Nadere onderzoeken_ trillingen, bodem, sanering, akoestisch

In veel situaties is er 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. Het bodemmodel wordt opgebouwd op basis van sonderingen. Op basis van de conusweerstand qc en het wrijvingsgetal fw worden de frequentie-afhankelijke parameters n en α 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 19.

40

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 19 Bodemdemping α (links) en geometrische spreiding n (rechts) als functie van de frequentie, bepaald met random forestmodel

In dit onderzoek is gebruik gemaakt van het rekenmodel Buildyn om de trillingen in de geplande bebouwing te berekenen. In Buildyn wordt de dynamische responsie van een gebouw berekend met behulp van een beam-element model (BEM). Buildyn is met behulp van een random forest algoritme gekalibreerd op een database met meer dan 600 praktijkmetingen. In deze paragraaf is een beschrijving van het gebruikte rekenmodel opgenomen. In Buildyn wordt een gebouw gemodelleerd door middel van gekoppelde massa-veersystemen, zie Figuur 20. Afhankelijk van de constructie van het gebouw wordt de draagconstructie als één (lage bebouwing, starre bebouwing), of als meerdere elementen (hoge bebouwing, slappere bebouwing) gemodelleerd. Meestal wordt per bouwlaag één element gemodelleerd. Hiervoor maken we gebruik van een module die op basis van een tekening (pdf) of 3D-model (ifc) het gebouw inleest en vertaalt naar een beam element model, waarna de eigenschappen (materiaaltype, verbinding, dimensies en eigenschappen van stalen balken) van de elementen worden toegekend. Hierbij maken we gebruik van standaardmateriaal eigenschappen op basis van literatuurgegevens en normen. Deze materiaaleigenschappen zoals gebruikt in het rekenmodel zijn weergegeven in Tabel 9. Tabel 9 Initiële modelparameters E-modulus E

Demping 

Dichtheid 

Poissons ratio 

Beton C30/37

33 GPa

3%

2500 kg/m

3

0,20

Beton C55/67

38 GPa

3%

2500 kg/m3

0,20

Metselwerk

8 GPa

5%

1800 kg/m3

0,25

Staal

210 GPa

1%

7850 kg/m3

0,30

Hout

13 GPa

7%

700 kg/m3

0,40

CLT

12 GPa

6%

480 kg/m3

0.48

Materiaal

Vervolgens wordt het model opgebouwd. Dat gaat als volgt: 1.

Eerst wordt een model opgebouwd o.b.v. de materiaaleigenschappen zoals weergegeven in Tabel 9. Dit model wordt doorgerekend om de verschillende overdrachten (zie Figuur 20 en hierna) te berekenen.

41

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

2. Op basis van gebouwafmetingen (hoogte, breedte, diepte, vloertype, vloerafmetingen en gebruikte materialen) worden de overdrachten gekalibreerd met een random forest algoritme op basis van een database met praktijkmetingen. Technisch bezien modificeert het algoritme de demping, E-modulus, massa en inklemming van onderdelen om de overdrachten zo goed mogelijk te laten overeenkomen met vergelijkbare gebouwen uit de database. Hiermee ontstaan nauwkeuriger, gemodificeerde overdrachten. Relevant bij deze modificatie is dat het model nauwkeuriger is naarmate gebouwen sterker overeenkomen. Met name grondgebonden woningen komen veelvuldig voor in de database, voor hogere gebouwen zijn minder metingen beschikbaar in de database en is de onzekerheid in de resultaten groter. Verder, resultaten kunnen worden opgevraagd in de hoeken van vloervelden, in het midden van vloervelden en op een kwart van de overspanning. Meestal is het midden van het vloerveld voor trillingen maatgevend.

Figuur 20 Principe van Buildyn met een gebouw als gekoppeld massaveersysteem. Rechts de verschillende componenten van het rekenmodel

Hieronder gaan we in op de verschillende onderdelen uit het model.

42

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

De fundering van een gebouw kan de trillingen uitdempen. De invloed van de fundering op de trillingen is afhankelijk van een aantal parameters: ›

Type fundering (op staal, op palen, oude strokenfundering) en afmetingen daarvan

›

Afmetingen en gewicht van het gebouw

›

Bodem waarop het gebouw staat

Vooral boven de 10 Hz worden trillingen uitgedempt door de fundering, bij slappe bodems en grote gebouwen kan ook al bij lagere frequenties demping optreden. In Buildyn wordt de invloed van de stijfheid van het gebouw als geheel (de zogenaamde rigidbody-mode) verdisconteerd in de stijfheid van de fundering. Overige stijfheidseffecten worden meegenomen in het gedrag van de draagconstructie.

De trillingen worden door de draagconstructie vaak versterkt. Hierbij zijn meerdere effecten te onderscheiden, waarbij met name rotatie van het gebouw als geheel (op de ondergrond), doorbuiging en vering van het gebouw op zijn fundatie een rol spelen. Bij hogere of slappere gebouwen speelt ook doorbuiging en torsie (rotatie om een verticale as in het gebouw) een rol. Het principe van rotatie is rechts weergegeven. Verticale trillingsgolven zorgen voor rotatie van het gebouw, waardoor met name in hogere gebouwen horizontale trillingen ontstaan. Dit effect noemen we Hzx, en is afhankelijk van: ›

Afmetingen van het gebouw (breedte, lengte, hoogte)

›

Gewicht van het gebouw

›

Type en gewicht van de fundering

›

Stijfheid van de ondergrond

Het tweede principe, dat van doorbuiging van het gebouw, is rechts weergegeven. Hierbij zijn met name de horizontale trillingsgolven maatgevend, die bij slappere gebouwen zorgen voor doorbuiging van het gebouw, en daarmee voor horizontale trillingen hoger in het gebouw. Dit effect noemen we Hxx, en is afhankelijk van: ›

Afmetingen van het gebouw

›

Constructietype (stijfheid, starheid van verbindingen, open ruimtes)

›

Gebruikte materialen

43

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Het derde principe, dat van vering van het gebouw op zijn fundatie, is rechts weergegeven. Dit principe speelt vooral een rol bij wat hogere gebouwen, of bij gebouwen met een slappe onderlaag of lokaal slappere elementen (denk aan kolommen en balkenstructuren). Dit effect noemen we Hzz, en is afhankelijk van: ›

Hoogte van het gebouw

›

Constructietype (stijfheid, starheid van verbindingen, open ruimtes)

Het vierde principe, dat van torsie van het gebouw, is rechts weergegeven. Dit principe speelt vooral een rol bij wat hogere gebouwen, of bij gebouwen met een slappere constructie. Dit effect noemen we Hxy, en is afhankelijk van: ›

Hoogte van het gebouw

›

Constructietype (stijfheid, starheid van verbindingen, open ruimtes)

›

Afmetingen van het gebouw (symmetrie)

Trillingen worden doorgaans als maatgevend ervaren in het midden van de vloeren, waar de doorbuiging het grootst is en de laagste eigenfrequentie optreedt. In specifieke gevallen, met name op stijve zandgronden en bij hoge trillingsfrequenties, kan ook de zogenaamde tweede buigmodus van een vloer een rol spelen. In Buildyn worden daarom beide effecten gemodelleerd. De eerste buigmodus van de vloer (bij de eerste eigenfrequentie) is simpele doorbuiging, zoals weergegeven in de principeschets rechts. Met name de eigenfrequentie (de frequentie waarvoor de vloer gevoelig is) en de demping bepalen in hoeverre de trillingen worden opgeslingerd. De trillingen zijn het hoogst in het midden van de vloer. Dit effect noemen we Hzz1, en is afhankelijk van: ›

Type vloer (doorsnede, materiaal, en bij beton: gescheurd of ongescheurd)

›

Afmetingen van de vloer

›

Type oplegging

44

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Bij de tweede buigmodus van de vloer (bij de tweede eigenfrequentie) zijn de trillingen maximaal op ongeveer ¼ van het vloerveld, zie de principeschets rechts. Dit effect noemen we Hzz2, en is afhankelijk van dezelfde parameters als Hzz1. Uiteindelijk zorgen alle gebouwbewegingen samen voor een versterking van de trillingen tussen de fundering en de vloer. In de hierna volgende figuren zijn deze totale overdrachten in de X-, Y- en Z-richting van het gebouw weergegeven. Voor de vloeren wordt onderscheid gemaakt tussen de Hzz1 en de Hzz2-beweging, omdat beide niet op hetzelfde punt kunnen optreden (Hzz1 is maximaal in het midden van de vloer, Hzz2 op een kwart van de randen).

