal gebruikte sonderingen, (3) de variatie in de sonderingen en (4) in hoeverre de gebruikte sonderingen lijken op sonderingen uit het random forestmodel. Een voorbeeld van de door het model bepaalde parameters uit vergelijking 1 is weergegeven in Figuur Het
wordt
15.
Bodemdemping
02 0.18
E
-
d
0.16
d
044}
!
IN
5
Nad
ef 012
L
J
L
J
E 2 5
3
8
5
ê
0.1
2 90
®
E8 008} 8
8
Ei
kaf
006
E
4
8
O0
0.04
d
0.02
|
à
0
100
10!
10?
Frequentie (Hz)
Figuur 15 Bodemdemping a (links) bepaald met random forestmodel
1.5
BEPALEN
Op basis
en
geometrische spreiding
TRILLINGSSPECTRA
Na
IL6
deze stap
resultaten
uit stap 5
(geanonimise rd)
zijn de trillingen
OPSTELLEN
In dit onderzoek
ter
en
4, en
n
(rechts)