Bijlage 1 b 3 15. 2020-02-25, Peutz trilling.pdf
Tekst van het document
Woningbouwplan 'Wickengaard' te Schalkwijk Trillingniveaus als gevolg van railverkeer
Rapportnummer H 7143-2-RA-001 d.d. 25 februari 2020
Woningbouwplan 'Wickengaard' te Schalkwijk Trillingniveaus als gevolg van railverkeer
opdrachtgever
Dura Vermeer Bouw Midden West BV
rapportnummer
H 7143-2-RA-001
datum
25 februari 2020
referentie
LL/EdV/HT/H 7143-2-RA-001
verantwoordelijke ing. L.F.M. Lemmers opsteller
ing. E. de Vries +31 24 3570763 e.devries@peutz.nl
peutz bv, postbus 66, 6585 zh mook, +31 85 822 86 00, mook@peutz.nl, www.peutz.nl kvk 12028033, opdrachten volgens DNR 2011, lid NLingenieurs, btw NL.004933837B01, ISO-9001:2015
mook – zoetermeer – groningen – eindhoven – düsseldorf – dortmund – berlijn – leuven – parijs – lyon
H 7143-2-RA-001 2
Inhoudsopgave 1
Inleiding
4
2
Metingen
5
2.1
Algemeen
5
2.2
Meetinstrumenten
6
2.3
Meetresultaten
6
3
Uitgangspunten
11
3.1
Ontwerp
11
3.2
Bodemeigenschappen
11
3.3
Streefwaarden
11
Dynamische analyse
13
4.1
Algemeen
13
4.2
Bepaling bronspectrum aanstoting
14
4.3
3D model
16
4.4
Hindercontouren trillingen
16
Beoordeling
18
Optredende trillingen
18
Conclusie
24
4
5 5.1 6
H 7143-2-RA-001 3
1
Inleiding In opdracht van Dura Vermeer Bouw Midden West B.V. te Cruquius is een onderzoek verricht in relatie tot te verwachten trillingniveaus vanwege railverkeer in geprojecteerde woningen van het woningbouwplan 'Wickengaard' aan de Spoorlaan te Schalkwijk. Het onderzoek dient ter onderbouwing van een bestemmingsplanwijziging. Het plan is gelegen op korte afstand van de spoorlijn Houten – Culemborg. Binnen het bouwplan zal een aantal appartementen en eengezinswoningen worden gerealiseerd. Figuur 1.1 toont de ligging van de geprojecteerde woningbouw, met afstanden tot ca. 65 m uit het hart van het meest nabijgelegen spoor.
sp oo rlij n
Sp oo rla a
n
f1.1 Woningbouwplan 'Wickengaard' te Schalkwijk
Om inzicht te krijgen in de te verwachten trillingen in het gebouw is een Eindige Elementen Methode (EEM) rekenmodel opgesteld van de eerstelijnsbebouwing inclusief bodem. Hierbij is het model gebaseerd op een Voorlopig Ontwerp. Vervolgens zijn de te verwachten trillingniveaus getoetst aan de in dit kader algemeen gehanteerde richtlijn SBR B.
H 7143-2-RA-001 4
2
Metingen
2.1 A l g e m e e n
De metingen hebben tot doel inzicht te verkrijgen met betrekking tot de trillingniveaus vanwege railverkeer. Ter hoogte van het bouwplan is sprake van een tweetal sporen. Van 12 september tot en met 20 september 2019 zijn binnen het plangebied onbemande trillingmetingen in de bodem verricht. Hierbij zijn ter hoogte van de dichtstbij het spoor gelegen gevel van het appartementengebouw (aangeduid in figuur 2.1) de trillingmetingen uitgevoerd. Verder zijn van 8 tot en met 14 januari 2020 aanvullende metingen uitgevoerd waarbij de trillingoverdracht van bodem naar fundament van een aantal bestaande woningen is gemeten. Figuur 2.1 toont de ligging van de meetlocatie waar de onbemande metingen in 2019 zijn uitgevoerd.