Uit evaluatiemetingen blijkt dat model door de kalibratie met praktijkdata een nauwkeurigheid heeft die in de meeste gevallen significant beter is dan een Eindige Elementenmodel. Dat komt doordat de resultaten van het Buildyn-model 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. Qua detailniveau, zoals omschreven in de Handreiking Nieuwbouw en Spoortrillingen (Tabel 10.3), gaat het daarom doorgaans om een model op niveau IV: een 3D-model , mits lokale onderdelen (zoals uitkragingen) specifiek zijn gemodelleerd omdat de empirische praktijkdata hierop minder nauwkeurig is. In deze subparagraaf geven we een aantal voorbeelden uit de praktijk waarin we een vergelijking maken tussen gemeten en vooraf berekende overdrachten. Het betreft gebouwen waar een validatiemeting is gedaan en vooraf een model is gemaakt van de bebouwing op basis van tekeningen. Het eerste gebouw is het Utrechtse Stadskantoor, een constructie met stalen diagonalen, een betonnen kern en betonnen vloeren. De berekende en gemeten overdrachten zijn weergegeven in Figuur 21.

Figuur 21 Staskantoor in Utrecht, links de gemeten en berekende overdrachten, rechts een foto van het gebouw

45

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

De belangrijkste verschillen tussen model en meting zijn: 1.

Vanaf ca. 20 Hz is de overdracht in het model lager (verticale richting). Relevant hierbij is dat de trillingen bij die frequenties weinig energie hebben. Op basis van deze berekeningen lijkt het alsof het model de demping overschat bij hogere frequenties. 2. Verder zien we kleiner verschuivingen in de eigenfrequenties, vermoedelijk door verschillen in constructie en materiaalstijfheden, of verschillen in belasting. Het tweede gebouw is het Noordgebouw in Utrecht, een constructie met stalen kolommen en Comflorvloeren. De berekende en gemeten overdrachten zijn weergegeven in Figuur 22.

Figuur 22 Noordgebouw in Utrecht, links de gemeten en berekende overdrachten, rechts een foto van het gebouw

Hier zien we wat grotere verschillen tussen model en meting: 1.

De laagste eigenfrequentie wordt door het model wat overschat, blijkbaar is het gebouw toch iets slapper (mogelijk slappere verbindingen) dan het model inschat. 2. Verder zien we dat het model de verticale opslingering van de trillingen rond 10 Hz overschat. Relevant hierbij is dat dit een vrij uniek gebouw is, waarvoor de database van het model beperkt is. Mede daardoor zit er een relatief grote onzekerheidsmarge op de resultaten. Het derde gebouw is een appartementengebouw in Utrecht, een constructie met prefab betonnen wanden, breedplaatvloeren en onderin een open kolommenstructuur. De berekende en gemeten overdrachten zijn weergegeven in Figuur 23.

46

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 23 Appartementengebouw in Utrecht, links de gemeten en berekende overdrachten, rechts een foto van het gebouw

Het model heeft hier een aantal afwijkingen van de metingen. We zien dat de demping in het model bij de laagste eigenfrequentie hoger is, waardoor de overdracht daar wat wordt onderschat. De piek in de modeloverdracht rond 6 Hz zien we niet terug in de metingen. Het vierde gebouw is een wat oudere woning in Tiel, opgebouwd uit een conventionele constructie van metselwerk en met houten vloeren. De berekende en gemeten overdrachten zijn weergegeven in Figuur 24.

Figuur 24 Vrijstaande woning in Tiel, links de gemeten en berekende overdrachten, rechts een foto van het gebouw

Het model is hier vrij nauwkeurig, doordat de database goed gevuld is met tientallen vergelijkbare woningen. Het vijfde gebouw is een vrijstaande woning in Prinsenbeek, opgebouwd uit prefab beton en afgewerkt met metselwerk. De vloeren bestaan uit leidingplaatvloeren met een 80 mm smeervloer. De berekende en gemeten overdrachten zijn weergegeven in Figuur 24.

47

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 25 Twee-onder-een-kapwoning in Prinsenbeek, links de gemeten en berekende overdrachten, rechts een foto van het gebouw

De gemeten overdracht is hier erg laag, het model geeft een beperkte overschatting van de trillingen.

Op basis van de resultaten uit stap 3 en 4, en met behulp van vergelijking 1, worden vervolgens de trillingsspectra in het gehele plangebied bepaald. De invloed van puntbronnen wordt separaat meegenomen, waarbij de trillingen van de puntbronnen energetisch worden opgeteld bij de trillingen van het doorgaande spoor. Na deze stap zijn de trillingen ter plaatse van de randen van het gebouw op maaiveld bekend.

In de volgende stap worden de resultaten op maaiveld vertaald naar de resultaten op de fundering van het gebouw. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de resultaten uit stap 5 en stap 6. De trillingsspectra op de fundering worden berekend met behulp van vergelijking 2:

2 (𝑓) 𝐶𝑓,𝑥𝑥 𝑉𝑥,𝑓𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 (𝑓) 2 (𝑓) 𝑉𝑦,𝑓𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 (𝑓) = √[𝐶𝑓,𝑥𝑦 2 (𝑓) 𝑉𝑧,𝑓𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 (𝑓) 𝐶𝑓,𝑥𝑧

2 (𝑓) 𝐶𝑓,𝑦𝑥 2 (𝑓) 𝐶𝑓,𝑦𝑦 2 (𝑓) 𝐶𝑓,𝑦𝑧

2 (𝑓) 𝐶𝑓,𝑧𝑥

2 (𝑓) 𝑉𝑥,𝑚𝑣 2 (𝑓) 2 𝐶𝑓,𝑧𝑦 ] ∙ [𝑉𝑦,𝑚𝑣 (𝑓)] 2 (𝑓) 2 (𝑓) 𝑉𝑧,𝑚𝑣 𝐶𝑓,𝑧𝑧

(2)

Hierin zijn Cf,ii de frequentie-afhankelijke overdrachten van maaiveld naar fundering, zoals deze volgen uit het model. Dominant hierin zijn vooral de dikgedrukte) diagonale coëfficiënten. Door vervolgens Vi,fundering(f) te delen op Vi,mv(f) in een hoek van het gebouw ontstaat een beeld van de vaak gepresenteerde overdracht Cf(f) van maaiveld naar fundering.

