Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschennende constructi~langs rijkswegen

Handboek bijzondere afschermende constructies

Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschennende constructi~langs rijkswegen 1e versie

geluid

en luchtkwaliteit

Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde Rijkswaterstaat Bouwdienst

Handboek .bijzondere afschermende constructies

Publicatienummer

Samenvatting

W-DWW-2000-030

In opdracht van de Bouwdienst heeft de Dienst Weg- en Waterbouwkunde

Titel en subtitel

van Rijkswaterstaafeen eerste versie van een handboek samengesteld over de invloed van bijzondere afschermende constructies op geluid en luchtkwaliteit.

Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschermendt constructies langs rijkswegen, 1. versie, geluid en luchtkwaliteit

Het handboek is bedoeld om in de ontwerpfase een afweging te kunnen maken tussen verschillende varianten. Het handboek bevat een inleidend deel, een deel over geluid (Alen een deel over luchtkwaliteit (B). Het handboek is een eerste versie dat nog nader zal worden uitgewerkt.

Opdrachtgever

Rijkswaterstaat, Bouwdienst Dhr. B. Rigter Verantwoordelijkheid

Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde Van der Burghweg 1 Postbus5044 2600 GA Delft Projectbegeleiding

Dhr. J. Mank (DWW) Mw. M. Roorda-Knape (DWW) Dhr. B. Rigter (BD) Dhr. B. Henderson (BD) Dhr. H. Huijben (BO) Mw. D. toehr-van Dijk (BD) Dhr. H. van Ettinger (ZH) Uitvoerend

bureau

geluid: Kupers & Niggebrugge, Utrecht lucht: TNO-MEP, Apeldoorn Datum publicatie

juni 2000

Dit werkdocument

wordt

van het desbetreffend werkdcx:ument

uitgegeven

onderzoek

niet noodzakeJiik

beleid van de directeur-generaal dient derhalve

om geïnteresseerden

overeen behoeven van Riikswaterstaat.

met de nodige voorzichtigheid

conclusies in de loop van verder onderzoek Het Riik sluit iedere aansprakelijkheid opgenomen

de gelegenheid

kennis te nemen. Benadrukt

te komen met de officiële

gezichtspunten

Met de in dit werkdocument

te worden

omgegaan,

of anderszins mogeliik

aangezien herzien

uit voor schade die het gebruik

gegevens mocht voortvloeien.

te bieden om de voortgang

wordt dat de gezichtspunten

in dit of het

gegeven informatie

de hierin vermelde

dienen te worden.

van de in dit werkdocument


Inhoud 1. Algemeen 2. deel A: handboek geluid 3. deel B: handboek luchtkwaliteit



INLEIDING


Inleiding In toenemende mate komen in besluitvormingsprocessen over de aanleg of reconstructie van Rijkswegen bijzondere constructievormen ter sprake om de weg af te schermen of in te pakken. Dit speelt vooral in stedelijke omgevingen. waar enerzijds sprake is van lnpassingsproblemen door een toenemende druk op de schaarse vrije ruimte ten behoeve van woningbouw en waar anderzijds dient te worden voldaan aan kwaliteitseisen ten aanzien van de woon- en de leefomgeving. Tot de bijzondere afschermende constructies worden gerekend: luifels. overkappingen. verdiepingen, (boor-Itunnels e.d. Naast de technische mogelijkheden, speten zaken als veiligheid. integratie van stadsdelen aan weerszijden van de weg, kosten en leefbaarheid (geluidhinder en luchtkwaliteit) een rol. Ten aanzien van de veiligheidseisen vindt op interdepartementaal niveau overleg plaats. Het resultaat van dit overleg zal afzonderlijk bekend worden gemaakt. In dit handboek wordt specifiek ingegaan op de aspecten geluidshinder en luchtkwaliteit.

Over de consequenties die deze constructies hebben op de geluidshinder en op de luchtkwaliteit in de omgeving, is nog niet veel bekend. laat staan gebundeld. Ook kennis van en inzicht in de beschikbare (gevalideerde) rekenmethodieken c.q, rekenmodellen is schaars en veelal fragmentarisch. Met dit handboek wordt getracht om de beschikbare kennis te bundelen. Uitgaande van de beschikbare kennis (nationaal en internationaal) wordt per constructievorm aangegeven wat de consequenties zullen zijn voor de omgeving. Er wordt zo veel mogelijk aangesloten bij de huidige wettelijke voorschriften voor geluid en lucht.

Het handboek kan door de ontwerper, projectleider en/of specialist gebruikt worden om bijv. alternatieven met elkaar te vergelijken. inzicht te krijgen in de potentie van een voorgenomen alternatief e.d. Het is echter een te globaal instrument om te gebruiken bij wettelijke procedures. Hiervoor is de inbreng van de kennis van de gelaids- of luchtdeskundige vereist.

Wat biedt het handboek? Het handboek geeft richtlijnen. waarmee in de verschillende fasen van het ontwerp-proces afwegingen en keuzen kunnen worden gemaakt. Uitgangspunt is een 2x3-strooks autosnelweg. De gehanteerde gegevens ten aanzien van verkeer en dwarsprofielen. zijn terug te vinden in de delen A en B. Bij het handboek geluid is er voor gekozen om op basis van de beschikbare literatuur een vertaling van de resultaten te maken naar de standaard 2x3-strooks autosnelweg. Voor afwijkende situaties zijn kwantitatieve

of kwalitatieve

gegevens opgenomen.

Bij het handboek lucht is gezien de geringe beschikbare literatuur. gekozen voor het uitvoeren van berekeningen voor de standaard 2x3-strooks autosnelweg.


Constructies De volgende afschermende constructies worden onderscheiden:

O. referënlie: 2 x 3~strool<s autosnelweg conform ROA-richtlijn ~

met aan

b.ei.d.e

vertikale geluidsschermen

1. luifel: een geknikte of gebogen geluidsscherm, waarbij de bovenkant van de luifel zich, afhankelijk van de vereiste afschermende werking, in meer of mindere mate tot boven de rijstroken zal uitstrekken. De weg ligt op maaiveldhoogte. De luifel kan gedeeltelijk doorlatend zijn. luifels kunnen enkelzijdig of aan beide zijden van de weg voorkomen. 2. tent: over de weg op maaiveldhoogte wordt een lichte overkapping aangebracht, die grotendeels lichtdoorlatend is. De overkapping heeft een tussenwand. In het dak kunnen sleuven/roosters zijn aangebracht voor ventilatie, eventueel ook voor daglichttoetreding. De roosters dienen tevens om de geluidsbron af te schermen. 3. bunker: de weg op maaiveldhoogte wordt ingepakt in een massieve betonconstructie, welke landschappelijk wordt ingepast, bijvoorbeeld in een grondwaL Er bevindt zich geen bebouwing op het dak. De bunker is voorzien van een middenkoker (vluchtroute of kabelkanaal), In het tunneldak kunnen sleuven/roosters zijn aangebracht voor ventilatie, eventueel ook voor daglichttoetreding. De roosters dienen tevens om de geluidsbron af te schermen. 4. kuip: de weg wordt verdiept aangelegd volgens het U-polder principe, met het wegdek op een variabele diepte beneden het maaiveld. Langs de wanden bevinden zich op maaiveldhoogte muurtjes die dienst doen als afscherming van de kuip en die een zekere akoestische werking hebben. 5. tunnel: de tunnel wordt aangelegd onder het maaiveld. Er bevindt zich in principe geen bebouwing op het tunneldak. In het tunneldak kunnen sleuven/roosters zijn aangebracht voor ventilatie, eventueel ook voor daglichttoetreding. De roosters dienen tevens om de geluidsbron af te schermen. 6. boortunnel: de tunnel wordt aangelegd onder het maaiveld, door middel van de boormethode. 7. verhoogde ligging: viaduct, de weg ligt hier verhoogd en ligt vrij ten opzichte van het maaiveld.

Opm: bij zowel bunker als tunnel kunnen in verband met explosiegevaar zgn. DODO-varianten (deels open deels dichte overkappingen) voorkomen. Door open delen aan te brengen in de overkappingen wordt de lengte van de ondergrondse voorziening beperkt.


--

1

! .

!

,

.

ft,

o : Referentie

,. 1 : Luifel

2 : Tent

-!"" ..Á !

3 : Bunker

t

! .1.

ft

,!,.,"~

t

•

L


4: Kuip

.~--

~

5: Tunnel

6 : Boortunnel

7: Viaduct

2x3 rijstroken


Gebruik handboek I leeswijzer De geluldsaspecten en -effecten zijn beschreven in deel A, de luchtaspecten en effecten in deel B. Na een korte inleiding over de achtergronden van gelaids- resp. luchtoverdracht en de toegepaste methodiek, wordt per constructie en (voor zover hier informatie over is) per wegprofiel. de afschermende werking met onzekerheden en beperkingen weergegeven.


DEEL A : GELUID

Handhoek bijzondere afschermende constructies

Inhoudsopgave 1. Achtergronden van de geluidoverdracht bij rijkswegen 1.1 Inleiding 1.2 Schermen zijn één van de mogelijkheden 1.3 De bron ..............................•.................................................................... 1.4 De overdracht: het brongebied en de ontvanger 1.5 De overdracht: straalkromming en meteocorrecties 1.6 De overdracht: afscherming 1.6.1 De zichtlijn 1.6.2 Reflecterend en absorberend scherm, hellende schermen 1.6.3 Schermvorm bij de top 1.7 Schermconstructies 1.7.1 Inleiding 1.7.2 Luifels 1.7.3 Tunnels, bunkers en tentdakconstructies 1.7.4 Kuipconstructies 1.7.5 Openingen voor ventilatie, brand, explosie en licht 1.7.6 Grote onderbrekingen bij bunker constructies: de do-do variant 1.7.7 (Mogelijkheden voor) Geluiddemping van lange sleuven

5 5 5 6 7 7 8 8 9 10 10 10 10 11 12 12 13 13

2. Toegepaste methodiek 2.1 Leeswijzer 2.1.1 De opzet 2.1.2 Combinaties van invloeden 2.2 literatuuronderzoek 2.3 Samenhang met het akoestisch onderzoek: rekenmodellen 2.4 Onzekerheden en beperkingen

17 17 17 18 19 19 23

3. Afschermende werking, nomogrammen 3.1 Parallelle schermen, weg op maaiveld 3.1.1 Basis: nomogrammen 3.1.2 Standaardwegprofiel2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 3.1 .3 Variaties 3.2 Kuipconstructies. verdiept aangelegde weg 3.2.1 Basis: nomogrammen 3.2.2 Toelichting bij de nomogrammen 3.2.3 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 3.2.4 Variaties in kuipconstructie 3.2.5 Akoestisch onderzoek 3.3 Tweezijdige luifekonstructies.. 3.3.1 Basis: nomogrammen 3.3.2 Toelichting bij de nomogrammen 3.3.3 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 3.3.4 Variaties in luifelconstructie 3.3.5 Overige opmerkingen 3.3.6 Akoestisch onderzoek

25 25 25 25 25 27 27 32 32 33 33 34 34 40 .40 .41 42 42


3.4 Tentconstructies: lichte en lichtdoorlatende overkapping van een weg op maaiveldniveau , 44 3.4.1 Basis: nomogrammen 44 3.4.2 Toelichting bij de nomogrammen .45 3.4.3 Standaard wegprofiel 2 x3 en 2 x 4 rijstroken 45 3.4.4 Variaties in tentconstructies 46 3.4.5 Akoestisch onderzoek . 47 3.5 Bunkers, weg op maaiveld niveau 48 3.5.1 Basis: nomogrammen 48 3.5.2 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken .48 3.5.3 Variaties in bunkerconstructie: de ventilatieopeningen 49 3.5.4 Akoestisch onderzoek 50 3.6 Tunnels 51 3.7 Verhoogde wegligging 52 3.7.1 Basis: nomogrammen ,52 3.7.2 Toelichting bij de nomogrammen 55 3.7.3 Standaard wegprofiel 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken 55 3.7.4 Variaties in verhoogde wegligging 55 3.7.5 Akoestisch onderzoek 55 4. Leemten in kennis 57 4.1 Overzicht '" 57 4.2 Leemten op het ontwerpniveau 57 4.2.1 Tentconstructies 57 4.2.2 Nomogrammen 58 4.3 Algemeen bruikbare rekenmodellen en toegankelijke parameterstudies ." 58 4.4 Praktijkervaring 59 5. Begrippenlijst

61

6. Relevante Literatuur

65

Literatuuroverzicht

72

ii


figuren Figuur 1-1: Verhoogde weg met scherm

5

Figuur 1-2: luifel met meervoudige reflecties

6

Figuur 1-3: Geluidpaden met bodemreflecties

7

Figuur 1-4: Straalkromming bij temperatuurinversie Figuur 1-5: Schaduwvorming

en gewoon

8

bij schermen. Top is nieuwe bron

9

Figuur 1-6: Voor en achterover hellende schermen met geluidpaden

9

Figuur 1-7: De drie overdrachts- resp. transmissiewegen bij luifels

10

Figuur 1-8: Reflectiepaden bij kuipconstructies

12

Figuur 1-9: Contouren voor geluidbelasting bij een do-do variant van een bunkerconstructie

13

Figuur 1-10: Overkappingen

14

met sleuven voor ventilatie en daglicht..