*
sp oo rlij n
f2.1 Ligging meetlocatie
Hierbij is in de twee horizontale richtingen, aangeduid met X (parallel aan het spoor) en Y (loodrecht op het spoor), en de verticale richting, aangeduid met Z, gemeten. Met betrekking tot de metingen is aansluiting gezocht bij de SBR Richtlijn deel B (Hinder voor personen in gebouwen).
H 7143-2-RA-001 5
2.2 M e e t i n s t r u m e n t e n
De metingen zijn uitgevoerd met behulp van trillingmeetsystemen, fabrikaat SYSCOM, type MR2002-CE. Analyses zijn uitgevoerd met evaluatiesoftware, fabrikaat Ziegler Consultants, type VIEW2002. 2.3 M e e t r e s u l t a t e n
Bij de metingen is de maximale trillingsterkte Vmax (dimensieloos) bepaald overeenkomstig SBR richtlijn B (De conform SBR B gewogen waarde over het frequentiegebied van 1 tot 80 Hz). Conform deze richtlijn geldt dat de grootste trillingsterkte in een tijdsinterval van 30 seconde wordt bepaald. De onbemande metingen die verricht zijn op de bodem geven inzicht in de optredende trillingen over langere tijd. Illustratief toont figuur 2.2 een overzicht van de gemeten maximale trillingsterktes Vmax in horizontale (X en Y) en verticale richting (Z). f2.2 Optredende maximale trillingsterkte in de bodem 1
0,9
X Y Z
0,8
maximale trillingsterkte [-]
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0 12-09-19 00:00 13-09-19 00:00 14-09-19 00:00 15-09-19 00:00 16-09-19 00:00 17-09-19 00:00 18-09-19 00:00 19-09-19 00:00 20-09-19 00:00 21-09-19 00:00
De basis van het gemeten tijdsignaal en de bijbehorende frequenties is vastgesteld of de meetwaarden zijn toe te wijzen aan passerende treinen of verstoringen. Om onderscheid te maken tussen passagierstreinen en goederentreinen is gekeken naar de tijdsduur van het signaal, de frequentie-inhoud van het signaal en het moment van passeren. Bij eerder onderzoek in de betreffende omgeving is vastgesteld dat aldaar sprake lijkt van relatief hoge demping van trillingen bij de overgang van bodem naar fundament. Een H 7143-2-RA-001 6
mogelijke oorzaak hiervan zou kunnen liggen in de ter plaatse relatief slappe bovenlaag. Een dergelijke slappe bovenlaag kan in eerste aanleg resulteren in relatief hoge trillingniveaus in de boden (geringe bodemdemping), hetgeen een nadelig effect is, echter ook in verhoogde demping van bodem naar fundament, hetgeen een positief effect heeft. Om deze reden zijn naast de onbemande duurmetingen trillingmetingen uitgevoerd om de demping van de trillingsnelheid in de bodem naar het fundament vast te stellen. Van 10 januari tot en met 17 januari zijn metingen uitgevoerd waarbij gelijktijdig in de bodem en op het fundament van de woning aan de Wickenburghselaan 44 en 46 (eengezinswoningen, gebouwd in 1956) de trillingsnelheid als gevolg van passerende treinen is gemeten. Figuur 2.3 toont de beide woningen en de meetpositie waar de trillingen in de bodem zijn gemeten. f2.3 Ligging meetlocatie
Wickenburghselaan 46 Wickenburghselaan 44
*
H 7143-2-RA-001 7
Tabel 2.1 toont de meetresultaten van de maatgevende treinpassages. t2.1 Optredende maximale trillingsterkte
Tijdstip
Maximale trillingsterkte
treinpassage woning Wickenburghselaan 44
woning Wickenburghselaan 44
X
bodem Y
Z
X
Y
Z