In de volgende stap worden de resultaten op de fundering vertaald naar de resultaten op de vloeren in het gebouw. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de resultaten uit stap 5, 6 en 7. De trillingsspectra op de vloeren worden berekend met behulp van vergelijking 3: 48

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

2 (𝑓) 𝐻𝑥𝑥 𝑉𝑥,𝑣𝑙𝑜𝑒𝑟 (𝑓) 2 (𝑓) 𝑉𝑦,𝑣𝑙𝑜𝑒𝑟 (𝑓) = √[𝐻𝑥𝑦 2 (𝑓) 𝑉𝑧,𝑣𝑙𝑜𝑒𝑟 (𝑓) 𝐻𝑥𝑧

2 (𝑓) 𝐻𝑦𝑥 2 (𝑓) 𝐻𝑦𝑦 2 (𝑓) 𝐻𝑦𝑧

2 2 (𝑓) (𝑓) 𝑉𝑥,𝑓𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝐻𝑧𝑥 2 2 (𝑓) 𝐻𝑧𝑦 ] ∙ [𝑉𝑦,𝑓𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 (𝑓)] 2 (𝑓) 2 𝐻𝑧𝑧 (𝑓) 𝑉𝑧,𝑓𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

(3)

Hierin zijn Hfi de frequentie-afhankelijke overdrachten van maaiveld naar fundering, zoals deze volgen uit het model. Door vervolgens Vi,vloer(f) te delen op Vi,fundering(f) in een hoek van het gebouw ontstaat een beeld van de vaak gepresenteerde overdracht Cv(f) van fundering naar de vloer. Als voorbeeld zijn de overdracht Cf (maaiveld naar fundering) en Cv (fundering naar vloer) voor het midden van de vloer op de hoogste verdieping van één van de woningen weergegeven in Figuur 26.

Figuur 26 Overdracht Cf (boven) en Cv van fundering naar midden vloer bij fundering op staal, 5-laagse woningen

In de laatste stap worden de te toetsen grootheden Vmax en Vper bepaald. Hiervoor volgen we de volgende procedure: 1.

Per gemeten treinpassage berekenen we het trillingsspectrum op de vloer van het gebouw, op basis van de resultaten uit stap 8. 2. We berekenen de Vi,max,rms op basis van het trillingsspectrum op de vloer en vanuit het originele meetpunt (op maaiveld of de fundering), waarna we de verhouding tussen die twee bepalen en de gemeten Vi,max hiermee corrigeren. Hiermee krijgen we een zo nauwkeurig 49

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

mogelijke inschatting van Vi,max op de vloer in het geplande gebouw. Deze methode is gebaseerd op de methode zoals gebruik in de Beleidsregel trillinghinder spoor (Bts), waar de Vmax ook wordt berekend op basis van de Vrms10 3. We berekenen de maximale trillingssterkte per vloer, door over alle meetrichtingen heen (X, Y en Z) en over alle rekenpunten op de vloeren heen het maximum te bepalen. 4. Vervolgens berekenen we conform de procedure uit de SBR B-richtlijn de gemiddelde trillingssterkte Vper. De resultaten toetsen we aan het beoordelingskader, de SBR B-richtlijn.

Zoals in paragraaf 0 is toegelicht, zitten er diverse onzekerheden in het onderzoek. Dat varieert van onzekerheden in de metingen, in de opbouw van de bodem, variaties in kwaliteit van de bouwmaterialen en verschillen tussen ontwerp en uitvoering, tot onzekerheden in de gebruikte modellen. In dit onderzoek is daar als volgt mee omgegaan: van elke parameter is een onzekerheid bepaald, met uitzondering van de daadwerkelijk gemeten trillingen. Zoals in paragraaf 3.3.5 is toegelicht, kunnen die door het jaar heen ook variëren, maar het is met een meetduur van een week (of zelfs een maand) niet mogelijk om te bepalen of de meting is uitgevoerd op een moment dat de trillingen hoger of lager dan het gemiddelde op deze locatie zijn. In werkelijkheid kunnen de trillingen dus zowel hoger als lager zijn, maar het globale beeld van de verwachte trillingen wijzigt daarmee niet wezenlijk: er ontstaat niet ineens een onaanvaardbaar woon- en leefklimaat t.a.v. trillingen. Voor alle andere parameters is, op basis van metingen, de random forestanalyse op de database met gebouwen en de afwijking van de geplande bebouwing en de bebouwing in de database, een inschatting gemaakt van de onzekerheden in de parameters (zoals demping en stijfheid van de onderdelen) en modellen (zoals onzekerheid in hoe goed het model de overdrachten kan berekenen).

De onzekerheden worden via een MonteCarlo-analyse (N=100) doorgerekend naar een onzekerheid in de eindresultaten. De eindresultaten worden daarom als een bandbreedte weergegeven. Het is goed om te beseffen dat bovenop die bandbreedte nog een aanvullende bandbreedte mogelijk is vanuit de onzekerheid van de metingen, zoals hierboven beschreven.

10

Zie Koopman , A., LA.131001a.M04 van 13 april 2018

50

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

III.

Deze bijlage bevat gegevens over de metingen.

Hieronder is een overzicht opgenomen met relevante gegevens van de metingen, conform de eisen in hoofdstuk 11 uit de SBR B-richtlijn. 1

Uitvoerende partij

Alcedo B.V. Ondernemersweg 3 7451PK Holten

Verantwoordelijke

Daan Borgonje

2

Meting uitgevoerd door

Leon Spikker

3

Datum en tijd metingen

25 januari tot 1 februari 2024

4

Trillingsbron

5

Classificatie gebouw

6

Locatie metingen

Zie Figuur 3

7

Geotechnische gegevens

Zie bijlage I

8

Locaties meetpunten en meetrichtingen

Treinen Zie paragraaf 3.2

Zie Figuur 3, tenzij anders vermeld: X-richting loodrecht op de trillingsbron Y-richting parallel aan trillingsbron Z-richting verticaal

9

Gebruikte apparatuur

10

Gemeten trillingen

11

Motivatie classificatie gebouw

12

Overige relevante omstandigheden

FrogWatch opnemers. Zie een uitgebreide toelichting van de specificaties op https://www.frog.watch/facts/. Zie bijlage III.2 Op basis van constructietekeningen Niet van toepassing

51

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Deze bijlage bevat de resultaten van de metingen van Alcedo. Per meetpunt zijn de gemeten trillingen en de tertsbandspectra per treinpassage weergegeven.

Figuur 27 Gemeten trillingen bij meetpunt 1 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Arnhem)

Figuur 28 Gemeten trillingen bij meetpunt 2 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Den Bosch)

Figuur 29 Gemeten trillingen bij meetpunt 3 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Den Bosch, grotere afstand)

52

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 30 Gemeten trillingen bij meetpunt 4 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Den Bosch)

Figuur 31 Gemeten trillingen bij meetpunt 5 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Den Bosch)

Figuur 32 Gemeten trillingen bij meetpunt 6 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Den Bosch)

53

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 33 Gemeten trillingen bij meetpunt 7 (maaiveld, langs spoorlijn Utrecht - Den Bosch, grotere afstand)

Figuur 34 Tertsbandspectra bij meetpunt 1

Figuur 35 Tertsbandspectra bij meetpunt 2

54

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 36 Tertsbandspectra bij meetpunt 3

Figuur 37 Tertsbandspectra bij meetpunt 4

Figuur 38 Tertsbandspectra bij meetpunt 5

55

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 39 Tertsbandspectra bij meetpunt 6

Figuur 40 Tertsbandspectra bij meetpunt 7

De uitdemping van de trillingen als functie van de afstand is bepaald met de empirische Barkanvergelijking, zoals weergegeven in vergelijking 1. 𝑟0 𝑛(𝑓) −𝛼∙(𝑟−𝑟 ) 0 𝑉(𝑓, 𝑟) = 𝑉0 (𝑓, 𝑟0 ) ∙ ( ) ∙𝑒 𝑟

(1)

In deze vergelijking staat V voor de trillingssnelheid, f voor de frequentie, r voor de afstand tot de trillingsbron, r0 voor de referentieafstand (hier 20 m), n voor de geometrische spreidingsfactor en α voor de bodemdemping. De geometrische spreiding en bodemdemping zijn weergegeven in Figuur 19.