Figuur 1-11: Akoestisch relevante maten bij coulissendempers

15

Figuur 3-1: Schermwerking voor evenwijdige schermen en een weg op maaiveld, harde bodem (TOMAS) [74] 26 Figuur 3-2: Schermwerking voor evenwijdige schermen en een weg op maaiveld absorberende bodem (TOMAS) [74] 26 Figuur 3-3: Nomogram voor kuipconstructie maaiveld [20] Figuur 3-4: Nomogram voor kuipconstructies maaiveld [20]

met de weg op 4 m beneden 28 met de weg op 8 m beneden 29

Figuur 3-5: Nomogram voor kuipconstructie met de weg op 4 m beneden maaiveld en 2 m hoge schermen op de kuiprand [20]

30

Figuur 3-6:Nomogram voor kuipconstructie met de weg op 8 m beneden maaiveld en 2 m hoge schermen op de kuiprand [20] 31 Figuur 3-7: Nomogram voor ingegraven tweezijdige luifel met opening in het midden [20J

35

Figuur 3-8: Nomogram voor ingegraven tweezijdige luifels met opening in het midden en een scherm op de luifelpunt [20]

36

Figuur 3-9: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening [201

37

Figuur 3-10: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening en scherm op de luifelpunt [20] 38 Figuur 3-11: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening en aan één zijde een talud [20] 39 Figuur 3-12: Globaal nomogram voor afscherming met een tentconstructie. absolute nauwkeurigheid is beperkt tot ca. 4 dB(A) Figuur 3-13:Nomogram voor afscherming van een weg op een viaduct. ten opzichte van een op het maaiveld [69]

De 44 52

iii


Figuur 3-14: Nomogram voor een weg op een viaduct met akoestisch harde schermen [69]

53

Figuur 3-15: Nomogram voor een weg op een viaduct met geluidabsorberende schermen [69] ,

54

Figuur 3-16: Nomogram voor een weg op een viaduct met 15 graden naar buiten hellend scherm [69] 54

Tabellen Tabel 1: Akoestische onderwerpen

per wegconstructie

Tabel 2: Toepassingsmogelijkheden van rekenmethoden verschillende scherm constructies

18 en schaalmodellen bij 22

Tabel 3: Overzicht van nomogrammen

bij kuipconstructies

27


bij luifels

34

Tabel 5 : Invloed van de wegbreedte en de afstand tussen de tussen de luifelpunten op de afscherming

41


52

bij verhoogde wegligging

iv


1. Achtergronden van de geluidsoverdracht bij rijkswegen 1.1 Inleiding Bij de beschrijving van geluidsuitbreiding wordt vaak gebruik gemaakt van geluidpaden. Dit is de lijn die het geluid volgt van bron naar ontvanger. Het Rekenvoorschrift is hierop gebaseerd. In veel gevallen voldoet deze werkwijze uitstekend. Voor de beschrijving van de geluidsoverdracht in dit hoofdstuk zijn geluidpaden daarom als uitgangspunt gekozen. Op een aantal punten is het voor een goed begrip nodig dit model van geluidpaden aan te vul/en. Bijvoorbeeld als geluid opgesloten raakt in een ruimte (zoals in tunnels) of het geluid door een groot vlak wordt afgestraald, zoals de wand van een luifel. Een andere aanvulling, het golfkarakter. wordt bij de schermwerking kort toegelicht. In het volgende hoofdstuk wordt duidelijk dat deze aanvullingen voor de beperkingen in het onderdeel geluid in dit handboek.

bepalend zijn

De handleiding geeft een globaal inzicht in de (on-irnogelqkheden van de meer ingrijpend scherm constructies zoals luifel- bunker- en tentconstructies, waarmee een verantwoorde afweging is te maken in het ontwerp van een wegconstructie.

1.2 Schermen zijn één van de mogelijkheden Afschermingen of overkappingen zijn enkele van de maatregelen die mogelijk zijn om de geluidsbelasting te verminderen. Verdiept of verhoogd aanleggen kan in bepaalde situaties ook aantrekkelijk zijn, bijvoorbeeld in combinatie met schermen op de randen van het kunstwerk. in figuur 1-1 is dit voor een verhoogde ligging met woningen op korte afstand schematisch getekend. Figuur 1-1: Verhoogde weg met scherm De nadruk op constructievormen in het handboek betekent dus niet dat er geen goede alternatieven zijn, of combinaties van maatregelen om geluidhinder op te vangen. Maatregelen zoals geluidarm asfalt (DZOAB), walwoningen en dubbele gevels zijn goede voorbeelden van effectieve maatregelen die in dit handboek niet worden besproken, evenmin als bijvoorbeeld bundeling van verkeersstromen (corridors) of het gebruik van andere

5


bestemmingen dan woningen (industrie, kantoren) als afscherming voor verder weg gelegen woonwijken. Afhankelijk van de situatie hebben deze maatregelen zelfs de voorkeur, boven de (kostbare) wegconstructies uit het handboek.

1.3 De bron De geluidsoverdracht wordt meestal in twee onderdelen gesplitst, de beschrijving van de geluidsbron en van de overdrachtsweg. De overdrachtsweg is op zijn beurt in drie delen gesplitst: het brongebied. het middengebied en de ontvanger. De overdracht wordt in de volgende hoofdstukken toegelicht. Met de bron wordt akoestisch gezien het geluidsvermogen bedoeld, dat vanaf de weg wordt uitgestraald naar de omgeving. Bronmaatregelen zijn typisch maatregelen aan de voertuigen en aan het wegdek. Voor rijkswegen is met name het contactgeluid band-wegdek van belang. Bij de gebruikelijke snelheden op een rijksweg is het motorgeluid hieraan ondergeschikt. In het Rekenvoorschrift volgens art. 102 van de Wet geluidhinder (het Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai) worden de volgende kenmerken gebruikt voor het berekenen van de bronsterkte. de aard van het voertuig. Er worden vier categorieën onderscheiden: motorrijwielen, licht (personenwagens), middelzwaar en zwaar verkeer. Met name vrachtwagens zijn een belangrijke geluidsbron; de snelheid. Hoe sneller hoe meer geluid; het type wegdek. De interactie tussen banden en wegdek is een zeer belangrijke geluidsbron. Voor (rijks)wegen bieden innovaties van het wegdektype grote kansen op effectieve reductie van de geluidsbelasting (geluidhinder). Recent onderzoek van TNO leidt mogelijk tot aanpassing van het bronspectrum het Reken- en Meetvoorschrift. Dit kan een positieve invloed hebben op het afschermende effect van de scherm constructies in dit handboek.

in

6


en omdat het om belangrijke afschermingen gaat (15-25 dB{A» wordt ook de geluidsoverdracht via de schermconstructie zelf belangrijk. En berekeningen aan de geluidsafstraling van vlakken wijkt op onderdelen wezenlijk af van de berekening aan voertuigen.

1.4 De overdracht; het brongebied en de ontvanger Zowel bij de bron als bij de ontvanger kan geluid via de bodem reflecteren op zijn weg van bron naar ontvanger. Het Rekenvoorschrift berekent hiervoor een bodemdemping. De demping is negatief, de bronsterkte lijkt groter te worden door de optelling van geluid dat direct wordt overgedragen bij het geluid dat via reflectie tegen de bodem de ontvanger bereikt. De bodemdemping wordt zowel bij de bron als bij de ontvanger berekend en is afhankelijk van de frequentie. Figuur 1-3: Geluidpaden met bodem reflecties

Het Rekenvoorschrift gebruikt drie invoergegevens om de bodemdemping vast te stellen: 1. het akoestisch harde of zachte karakter van de bodem bij de bron resp. de ontvanger; 2. als punt 1, echter voor het

middengebied. 3.

de bron- resp. waarneemhoogte boven het plaatselijke maaiveld.

Speciaal bij een harde bodem (bestrating, water) hebben reflecties van geluid tegen de bodem een grote invloed op de geluidsoverdracht. De ligging van een waarneempunt in een woonwijk heeft ook veel invloed op de geluidsbelasting. Het berekenen hiervan valt buiten het kader van dit handboek.

1.5 De overdracht: straalkromming en meteocorrecties De geluid paden bij overdracht over een grote afstand (meer dan ca. 50 m) volgen niet de kortste weg tussen bron en ontvanger. De geluidsnelheid in lucht varieert met de hoogte als gevolg van temperatuurverschillen en verschillen in windsnelheid. Samen met het golfkarakter van geluid heeft dit een kromming van het geluidpad tot gevolg. De mate waarin dit gebeurt, is sterk afhankelijk van de weersomstandigheden. In het Rekenvoorschrift is uitgegaan van een gestandaardiseerd temperatuur- en windprofiel. Een complete beschrijving valt buiten het kader van het handboek.

7


Figuur 1-4: Straalkromming bij temperatuurinversie en gewoon

Een belangrijk detail is nog dat de straalkromming voor individuele bronnen (industrie-lawaai) wezenlijk verschilt van de straalkromming bij lijnvormige bronnen. De straalkromming is een belangrijk gegeven omdat het de schermwerking vermindert (zie paragraaf 1.6). Puntvormige geluidbronnen kunnen daardoor niet goed worden berekend met het Rekenvoorschrift voor wegverkeer. Voor puntbronnen moet het rekenmodel voor industrielawaai worden gebruikt (de ••Handleiding Meten- en Rekenen Industrielawaai", de herziene versie van Il-HR-13-01) Bij de berekeningen aan bijvoorbeeld tunnelmonden en lokale ventilatiekokers zijn daardoor andere rekenvoorschriften van toepassing dan het Rekenvoorschrift voor wegverkeer. Om de invloed van mee- en tegenwind te verrekenen wordt de berekende geluidsbelasting verhoogd met de meteocorrectie. Dit is een gemiddelde waarde voor een meewindsituatie in de geluidsoverdracht. De meteocorrectie is onafhankelijk van de onderlinge ligging van bron- en ontvanger op de windroos.

1.6 De overdracht: afscherming 1.6.1 De zichtlijn Geluidschermen worden pas effectief als het geluidpad tussen bron en ontvanger wordt doorbroken (de zichtlijn). Maar het is niet zo dat achter het scherm (uit het zicht van de bron) geen geluid te horen is. Het eenvoudige mode! met geluidpaden schiet hier tekort. Hiervoor is het golfkarakter van geluid verantwoordelijk Dat wil zeggen het ingewikkelde samenspel van verschillen in tijdsduur dat het geluid kost om via verschillende punten boven een scherm bij de ontvanger te komen. Andere termen hiervoor zijn looptijdverschilien en faseverschillen.

8


Figuur 1-5: Schaduwvorming Top is nieuwe bron

bij schermen.

Het blijkt gelukkig wel zo dat een scherm beter afschermt naarmate de top verder boven het geluidpad uitsteekt. Het gaat dan om het werkelijke geluldpad. rekening houdend met straal-kromming. Door de straal-kromming kan bij een overdracht over grotere afstanden (ca. 50 m en verder) het werkelijke geluidpad meters hoger liggen dan de rechte lijn tussen bron en ontvanger. Een geluidscherm moet deze hoogte compenseren. En dat is precies de reden dat een geluidscherm zo dicht mogelijk bij de bron of ontvanger moet worden geplaatst en niet ergens midden in het overdrachtsgebied.

1.6.2

Reflecterend

en absorberend

Het absorberend uitvoeren wordt gesteld. Voor rechte effect ervan 1 tot 2 dB(A). absorberend beklede wand

scherm, hellende schermen

van schermen is een regelmatige eis die aan schermen schermen met een geluidabsorberende wegzijde is het De geluidsabsorptie is vergelijkbaar met die van een in een ruimte of zaal.

