BP Reconstructie N389 - Toelichting Bijlage 9 Trillingsonderzoek
Tekst van het document
Trillingsoverdracht N389 Schade en hinder: nulmeting
Opdrachtgever: Antea Group Nederland Rapportnummer: LA.20221003.R01
De Rondom 10 5612 AP Eindhoven Gebouwnr. 28
T +31 40 247 27 00 info@levelav.nl www.levelav.nl
KVK 17196196 BTW NL 817 010 476 B01
Colofon
Rapportnummer: Plaats en datum: Versie:
LA.20221003.R01 Eindhoven, 15-2-2023 2
Opdrachtgever:
Antea Group Nederland
Uitgevoerd door:
Level Acoustics & Vibration
Auteur(s):
ir. Tim Schellekens drs. Arnold Koopman arnold.koopman@levelav.nl +31 40 247 2700
E-mail: Telefoon:
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag openbaar gemaakt worden of aan derden beschikbaar gesteld worden zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Level Acoustics & Vibration. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden van Level Acoustics & Vibration, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage tonen van het Level Acoustics & Vibration rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan.
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 2 van 15
INHOUDOPSGAVE 1
Inleiding .......................................................................................................................................... 4
2
Apparatuur ..................................................................................................................................... 5
3
Opstelling ....................................................................................................................................... 6
4
Resultaten ...................................................................................................................................... 8
5
Conclusie ...................................................................................................................................... 13
6
Referenties................................................................................................................................... 14
Annex A: Positie en configuratie van meetsets .................................................................................... 15 Annex B: Instellingen DA-21 4 Channel data recorder ......................................................................... 15
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 3 van 15
1
INLEIDING
Antea Group voert in opdracht van de provincie Noord-Brabant voorbereidingen uit voor groot onderhoud aan de N389. Aan deze weg ligt een dijkhuis op geringe afstand van de weg met adres Zevenbergseweg 42 (Figuur 1). Wegverkeer, voor en na het onderhoud, en de onderhoudswerkzaamheden zelf stellen het pand bloot aan trillingen. De vraag is in hoeverre deze trillingsbelasting tot schade aan het pand kan leiden en/of tot trillingshinder aanleiding kunnen geven. Met een nulmeting, om de huidige situatie wat betreft trillingsblootstelling vast te leggen, kunnen deze risico’s worden ingeschat en kunnen vervolgens indien nodig voorzieningen worden overwogen en ingepland. Gedurende een periode van 2 weken is een trillingsmeting uitgevoerd in het dijkhuis. Deze metingen zijn nadien geanalyseerd, gerapporteerd en opgeslagen voor eventuele latere referentie. De meting kent de volgende aspecten: 1. Meting conform SBR trillingsrichtlijn A (schade aan bouwwerken) [1], volgens de “beperkte” meetmethode (twee meetpunten in het pand: één aan de fundering en één op de hoogste verdieping). 2. Meting conform SBR trillingsrichtlijn B (hinder voor personen in gebouwen) [2]. 3. De meetperiode was van 12 december 2022 tot en met 27 december 2022. 4.
Plaatsing van een webcam, gericht op de weg, teneinde de maatgevende hoogste trillingsniveaus te kunnen duiden (ook ter falsificatie, in geval van stoortrillingen). 5. Ter referentie en om een worst case af te dwingen is gemeten aan de passage van een hiervoor speciaal geregelde 5-assige zandwagen belast met 50 ton zand van firma J. Baremans uit Etten-Leur.
Figuur 1: Plattegrond van het dijkhuis (rode marker) aan de N389.