56

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Figuur 41 Bodemdemping α (links) en geometrische spreiding n (rechts) als functie van de frequentie

De gemiddelde trillingsspectra op 30, 60, 90 en 120 meter van het spoor zijn weergegeven in Figuur 42. Hier is te zien dat vooral boven de 8 Hz de trillingen sterk uitdempen met de afstand. De laagfrequente trillingen van goederentreinen (vooral onder de 8 Hz) zijn daarentegen ook op grotere afstand van het spoor nog goed zichtbaar. Deze zijn in de gemiddelde trillingsspectra natuurlijk maar beperkt zichtbaar, omdat er veel meer reizigerstreinen dan goederentreinen passeren.

Figuur 42 Gemiddelde trillingsspectra op 30, 60, 90 en 120 meter van het spoor

57

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

IV.

Deze bijlage bevat achtergrondinformatie en principedetails van de besproken maatregelen en optimalisaties van het gebouw. Een principeschets van een afgeveerde fundering met stalen veerdozen is weergegeven in Figuur 43. Een foto van een concrete toepassing bij eengezinswoningen in Prinsenbeek is weergegeven in Figuur 44. Aan de zijkant kan de bodem van de woning worden geïsoleerd door het aanbrengen van bijvoorbeeld een laag EPS, of, zoals in Figuur 43, met een opstort op de funderingsplaat.

Figuur 43 Principeschets afgeveerde fundering (fundering op staal)

Figuur 44 Dubbele fundering met stalen veerdozen (project in Prinsenbeek)

Een principeschets van het bekleden van de fundering met EPS (piepschuim) is weergegeven in Figuur 45. De EPS-kwaliteit dient wat zwaarder te zijn dan standaard i.v.m. de gronddruk. Hier is EPS200 aangegeven. De minimaal benodigde dikte voor voldoende reductie is zo’n 500 mm, om opdrijven te voorkomen moet dit tot de GHG-waarde van het grondwaterpeil worden aangebracht en verankerd worden aan de fundering. Een geringere dikte is ook mogelijk, mits 58

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

gebruik wordt gemaakt van een luchtspouw van minimaal 25 mm breed (afgedekt om vuilophoping te voorkomen). Verder dient het EPS dieper te zijn dan de funderingsbalken, bij voorkeur minimaal 500 mm onder de onderzijde van de funderingsbalk. Minder diep is mogelijk, maar leidt tot een lagere effectiviteit.

Figuur 45 Fundering met EPS-scherm ervoor (links) en met EPS en luchtspouw (rechts)

Een principeschets van het plaatsen van een L-wand direct voor de fundering is rechts weergegeven in Figuur 46. Belangrijk hierbij is dat een luchtspouw nodig is (geen contact tussen L-wand en fundering, of opvangen met rubberen afstandhouders van minimaal 30 mm dik), en dat deze dient te worden afgedekt met een afdekplaat. De L-wand moet in ieder geval ruim (minimaal 500, liefst 1.000 mm) lager liggen dan de onderzijde van de funderingsbalk of plaat om effectief te zijn. In verband met de benodigde stabiliteit van de fundering en de gronddruk kan een grotere afstand tussen L-wand en funderingsbalk nodig zijn.

Figuur 46 L-wand met luchtspouw voor fundering

59

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

V.

Deze bijlage bevat het beoordelingskader voor tijdelijke woningen.

60

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Opstellers Datum Versie Projectcode

Pieter Boon (We-Boost) 20 februari 2024 1.0 WBD2024-005

Dit document bevat een richtlijn voor de beoordeling van voelbare trillingen in tijdelijke woningen (voor een periode van maximaal 10 jaar) als gevolg van spoorverkeer. Deze richtlijn is opgesteld door We-Boost in opdracht van de gemeente Utrecht. Bij de totstandkoming van deze richtlijn is geen rekening gehouden met de specifieke situatie in de gemeente Utrecht, de richtlijn kan breder worden gebruikt om de trillingen van railverkeer bij tijdelijke gebouwen te beoordelen. We-Boost verleent iedereen het recht om deze richtlijn te gebruiken.

In woningen in de buurt van spoorlijnen kunnen voelbare trillingen optreden veroorzaakt door passerende treinen, trams of metrovoertuigen. Om te beoordelen of de trillingen in een gebouw acceptabel zijn vanuit het oogpunt van hinder, is 30 jaar geleden een richtlijn opgesteld: Trillingen: meet- en beoordelingsrichtlijnen, Deel B: Hinder voor personen in gebouwen, van de Stichting Bouwresearch [1]. Deze richtlijn, doorgaans de SBR B-richtlijn genoemd, legt vast hoe het blootstellingsniveau voor trillingshinder moet worden bepaald en hoe deze dient te worden beoordeeld. Om de trillingen te beoordelen, zijn er streefwaarden opgenomen in de richtlijn. Relevant hierbij is dat de SBR B-richtlijn bewust spreekt over streefwaarden, niet over grenswaarden. Als de trillingssterkte onder deze streefwaarden blijft, mag verwacht worden dat er in de meeste situaties geen hinder zal optreden, aldus de SBR B-richtlijn. De opstellers van de richtlijn geven aan dat hinder niet per definitie onaanvaardbaar hoeft te zijn; bij de afweging omtrent de toelaatbaarheid van de trillingssterkte dient niet alleen rekening te worden gehouden met de functie van een ruimte of gebouw en de omstandigheden, maar ook met het in redelijkheid kunnen treffen van maatregelen om de trillingssterkte te reduceren (ALARA-principe).

De hinder dient zo altijd te worden afgewogen tegenover andere belangen zoals het belang van woningbouw, weg- en railverkeer, industrie, bouwen/slopen, etc. Daarnaast heeft het ALARAprincipe ook betrekking op het bestaand c.q. nieuw te bouwen gebouw waarop de trillingen effect hebben. De belangen moeten zorgvuldig worden afgewogen, en in geval van overschrijdingen dient er overleg plaats te vinden tussen de betrokken partijen, aldus de opstellers in bijlage 5 van de SBR B-richtlijn.

>

<

Verder is belangrijk dat de richtlijn in de beoordeling onderscheid maakt tussen verschillende situaties: 1.

De richtlijn maakt onderscheid naar gebouwfuncties c.q. de functie van een ruimte in een gebouw zoals; wonen/logies/gezondheidszorg, onderwijs/kantoor/bijeenkomst en kritische werkruimten. Deze richtlijn heeft uitsluitend betrekking op gebouwfuncties voor wonen. 2. De richtlijn maakt onderscheid naar verschillende soorten trillingsbronnen: a. Continue voorkomende trillingen gedurende lange tijd, bijvoorbeeld door machines. Hieronder vallen ook machines met een korte werkcyclus en een langere rustperiode, zoals het kort trillen van een vorm of mal. b. Herhaald voorkomende trillingen gedurende lange tijd door weg- en railverkeer, waaronder ook heftrucks, bulldozers, kranen op rails en dergelijke. c. Continu of herhaald voorkomende trillingen gedurende een aaneengesloten tijdsduur, korter dan 3 maanden, door bouw- of sloopwerkzaamheden. d. Incidenteel voorkomende, kortdurende trillingen, bijvoorbeeld door explosies. 3. De richtlijn maakt onderscheid tussen verschillende periodes, in de dag en avond zijn de streefwaarden hoger (ook omdat mensen dan meestal actief zijn en bij activiteiten een trilling minder snel als hinderlijk ervaren) dan in de nacht: in rust wordt een trilling eerder als hinderlijk ervaren. 4. De situatie, waarbij de richtlijn onderscheid maakt tussen nieuwe en bestaande situaties.