Dit ligt anders met het effect van hellende schermen. Waarom "absorbeert" een scherm niet als het verticaal staat en wel als het hellend wordt geplaatst? Het scherm zelf absorbeert ook niet, ook niet in een schuine stand. In feite worden andere effecten gebruikt. waardoor bij de omwonenden de invloed van reflecties wordt beperkt of te niet gedaan. En gemakshalve voeren we deze schermen in het Rekenmodel als" geluidabsorberend" in. Het Rekenvoorschrift geeft ons geen andere mogelijkheid. Figuur 1-6: Voor en achterover hellende schermen met geluid paden I1 I1

I

~

v

W

1

De invloed van het schuin plaatsen van een scherm op de geluidsoverdracht is zeer complex en zullen we niet gedetailleerd bespreken. Eén punt is echter vrij eenvoudig voor te stellen. Bij een achteroverhellend scherm wordt het geluid omhoog gekaatst. Het komt simpelweg op een andere. verder weg gelegen plaats weer naar beneden (straalkromming).

De meest gangbare situaties met hellende schermen worden momenteel berekend door de TPD in het project "Hellende Schermen" in opdracht van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde. De resultaten worden medio 2000 verwacht.

9


Een luifel kan met enige goede wil als een extreme vorm van een voorover hellend scherm worden gezien. Deze vergelijking gaat akoestisch echter niet op, omdat het geluid bij een luifel gemakkelijk meervoudig kan reflecteren tussen weg en scherm.

1.6.3 Schermvorm bij de top Het akoestische begrip van een "scherp" en "stomp" scherm heeft ook te maken met het golfkarakter van geluid. De mate waarin afscherming optreedt blijkt gevoelig voor de vorm van de top van het scherm. Dit heeft geleid tot onderzoek aan speciale schermvormen met bijvoorbeeld T- en Y-vormige toppen en speciale uitvoeringen met geluidabsorberende opzetstukken. Dit valt eigenlijk buiten het kader van dit handboek. Het onderwerp is toch opgenomen vanwege het potentiële belang, speciaal als er voor een bestaande schermconstructie kleine verbeteringen nodig zijn in de orde van 2 dB(A).

1.7 Schermconstructies 1.7.1 Inleiding Op het moment dat er meervoudige reflecties optreden, bijvoorbeeld onder een luifel of in een tentconstructie, wordt het moeilijk de invloed van schermconstructies te berekenen. In het nagalmveld dat hierdoor ontstaat raakt het onderlinge verband van de fase tussen verschillende geluidpaden verloren. In een aantal gevallen kan uitgeweken worden naar alternatieve rekenmethoden. Voor luifels kunnen in feite alleen schaalmodelonderroek en praktijkmetingen uitsluitsel geven over de effecten. In de volgende paragrafen worden voor een aantal schermconstructies belangrijkste effecten op hoofdlijnen beschreven.

de

1.7.2 LUifels Figuur 1-7: de drie overdrachts- resp. transmissiewegen

bij luifels

~.

10


Akoestisch gezien is de situatie zeer complex, zeker bij een tweezijdige luifel. Er ontstaat een moeilijke mengvorm tussen: 1. directe geluidsoverdracht, afgeschermd door de luifeltoppen. 2. geluidsoverdracht vanuit een nagalmveld via de opening tussen de luifelpunten 3.

en

de geluidstransmissie via de luifelconstructie

zelf.

De gelutdstransmlssie door de schermconstructie is evenredig met het oppervlak ervan. De geluidsisolatie van grote schermconstructies moet alleen al om die reden groot zijn. Afhankelijk van de afmetingen kunnen ZOAB en absorberende bekleding van plafond en wanden een positief effect hebben op de "schermwerking" . Ook de vorm van de top van de luifel heeft een grote invloed. Er is gelukkig veel schaalmodelonderzoek bekend aan constructies die vergelijkbaar zijn met zowel een éénzijdige als een tweezijdige luifel. Berekeningen aan varianten van deze situatie zijn onzeker, zolang de gebruikte rekenmodellen niet zijn gevalideerd aan metingen. Dit is momenteel niet het geval.

1.7.3 Tunnels, bunkers en tentdakconstructies Dit ligt akoestisch een stuk eenvoudiger dan de luifel constructie. In de tunnel ontstaat een nagalmveld. dat goed is te berekenen. De wanden van de bunker en tunnel hebben een hoge geluidsisolatie (meer dan 50 dB(A» en geluldstransmissie via deze wanden is niet van belang. Er blijven drie punten over: 1

De tunnelmond. De bronsterkte is afhankelijk van het verkeer (intensiteit en samenstelling, rijsnelheid), van de absorptie in de tunnel (beïnvloedt het nagalrnveld) en van het oppervlak en de vorm van de tunnelmond. Bij de vorm kan gedacht worden aan lamellen constructies die de overgang naar het daglicht geleidelijk laten verlopen. Het bronvermogen van de tunnelmond kan berekend worden met de regels uit de ruirnteakoestiek, op basis van de verkeerssamenstelëng, rijsnelheid, wegdek en absorptie in de tunnel. Het vlak van de tunnelmond wordt als geluidafstralend oppervlak geschematiseerd. De geluidsuitstraling hiervan kan dan met behulp van de u Handleiding meten en rekenen industrielawaai" worden berekend.

2

Bij tentconstructies kan de geluidstransmissie via wand en dak niet verwaarloosd worden. De volgende werkwijze is mogelijk. Het geluidsniveau van het nagalmveld binnen in de tent kan met regels uit de bouwen zaalakoestiek eenvoudig berekend worden. Van veel materialen en constructies voor het dak en de wand van een tentconstructie is de geluidsisolatie bekend. Zonodig kan met bouwakoestische modellen een prognose worden gegeven van de geluidsisolatie. Daarmee kan het geluidsvermogen berekend worden dat aan de buitenkant door de tent wordt afgestraald. Afhankelijk van de situatie is dit minder eenvoudig dan het lijkt. Win zonodig advies in bij een ervaren bouwakoesticus.

11


3

De tent is een aaneenschakeling van vlakken en moet akoestisch anders gemodelleerd worden dan bijvoorbeeld een Hjnbron van auto's. Dit is in de handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai vastgelegd. Hiermee kan de geluidsuitbreiding in de omgeving worden bepaald. Dit kan door vergelijkbare digitale rekenmodellen op te stellen als voor wegverkeerslawaai.

Over tentconstructies zijn erg weinig literatuurgegevens beschikbaar. In het handboek zijn daarom enkele indicatieve berekeningen opgenomen, die op de hierboven aangegeven wijze zijn uitgevoerd.

1.7.4

Kuipconstructies

Figuur 1-7: Reflectiepaden bij kuipconstructies

Ook in kuipconstructies kan geluid meervoudig reflecteren. Een geluidstraal die tegen het achterliggende scherm wordt gereflecteerd, wordt vervolgens door het andere scherm minder goed afgeschermd dan het geluid dat direct van de bron komt. In akoestisch opzicht verschillen de kuipconstructies van vrij eenvoudig voor een ondiepe, brede kuip, tot complex voor een diepe kuip (speciaal als ook

iI

I

1

de wanden akoestisch hard zijn). Er is literatuur van onderzoek met rekenmodellen, met name TOMAS (zie ook paragraaf 2.3) aan deze constructies. Voor ondiepe of brede kuipen kan dit goed gebruikt worden. In het handboek worden echter de resultaten van Duits schaalmodelonderzoek als leidraad opgenomen. Hiervoor zijn drie redenen te geven: 1) deze literatuurgegevens zijn veel completer; 2) aan het nagalmveld in diepe kuipen met harde wanden is het moeilijk rekenen; 3) de rekenresultaten met TOMAS lijken betrouwbaar, maar zijn nog niet gevalideerd aan prakëjkresultaten.

1.7.5

Openingen voor ventilatie,

brand, explosie en licht

Deze vormen door hun variatie in verschijningsvorm een groep geluidbronnen die moeilijk in algemene termen zijn te vatten. Er is vrij veel schaalmodelonderzoek beschikbaar en kan in concrete gevallen gebruik worden gemaakt van ervaring in de aanverwante akoestische vakgebieden: industrielawaai (voor de geluidsuitbreiding in de omgeving), installatiegeluid (voor de demping van ventilatieopeningen) en bouwakoestiek.

12


Naden en kieren worden belangrijker naarmate er meer afscherming optreedt. Dit is speciaal het geval op korte afstand achter een scherm. Tot een afstand van ca. twee maal de scherm hoogte kan de volgende indicatie worden gegeven. Voor een afscherming van 20 dB(A) moet het oppervlak aan openingen en spleten in het scherm minder dan ca. 0,5% van het schermoppervlak zijn. Bij een afscherming van 10 dB(A) is dit ongeveer 5%. Van twee situaties wordt hierna een korte beschrijving gegeven.

1.7.6

Grote onderbrekingen

bij bunker constructies:

de do-do variant

Dit is akoestisch gezien een mengvorm van enerzijds een weg met tweezijdig een scherm of wal en anderzijds van een tunnel (of beter: van tunnelmonden). Als het tunneldeel van binnen niet absorberend bekleed wordt, treedt een verhoging van het geluidsniveau op van 10 tot 15 dB(A). De tunnelmond is daarmee een geluidsbron geworden die plaatselijk sterker is dan de weg. Dit effect is merkbaar tot een afstand van ca. 60 tot 100 m van de tunnelmond (de literatuur geeft hiervoor verschillende afstanden aan). Bij een do-do variant van de bunkerconstructie is het daarom erg zinvol de tunnel of bunkerdelen te voorzien van goed absorberende wanden en plafonds. (zie ook paragraaf 3.5.1). Met name bij de tunnelmond zijn verhogingen van de geluidsbelasting met 5 tot 10 dB(A) mogelijk (harde tunnel). Met absorptie in de tunnel is dit tot ca 3 dB(A) mogelijk. De grootte van de effecten is gebaseerd op een schatting op basis van ervaring; de literatuur geeft geen kwantitatieve informatie. Figuur 1-8: Contouren voor geluidsbelasting do-do variant van een bunkerconstructie

bij een

Praktisch gezien moet ook dan nog rekening gehouden worden met een verhoging van het bronvermogen bij de tunnel-mond, in de orde van 3 tot 5 dB(A). De invloed hiervan in de omgeving blijft echter beperkt tot afstanden van ca. 20 m (schatting op basis van vuistregels uit de

zaalakoestiek) . De akoestische winst van een goed ontworpen do-do variant ten opzichte van een bunkerconstructie is de lage geluidsbelasting boven en naast de bunker. Naast het open gedeelte van de weg wordt de geluidsbelasting bepaald door de schermen, wallen of kuipwanden langs de weg.

1.7.7 (Mogelijkheden

voor) Geluiddemping

van lange sleuven

Overkappingen zoals tentvormige en bunkervormige constructies worden in het buitenland (Duitsland, Japan, Zwitserland en Frankrijk) veel uitgevoerd met lijnvormige openingen (sleuven) voor daglicht en ventilatie. Akoestisch zijn dit

13


zwakke schakels in de constructies. Er is daarom veel aandacht besteed aan geluidgedempte uitvoeringen van deze sleuven. In de literatuur worden drie vormen beschreven te weten: constructies met twee sleuven, Figuur 1-9: Overkappingen met sleuven voor elk aan een zijkant van de ventilatie en daglicht weg; constructies met brede openingen in het midden; ) constructies met openingen over de gehele breedte van de weg (Japan).

]

Akoestisch gezien heeft de tweede variant de voorkeur. De akoestisch zwakke openingen liggen zo ver I1 mogelijk van de bebouwing en schermen elkaar enigszins af. Met het nodige voorbehoud worden in de literatuur waarden van 20 tot 25 dB(A) opgegeven voor de (berekende) schermwerking. De eerste variant is in de literatuur het best gedocumenteerd, inclusief inddentele praktijkmeting. Er worden meetresultaten met een schermwerking van 15 tot 17 dB(A) gerapporteerd.