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 4 van 15
2
APPARATUUR
Voor de metingen is gebruik gemaakt van de volgende apparatuur: 8x Wilcoxon 731A Seismic Accelerometer 4x Wilcoxon Mounting Cube 2x Rion DA-21 4 Channel Data Recorder 1x Brinno TLC 2000 Timelapse camera
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 5 van 15
3
OPSTELLING
Het dijkhuis begeeft zich op Zevenbergsweg 42 in Etten-Leur aan de N389 (Figuur 2). Op de begane grond (geel) en de 1e verdieping (oranje) is een 1D sensor (pictogram met 1 spike) en een 3D sensor geplaatst (pictogram met 3 spikes). Een 1D sensor bestaat uit 1 Wilcoxon Accelerometer geplaatst op een Wilcoxon Mounting Cube. Een 3D sensor bestaat uit 3 Wilcoxon Accelerometers orthogonaal geplaatst op een Wilcoxon Mounting Cube. Op elke verdieping is een Rion DA-21 Data Recorders aangesloten op de 2 sensoren. De eerste 3 kanalen van elke Rion DA-21 waren de 3 orthogonale richtingen van de 3D sensor geplaatst aan de muur van het huis. Het vierde kanaal was de 1D sensor in de verticale richting geplaatst op de vloer van de begane grond en de eerste verdieping. Zie Annex A voor de configuratie van de meetsets. In Annex B staan de Input Parameters en de Recording Parameters van de DA-21 Data Recorders.
Figuur 2: Vooraanzicht (links) en bovenaanzicht (rechts). De pictogrammen met 3 spikes representeren 3D sensoren, de pictogrammen met 1 spike representeren 1D sensoren.
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 6 van 15
3.1
Begane grond
Op de begane grond is de 3D sensor gemonteerd aan de muur haaks op de weg. De 1D sensor is los geplaatst op de vloer onder de bank ongeveer in het midden van de kamer.
Figuur 3: Plaatsing sensoren begane grond
3.2
Eerste verdieping
Op de eerste verdieping is de 3D sensor gemonteerd aan de muur haaks op de weg in de stroomkast. De 1D sensor is los geplaatst op de vloer in de logeerkamer.
Figuur 4: Plaatsing sensoren eerste verdieping Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 7 van 15
4
RESULTATEN
4.1
Stoortrillingen
Om te bepalen of een verhoging van de trillingssnelheid van de signalen afkomstig zijn van daadwerkelijke externe bronnen, is het product 𝑃 van de signalen van alle 8 kanalen berekend (Figuur 5) om correlaties in de tijd te onderzoeken. Dit geeft pieken voor tijden waar meerdere kanalen een piek laten zien. Pieken boven een bepaalde grenswaarde (zwarte horizontale lijn) zijn gedefinieerd als externe gebeurtenissen. Als 1 enkele opnemer hoge trillingssnelheden onderging door bijvoorbeeld activiteiten in het dijkhuis, dan geeft dit een relatief lage waarde voor 𝑃. Met de Matlab functie findpeaks zijn pieken in het signaal 𝑃 gevonden voor elke externe gebeurtenis, zie Figuur 6.
Figuur 5: Genormaliseerd product P van de snelheden van elk kanaal over tijd.
Figuur 6: Topwaarde van de trillingssnelheid van alle kanalen. Externe gebeurtenissen zijn aangegeven met een cirkel (begane grond) of kruis (1e verdieping)
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 8 van 15
4.2
Schade aan bouwwerken
De top snelheid 𝑣𝑡𝑜𝑝 is berekend per seconde en conform SBR trillingsrichtlijn A [1] voor een periode van 2 weken, waarbij stroortrillingen zijn uitgefilterd. Dit is gedaan voor de 3D sensoren op beide etages. De dominante frequentie 𝐹𝑑𝑜𝑚 is bepaald volgens Meetmethode 1. De rekenwaarde van de trillingssnelheid 𝑉𝑑 is berekend met 𝑉𝑑 = 𝑉𝑡𝑜𝑝 ∗ 𝛾𝑣 En de grenswaarde 𝑉𝑟 is berekend met
𝑉𝑘𝑎𝑟 𝛾𝑠 ∗ 𝛾𝑡 Waarbij 𝑉𝑘𝑎𝑟 de karakteristieke grenswaarde is en 𝛾𝑣 , 𝛾𝑠 , 𝛾𝑡 zijn partiële veiligheidsfactoren. In de volgende tabel is aangegeven welke waardes zijn gehanteerd. 𝑉𝑟 =
Symbool 𝛾𝑣 𝛾𝑠 𝛾𝑡 𝑉𝑘𝑎𝑟
Grootheid Partiële veiligheidsfactor voor het type meting Partiële veiligheidsfactor voor de bouwkundige staat en/of monumentele status Partiële veiligheidsfactor voor het type trilling De karakteristieke waarde van de grenswaarde
Soort Beperkt Normaal Herhalend kort Categorie 1
Waarde (mm/s) 𝛾𝑣 = 1,4 𝛾𝑠 = 1,0 𝛾𝑡 = 1,5 Begane grond: Zie [1] 1e verdieping: 𝑉𝑘𝑎𝑟 = 10
Om te bepalen of de situatie voldoet, wordt 𝑉𝑑 getoetst aan 𝑉𝑟 (Figuur 7Figuur 7) voor elke richting van de opnemers. De grenswaarde voor de begane grond en de eerste verdieping zijn respectievelijk aangegeven als 𝑉𝑟,0 en 𝑉𝑟,1 . Hierin is te zien dat de grenswaarde niet wordt overschreden voor alle frequenties op zowel de begane grond als de 1e verdieping. De maximale waarde in de meetperiode bedraagt 𝑉𝑑 = 0.70 mm/s bij een dominante frequentie van 6 Hz.