De streefwaarden bij nieuwe situaties zijn ongeveer een factor 2 strenger dan bij bestaande situaties voor weg- en railverkeer. De motivatie achter het hanteren van strengere streefwaarden voor nieuwe situaties is, naast het psychologisch effect dat er geen gewenning had kunnen plaatsvinden en dat er rond nieuwbouw hogere verwachtingen zijn omtrent comfort, ook dat er bij het ontwerpen en realiseren van die nieuwe situatie (zoals een nieuw gebouw) er meer mogelijkheden zijn om trillingen te bestrijden. Voor tijdelijke woningen gaat dit laatste aspect minder op, omdat er minder mogelijkheden zijn (vanwege het lichte, modulaire karakter) om iets tegen de trillingen te doen. De combinatie van spoorverkeer als bron en tijdelijke woningen (voor een periode van maximaal 10 jaar) leidt met name in de afweging van maatregelen tot vragen. Dit komt met name door de factor tijd bij beide aspecten: >

Aan de ene kant is spoorverkeer een stochastische bron met variaties over dagen (t.g.v. temperatuur, type treinen, onderhoudsstatus treinen) en weken (t.g.v. klimatologische factoren en spooronderhoud). In de praktijk zien we dat, m.n. bij landelijke spoorlijnen, goederentreinen bepalend zijn voor de maximale trillingssterkte Vmax, en vaak een uitschieter dit maximum sterk beïnvloedt, terwijl de trillingen van de meeste treinen vaak een factor 3 of meer lager liggen.

>

Aan de andere kant hebben tijdelijke woningen een aantal specifieke eigenschappen: o Het zijn vaak relatief lichte woningen, geschikt voor modulair gebruik (snel opbouwen o o o

en afbreken), waardoor ze gevoeliger zijn voor trillingen. Er is (mede daardoor) vaak sprake van een lichte fundering, waardoor de woningen ook gevoeliger zijn voor trillingen. Het is vaak niet of lastig mogelijk om aanpassingen te doen aan het ontwerp die de trillingen in sterke mate beïnvloeden. Er is vaak sprake van een korte bewoning (vaak maanden tot enkele jaren), waardoor bewoners mogelijk maar gedurende wat kortere tijd worden blootgesteld aan hogere trillingen. Langdurige gezondheidseffecten treden minder op bij een kortere blootstellingsduur.

2

<

WBD2024-005 Beoordelingskader trillingen in tijdelijke woningen

o

o

Door de korte periode van 10 jaar (gemiddeld een factor 10 tot 15 korter dan een gewone woning) zijn maatregelen al snel relatief kostbaar t.o.v. de bouwsom van de woningen. Tijdelijke woningen zijn bedoeld als snelle voorziening van woonruimte in een periode van tekorten aan woonruimte. Het belang van een dak boven het hoofd kan dan zwaarder wegen dan het belang van een hoge mate van bescherming tegen trillingen door treinverkeer.

In de praktijk komen dit soort situaties vaker voor, en we zien dan ook dat partijen als het ministerie van IenW het relatief zachte karakter van de SBR B-richtlijn gebruiken om deze specifiek te maken voor hun toepassing (denk aan de Beleidsregel trillinghinder spoor (Bts) of afwijkende beoordelingskaders zoals bijvoorbeeld voor hotels of rond industriegebieden.

Voor de beoordeling van trillingen door railverkeer bij tijdelijke woningen gelden de volgende uitgangspunten: >

Toepassingsgebied is gebouwen met een woonfunctie voor een maximale duur van 10 jaar, waarbij sprake is van trillingen door railverkeer. Andere types trillingen, zoals van wegverkeer, bouw- en sloopwerkzaamheden of industrie, vallen buiten de scope. Hiervoor geldt de SBR Brichtlijn.

>

De SBR B-richtlijn is onverkort van toepassing, met uitzondering van de volgende onderdelen: o De te hanteren streefwaarden (hoofdstuk 10 van de richtlijn) en de wijze van beoordelen o De afweging van de toelaatbaarheid (bijlage 5 van de richtlijn)

>

Het effect ‘hinder’ is gespecificeerd als slaapverstoring (tijdens de nacht) en algemene hinder (overdag en in de avond).

>

De richtlijn heeft alleen betrekking op het beoordelen van hinder door voelbare trillingen. Andere effecten, zoals schade aan het gebouw (SBR A-richtlijn) en trillingen veroorzaakt door afgestraald geluid, vallen buiten de scope, hoewel deze de ervaren hinder wel kunnen vergroten.

>

Aanpassingen van de SBR B streefwaarden zijn gebaseerd op recente publicaties en sluiten daarmee aan op de meest recente wetenschappelijke inzichten. We maken hierbij vooral gebruik van het onderzoek naar ernstige hinder en ernstige slaapverstoring door het RIVM (2023) [3], dit onderzoek is recenter en meer toegespitst op de Nederlandse situatie dan het veelgebruikte onderzoek [2]. De relatie tussen het percentage ernstig gehinderden (%EH) en percentage ernstig slaapverstoorden (%ESV) is weergegeven in Figuur 1 en Tabel 1. Een paar opmerkingen bij deze curves: o Onder de 10% EH en 10% ESV zitten de curves in de ruis van het meetonderzoek, en is de betrouwbaarheid lager. Dat komt overeen met de streefwaarde A2 voor Vmax in de nacht voor nieuwe situaties uit de SBR B-richtlijn. o De curve voor ESV loopt relatief vlak, een indicatie dat er een zwakkere relatie is tussen trillingen en wakker worden dan tussen trillingen en ernstige hinder (indien wakker). o Het RIVM heeft ook gekeken naar een weging van de trillingen conform ISO2631-1 (frequentie-afhankelijke weging van de trillingen). Uit [3] blijkt dat deze ISO-gewogen trillingssterkte een minder goede voorspeller is dan de niet ISO-gewogen trillingssterkte. Daarom wordt in dit beoordelingskader gewoon aangesloten bij de SBR B-weging van de trillingssterkte.

3

<

WBD2024-005 Beoordelingskader trillingen in tijdelijke woningen

60 % Ernstig gehinderden

Percentage

50

% Ernstig slaapverstoorden

40 30 20 10 0 0.01

0.1 Trillingssterkte Vmax

1

Figuur 1 Ernstig gehinderden en ernstig slaapverstoorden in [3] Tabel 1 %EH en %ESV bij Vmax volgens [3] Vmax

Omschrijving

0.1

%EH

%ESV

A1nieuw

7

9

0.2

A1bestaand, A2nieuw,nacht

10

11

0.4

A2nieuw,dag, A2bestaand,nacht

16

15

20

17

23

19

1.0

27

20

1.2

30

21

1.4

32

23

1.6

35

24

0.6 0.8

A2bestaand,dag

Voor tijdelijke woningen met een maximale duur van 10 jaar sturen we op het percentage gehinderden. Op basis daarvan wordt het volgende kader gehanteerd: 1.