X
Y
Z
08-01-20 22:40
0,15
0,27
0,57
0,08
0,06
0,08
0,07
0,08
0,10
10-01-20 05:20
0,16
0,27
0,55
0,07
0,06
0,06
0,09
0,07
0,11
13-01-20 13:45
0,23
0,20
0,53
0,06
0,08
0,05
0,14
0,13
0,09
14-01-20 07:46
0,16
0,25
0,48
0,12
0,07
0,10
0,12
0,07
0,12
13-01-20 07:46
0,23
0,26
0,48
0,07
0,17
0,09
0,13
0,11
0,10
Op basis van het verschil in trillingsterkte tussen de bodem en het fundament is de trillingdemping bepaald. Hierbij dient te worden opgemerkt dat de demping alleen in het frequentiegebied tot ca.10 Hz betrouwbaar is vastgesteld (boven 10 Hz leverden de passages te weinig aanstoting). Figuur 2.4 toont voor de woning aan de Wickenburghselaan 44 de trillingdemping van bodem naar fundament. Hierbij zijn de dempingen van de 5 passages getoond en het gemiddelde van die passages. Deze demping is gegeven in dB waarbij 20 dB overeenkomt met een factor 10 verschil tussen boden en fundament en 10 dB met een factor 3 verschil. f2.4 Trillingdemping van bodem naar fundament, Wickenburghselaan 44, Y richting 25 passage 1 passage 2
20
trillingdemping bodem fundament [dB]
passage 3 passage 4 15
passage 5 gemiddeld
10
5
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-5
-10 tertsbandfrequentie [Hz]
H 7143-2-RA-001 8
f2.5 Trillingdemping van bodem naar fundament, Wickenburghselaan 44, Z richting 25 passage 1 passage 2
20
trillingdemping bodem fundament [dB]
passage 3 passage 4 15
passage 5 gemiddeld
10
5
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-5
-10 tertsbandfrequentie [Hz]
Figuur 2.6 toont voor de woning aan de Wickenburghselaan 46 de trillingdemping van bodem naar fundament. Hierbij zijn de dempingen van de 5 passages getoond en het gemiddelde van die passages. f2.6 Trillingdemping van bodem naar fundament, Wickenburghselaan 46, Y richting 25,0 passage 1 passage 2
20,0
trillingdemping bodem fundament [dB]
passage 3 passage 4 15,0
passage 5 gemiddeld
10,0
5,0
0,0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-5,0
-10,0 tertsbandfrequentie [Hz]
H 7143-2-RA-001 9
f2.7 Trillingdemping van bodem naar fundament, Wickenburghselaan 46, Z richting 25,0 passage 1 passage 2
20,0
trillingdemping bodem fundament [dB]
passage 3 passage 4 15,0
passage 5 gemiddeld
10,0
5,0
0,0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-5,0
-10,0 tertsbandfrequentie [Hz]
Op basis van figuren 2.4 tot en met 2.7 kan worden gesteld dat de gemeten trillingdemping voor beide woningen redelijk vergelijkbaar is.
H 7143-2-RA-001 10
3
Uitgangspunten
3.1 O n t w e r p
In eerste instantie zijn de dynamische berekeningen eerstelijnsbebouwing, te weten het appartementencomplex.
uitgevoerd
voor
de
De dynamische berekeningen zijn gebaseerd op de tekeningen behorende bij een quickscan die d.d. 2 maart 2020 zijn uitgevoerd door de Kaskon B.V.. Verder is gebruik gemaakt van een rapport (documentnr. CU-01 d.d. 14 oktober 2019) met constructieve uitgangspunten van Kaskon B.V.
3.2 B o d e m e i g e n s c h a p p e n
Ten behoeve van de dynamische berekeningen zijn o.a. de bodemeigenschappen benodigd ter plaatse van de nieuwbouw. In het rapport met constructieve uitgangspunten zijn ook sonderingen opgenomen. Deze sonderingen zijn benut voor het EEM rekenmodel.