I

In alle gevallen is het resultaat afhankelijk van de geluidabsorberende uitvoering van de opening. In de praktijk worden hiervoor coulissen gebruikt. in de literatuur worden dit ook lamellen genoemd. Dit zijn cassettes met platen glas- of steenwol met een dikte die varieert van 50 tot 200 mmo De verhouding van de dikte van de cassettes (de wol) en de hartmaat tussen de cassettes is maatgevend voor de akoestische kwaliteit. Hoe smaller de spleet hoe hoger de geluidsisolatie. De spleet tussen de cassettes kan niet te klein worden, omdat dan de stromingsweerstand te groot wordt. Er kan dan niet voldoende geventileerd worden. Verder is de diepte van de demper erg belangrijk (de lamellen hoogte in figuur 1-11). Tot ca. 2,5 mis deze van grote invloed, daarboven wordt het extra rendement steeds minder omdat het geluid tussen de coulissen "doorstraalt". Het geluid dat evenwijdig aan de coulissen loopt blijft over, omdat dit niet wordt geabsorbeerd door de coulissen. Er komen veel variaties voor in de uitvoering van de cassettes, waaronder driehoeksvormen en schuine plaatsing.

14


Figuur 1-10: Akoestisch relevante maten bij coulissendempers

Over coulissendempers is vee! bekend. Qua afmeting vergelijkbare dempers worden regel-matig toegepast bij installaties voor ventilatie, bijvoorbeeld bij studio's en schouwburgen (hoge geluidniveaus, veel bezoekers dus een grote ventilatie-behoefte). Een belangrijk verschil is de toepassing buiten een gesloten kanalen systeem . Ter indicatie moet voor de eerder in deze paragraaf genoemde gemeten reducties van 15 tot 20 dB(A) rekening gehouden worden met coulissen van 100 mm dikte, op een onderlinge afstand van 200 mm (hartmaat 300 mm) en met een lengte van 1,5 tot 2 m. De lengte is de afstand die de lucht aflegt als deze langs de coulisse stroomt.

=

IS


16


2. Toegepaste methodiek 2.1 leeswijzer 2.1.1 De opzet Het standaard wegprofiel (2 x 3 rijstroken) komt in de literatuur weinig voor. In de 70-er jaren is veel schaalmodelonderzeek verricht. Destijds waren 2 x 3 of 2 x 4 rijstroken wegen minder logisch dan op dit moment. Uitspraken over de geluidsbelasting in de omgeving op basis van deze gegevens vereisen daardoor een vertaalslag, met een verlies aan betrouwbaarheid in resultaat. Een ontwerper is vaak meer gericht op onderlinge gelijkwaardigheid in prestatie van een constructie dan op de absolute prestaties. Het doel van het handboek is daarom de ontwerper een overzicht te geven van de beschikbare kennis over afscherming en niet een gedetailleerd allesomvattende beschrijving. Dit heeft tot de volgende opzet geleid: per scherm constructie wordt een overzicht gegeven van de literatuurgegevens, zonder bewerking. De presentatie gebeurt zoveel mogelijk in de vorm van dwarsprofielen (nomogrammen) met lijnen voor gelijke schermwerking. Voor zover in de literatuur is na te gaan, wordt aangegeven op welk wegprofiel en op welke verkeersgegevens (percentage vrachtverkeer, rijsnelheid e.d.) de gegevens betrekking hebben. Vervolgens wordt aangegeven welke afscherming op basis van deze gegevens voor het standaard wegprofiel en een profiel van 2 x 4 rijstroken verwacht mag worden. Deze "vertaling" is voor een deel gebaseerd op literatuurgegevens. soms op (indicatieve) berekeningen volgens Rekenmodellen en soms gebaseerd op ervaring. Dit wordt per uitspraak aangegeven. Aansluitend worden varianten in afmetingen, materiaalkeuze en andere maatregelen besproken. Bijvoorbeeld de invloed van de opening tussen twee luifels, de materiaalkeuze bij tentvormige schermen, het bekleden van tunnels en luifels met absorptiemateriaal. Tenslotte worden mogelijkheden voor het akoestisch onderzoek van de betreffende schermconstructie besproken. Van de schermconstructies is in bijlage 2 een schets van de doorsnede gegeven. De constructies worden in hoofdstuk 3 stuk voor stuk besproken.

17


2.1.2 Combinaties van invloeden Een aantal onderwerpen komen bij verschillende schermconstructies voor. De geluidsultstraling van de tunnelmond is een voorbeeld. In de volgende tabel is een overzicht gegeven van de belangrijkste akoestische kenmerken van constructies. Onder verwijzing naar de tabel is het niet nodig de informatie bij elk wegprofiel te herhalen. Bijzondere schermconstructies

Invloeden

Wegbreedte (= aantal rijstroken)

Kuipen

Luifekonstructies op maaiveld en verdiepte ligging

Tentvormige constructies. al of niet verdiept

32.3

3.3.3

3.4.3

3.3.3

3.5.3

Ujnvormige openingen: breedte en geluiddemping Aanlegdiepte

3.2.1

3.5.3

3.5.3

3.4.4

3.7.1

3.3.4

Geluidsabsorptie in (halfopen) ruimten prote tussentijdse poerungen (do-do> Schermen op bak of luifelrand

3.2.1

Verhoogde wegligging

3.7.3

3.2.4

Absorberende schermen

Tunnelmond

Tunnels

3.3.3 3.3.4

Materiaalkeuze schermconstructie

Weg in grondwal (bunker)

3.4.4

3.4.4

1.7.6

1.7.6

3.4.4

3.3.1

3.7.1

3.5.1

3.5.1

3.5.1

Tabel 1: Akoestische onderwerpen per wegconstructie

18


2.2 literatuuronderzoek Voor dit handboek zijn de beperkingen van het Rekenmodel (zie par. 2.3) een belangrijke handicap. De effecten van verschillen in wegprofielen en schermconstructies zijn daardoor niet eenvoudig door te rekenen. Er zijn in principe drie alternatieven voor het Rekenmodel: 1)

Onderzoek aan schaalmodellen;

2)

Complexe rekenmodellen zoals TOMAS;

3)

Combinaties van rekenmodellen uit andere vakgebieden zoals industrielawaai, zaal- en bouwakoestiek.

De eerste twee methoden zijn bewerkelijk en situatiegebonden en daardoor minder geschikt voor het aangegeven van algemene lijnen. Dit neemt niet weg dat er met beide toch belangrijke algemene inzichten zijn gevonden, in het verleden met de schaalmodellen en tegenwoordig met TOMAS. Voor de derde methode is met betrekking tot wegverkeer nauwelijks literatuur voorhanden. Voor het handboek is gebruik gemaakt van literatuurgegevens kennis uit aanverwante vakgebieden van de akoestiek.

en van algemene

In een vooronderzoek is een uitgebreide literatuurlijst [107] samengesteld over de afscherming van "bijzondere schermconstructies" . Hiermee worden schermconstructies bedoeld die afwijken van de gebruikelijke schermen, al of niet hellend of absorberend, en geluidwallen in Nederland. Uit de literatuurlijst is een selectie gemaakt van de meest relevante artikelen en boeken. De lijst is op onderdelen aangevuld met artikelen over de invloed van de vorm van schermtoppen op de afscherming. In de bijlage is de lijst met gebruikte literatuur opgenomen. Het blijkt helaas moeilijk enkele relevante litteratuurverwijzingen daadwerkelijk beschikbaar te krijgen. Veel aanvragen zijn zonder resultaat gebleven. Dit geldt met name voor artikelen uit tijdschriften. Daar staat tegenover dat er enkele handboeken zijn, waaruit veel van deze literatuur is afgeleid. En verder bleken binnen Rijkswaterstaat enkele relevante bronnen wel beschikbaar. Met uitzondering van tentconstructies is daardoor toch een redelijke tot vrij brede basis aanwezig van literatuur gegevens, die in dit handboek is gebruikt. Voor deze handleiding zijn geen berekeningen van enige omvang verricht. hooguit kleine aanvullende als het voor een goede interpretatie nodig of nuttig leek.

2.3 Samenhang met het akoestisch onderzoek: rekenmodellen Voor de aanleg van een schermconstructie is uiteindelijk een akoestisch onderzoek vereist, dat de geluidsbelasting in de omgeving van de weg vaststelt. Dit akoestisch onderzoek is normaal gesproken volledig uit te voeren met het Rekenvoorschrttt

19


dat door art. 102 in de Wet geluidhinder wordt aangegeven. Vrijwel geen van de schermconstructies in dit handboek passen in de kaders van dit Rekenvoorschrift verkeerslawaai. Per geval dient daarom een afweging voor de te volgen werkwijze gemaakt worden door de deskundige, die het onderzoek uitvoert. De werkwijze is en btijft zijn verantwoordelijkheid. Voor een akoestisch onderzoek vormen de resultaten die in het handboek zijn gepresenteerd een goed uitgangspunt. Het zal niet altijd nodig te zijn de geluidsbelasting gedetailleerd te berekenen als duidelijk is dat deze (veel) lager is dan de voorkeursgrenswaarde van 50 dB(A) uit de Wet geluidhinder. Do-do varianten en tunnelmonden vereisen altijd speciale aandacht, omdat hier een overgang optreedt naar de "normale ft situatie van een open weg, die met het Rekenvoorschrift berekend wordt. Op veel plaatsen in het handboek worden suggesties gegeven over de wijze waarop de geluidsuitbreidlng in de omgeving kan worden berekend. In deze paragraaf wordt een beknopt overzicht gegeven van de meest voor de hand liggende rekenmodellen en rekentechnieken. Aan het eind wordt in tabelvorm aangegeven welke methoden bij een wegconstructie van pas kunnen komen. Er worden vier methoden onderscheiden. Dit zijn de methoden die in de akoestische praktijk het meest betrouwbaar en gebruikelijk zijn gebleken en waarvan de resultaten het best zijn gecontroleerd aan de hand van metingen of aan schaalmodellen. Het blijven echter benaderingen van de werkelijkheid. SRMil

1)

Het Standaard Reken- en Meetvoorschrift

Wegverkeerlawaai

11

Dit is het gebruikelijke Rekenvoorschrift in Nederland. Het model is bedoeld voor de berekeningen in complexe situaties met afscherming en reflecties. De zeer complexe scherm constructies uit het handboek vallen echter buiten het toepassingsgebied van SRMII. Een belangrijk kenmerk en tevens een belangrijke beperking is, dat het voorschrift uitgaat van lijnvormige geluidbronnen en van
2)

Handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai

Voor industrielawaai is dit de (wettelijke) tegenhanger van de onder 2 genoemde Rekenmethode (SRMIl) en hiermee goed vergelijkbaar wat betreft systematiek, betrouwbaarheid en toepassing. De Handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai is echter gericht op puntvormige geluidbronnen en geluidsuitstraling van vlakken. De "Handleiding" wordt standaard toegepast bij onderzoeken in het kader van Milieuvergunningen en heeft hierbij dezelfde status als het Standaard Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai 11 (SRMIl). TOMAS

3)

TOMAS

TOMAS is de afkorting van Theoretisch Overdrachtsmodel Aarden wallen en Schermen. Dit is een gecompliceerd rekenmodel dat door TNO in de loop van meer dan 10 jaar is ontwikkeld. Het rekenmodel betrekt de fase van een geluid golf

20


in de berekening, in tegenstelling tot de eerder genoemde Rekenvoorschriften. Dit geeft de mogelijkheid willekeurige (in principe althans) wegprofielen en schermvormen door te rekenen. Het model sec is echter niet geschikt voor berekeningen op grotere afstand en evenmin voor schermvormen met nagalmvelden omdat daarbij de faserelatie tussen geluidsgolven verloren gaat. Bouw- en zaalakoestiek. installatiegeluid

4)

Rekenmodellen uit de bouwakoestiek. zaalakoestiek en voor installatiegeluid

Speciaal voor berekeningen aan nagalmvelden, de geluidsisolatie van constructies en voor berekeningen van de demping van openingen (de sleuven voor daglicht, ventilatie en rook in bunker en tentconstructies) zijn veel betrouwbare rekenmodellen uit deze vakgebieden beschikbaar. Bij de toepassing voor wegverkeerslawaai moet de overgang van een nagalm veld naar een vrij geluidsveld goed in de gaten worden gehouden. Dit is geen standaard onderdeel van de modellen uit deze vakgebieden. Het betreft dezelfde rekenmodellen waarmee bij Milieuvergunningen (speciaal de horeca) veel ervaring is opgedaan. Het is desondanks zaak hierbij een ervaren bouwakoesticus in te schakelen. De rekentechnieken zijn niet door de wetgeving aangestuurd en zijn voor gebruik bij wegverkeer evenmin in normen vastgelegd. Daar staat tegenover dat het om basiskennis uit deze vakgebieden gaat. In tabel 2 is een overzicht gegeven van de rekentechnieken scherm constructie nodig kunnen zijn.

die per

21


Bijzondere schermconstructie

invloeden Kuipconstructie1

SRMIi

Handleiding Rekenen en Meten industrielawaai

TOMAS

Bouw- en zaalakoestiek

Ondiepe of brede uitvoering

...