Streven is om te voldoen aan de streefwaarden voor nieuwe situaties, om de maximale bescherming te bieden voor bewoners. 2. Als niet wordt voldaan aan 1., dan geldt als streven: a. Er dienen laagdrempelige maatregelen te worden afgewogen op doelmatigheid. De volgende maatregelen zijn gekarakteriseerd als laagdrempelige maatregelen voor tijdelijke woningen: i. Woningen verder bij het spoor vandaan plaatsen. ii. Een ander type tijdelijke woning, bijvoorbeeld een type met een andere stijfheid, afmetingen of ander vloertype, waardoor dit type minder gevoelig is voor trillingen. iii. Een andere inrichting van het landschap, zodat de trillingen worden verminderd. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een waterpartij of grondkering die 4

<

WBD2024-005 Beoordelingskader trillingen in tijdelijke woningen

landschappelijk gezien toch al nodig is, maar om de trillingen te verminderen iets kan worden overgedimensioneerd of verplaatst én b. De trillingen moeten voldoen aan de streefwaarden voor een bestaande situatie. 3. Als niet wordt voldaan aan 2., dan gelden de volgende eisen: a. Het aantal overschrijdingen per tijdsperiode mag gemiddeld over het jaar niet groter zijn dan de in Tabel 2 benoemde aantallen1 én b. De trillingssterkte Vmax mag niet hoger zijn dan 1.6 (overdag en in de avond) en 0.8 (in de nacht) én

c. De gemiddelde trillingssterkte Vper mag niet hoger zijn dan de streefwaarden voor een bestaande situatie. Tabel 2 Maximaal aantal overschrijdingen (gemiddeld) per tijdsperiode van de genoemde waarde Vmax

Relatie met SBR B-richtlijn

Dag (7:00-19:00)

Avond (19:00-23:00)

Nacht (19:00-7:00)

Lager dan 0.2

< A2nieuw,nacht

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

0.2 tot 0.4

< A2nieuw,dag en A2bestaand,nacht

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

1 per nacht

n.v.t.

n.v.t.

1 per 2 nachten

0.8 tot 1.0

1 per dag

1 per avond

Geen

1.0 tot 1.2

1 per 2 dagen

1 per 2 avonden

Geen

1.2 tot 1.4

1 per 4 dagen

1 per 4 avonden

Geen

1.4 tot 1.6

1 per week

1 per week

Geen

Geen

Geen

Geen

0.4 tot 0.6 0.6 tot 0.8

< A2bestaand,dag

Hoger dan 1.6

Visueel is het beoordelingskader weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2 Beoordelingskader tijdelijke woningen

1

Met deze aantallen is het %EH niet groter dan 25%, en het %ESV niet groter dan 17%. Beide getallen zijn 2 procentpunt hoger dan de percentages bij de streefwaarden voor bestaande woningen, om iets meer ruimte in te bouwen gelet op de in de inleiding genoemde belangenafweging tussen woningbouw en bescherming van de leefomgeving, en het tijdelijke karakter (en dus de kortere impact op de gezondheid van hogere trillingen).

5

<

WBD2024-005 Beoordelingskader trillingen in tijdelijke woningen

Bijlage 5 van de SBR B-richtlijn geeft aanvullende informatie voor de beoordeling van hinder bij weg- en railverkeer. Die bijlage is bedoeld om, indien niet aan streefwaarden wordt voldaan, ondersteuning te bieden aan een kosten-baten afweging voor maatregelen. De aanvullende informatie is echter relatief beperkt en weinig concreet. Daarom worden hieronder enkele aanvullende aanwijzingen gegeven. In de beoordeling van trillingshinder bij tijdelijke woningen wordt gestreefd naar een trillingsklimaat dat in lijn is met nieuwe woningen zonder tijdelijke status. Wel bevat het voorliggende beoordelingskader een relatief eenvoudige route om de soepeler streefwaarden voor een bestaande situatie te gebruiken, door alleen te verplichten om laagdrempelige maatregelen af te wegen, waarbij deze ‘laagdrempelige maatregelen’ concreet zijn benoemd. Alleen bij incidenten (treinpassages met afwijkende trillingsniveaus) kent de richtlijn de mogelijkheid om af en toe hogere trillingen te accepteren, wat gelet op het incidentele en stochastische karakter van de trillingen van treinverkeer maar incidenteel zal leiden tot hinder bij een beperkt aantal mensen. De mate van hinder is daarmee in lijn met wat de SBR B-richtlijn impliciet aanvaardbaar acht voor woningen in bestaande situaties.

In woningen die net voldoen aan het beoordelingskader, zal naar verwachting zo’n 25% van de mensen de trillingen als hinderlijk ervaren. Het gaat daarbij wel om trillingen die maar af en toe voorkomen, waarbij ook nog eens geldt dat niet altijd iedereen thuis aanwezig is. Bij de afweging of maatregelen moeten worden getroffen om aan de streefwaarden te voldoen, dienen in ieder geval de volgende aspecten te worden meegenomen: 1.

Is er sprake van cumulatie met andere trillingsbronnen, zoals trillingen van wegverkeer of industriële trillingen? Als dat zo is, dan kan een strenger beschermingsniveau nodig zijn. 2. Is er sprake van cumulatie met andere geluidsbronnen, zoals geluid van weg- of railverkeer, waardoor de kans op ontwaken toeneemt? Als dat zo is, dan kan een strenger beschermingsniveau nodig zijn. 3. Is er sprake van cumulatie met door trillingen afgestraald geluid (laagfrequent geluid)? Als dat zo is, dan kan een strenger beschermingsniveau nodig zijn. Indien sprake is van één of meer van bovenstaande aspecten, dan kan dat de mate van de ervaren hinder groter maken, en dient meer belang te worden gehecht aan het behalen van de streefwaarden.

[1] Trillingen: meet- en beoordelingsrichtlijnen, Deel B: Hinder voor personen in gebouwen, Stichting Bouwresearch, augustus 2002 [2] Kerstin Persson Waye, Assessing the exposure-response relationship of sleep disturbance and vibration in field and laboratory settings, Environmental Pollution 245 (2019), 558-567 [3] E. van Kempen et al, Hinder en slaapverstoring door trillingen van treinen, Resultaten van de Vervolgmeting “Wonen langs het spoor”, RIVM-rapport 2023-0327

6

<

WBD2024-005 Beoordelingskader trillingen in tijdelijke woningen

<

Auteur

Controle en vrijgave

Projectcode

WBD2024-005

Versienr

1.0

Datum

22 februari 2024

Status

Definitief

Opdrachtgever

Gemeente Utrecht

<

Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van metingen van

© We-Boost 2024 Alle 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 gemeente Utrecht is voornemens om tijdelijke woningen (max 10 jaar) te realiseren in de sporendriehoek bij Lunetten. Het is op dit moment nog niet bekend waar de woningen precies moeten komen en wat voor typen woningen het zullen zijn. De woningen worden gerealiseerd langs de spoorlijnen Utrecht-Arnhem en Utrecht-Den Bosch. Daardoor kunnen trillingen van treinverkeer als hinderlijk worden ervaren. Doel van het voorliggende onderzoek is om vast te stellen of er sprake zal zijn van trillingshinder in de geplande woningen, en zo ja, met welke maatregelen een aanvaardbaar woon- en leefklimaat kan worden gegarandeerd (e.e.a. conform de Wro art. 3.1, wat in wezen niet verandert in de Omgevingswet (art. 4.2)). Voor het beoordelen van mogelijke trillingshinder maken we gebruik van het beoordelingskader voor tijdelijke woningen, wat afgeleid is van de SBR B-richtlijn, het in Nederland gebruikelijke kader voor de beoordeling van trillingshinder in gebouwen. De streefwaarden uit de SBR B-richtlijn zijn namelijk te zien als 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.