3.3 S t r e e f w a a r d e n
Zoals eerder aangegeven is bij de beoordeling aansluiting gezocht bij de richtlijn B ‘Hinder voor personen in gebouwen’ van de Stichting Bouwresearch (SBR B). Tabel 3.1 toont de van toepassing zijnde streef- en grenswaarden conform de SBR B (nieuwe situaties, herhaald voorkomende trillingen). t3.1 Overzicht streefwaarden conform SBR B dag en avond woning
A1 [-] 0,1
A2 [-] 0,4
nacht A3 [-] 0,05
A1 [-] 0,1
A2 [-] 0,2
A3 [-] 0,05
Volgens de SBR dient de maximale trillingssterkte Vmax in eerste instantie getoetst te worden aan A1. Indien hieraan voldaan wordt is sprake van een acceptabele situatie. Indien niet wordt voldaan aan A1 dient de maximale trillingssterkte getoetst te worden aan A2. Bij overschrijding van A2 is sprake van een conform de SBR hinderlijke situatie. In het geval dat wordt voldaan (de maximale trillingsterkte ligt dan tussen A1 en A2), dient vervolgens de gemiddelde trillingssterkte voor de betreffende ruimte (Vper) nog getoetst te worden aan A3. Bij overschrijding van A3 is wederom sprake van een conform de SBR hinderlijke situatie.
H 7143-2-RA-001 11
Opgemerkt wordt dat de streefwaarden van de SBR in principe geen wettelijke grenswaarden zijn. Volledigheidshalve nog de kanttekening dat het voldoen aan de streefwaarden van de SBR niet inhoudt dat geen sprake zal zijn van voelbare trillingen. De waarde van 0,1 wordt normaliter gezien als de voelbaarheidsgrens. Een streefwaarde van Vmax van 0,2 in woningen sluit derhalve niet uit dat bepaalde passages voelbaar kunnen zijn.
H 7143-2-RA-001 12
4
Dynamische analyse
4.1 A l g e m e e n
Op basis van de genoemde uitgangspunten is een Eindig Elementen Methode (EEM) model van het appartementencomplex opgesteld in 3D met het softwarepakket ANSYS. Met dit model is een uitgebreide dynamische analyse uitgevoerd. In figuur 4.1 is het appartementencomplex aangeduid.
f4.1 Nieuwbouwplan
Deze dynamische analyse is in eerst instantie uitgevoerd op basis van een aantal worst case aannamen voor wat betreft onder andere de aanstoting. Het model is zodanig opgesteld dat alle kritische overspanningen worden bezien. Voorts betreft het lineaire rekenmodellen; verondersteld is derhalve dat de optredende verplaatsingen zodanig klein zijn dat het gedrag rond een belastingsituatie gelineariseerd kan worden. Hoewel de modellering een sterke vereenvoudiging weergeeft van de werkelijkheid, kan met een dergelijk model een voldoende nauwkeurige prognose worden geven van de te verwachten trillingniveaus. De vloeren en wanden zijn gemodelleerd met zogenaamde shell elementen. De bodem en het fundament zijn gemodelleerd met zogenaamde solid elementen. Middels een harmonische analyse is ter plaatse waar de treinen rijden de bodem aangestoten. Op basis hiervan is de responsie van het gebouw berekend.
H 7143-2-RA-001 13
Op basis van de uitgevoerde trillingmetingen kan worden gesteld dat de hoogste waarden optreden als gevolg van de goederentrein. De passagierstreinen resulteren in significant lagere waarden.