Ondiepe of brede uitvoeringen. Diepe uitvoering met absorberende schermen op de randen van de kuip

...

Tentvormige constructies, al of niet verdiept

...

...

Transmissie via scherm constructie

Voor tunnelmond en voor transmissie via de constructie

Voor geluid uitbreiding vanuit de tunnelmond en voor ventilatie openingen

Voor geluiduitbreiding vanuit de tunnelmond

_ ..

...

_ ..

Voor het nagalmveld en transmissie via de constructie

Voor bronvermogen van de tunneimond

Voor bronvermogen van de tunneimond

Voor openingen

Voor openingen

Voor openingen

_ ..

..-

Toepasbaar

EenZijdige luifels

Nagalmveld tweezijdige luifels, transmissie via scherm constructie

Installatieakoestiek

...

-_.

SChaalmodellen

Diepe kuip met reflecterende wanden

Heeft akoestischtechnisch de voorkeur

",,-.0 •

.--

Tabel 2: Toepassingsmogelijkheden verschillende schermconstructies

Weg in gfondwal (bunker)

Ventilatieopeningen en tunnelmond

van rekenmethoden

Tunnels

Verhoogde wegligging

luifelconstructies op maaiveld en verdiepte ligging

._.

en schaalmodellen

in pnnope, model niet gevalideerd

...

Toepasbaar

._ .

bij

In de Duitse literatuur is een rekenmodel beschreven voor overdekte kuipen en een tentconstructie. dat nauw aansluit bij de in tabel 2 aangegeven rekentechnieken. Deze bron is voor het akoestisch onderzoek een goed startpunt. Er is met name een goed hanteerbare berekening uitgewerkt van het geluid niveau in tunnels, rekening houdend met de absorberende bekleding van wanden en plafond.

'I

Schaalmodellen zijn voor diepe bakken zeker te overwegen

22


2.4 Onzekerheden en beperkingen Het handboek kan niet geschreven worden zonder onzekerheden te accepteren evenals onvolledigheid op onderdelen. Dit is op meerdere plaatsen in de tekst aangegeven en omschreven. De onzekerheden kunnen soms groot zijn, in de orde van 4 tot 5 dB(A). Ook in de literatuur worden rekenresultaten vaak met grote voorzichtigheid gepresenteerd.

23


24


3. Afschermende werking, nomogrammen 3.1 Parallelle schermen. weg op maaiveld 3.1.1

Basis: nomogrammen

Er is relatief veel literatuur over deze constructie beschikbaar. De nadruk ligt daarin meestal op het verlies aan afscherming door plaatsing van een tweede scherm, achter de bron (gezien vanuit de ontvanger). Verder is veel literatuur fragmentarisch, dat wil zeggen dat het om een beperkt aantal situaties of waarneempunten gaat. In de literatuur zijn geen nomogrammen aangetroffen. In figuur 3.1 en 3.2 is een overzicht gegeven van rekenresultaten met TOMAS; deze geven een algemeen beeld. De afmetingen van de constructies zijn in de figuur aangegeven. Figuur 3.1 is berekend met een akoestisch harde bodem (bestrating, water) en figuur 3.2 met een absorberende bodem (grasland). De absolute nauwkeurigheid is niet aangegeven moet met een standaardafwijking van 2,5 dB(A) de absolute betrouwbaarheid en zijn onderlinge deze twee figuren met een nauwkeurigheid van

in [74]. Op basis van ervaring rekening worden gehouden voor vergelijkingen tussen resultaten in ca. 1 dB(A) mogelijk.

De resultaten in figuur 3.1. en 3.2 komen globaal overeen met meetresultaten [20] en [69].

3.1.2

Standaardwegprofiel

in

2 x 3 en 2 x 4 rijstroken

Wegbreedte

Voor een afstand van 40 m (2 x 3 rijstroken) of 47 m (2 x 4 rijstroken) tussen de schermen is de afscherming lager dan voor de waarden in figuur 3.1 en 3.2. Voor waarneemhoogten tot ca. 10 m bedraagt de afname ca. 1 dB(A). Bij reflecterende schermen en 2 x 4 rijstroken kan dit 2 tot 3 dB(A) zijn. Dit is gebaseerd op aanvullende berekeningen met SRMII.

Verkeerssarnenstel!ing en rijsnelheid

In het onderzoek [74] is niet aangegeven welk verkeerssamenstelling en rijsnelheid is gebruikt. De invloed op de gegeven waarden is naar verwachting beperkt.

3.1.3

Variaties

Het effect van parallelle schermen langs een 2 x 4 rijstroken weg blijft beperkt tot ca 12 dB(A), omdat een aantal rijstroken niet meer effectief worden afgeschermd. Het is te overwegen een derde scherm in de middenberm te plaatsen. Dit moet een vergelijkbare hoogte hebben ais het scherm aan de buitenzijde van de weg (inschatting). In de literatuur is hierover geen systematische informatie te vinden. De extra reductie wordt geschat op 3 dB(A). ZOAB

De reducties in bronvermogen die met open asfalt bereikt worden, zullen globaal ook op de waarneempunten optreden.

25


j

c:

iIl ~

..••

••'"~

++ +

E

ham labs.

=-'E' ti.. c:

-1

•+

-1

abs. 7

1

,

hard labs.

waarneem hoOgte 151'11+

·2

9

·2

10

10m"

I

15m

•

ham

n

El

12

7

11

0

10

5m+

9-

12

7

10

5

9

1.5m+ .\""

25m

SOm lOOm

AflIland tot de kuip.

11

: J

Figuur 3-1: Schermwerking bodem (TOMAS) [74]

voor evenwijdige

schermen en een weg op maaiveld, harde

! I

I

I I I !

I

I

I

!

E

'5••

..

~

'E'

..••

'" ;

Scherm c:

~

E

..

'5••

hard

alls.

-1

-1

ham

abs.

2

8

++ + ++

I

$

~ I

•

'1" 1

I

15

15

9

12- 15

abs,

waameem hoogte

3

10

15m"

7

14

10m"

9

15

Sm .•

12-

15

1.5m+

hard

~". 25m

SOm lOOm

AflIland tot de kuip.

Figuur 3-2: Schermwerking voor evenwijdige absorberende bodem (TOMAS) [74]

•

schermen en een weg op maaiveld

26


3.2 Kulpconstructles: verdiept aangelegde weg 3.2.1 Basis: nomogrammen Er zijn twee (groepen van) bronnen met bruikbare gegevens: Duits schaalmodel onderzoek [20] en berekeningen met TOMAS [74]. Alleen de Duitse litteratuur geeft nomogrammen. De resultaten zijn niet volledig met elkaar in overeenstemming, net als bij de referentieconstructie in paragraaf 3.1. Beide bronnen zijn gebaseerd op wegen met 2 x 2 rijstroken. Het Duitse onderzoek gaat uit van 25 m afstand tussen de kuipwanden, bij de berekeningen met TOMAS is dit 30 m. De volgende vijf nomogrammen zijn geselecteerd en geven een goede indruk van de afscherming die bereikt kan worden. Figuur nr

Afstand tussen kuipwanden in m

Weghoogte t.o.v. maaiveld in m

3.3 3.4 3.5 3.6

25 25 25 25

-4 -8

-4 -8


Schermhoogte op kuipwand, t.O.V. maaiveld in m

-----

2 2

bij kuipconstructies

In paragraaf 3.2.2. is een toelichting bij de nomogrammen

gegeven.

Per schermvorm uit tabel 3 is een nomogram van de afscherming gegeven voor een akoestisch harde en een akoestisch absorberende uitvoering van de kuipwanden. De absolute nauwkeurigheid van de nomogrammen is 2,5 dB(A). Een onderlinge vergelijking tussen de nomogrammen is met een marge van 1 dB(A) mogelijk (opgave in de literatuur). In paragraaf 3.2.3 worden richtlijnen gegeven voor het gebruik van de nomogrammen voor de standaard 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken autosnelweg op maaiveld niveau. De hiervoor afgeleide schermwerkingen zijn minder nauwkeurig dan hierboven is aangegeven.

27


= 4 m = 25m

Diepte kuip Basisbreedte

,... ct ...,

tO 10

16

12 P'Ä

:z:

L!I

:z: :::I ~ Lo.I

10

:z:

-

l.--.r

-

l1J

Ei 2.'m

"'t

I:

/

/

"...

...•. y ./

,,--- ....-.

r:-s-

0

~

.-'~

-

.-

~

~

~

-

Berekeningen met TOMAS op 1,5 m hoogte, zacht overdrachtsgebied

:.--- ..". ....-.:» .'" ~m

7 m .i> 1

10m

,

lei

,.., ct ...,

tO

0

Absorberend

12

:z:

-

L!I

:z: ~ Lo.I

.

Ei

:::I

0

:z:

-x:

"'t

0

/

••••

V.....,. ~

s ,.

--

2.'m

.",~.

..~

Sm

I ..,..", ~

::...;....;.;;; I""

-.----- ---...-..-

---

Berekeningen met TOMAS op 1,5 m hoogte, hard overdrachtsgebied

lOm

~ IS:

I

...•.

25:

"'t5:

35:

ENTF'ERNUNG ZUR 5TUETZHAUER

IN H

I

KC "

Reflecterend

Voor grotere afstanden blijft de schermwerking ongeveer gelijk, als de verhouding tussen hoogte en afstand gelijk blijft. Op 10 m hoogte en 90 afstand geldt dezelfde schermwerking als op 5 m hoogte en 45 mafstand.

Figuur 3-3: Nomogram

voor kuipconstructie

met de weg op 4 m beneden maaiveld (20)

28


Diepte kuip Basisbreedte

,..

c: "" ~

0

= =

Sm 25m

L-J

16

12

z U3

Z

::3

Cl:: W 0

-I: Z

lof

D Absorberend

,..

16

c:

""l:I:l 0

12

z L!I

z

B

::3

Cl:: W 0

-1: Z

I.f

0

s

IS:

2S:

'iS:

35:

E:NTF"ERNUNG ZUR STUETZMRUE:R

Reflecterend

IN M

Voor grotere afstanden blijft de schermwerking ongeveer gelijk, als de verhouding tussen hoogte en afstand gelijk blijft. Op 10 m hoogte en 90 afstand geldt dezelfde schermwerking als op 5 m hoogte en 45 m afstand.

Figuur 3-4: Nomogram voor kuipconstructies

met de weg op 8 m beneden maaiveld [20]

29


Diepte kuip Basisbreedte Schermhoogte

= =

=

4m 25m 2m

----LS

i6

•.•.

...,

tE:

a:l

0

12

Z L!)