De belangrijkste conclusie van het onderzoek is dat er overschrijdingen van het beoordelingskader voor trillingshinder worden verwacht in een deel van het plangebied (zie figuur rechts, gaat om oranje deel, de geplande bouwblokken zijn met zwarte kaders weergegeven). De overschrijdingen komen vooral door de korte afstand tot het spoor, de passage van zware goederentreinen op de spoorlijn UtrechtDen Bosch en de lichte woningen. Als we de resultaten vergelijken met een onderzoek van 1,5 jaar geleden, dan lijkt er vooral in de zuidelijke hoek van het plangebied sprake van veel hogere trillingen rond 4 Hz, een indicatie van een slechtere spoorligging. Omdat de woningen vooral gevoelig zijn voor die trillingsfrequentie, zorgt dat voor relatief hoge trillingen. De huidige analyse is daarmee naar verwachting wel een bovengrens van de werkelijke situatie (conservatief). In dit onderzoek zijn meerdere varianten beschouwd voor de gebouwen. Zo zijn de afmetingen, de afstand tot het spoor, de fundering en de eigenfrequentie van de vloer onderzocht. Uit dit onderzoek zien we dat met name de afstand tot het spoor, de fundering en de hoogte van de woningen een belangrijke rol spelen in de hoogte van de trillingen. Door zo ver mogelijk bij het

spoor vandaan te bouwen en zo hoog mogelijke gebouwen te realiseren (5 bouwlagen heeft voorkeur, liever geen 4 bouwlagen), zijn de trillingen te beperken. Belangrijk is ook de fundering, hoe zwaarder deze is (dikke plaatfundering of palenfundering), hoe lager de trillingen.

Omdat er overschrijdingen van het beoordelingskader voor trillingshinder worden verwacht, 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 woningen. Uit het maatregelenonderzoek volgt dat: 1.

Maatregelen aan de trillingsbron zijn zeer kostbaar: de minst kostbare voldoende effectieve maatregel is een betonplaat onder de twee buitenste sporen op de spoorlijn Utrecht-Den Bosch, over een lengte van 300 meter. De kosten van deze maatregel (meer dan € mln.) staan echter niet in verhouding tot de bouwkosten van de tijdelijke woningen. Bovendien kent deze maatregel een zeer lange doorlooptijd en is er sprake van afhankelijkheid van ProRail. 2. Maatregelen in de bodem zijn minder effectief en zijn nog kostbaarder, en zijn daarom niet doelmatig. Het verdiepen van de spoorsloot (naar minimaal 2,5 meter onder maaiveld) is wel een relatief laagdrempelige maatregel om de trillingen te verminderen met maximaal 25 procent. Deze maatregel is ook voorzien in het huidige landschappelijk inpassingsplan. 3. Omdat het om cataloguswoningen gaat, zijn de mogelijkheden voor aanpassing van de gebouwen beperkt. Soms zijn er wel mogelijkheden in de fundering (afveren, verzwaren of afschermen), en er zijn verschillen in eigenfrequentie van de vloer tussen de verschillende cataloguswoningen (door verschillen in beukmaat, vloertype en vloerdikte). De hoogte van de woningen is daarbij de meest bepalende factor in de trillingen. Op basis van dit onderzoek adviseren we de volgende adviezen en optimalisaties af te wegen tijdens het verdere proces: A. B. C. D.

Positioneer de woningen zo ver mogelijk bij het spoor vandaan. Kies voor zo hoog mogelijke woningen, liefst 5 bouwlagen of meer. Kies voor een zo zwaar mogelijke fundering. Verdiep de spoorsloot (in ieder geval in de zuidoostelijke hoek van het plangebied) tot minimaal 2,5 meter onder maaiveld.

Met deze maatregelen is het mogelijk om in 3 van de 4 blokken te voldoen aan het beoordelingskader. In het meest zuidelijke bouwblok blijft sprake van regelmatige overschrijdingen (maximaal 4 overschrijdingen per dag van de grenswaarde voor de nacht (Vmax = 0.8), aantal overschrijdingen is het grootst op bovenste bouwlaag, onderin het gebouw wordt wel voldaan aan de streefwaarden). Uiteindelijk leidt dit naar verwachting tot een situatie waarbij zo'n 37 van de 149 bewoners van dit bouwblok ernstig gehinderd is, en 28 van de 149 bewoners ernstig slaapverstoord. Om dit in perspectief te plaatsen: >

Ten opzichte van wat volgens de richtlijn voor trillingshinder aanvaardbaar is voor nieuwe, definitieve woningen (23 ernstig gehinderden, 17 ernstig slaapverstoorden voor dit bouwblok) is er dus een toename van 14 ernstig gehinderden en 11 ernstig slaapverstoorden.

>

Ten opzichte van wat volgens de richtlijn voor trillingshinder aanvaardbaar is voor bestaande, definitieve woningen (35 ernstig gehinderden, 22 ernstig slaapverstoorden voor dit bouwblok) is er dus een toename van 2 ernstig gehinderden en 6 ernstig slaapverstoorden.

4

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Relevant in de afweging is daarbij dat het, gelet op het tijdelijke karakter van de woningen, de lichte constructie en de laagfrequente trillingen van de treinen, niet mogelijk is om aanvullende maatregelen te treffen. Dat betekent dat de afweging dan primair moet gaan tussen wel woningen plaatsen op deze locatie (en de extra hinder accepteren) of geen woningen plaatsen.

5

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

1. 1.1.

Aanleiding

9

1.2.

Doel

9

1.3.

Leeswijzer

9

2.1.

Situatie

12

2.2.

Uitgangspunten

13

3.1.

Trillingen en wetgeving

16

3.2.

Beoordelingskader trillingshinder

16

3.3.

Rekenmethode

20

4.1.

Meetresultaten

24

4.2.

Trillingen in geplande gebouwen

24

5.1.

Nut en noodzaak van maatregelen

29

5.2.

Analyse resultaten

29

5.3.

Maatregelen aan de trillingsbron

30

5.4.

Maatregelen in de bodem

31

5.5.

Optimalisaties van de gebouwen

34

5.6.

Conclusies en Advies voor maatregelen

35

Trillingsmeting

39

2.

3.

4.

5.

I. II. II.1

6

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

II.2

Gegevens treinpassages

39

II.3

Bepalen verschillen tussen meetpunten

40

II.4

Opstellen bodemmodel

40

II.5

Opstellen Gebouwmodel

41

II.6

Bepalen trillingsspectra t.p.v. randen gebouw

48

II.7

Bepalen trillingsspectra t.p.v. fundering gebouw

48

II.8

Bepalen trillingsspectra t.p.v. vloeren gebouw

48

II.9

Bepalen Vmax en Vper t.p.v. vloeren gebouw

49

II.10

Omgaan met onzekerheden

50

III.1

Gegevens metingen

51

III.2

Resultaten metingen

52

III.

I V. V.

7

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

1.

In dit hoofdstuk geven we een korte omschrijving van de inhoud van dit onderzoek: de aanleiding, het doel van het onderzoek en een beknopte leeswijzer om informatie snel te kunnen vinden.

1. 1.1. De gemeente Utrecht is voornemens om tijdelijke woningen (max 10 jaar) te realiseren in de sporendriehoek bij Lunetten. Het is op dit moment nog niet bekend waar de woningen precies moeten komen en wat voor typen woningen het zullen zijn. De woningen worden gerealiseerd langs de spoorlijnen Utrecht-Arnhem en Utrecht-Den Bosch, zie Figuur 1. Daardoor kunnen trillingen van treinverkeer als hinderlijk worden ervaren.

Figuur 1 Plangebied

1.2. Doel van dit onderzoek is om vast te stellen of er sprake zal zijn van trillingshinder in de geplande woningen, 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. We beschouwen hierbij verschillende constructieve en planologische varianten. Als we overschrijdingen van het beoordelingskader verwachten, dan geven we aan met welke constructieve aanpassingen of maatregelen kan worden voldaan aan de streefwaarden uit het beoordelingskader.