4.2 B e p a l i n g b r o n s p e c t r u m a a n s t o t i n g
Het bronspectrum van de treinen is gebaseerd op de metingen. In voorliggend onderzoek is de aanstoting van een vijftal passages (5 hoogste goederentreinpassages) benut bij de berekeningen. Tabel 4.1 toont de maximale trillingsterkte in de bodem als gevolg van de vijf maatgevende treinpassages. De trillingsterkte is gegeven voor de horizontale Y- (loodrecht op het spoor) en verticale Z-richting. De trillingsterkte is gegeven voor de horizontale X-, Y- en verticale Zrichting. t4.1 Optredende maximale trillingsterkte in de bodem ter hoogte van de nieuwbouw
Tijdstip treinpassage
Maximale trillingsterkte in de bodem X
Y
Z
13-09-19 06:46
0,23
0,52
0,89
15-09-19 08:11
0,20
0,50
0,82
19-09-19 00:13
0,13
0,42
0,75
20-09-19 06:22
0,24
0,49
0,74
16-09-19 23:42
0,13
0,34
0,72
In verticale richting treden de hoogste trillingsterktes op met maximale trillingsterktes tot 0,89 als gevolg van een goederentrein. In horizontale richting is sprake van een maximale trillingsterkte tot 0,52 als gevolg van een goederentrein. Ten behoeve van de berekeningen dient inzicht te worden verkregen in de spectrale inhoud van de optredende trillingsterktes. Figuren 41 en 4.2 tonen de spectrale verdeling van de 5 maatgevende treinpassages voor respectievelijk de maatgevende horizontale richting (Y) en de verticale richting.
H 7143-2-RA-001 14
f4.2 Spectrale verdeling van de trilliingsterkte als gevolg van de treinpassages (horizontale Y richting) 1,00 13-09-19 06:46
0,90
15-09-19 08:11 19-09-19 00:13
0,80 maximale trillingsterkte [-]
20-09-19 06:22
0,70
16-09-19 23:42
0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
tertsbandfrequentie [Hz]
f4.3 Spectrale verdeling van de trilliingsterkte als gevolg van de treinpassages (verticale Z richting) 1,00 13-09-19 06:46
0,90
15-09-19 08:11 19-09-19 00:13
0,80 maximale trillingsterkte [-]
20-09-19 06:22
0,70
16-09-19 23:42
0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
tertsbandfrequentie [Hz]
De figuren tonen dat de trillingsterkte als gevolg van een treinpassage volledig wordt bepaald door de tertsband van 4 Hz. Bij nadere beschouwing van de meetresultaten blijkt dat nagenoeg alle treinpassages worden bepaald door de tertsband van 4Hz maar dat bij een beperkt aantal passages naast een bijdrage bij 4 Hz ook sprake is van een relevante bijdrage bij andere frequenties. De maximale trillingsterkte van deze andere passages bedraagt tot 0,1 in de bodem en is H 7143-2-RA-001 15
daarmee significant lager dan de overige passages. Deze passages worden verder buiten beschouwing gelaten.
4.3 3 D m o d e l
In het softwarepakket ANSYS is een 3D model opgesteld. In figuur 4.4 is een deel van het EEM model weergegeven. f4.4 EEM model appartementencomplex Wickengaard
4.4 H i n d e r c o n t o u r e n t r i l l i n g e n
Op basis van berekeningen zijn de optredende trillingsterktes bepaald in het gehele gebouw. Deze berekeningen zijn uitgevoerd met alle vijf treinpassages. Navolgend wordt steeds alleen de resultaat van de maatgevende passage gepresenteerd. In de bijlage 1 zijn de maximale trillingsterkte contouren gegeven die worden verwacht als gevolg van de maatgevende trein. De contouren zijn gegeven van de meest relevante horizontale Y richting (loodrecht op het spoor) en de verticale Z richting (loodrecht op de vloer). De trillingsterkten in horizontale X richting (parallel aan het spoor) zijn minder relevant. Naast de berekeningen aan de maximale trillingsterkte zijn ook berekeningen uitgevoerd aan de gemiddelde trillingsterkte Vper. Deze gemiddelde trillingsterkte kan worden gezien als een gemiddelde waarde over een etmaalperiode en is nodig om te kunnen beoordelen in H 7143-2-RA-001 16
relatie tot de SBR. Bij deze berekeningen is uitgegaan van 8 goederentreinen per etmaalperiode (worstcase). In bijlage 2 zijn de gemiddelde trillingsterkte contouren gegeven.