Z

:::J

ti:: W

0

z

lof

1:: 0 Absorberend

,.. ...,

16

tE:

a:l

0

12

2.5m

z 1.0

z

e

:::J Cl::: W

0 Z

-1: 0

s

Reflecterend

E:NTF"E:RNUNG ZUR STUETZI'IAUER

IN 1'1


Figuur 3-5: Nomogram voor kuipconstructie hoge schermen op de kuiprand (20)

met de weg op 4 m beneden maaiveld en 2 m

30


Diepte kuip Basisbreedte Schermhoogte

= = =

Sm 25m

2m

---LJ-

16

,..

a: v

te

0

:z: l.!:l

z

:::J a: w 0 :z: I:

Absorberend 16

...• a:

v

te

0

12

:z: l.!:l

:z

:::J a: w 0

-I::z

e 'i

0 S

IS

'iS

2S

ENTF'ERNUNG ZUR STUETZHAUER

Reflecterend

'N ti


Figuur 3-6:Nomogram voor kuipconstructie hoge schermen op de kuiprand [20]

met de weg op 8 m beneden maaiveld en 2 m

31


3.2.2 Toelichting

bij de nomogrammen

In de nomogrammen staat langs de horizontale as de afstand van de ontvanger tot de zijkant van de kuip. De afscherming is langs de verticale as uitgezet. Als referentie dient een weg op maaiv~ldniveau. In de nomogrammen staan steeds vier curven. Deze hebben betrekking op de waarneemhoogten. Deze liggen 2,5; 5; 7,5 en 10 rn hoogte boven maaiveld. Van elke constructie zijn twee varianten gegeven, de bovenste met absorberende schermen of wanden, de onderste met harde wanden. De literatuur geeft weinig gedetailleerde informatie over de verkeerssamenstelllng en de rijsnelheid. Gezien de datum van de schaalmodelmetingen (eind 70-er jaren) kan uitgegaan worden van DAB. De geluidabsorberende wanden in het modelonderzoek hebben een absorptiecoëfficiënt van 0,6. in de literatuur is aangegeven dat dit overeenkomt met een ÁLA•a•Slr van ca. 4 dB(A). De dwarsprofielen zijn in de literatuur tot 45 m gegeven. Voor grotere afstanden blijft de schermwerking ongeveer gelijk als de verhouding tussen waarneem hoogte en de afstand tot de kuip gelijk blijft. Op 10 rn hoogte, 90 m afstand geldt dezelfde schermwerking als op 5 rn hoogte en 45 m afstand. In de figuren zijn de resultaten met het rekenmodel TOMAS ook opgenomen. Deze zijn niet volledig vergelijkbaar omdat de afstand tussen de kuipwanden 30 rn bedraagt, de weg op 5 m beneden maaiveld ligt en de waarneem hoogte bij TOMAS 1,5 rn is. Voor deze situatie en waarneemhoogte geeft TOMAS een hogere schermwerking dan het schaalmodelonderzoek.

3.2.3 Standaard wegprofiel


De resultaten uit figuur 3.3 t.m.3.6 laten zien dat een kuipconstructie met harde wanden akoestisch geen grote afscherming oplevert. Rond of boven de zichtlijn is de afscherming beperkt of zelfs negatief als gevolg van de reflecties tussen de kuipwanden. Om enige afscherming te geven zijn absorberende kuipwanden nodig. En in het geval er schermen op de kuiprand worden geplaatst, dienen deze ook absorberend te worden uitgevoerd. Ook met absorberende schermen treedt bij brede kuipconstructies (2 x 3 en 2 x 4 rijstroken) pas op grote afstand (meer dan 50 m) een wezenlijke afscherming op. Voor deze wegen heeft een kuipconstructie akoestisch weinig extra's te bieden. Er zijn al snel schermen nodig op de kuipwanden. En op dat moment is er akoestisch weinig onderscheid meer met de referentreconstructie.

32


3.2.4 Variaties in kuipconstructie ZOAB

De invloed van ZOAB bestaat bij 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken alleen uit het lagere bronvermogen. ZOAB draagt niet wezenlijk bij aan onderdrukking van reflecties in dergelijk bredekuipconstructies. De schermwerkingblijft gelijk.

Geluidabsorberende kuipwand

In [69] is op basis van (andere) schaalmodelmetingen vastgesteld dat absorberende beldeding van de kuipwand alleen een wezenlijke bijdrage oplevert als de wand een hoogte heeft die minimaal gelijk is aan 20% van de kuipbreedte. Voor 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken is dit meer dan 8 m. Het heeft in het algemeen dus geen zin bij deze wegprofielen de kuipwand absorberend uit te voeren. Eveneens in [69] is aangegeven dat bij smalle en diepe kuipen het niet noodzakelijk is de onderste 1,5 m boven het wegdek absorberend uit te voeren. In verband met spatwater zijn andere, onderhoudsvrije constructies mogelijk.

Kuipwand onder een helling

Akoestisch kan een schuin verlopende kuipwand nog wel wezenlijke voordelen bieden, ook bij brede constructies. Omdat aan deze en vergelijkbare constructies in het voorjaar van 2000 onderzoeksresultaten van berekeningen worden verwacht in het kader van het project "Hellende Schermen" van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde. Dit wordt hier niet verder uitgewerkt.

3.2.5 Akoestisch onderzoek Brede kuipconstructies zijn akoestisch vergelijkbaar met de constructie. Met twee parallelle schermen. Dat betekent dat het akoestisch onderzoek op dezelfde wijze kan worden opgezet.

33


3.3 Tweezijdige tulfelconstructies 3.3.1

Basis: nomogrammen

In de literatuur zijn voor het handboek alleen bruikbare gegevens voorhanden over 2 x 2 rijstroken met een tweezijdige luifel. Deze zijn gebaseerd op Duits onderzoek aan schaalmodellen [20]. De verdiepte ligging van de luifels in dit onderzoek is een handicap voor het gebruik. De resultaten bieden echter voldoende handvaten om ook voor wegen op maaiveld uitspraken te doen. De volgende Vijf nomogrammen zijn geselecteerd en geven een goede indruk van de afscherming die bereikt kan worden. Figuur nr

Luifelhoogte in rn

Luifelbreedt einm

3.7 3.8 3.9

8 8 8

6 6 12.5

2

Recht Recht Recht

3.10

8

12.5

2

Recht

3.11

Plaats opening

Scherm hoogte op luifelrand inm

12.5


Rechterwan d

Talud

bij luifels

In paragraaf 3.3.2. is een toelichting bij de nomogrammen

gegeven.

Per schermvorm uit tabel 1 is een nomogram van de afscherming gegeven voor een akoestisch harde en een akoestisch absorberende uitvoering van wanden en luifel. De absolute nauwkeurigheid van de nomogrammen is 2,5 dB(A). Een onderlinge vergelijking tussen de nomogrammen is met een marge van 1 dB(A) mogelijk (opgave in de literatuur). In paragraaf 3.3.3 worden richtlijnen gegeven voor het gebruik van de nomogrammen voor de standaard 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken autosnelweg op maalveldniveau. De hiervoor afgeleide schermwerkingen zijn minder nauwkeurig dan hierboven is aangegeven voor de nomogrammen.

34


Diepte kuip Basisbreedte Luifel

,..

...,a: tG Cl

= 8m = 25m = Sm

L..-.T

i6

12

Z Ll:l

z

El

::J 0::

LiJ Cl

Z

1:: 0

Absorberend

,..

a: ..., tG Cl

16

12

z Ll:l

z

El

::J 0::

LiJ Cl

1:: Z

'1

0

S

IS

ENTrERNUN6

2S

'1S:

3S

ZUR STUETZI1AUER

Reflecterend

IN 11


Figuur 3-7: Nomogram voor ingegraven tweezijdige luifel met opening in het midden [20]

35


Dieptel breedte =8125m Luifel = Sm Schermhoogte

,... a: ""te

=

~

2m

111

0 Z L!:I

z

1111

::;l a:

lol

Cl

z

-::E:

Ei

2 Absorberend

la ,... a:: ""te

Cl

111

Z L!:I

z ::;l ct:

1121

lol

Q

z

-1:

6

Reflecterend

ENyrERNUNG 2UR STUET2MRUER IN "

Voor grotere afstanden blijft de schermwerking ongeveer gelijk, als de verhouding tussen hoogte en afstand gelijk blijft. Op 10 m hoogte en 90 afstand geldt dezelfde schermwerking als op 5 m hoogte en 45 m afstand.

Figuur 3-8: Nomogram voor ingegraven tweezijdige luifels met opening in het midden en een scherm op de luifelpunt [20]

36


= 8m

Diepte kuip Basisbreedte ·Luifet

=25m

::12.5 m

~

.

18

,... a:: ..., a:J

10

..

z 1.!1

IB

-

6

z ::3 a:: w 0 z ,;:

-::- -- -..--2.sm

1'"1

i>

10m

2 Absorberend I8

,...

a:: ..., a:J

0

1'"1

z L!l

z ::3

a:: w

0

z ,;:

-

2.sm IB

t-> l.--'

--- ---- --~

6

~

2

- --..-- ---

~

s

.

~

. ~

-

--

-

10m

IS:

JS:

EHTF"E:RNUNG ZUR STUETZHRUER

Reflecterend

IN '"

Voor grotere afstanden blijft de schermwerking ongeveer gelijk, als de verhouding tussen hoogte en afstand gelijk blijft. Op 10 m hoogte en 90 afstand geldt dezelfde schermwerking als op 5 m hoogte en 45 m atstand.

Figuur 3·9: Nomogram voor luifel met asymmetrische opening

[20]

37


Dieptel breedte =8125 m Luifel =12.5m Schermhoogte

,.. •...

Ol

25 ••• -",

--

--- - ,-.-

1'-1

Z IS

z

2 m

18

tI:

ca

=

~

sm

10m

1111

:::J ct:

I.&J

Ol

z

-::t:

6

:2

,..

ca

Ol

-

-2,5m

l"'l

z L!l

z

~

:::J ct:

z

-::t:

- -----Sm

lil!

..,..,.....-

I.&J Ol

Absorberend

18

tI:

•...

I

6

~

75 ••• .;...-

~

.

~

10m

:2 S

ENTfERNUNG

Reflecterend

:2S

IS

ZUR STUETZMAUER

IN M

Voor grotere afstanden blijft de schermwerking ongeveer gelijk. als de verhouding tussen hoogte en afstand gelijk blijft. Op 10 m hoogte en 90 afstand geldt dezelfde schermwerking als op 5 m hoogte en 45 mafstand.

Figuur 3-10: Nomogram

voor luifel met asymmetrische

opening

en scherm op de luifelpunt

[20J

38


Diepte kuip Basisbreedte Luifel

= 6/am

=

25m =12,5m

29 ""a: ~

tIJ

0

Z LO

z

2,Im

lei

12

-::::

~

-

~

10m

:::l l% W 0

-z 1:

a '"i

Absorberend

2121

"" ct ~ te

0

Z LO

z

-

2,$m

15

t::~

12

10m

:J

l% W

0

-z1:

a '"i

IS; ENTFERNUNG

Reflecterend

41S;

ZUR STUETZMRUER

IN M


Figuur 3-11: Nomogram [20]

voor luifel met asymmetrische

opening

en aan één zijde een talud

39


3.3.2 Toelichting

bij de nomogrammen

In de nomogrammen staat langs de horizontale as de afstand van de ontvanger tot de zijkant van de luifel. Voor asymmetrische geplaatste openingen hebben de nomogrammen steeds betrekking op de zijde metde hoogste afscherming. De afscherming is langs de verticale as uitgezet. Als referentie dient een weg op rnaaiveldniveau, In de nomogrammen staan steeds vier curven. Deze hebben betrekking op de waarneemhoogten. Deze liggen 2,5; 5; 7,5 en 10 m hoogte boven de luifelrand. dat is de afschermende rand van de luifel. Van elke constructie zijn twee varianten gegevens. de bovenste met absorberende luifel, de onderste met akoestisch harde luifels (geen absorptie). De literatuur geeft weinig gedetailleerde informatie over de verkeerssarnenstelling en de rijsnelheid. Gezien de datum van de schaalmodelmetingen (eind 70-er jaren) kan uitgegaan worden van DAB. Verder wordt Sm aangegeven voor de afstand tussen de buitenste rijlijn en de luifelwand. De geluidabsorberende wanden in het modelonderzoek hebben een absorptiecoëfficiënt van 0,6. In de literatuur is aangegeven dat dit overeenkomt met een LlLA.a.str van ca. 4 dB(A). Het akoestisch karakter van de bodem in het overdrachtsgebied is in [20) niet aangegeven. In het Duitse rekenmodel is deze eigenschap minder nadrukkelijk verwerkt dan in de Nederlandse rekenmodellen. Omdat de waarneempunten nabij de weg liggen. is een harde bodem het meest waarschijnlijk.

3.3.3

Standaard wegprofiel


Met de hierna beschreven correcties is uit de nomogrammen nog een redelijke voorspelling te geven van de schermwerking voor een 2 x 3 rijstroken weg. De correcties voor verdiepte ligging en voor grotere afstanden zijn ook van toepassing op een weg van 2 x 3 rijstroken. Door de correcties loopt de nauwkeurigheid echter terug tot 3 à 4 dB(A). Voor een 2 x 4 rijstroken weg neemt de betrouwbaarheid niet zinvol nauwkeurig te rekenen. Correcties voor 2 x 3 rijstroken

nog verder af, en is het

Het standaard wegprofiel ligt in Nederland op maaiveldniveau en niet verdiept, zoals in de nomogrammen. Dit kan worden verrekend met een globale aftrek van 2 dB(A) op de in de nomogrammen aangegeven schermwerking. Daarbij moet erop gelet worden dat: op korte afstand (tot ca. 45 m) de curven in de nomogrammen nog steeds betrekking op de waarneem hoogte ten opzichte van de luifeltop. Met een luifeltop op 9,5 m boven maaiveld betekent dit een minimale waarneem hoogte van ca. 12 m. Op lager gelegen waarneem punten op korte afstand achter de luifel kan een wezenlijk hogere afscherming bereikt worden. In de literatuur zijn hierover echter geen systematische gegevens te vinden.