Figuur 7: Toetsing van de topsnelheden aan de grenswaarde
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 9 van 15
4.3
Hinder voor personen in gebouwen
In Figuur 8 is de maximale voortschrijdende effectieve snelheidswaarde 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 per 1 seconde weergegeven voor een periode van 2 weken, berekend volgens SBR trillingsrichtlijn B [2]. De streefwaardes voor Herhaald voorkomende trillingen voor bestaande situaties voor woningen zijn 𝐴1 = 0,2 , 𝐴2 = 0,8 en 𝐴3 = 0,1. Het overgrote deel van de trillingen door externe gebeurtenissen zijn lager dan de streefwaarde 𝐴2 . Bij een klein deel van de externe gebeurtenissen overschrijdt 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 de streefwaarde 𝐴2 . De maximale gemeten waarde aan de fundering in de meetperiode is 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 = 0.52 mm/s en is dus groter dan de streefwaarde 𝐴1 maar lager dan streefwaarde 𝐴2 . De maximale gemeten waarde aan de vloer in de meetperiode is 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 = 2.0 mm/s en is dus groter dan de streefwaardes 𝐴1 en 𝐴2 .
Figuur 8: Maximale voortschrijdende effectieve snelheidswaarde per 1 seconde over tijd
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 10 van 15
4.4
Zandwagenproef
Tijdens de meetperiode is er in de middag van 23 december 2022 een proef geweest met een zandwagen beladen met 50 ton zand van de firma J. Baremans (Figuur 9) wat passeerde langs het gebouw met verschillende snelheden.. Dit is gedaan als referentie voor het renovatieproces en een worst-case scenario af te dwingen wat betreft trillingssnelheden in het dijkhuis. Tijdens de proef is genoteerd hoe laat de zandwagen passeerde en dat is terug te zien in de trillingssnelheden van de sensoren (verticale gestreepte lijnen in Figuur 10). Alhoewel de gebeurtenissen duidelijk zijn te identificeren, vallen ze niet op ten opzichte van andere externe gebeurtenissen. De rekenwaarde van de trillingssnelheid 𝑣𝐷 (Figuur 11) is ver onder de minimale grenswaarde (=3.33 mm/s). De maximale voortschrijdende effectieve snelheidswaarde 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 (Figuur 12) overschrijdt niet 𝐴1 en 𝐴2 voor alle snelheden.