H 7143-2-RA-001 17
5
Beoordeling
5.1 O p t r e d e n d e t r i l l i n g e n
Op basis van de berekeningen met de gehanteerde uitgangspunten volgt dat in het appartementecomplex sprake kan zijn van een maximale trillingsterkte tot 0,2 zowel in horizontale (Y) richting als in verticale (Z) richting als gevolg van passerende goederentreinen. Op basis van de contouren in bijlage 1 volgt dat de hoogste trillingsterkten worden verwacht op de 2e verdieping (vloerniveau 3). In figuur 5.1 zijn de contouren getoond van vloerniveau 3 voor zowel de horizontale als de verticale richting.
f5.1 Maximale trillingsterkte contour, vloerniveau 3
maximale trillingsterkte in horizontale richting
H 7143-2-RA-001 18
maximale trillingsterkte in verticale richting
Volgens de systematiek van de SBR dient indien hoger dan streefwaarde A1 doch lager dan de streefwaarde A2 aanvullend te worden getoetst aan de streefwaarde A3. In het voorgaande deel is reeds beoordeeld in relatie tot de streefwaarde A 2 waarbij de maximale trillingsterkte relevant is. Vervolgens dient te worden getoetst aan de streefwaarde A3 waarbij de gemiddelde trillingsterkte relevant is. In het navolgende deel zijn de berekende contouren met de gemiddelde trillingsterkte, zoals getoond in bijlage 2, beoordeeld.
H 7143-2-RA-001 19
Figuur 5.2 toont de contour op de 2e verdieping (vloerniveau 3) waar sprake is van de hoogste niveaus. Hierbij wordt opgemerkt dat de gemiddelde trillingsterkte in de horizontale richting overal lager is dan 0,02. Derhalve zijn in onderstaande figuur geen contouren zichtbaar. f5.2 Gemiddelde trillingsterkte contour, vloerniveau 3
H 7143-2-RA-001 20
Op basis van de resultaten volgt dat de gemiddelde trillingsterkte Vper ruim voldoet aan de streefwaarde van 0,05. Aldus is sprake van een situatie die voldoet aan de streefwaarde inzake hinder.
Volledigheidshalve zijn ook de trillingniveaus ter hoogte van de tweedelijnsbebouwing berekend en beoordeeld. Figuur 5.3 toont deze woningen. f5.3 Nieuwbouwplan
H 7143-2-RA-001 21
Dit woonblok is vervolgens opgenomen in het rekenmodel van de eerstelijnsbebouwing. Figuur 5.4 toont illustratief het benutte rekenmodel waarin zowel de eerstelijnsbebouwing als de tweedelijnsbebouwing . f5.4 Rekenmodel
tweedelijnsbebouwing
eerstelijnsbebouwing
In het rekenmodel zijn de woningen van de tweedelijnsbebouwing opgenomen op basis van de constructieve uitgangspunten zoals aangeleverd door Kaskon B.V..
H 7143-2-RA-001 22
Met dit rekenmodel zijn de te verwachten trillingniveaus in de woningen van de tweedelijnsbebouwing berekend. Op basis van de resultaten volgt dat de hoogste trillingsterkten worden verwacht op vloerniveau 3 (2e verdieping). In figuur 5.5 zijn de contouren getoond van vloerniveau 3 voor zowel de horizontale als de verticale richting. f5.5 Maximale trillingsterkte contour, vloerniveau 3
horizontale richting
verticale richting
De maximale trillingsterkte in de tweedelijnsbebouwing bedraagt maximaal < 0,2 en voldoet daarmee aan de gehanteerde streefwaarden.
H 7143-2-RA-001 23
6
Conclusie Op basis van het voorliggende onderzoek kan worden geconcludeerd dat aan de in het kader van trillinghinder in woningen na te streven waarden zoals aangegeven in de Richtlijn deel B “Hinder voor personen in gebouwen door trillingen, Meet- en beoordelingsrichtlijn” van de Stichting Bouwresearch (SBR) van augustus 2006 zal worden voldaan. Hiermee zal sprake zijn van een woon- en leefklimaat dat als acceptabel kan worden aangemerkt zodat qua trillingen geen belemmeringen bestaan om het bestemmingsplan vast te stellen.
Mook, Dit rapport bevat 24 pagina's
H 7143-2-RA-001 24