40

Handboek.bijzondereafscbermende~ties

op grotere a.fstand .de curven betrekking hebben op de hoogte ten opzichte van lol
De invloed van de rijsnelheid en verkeerssamensteJlingop de schermwerking is beperkt. In eerste instantie is de opening tussen de luifeltoppen maatgevend, zie echter ook de opmerking over laagfrequent geluid in paragraaf 3.3.6.

Opening tussen luifels

Eventueel kan de schermwerkinguit de nomogrammen met tabel 5 verder gecorrigeerd worden voor de verhouding tussen wegbreedte en opening tussen de luifels. De tabel is gebaseerd op beschikbare literatuurgegevens, waarin grotere breedten dan 25 m niet voorkomen, wel kleinere. In eerste instantie kunnen de correcties ook bij bredere profielen worden gebruikt. Maatgevend is de verhouding B/A in tabel 2. Afstand tussen fuifelwanden (A)

tn rn

Opening tussen luifelpunten (B) in m

25

9

20

25

8 13

15

9

Verhouding BIA

Globale toename in schel'mwerking in dB(A) (een negatieve waarde betekent een afname) +1

o

ca. 0

o tot-1

Tabel 5 : Invloed van de wegbreedte en de afstand tussen de tussen de luifelpunten op de afscherming Maximum opening

Als vuistregel kan worden aangehouden dat de voordelen van een luifelconstructie verloren gaan als de opening tussen de luifeltoppen breder is dan ca. 70% van de afstand tussen de luifelwanden. Een dergelijke schermconstructie heeft bij 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken meer het karakter van een kuipconstructie (verdiepte wegligging) of een brede weg met aan weerszijden rechte schermen.

3.3.4 Variaties in iuifefconstructie Door de weg in tekapselenmeteenluitel ontstaat onder de luifels een nagalmveld. Als vuistregel geldt een maximum opening tussen de luifeltoppen van ca. 30% van de afstand tussen deluifelwanden.Dit nagalmveld verhoogt het emissieniveau (bronvermogen). De verhoging ligt in de orde van 3 tot 5 dB(A), zie ook figuur 1.2 en 1.7. In de nomogrammen in paragraaf 3.3.1 is hiermee rekening gehouden.

41


3.4 Tentconstructies: lichte en lichtdoorlatende overkapping van een weg op maaiveldniveau 3.4.1 Basis: nomogrammen In figuur 3.12 is een nomogram gegeven dat is gebaseerd op één onderzoek in opdracht van Rijkswaterstaat [67]. Het betreft een weg met 2 x 2 rijstroken. Het onderzoek doet geen uitspraken over de betrouwbaarheid van de resultaten. Op basis van praktijkervaring is een goede indicatie van de ordegrootte van de afscherming te verwachten. Ook het verloop van de lijnen met gelijke afscherming geeft naar ervaring een goed beeld van het verloop in de praktijk. De volgende opmerkingen zijn verder te maken. in het onderzoek is een verhoging van 10 dB(A) van het geluid binnenin de tent aangenomen. Vergelijkbare waarden worden in de literatuur ook genoemd, zie ook paragraaf 1.7.6. De werkelijke waarde is sterk afhankelijk van de aanwezigheid van absorberende bekleding van wanden en plafond. Het aanbrengen van absorptie is daarom een belangrijk hulpmiddel. Bij aanwezigheid van veel absorptie is de verhoging van het geluidsniveau in de tent te beperken tot 5 dB(A). Om de vereiste hoeveelheid absorptie toe te kunnen passen zal dit deels ook tegen de dakconstructie aangebracht moeten worden. Dit deel van het dak zal niet meer lichtdoorlatend zijn. de geluidsreductie naar de omgeving is sterk afhankelijk van de geluidsisolatie van de schil (de wanden en het dak) van de constructie. Voor geluidsreducties in de omgeving van meer dan 15 dB(A) moet hier nadrukkelijk rekening mee worden gehouden. Dit kan ingrijpende gevolgen hebben voor zowel de constructie als de daglicht toetreding en het onderhoud (praktijkervaring bij Milieuvergunningen). In paragraaf 3.4.3 worden richtlijnen gegeven voor het gebruik van het nomogrammen voor het standaard wegprofiel van 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken op maaiveld.

44


1_·· I

40 30 20 6

10

~I

25

1

300

200 Afstand in m.

Figuur 3-12: Globaal nomogram voor afscherming met een tentconstructie. nauwkeurigheid is beperkt tot ca. 4 dB(A).

3.4.2 Toelichting

De absolute

bij de nomogrammen

In het nomogram staat langs de horizontale as de afstand van de ontvanger tot de zijkant van de tent. De waameemhoogte is langs de verticale as uitgezet. Als referentie dient een weg op maaiveld. In het nomogram staan curven met gelijke afscherming. De getalswaarde is echter sterk afhankelijk van de uitgangspunten voor absorptie in de tent en de materiaalkeuze van de schil. Bij het onderzoek is uitgegaan van een verhoging van het geluidsniveau door reflecties met 10 dB(A).

in de tent

Voor de geluidsisolatie van de tent is gerekend met een waarde van ca. 25 dB(A) (12 mm dlklexaan), In het nomogram is duidelijk de invloed te zien van het grote oppervlak van het dak. Het geluid breidt zich als een halve bol uit die op het dak staat. Er is niet gerekend met ventilatievoorzieningen.

3.4.3 Standaard wegprofiel


De invloed van de wegbreedte valt uiteen in twee delen. De bijdrage in het geluidsniveau in de tent en het oppervlak van de tentconstructie . Het geluidsniveau in de tent wordt behalve door het verkeer bepaald door de verhouding tussen het aantal m2 absorptie per volume eenheid. Als uitgegaan wordt van een geheel lichtdoorlatend dak, wordt geen extra absorptie aangebracht

45


als de weg breder wordt. Dit betekent dat het geluidsniveau in de tent met 1 tot 2 dB(A) oploopt, boven op de toename door het grotere aantal voertuigen. Deze laatste bijdrage valt weg bij de vergelijking met de referentiesituatie. zodat de schermwerking uiteindelijk met 1 tot 2geluidsvermogen. Het geluidsvermogen dat de tent afstraalt is evenredig met zijn oppervlak. Bij een verbreding van 2 x 2 naar 2 x 4 rijstroken wordt het dakoppervlak ruwweg tweemaal zo groot. Dit betekent een verhoging van het bronvermogen met 3 dB(A). Wegbreedte 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken

Als beide effecten worden samengevoegd zal een verbreding tot 2 x 4 rijstroken op meer dan ca. 30 m afstand een afname in afscherming opleveren van ca. 4 dB(A). Dichterbij blijft de afname beperkt tot ca. 1 dB(A). Bij een verbreding tot 2 x 3 rijstroken kan de afscherming met ca. 2 dB(A) afnemen.

Verkeerssamenstelling en rijsnelheid

Kieren en naden

De invloed van de rijsnelheid en verkeerssamenstelhng op de schermwerking is ongeveer even groot als bij een vrije veld situatie. De invloed op de schermwerking is dus beperkt. Alleen bij hoge percentages zwaar vrachtverkeer kan een meer dan evenredige afname in afscherming optreden, omdat de geluidsisolatie van de tentconstructie laagfrequent belangrijk lager is dan midden en hoogfrequent. Bij toepassing van materialen met een geluidsisolatie van meer dan 20 dB(A), moet het oppervlak van de naden en kieren beperkt blijven tot minder dan 0,5 % van het oppervlak van de tent. Het percentage neemt exponentieel af met toenemende geluidsisolatie.

3.4.4

Variaties in tentconstructies

Absorptie tegen wanden en plafond

In [49] is een vrij simpel en redelijk betrouwbaar rekenmodel te vinden, waarmee het geluidsniveau in tunnels en tentdaken is te berekenen. Bij het invullen van de absorptiecoëfficiënten van materialen moet men zich goed realiseren dat laboratoriumwaarden in de praktijk erg optimistisch blijken. In de zaalakoestiek wordt hier voorzichtig mee omgegaan en komen grote discrepanties voor. In een tentconstructie wordt het verschil tussen laboratorium en praktijk door vervuiling nog groter. In de praktijk zijn absorberende constructies met een absorptiecoëfficiënt van meer dan 0,5 moeilijk te realiseren, gezien andere eisen zoals lichtopbrengst en onderhoud. laagfrequent zijn waarden van meer dan 0,25 moeilijk te realiseren (ervaringsregels),

Tussenwand

De aanwezigheid van een (gesloten) tussenwand heeft op zichzelf geen invloed op de schermwerking van de constructie naar de omgeving. Het biedt echter de mogelijkheid meer absorptie toe te voegen in de tent en kan daarmee een kleine positieve bijdrage in de orde van 1 dB(A) geven aan de afscherming. in enkele ontwerpen in de literatuur speelt de middenwand een belangrijke rol bij de vormgeving van ventilatie en daglicht voorzieningen. En deze vormgeving is zeer belangrijk voor de akoestische prestatie. De aanwezigheid van de wand is akoestisch echter geen parameter.

46


Materiaalkeuze voor de schil

Constructies die daglicht doorlaten zullen uit veiligheidsoverwegingen in kunststof worden uitgevoerd. Dit zijn van nature lichte materialen met een lage geluidsisolatie. Een veel gebruikte oplossing uit de bouwakoestiek is om hiervan een spouwconstructie te maken. Voorbeelden zijn dubbel glas. en de woningscl1eidende wand bij houtskeletbouw (25 mm gipsplaat. op een spouw van ca. 200 mrn). Een spouwconstructie kan echter behoorlijk vervuilen en stelt aparte eisen aan het onderhoud. Anderzijds is met enkelvoudig PMMA de geluidsreductie naar de directe omgeving beperkt tot ca. 15 dB(A). Pas op enige afstand (in de orde van 20 tot 40 rn) zijn hogere waarden mogelijk omdat de afstandsdemping weer mee gaat spelen. In de literatuur worden op veel plaatsen tabellen met de geluidsisolatie van materialen gegeven. Voor het ontwerp is de exacte waarde niet echt van belang. Als vuistregel kan daarom worden aangehouden dat met enkelvoudige doorzichtige materialen een geluidsisolatie tot 25 dB(A) bereikbaar is; met spouwconstructies van lichte materialen normaal gesproken waarden tot ca. 35 dB(A) realiseerbaar zijn; steenachtige materialen van ca. 70 tot 100 kg/m2 een isolatie van ca. 35 dB(A) hebben; waarden boven 45 dB(A) zware, veelal betonnen constructies vereisen van minimaal 150 mm dikte.

ZOAB

De invloed van ZOAB op de afscherming is in eerste instantie beperkt tot de afname in bronvermogen. Op de schermwerking is de invloed klein.

3.4.5 Akoestisch onderzoek Het akoestisch onderzoek aan een tentconstructie is met het Rekenvoorschrift niet uit te voeren. Er is geen wettelijk kader voor. Er zijn echter wel degelijk goede berekeningen mogelijk met behulp van het rekenmodel voor industrielawaai. In combinatie met het rekenmodel voor het geluidsniveau in de tent in [49] zie ook paragraaf 3.4.4, is een verantwoord alternatief op het Rekenvoorschrift voorhanden.

47


3.5 Bunkers, weg op maaiveld niveau 3.5.1

Basis: nomogrammen

Er is onderscheid mogelijk in bunkers en bunkers met ventilatiestroken. plaats wordt ingegaan op de ventilatiestroken. Er zijn geen nomogrammen

Op deze

op te stellen op basis van literatuurgegevens.