1.3. 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 9

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

van de uitgangspunten berekenen we de trillingen in de woningen 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 en bouwkundige optimalisaties om de trillingen te verminderen. De bijlages bevatten technische informatie van het onderzoek, zoals een toelichting op de rekenmethodiek en grondonderzoek van nabijgelegen locaties.

10

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

2.

In dit hoofdstuk wordt een toelichting gegeven op de beoogde toekomstige situatie en worden de uitgangspunten van het onderzoek weergegeven.

2

2. 2.1. Het plangebied bestaat momenteel uit een braakliggend terrein. Op het terrein worden vier clusters met tijdelijke woningen gerealiseerd, met een hoogte van 3 tot 5 bouwlagen. De exacte locatie en orientatie van de gebouwen is nog niet bekend. De bestaande bebouwing is weergegeven in Figuur 2, evenals een mogelijke invulling van het terrein.

Figuur 2 Huidige bebouwing rond de planlocatie, met mogelijke invulling van het terrein

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 wordt een toename van het aantal reizigerstreinen voorzien (richting Arnhem, i.v.m. opschalen richting normale dienstregeling en i.v.m. in dienst komen PHS-dienstregeling). Volgens de Integrale Mobiliteitsanalyse spoor (IMA 2021) blijft het aantal goederentreinen ongeveer gelijk, richting Arnhem is alleen incidenteel goederenverkeer voorzien. 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)

Sprinter Arnhem

110 - 140 km/h

2.67

2.00

0.88

Sprinter Den Bosch

40 - 50 km/h

4.00

4.00

1.75

Intercity Arnhem

100 - 140 km/h

4.75

3.25

0.88

12

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

Rijsnelheid

dag (7:00 – 19:00)

avond (19:00 – 23:00)

nacht (23:00 – 7:00)

Intercity Den Bosch

100 - 140 km/h

6.00

4.50

1.00

Goederentrein Arnhem

70 - 100 km/h

0.04

0.05

0.04

Goederentrein Den Bosch

70 - 100 km/h

0.42

0.46

0.28

Type trein

Andere trillingsbronnen, zoals wegverkeer, zullen gezien de afstand tot de bebouwing naar verwachting niet voor voelbare trillingen zorgen in de geplande bebouwing. Wegverkeer is dan ook niet nader kwantitatief beschouwd in dit onderzoek.

2.2. 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. 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)

Hoogte gebouwe

3 tot 6 bouwlagen

Constructie

Houtskeletbouw, versterkt met stalen spanten

Fundering

Meerdere varianten beschouwd: •

Op staal

•

Op geboorde palen

2.2.2. Voor gegevens van de ondergrond is gebruik gemaakt van beschikbare boringen en sonderingen uit Dinoloket en bodemonderzoeken die in de omgeving van het plangebied zijn uitgevoerd. Deze gegevens zijn gebruikt om de bodemopbouw 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. Zoals te zien in Figuur 3 zijn door Alcedo metingen uitgevoerd. Het gaat hierbij om zeven meetpunten op maaiveld in de buurt van de beoogde locaties van de gebouwen. De metingen zijn uitgevoerd van 25 januari tot en met 1 februari 2024. Er waren geen afwijkingen in het treinverkeer in deze periode.

13

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

De meting heeft een meetduur van 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 om 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, die voldoen aan de eisen uit de SBR-richtlijnen1. Verdere gegevens over de metingen zijn opgenomen in bijlage III van dit rapport.

Figuur 3 Meetpunten

1

Zie een 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.

14

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

3.

In dit hoofdstuk geven wij een toelichting op het beoordelingskader en de gebruikte rekenmethode.

3

3. 3.1. Er bestaat in Nederland geen wettelijk kader voor de beoordeling van trillingshinder in gebouwen. Wel geldt dat in het kader van een goede ruimtelijke ordening o.b.v. de Wet Ruimtelijke Ordening (Wro) kan worden verzocht om trillingen mee te nemen bij de wijziging van bestemmingsplannen waar trillingen een rol kunnen spelen. Per 1 januari 2024 is de Omgevingswet (Ow) van kracht geworden. Ook in de Ow zijn geen streefen grenswaarden opgenomen voor trillingen afkomstig van hoofd- en spoorwegen. Het begrip ‘goede ruimtelijke ordening’ uit de Wro art. 3.1 is in de Ow vervangen door het begrip ‘evenwichtige toedeling van functies aan locaties’, art. 4.2. Vanuit dit artikel moet ook in het kader van een omgevingsplan onder de Ow trillingshinder (waar relevant) in kaart worden gebracht en betrokken worden bij de afweging in het kader van het beschermen van de fysieke leefomgeving. Net als onder de 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.

3.2. Op basis van jurisprudentie wordt al enkele decennia gebruik gemaakt van de SBR-richtlijn om trillingen in gebouwen te beoordelen. 2 1F0F

Deze SBR-richtlijn bestaat uit drie delen (deel A3– schade in gebouwen, deel B4 – hinder voor personen in gebouwen en deel C5 – 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 (Vmax, treedt op bij de trein die gedurende de meetperiode de hoogste trillingen veroorzaakt) als het tijdsgemiddelde van de trillingen (Vper, deze grootheid is in tegenstelling tot Vmax dus ook afhankelijk van het aantal treinen).

2

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. 3

SBR-richtlijn deel A:2017 – Schade aan bouwwerken

4

SBR-richtlijn deel B:2002 – Hinder voor personen in gebouwen

5

SBR-richtlijn deel C:2002 – Verstoring van trillingsgevoelige apparatuur

16

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

2.

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 een zekere mate van gewenning en er zijn minder mogelijkheden om de trillingen te reduceren. b. 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. c. 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.

Een gebouw kan op twee manieren voldoen aan de richtlijn: de trillingssterkte Vmax moet lager zijn dan de onderste streefwaarde A1 (zie Tabel 3), óf Vmax moet lager zijn dan de bovenste streefwaarde A2, waarbij tegelijkertijd de trillingsintensiteit Vper lager is dan de streefwaarde A3. Zie ook het schema in Figuur 4. Tabel 3 Streefwaarden in de SBR-richtlijn deel B voor gebouwen met bestemming wonen Dag en avond

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

0.10

0.2

0.4

0.10

Figuur 4 Schema beoordeling SBR B-richtlijn

Bij overschrijdingen van de streefwaarde geeft de SBR B-richtlijn in bijlage 5 handvatten om maatregelen af te wegen op doelmatigheid. In deze afweging kan de tijdelijkheid van de woningen een rol spelen, omdat bij tijdelijke woningen de afschrijvingsperiode van maatregelen korter is en de kosten van maatregelen eerder niet in verhouding staan tot de bouwkosten. Het lastige bij tijdelijke woningen (voor een periode van 10 jaar) langs het spoor, is de factor tijd, die een belangrijke rol speelt op twee aspecten:

17

<

WBD2024-005 Trillingsonderzoek tijdelijke woningen Tussen de Rails

>

Aan de ene kant is spoorverkeer een stochastische bron met variaties over dagen (t.g.v. temperatuur, type treinen, onderhoudsstatus treinen) en weken (t.g.v. klimatologische factoren en spooronderhoud). In de praktijk zien we dat, m.n. bij landelijke spoorlijnen, goederentreinen bepalend zijn voor de maximale trillingssterkte Vmax, en vaak een uitschieter dit maximum sterk beinvloedt, terwijl de trillingen van de meeste treinen vaak een factor 3 of meer lager liggen.