Figuur 9: 4-assige Zandwagen J. Baremans (Bron: https://www.jbaremans.nl/)
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 11 van 15
Figuur 10: Topwaarde van de snelheid tijdens de zandwagenproef
Figuur 11: Rekenwaarde van de trillingssnelheid tijdens de zandwagenproef
Rapport:
LA.20221003.R01
Figuur 12: maximale voortschrijdende effectieve snelheidswaarde tijdens de zandwagenproef op de fundering en vloer
Datum: 15-2-2023
Pagina: 12 van 15
5
CONCLUSIE
In de periode van 13 t/m 27 december 2022 is er een onderzoek gedaan naar trillingsbelasting van de N389 naar het dijkhuis op Zevenbergseweg 42 in Etten-Leur. De kans op schade is gering omdat de rekenwaarde van de trillingssnelheid 𝑉𝑑 voldoet aan de grenswaarde 𝑉𝑟 in de huidige situatie. In de huidige situatie kan de bewoner hinder ondervinden door trillingen van externe bronnen, omdat in sommige gevallen 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 hoger is dan de streefwaarde 𝐴2 . In de meeste gevallen is 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 lager dan de streefwaarde 𝐴2 . Daarnaast heeft de zandwagenproef uitgewezen dat een maximaal belaste zandwagen geen verhoogd risico geeft op overschrijding van de eisen ten opzichte van andere externe gebeurtenissen in de huidige situatie. In onderstaande tabel zijn er maximale waardes voor 𝑉𝑑 en 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 door externe gebeurtenissen opgenomen die tijdens de meetperiode zijn gemeten. Ook zijn gemiddelde waardes voor 𝑉𝑑 en 𝑣𝑒𝑓𝑓,𝑚𝑎𝑥 opgenomen voor de maximaal belaste zandwagen bij verschillende rijsnelheden. Deze tabel is tevens beoogd te dienen als referentie bij een nameting. Door de trillingssnelheden in het dijkhuis als gevolg van de passerende belaste zandwagen te vergelijken met de trillingssnelheden in de gehele meetperiode is er geen aanleiding om de geplande werkzaamheden aan de N389 aan te passen om schade en hinder door trillingen te voorkomen.
𝒗𝒆𝒇𝒇,𝒎𝒂𝒙 (mm/s) Externe gebeurtenis Zandwagen 45 km/h (gemiddeld) Zandwagen 70 km/h (gemiddeld) Zandwagen 84 km/h (gemiddeld) Maximale waarde meetperiode (begane grond) Maximale waarde meetperiode (Eerste verdieping)
Rapport:
LA.20221003.R01
𝑽𝒅 (mm/s) 0.07 0.10 0.12 0.70
Vloer 0.1 0.14 0.16 0.42
Fundering 0.07 0.10 0.11 0.51
Opmerking n=6 n=3 n=3 𝑉𝑑 bij 𝑓𝑑𝑜𝑚 = 6 Hz
0.65
2.0
0.52
𝑉𝑑 bij 𝑓𝑑𝑜𝑚 = 6 Hz
Datum: 15-2-2023
Pagina: 13 van 15
6
REFERENTIES
[1] [2]
SBR Trillingsrichtlijn A: Schade aan bouwwerken: 2017 https://www.crow.nl/online-kennis-tools/kennismodule-funderingen-en-trillingen SBR Trillingsrichtlijn B : Hinder voor personen in gebouwen : 2002 https://www.crow.nl/online-kennis-tools/kennismodule-funderingen-en-trillingen
Rapport:
LA.20221003.R01
Datum: 15-2-2023
Pagina: 14 van 15
ANNEX A: POSITIE EN CONFIGURATIE VAN MEETSETS Tabel A1: Positie en configuratie van meetsets
Data Recorder Positie Kanaal Opnemer Gevoeligheid ( Configuratie Richting
𝒎/𝒔𝟐 𝑽
)
DA-21 1 (SN. 01040122) Begane grond 1 2 3 1 2 3 0.964 0.987 0.987 3D X
3D Y
3D Z
4 4 0.990
DA-21 2 (SN. 01040121) Eerste verdieping 1 2 3 5 6 7 0.983 0.991 0.962
4 8 0.991
1D Z
3D -X
1D Z
3D -Y
3D Z
ANNEX B: INSTELLINGEN DA-21 4 CHANNEL DATA RECORDER Tabel B1: Input Parameters
Ch 1 2 3 4 5
Inp CCLD CCLD CCLD CCLD Off
HPF OFF OFF OFF OFF
LPF OFF OFF OFF OFF
Sens V V V V
Sensitivity -
Range 10 V 10 V 10 V 10 V
Tabel B2: Recording Parameters
Parameter Frequency range Sampling Frequency Bit length Wave splitting interval Recording time Pre recording time
Rapport:
LA.20221003.R01
Value 500 Hz x2.56 24 bit 1h Manual 1s
Datum: 15-2-2023
Pagina: 15 van 15