Bij de schermwerking zijn twee onderdelen te onderscheiden: 1 geluidsoverdracht via de ventilatieroosters en voorzieningen 2 verhoogde geluidsuitstraling vanuit de tunnelmond.

voor daglicht;

Punt 1 vormt een apart ontwerp dat erg veel parameters kent en dus moeilijk beknopt is weer te geven. Het bevat elementen uit bijna alle disciplines van de akoestiek. In de literatuur is aan deze voorziening veel aandacht besteed, waarbij de nadruk eerder ligt op veiligheid, licht en uitlaatgassen dan op geluid. In kwalitatieve zin blijkt uit de literatuur dat afschermingen van ca. 20 dB(A) mogelijk zijn. met ventilatiesleuven en daglichtvoorzieningen. Ten aanzien van punt 2 zijn in de literatuur alleen opmerkingen in algemene zin gegeven. Aanbevolen wordt de tunnel (of tent of bunker) over een afstand van twee tot driemaal de doorsnede van de tunnelmond goed te absorberen. De enige kwantitatieve gegevens die zijn gevonden betreffen de invloedssfeer van de tunnelmond. in verhouding tot een weg zonder tunnel. Dit is het gebied waar de geluidsbelasting door de tunnelmond wordt verhoogd. Deze afstand varieert tussen 60 en 100m rondom de tunnelmond. Op basis van een schatting kan 60 m worden aangehouden bij een goed absorberende bekleding van plafond en wanden van de tunnel en 100 m indien dit niet gebeurt.

3.5.2



In paragraaf 3.4.2 is voor tentconstructies aangegeven welke invloed de wegbreedte heeft op de afscherming van gesloten constructies, zonder ventilatiesleuven. Deze ligt in de orde van maximaal 4 dB(A). Bij een goed ontwerp van een bunker, speelt de geluidstransmissie enkele rol. en is deze waarde niet relevant.

via de wal geen

De geluidsisolatie naar de omgeving wordt bepaald door de ventilatieopeningen. De relatie tussen deze openingen en de wegbreedte bepaalt daarmee de invloed op de afscherming. Uit de literatuur blijkt dat de invloed van de vorm en de plaats van de ventilatievoorzieningen groter kan zijn dan de grootte van de opening. Verkeerssamenstelling en rijsnelheid

De invloed van de rijsnelheid en verkeerssamenstelling op de schermwerking beperkt. Het ontwerp van de ventilatieopeningen bepaalt de afschermende werking.

is

48


3.5.3 Variaties in bunkerconstrudie:

de ventilatieopeningen

Op deze plaats in de handleiding wordt de invloed van het ontwerp van de ventilatievoorziening besproken. In de literatuur komen de volgende twee uitvoeringen

aan de orde (zie ook fig.

1.11); 1

een geknikt coulissen rooster dat over de gehele wegbreedte is aangebracht. Hieraan zijn metingen verricht die in [55] summier zijn weergegeven.

2

Coulissendempers in de meer traditionele zin van platen glas of steenwol geplaatst in kaders, met een zekere spleet breedte en een zekere diepte of afstand die de lucht aflegt tussen de coulissen. Hieraan is met name gerekend.

De geluidsisolatie van coulissendempers is evenredig met de verhouding tussen (in aanzicht) de lengte van het absorptiemateriaal en het oppervlak waar de lucht doorheen stroomt. Bij grote parallel geplaatste coulissen is deze verhouding gelijk aan 2/d met de afstand tussen de coulissen [37]. Uit de installatieakoestiek is bekend dat de dikte van de coulisse (minimaal 100 mm dik) ook een rol speelt, maar minder prominent. Een kleine onderlinge afstand betekent een hoge geluidsisolatie maar ook een hoge stromingsweerstand. Verhoudingen die in de literatuur worden genoemd en toegepast variëren in de orde van 15 of minder. Een tweede parameter is de afstand die de lucht (en het geluid) tussen de coulissen door moet afleggen. De demping is hiermee evenredig. Er is echter een maximum. Voor een afscherming van 15 tot 25 dB(A) zijn lengten van 2 m en meer nodig (en niet ongebruikelijk). Boven 4 m heeft verlenging nauwelijks meer invloed op de isolatie. Ten derde worden in de literatuur effecten gemeld die met de absolute afstand tussen de coulissen te maken hebben. Als deze in de orde van 0,3 m komt kunnen geluidsgolven met een kleinere golflengte betrekkelijk ongestoord tussen de coulissen doorlopen. Bij 0,3 m hoort een frequentie van 1000 Hz. Samengevat zijn er verschillende vormen van coulissen mogelijk, zolang bovengenoemde kenmerken maar van toepassing blijven. De inbouwhoogte van een vlak gelegd rooster ligt in de orde van 2 tot 4 m, de afstand tussen de coulissen in de orde van grootte van 0,3 m en de coulissen zelf zijn tenminste 100 mm dik. Tenslotte wordt in de literatuur [10,37] een richtingseffect gemeld, dat mogelijk door metingen is bevestigd. Geluid dat door een coulissendemper heen gaat, komt er enigszins gebundeld uit. De geluidsgolven met een grote richtingscomponent haaks op de stromingsrichting worden immers effectief door de demper geabsorbeerd. Dit is een reden om de coulissen naar binnen hellend te plaatsen

49


(figuur 1.10). In [69] wordt hiervoor een maximum hoek van 30 graden aanbevolen, in verband met daglichttoetreding.

3.5.4 Akoestisch· onderzoek Er is voldoende bekend over de geluidsisolatie van coulissendempers om een betrouwbare prognose van de geluidsbelasting te kunnen geven. Hiermee is echter in Nederland nog geen praktijkervaring opgedaan, zodat rekening moet worden gehouden met enige overdimensionering in het ontwerp. Afschermingen van 16 dB(A) zijn gemeten. De rekenmodellen geven aan dat ook hogere waarden bereikbaar zijn. Het akoestisch onderzoek kan niet worden verricht met het gebruikelijke Rekenvoorschrift volgens art 102 in de Wet geluidhinder. Ook in dit geval is het rekenmodel voor industrielawaai nodig, samen met een goede kennis van de demping die met coulissen is te realiseren. Tenslotte is voor tunnelmonden een mengvorm te gebruiken van het model in [49] voor bepaling van het bronvermogen en het rekenmodel voor industrielawaai voor de geluidsuitbreiding in de omgeving.

50


3.6 Tunnels Voor tunnelmonden is er akoestisch geen principieel verschil tussen (geboorde) tunnels en bunkers. Verwezen wordt naar paragraaf 1.7.6.

51


3.7 Verhoogde wegligging 3.7.1

Basis: nomogrammen

Er zijn alleen resultaten gemeld in [69] die bruikbaar zijn voor het handboek. Het betreft onderzoek aan schaalmodellen uit de jaren 70. Het wegprofiel is in verhouding tot de huidige eisen met 16 m erg smal. Voor een vergelijking met een weg op maaiveld, onatgeschermd, is een berekening in twee fasen nodig. Een vergelijking met de referentieconstructie uit dit handboek is niet goed mogelijk. Omdat het voor deze constructie de enig bruikbare literatuurgegevens deze toch in het Handboek opgenomen.

zijn, zijn

De nomogrammen uit de literatuur betreffen een weg met (smalle) 2 x 2 rijstroken op een viaduct van 10 m boven maaiveld. De eerste fase bestaat uit een vergelijking van de schermwerking van de viaductrand ten opzichte van een weg op maaiveld. Deze is in figuur 3-13 gegeven. Op 25 tot 50 m van de wegrand zijn op een waarneemhoogte van 5 m afschermingen gemeten (schaalrnodelonderzoek) van 4 tot 8 dB(A). Op afstanden van meer dan 150 m is er nauwelijks meer verschil met een weg op maaiveld. De invloed van schermen op de rand van het viaduct kan erg groot worden. De volgende drie nomogrammen zijn geselecteerd om hiervan een indruk te geven.

I nrFiguur I

3.13 3.14 3.15 3.160

Referentie constructie Weg op maaiveld Weg op viaduct 10 m Weg op viaduct 10 m Weg op viaduct 10 m

Weghoogte boven maaiveld 10

Wegbreedte inm 16

Schermhoogte inm

Schermen absorberend

10

16

5

Nee

10

16

5

Ja

10

16

5

Nee, 15 graden hellend

Tabel 6: Overzicht van nomogrammen In paragraaf 3.3.2. is een toelichting

---

---

bij verhoogde wegligging

bij de nomogrammen

gegeven.

In paragraaf 3.3.3 worden richtlijnen gegeven voor het gebruik van de nomogrammen voor de standaard 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken op maaiveld.

52


Hoogleinm.

20 10

100

150

Figuur 3-13: Nomogram voor afscherming van een weg op een viaduct. ten opzichte van een op het maaiveld [69]

Hoogte in m.

50

40

30

20

11

I

Figuur 3-14:

Nomogram voor een weg op een viaduct met akoestisch harde schermen [69]

53

Handboek bijzondere afschermende constnK:ties

HOogte In m.

50

40

30

20

10

Figuur 3-15: Nomogram voor een weg op een viaduct met geluid absorberende schermen [69]

Hoogte in m.

50

40

30 20

10

150 AfstiInd

Figuur 3-16: Nomogram scherm [69]

in m.

voor een weg op een viaduct met 15 graden naar buiten hellend

54


3.7.2 Toelichting

bij de nomogrammen

In de nomogrammen staat langs de horizontale as de afstand van de ontvanger tot de zijkant van de wegconstructie. De afscherming ten opzichte van de referentieconstructie is langs de verticale as uitgezet. De referentieconstructte varieert en is in tabel 5 aangegeven. Het eerste nomogram 3.13 legt het verband tussen een weg op maaiveld en een verhoogde ligging op een viaduct De volgende nomogrammen geven steeds de extra afscherming ten opzichte van een verhoogde weg zonder schermen. In de nomogrammen staan de lijnen met gelijke afscherming. Er is gerekend met een rijsnelheid van 80 km/uur en 10% vrachtverkeer (Duitse definitie). Verdere informatie ontbreekt. De geluidabsorberende wanden in het modelonderzoek hebben een absorptiecoëfficiënt van 0,6. In de literatuur is aangegeven dat dit overeenkomt met een àLA•a.Slr van ca. 4 dB(A). Het akoestisch karakter van de bodem in het overdrachtsgebiedis in [69] niet aangegeven. In het Duitse rekenmodel is deze eigenschap minder nadrukkelijk verwerkt dan in de Nederlandse rekenmodellen. Omdat de waarneempunten nabij de weg liggen, is een harde bodem het meest waarschijnlijk.

3.7.3



Vanwege de hoge wegligging is de invloed van de breedte van de weg op waarneemhoogten tot 10 rn beperkt. (zie ook paragraaf 3.1 en 3.2). De extrapolatie van 16 m wegbreedte naar 40 m is erg groot. Met daarbij de kanttekening dat een afstand van 40 m ook van toepassing kan zijn voor 2 x 4 rijstroken op een viaduct. Tot waarneemhoogten van 10 rn wordt het effect van de verbreding van 16 naar 40 m geraamd op een 3 dB(A) lagere afscherming. Verkeerssamenstelling en rijsnelheid

De invloed van de rijsnelheid en verkeerssamenstelling op de schermwerking is beperkt tot een strook van ca. 25 m langs de weg. De afscherming kan hier groot zijn, waardoor de lage tonen relatief belangrijk worden.

3.7.4 Variaties in verhoogde wegligging ZOAB

De invloed van absorptie tegen de wand is in de nomogrammen goed te zien De invloed van ZOAB is vergelijkbaar met die bij kuipconstructies (paragraaf 3.2) en voor de schermwerking beperkt.

3.7.5 Akoestisch onderzoek Het schaalmodelonderzoek is eigenlijk minder goed geschikt als basis voor een gedetailleerd akoestisch onderzoek. Als de resultaten uit de nomogrammen in het handboek onvoldoende betrouwbaar blijken, kan alleen een berekening met

55


TOMAS uitkomst bieden. In principe is dit model beter geschikt voor deze constructie dan het Rekenvoorschrift. Maar ook hier geld dat het model voor deze constructies niet is gevalideerd aan praktijkmetingen.

56


4. Leemten in kennis 4.1 Overzicht Bij een betrekkelijk nieuwe en ingrijpende ontwikkeling van scherm vormen is het in combinatie met het steeds gebruikelijker worden van 2 x 3 en 2 x 4 rijstroken niet moeilijk leemten in kennis aan te geven. De beperkte omvang van geschikte literatuur onderstreept dit. We beperken ons tot de hoofdlijnen. Ondanks de leemten is het op ontwerp-niveau mogelijk de prestaties van schermvormen in te schatten en te kaderen. Dit betekent dat de leemten het karakter hebben van gedetailleerde en specialistische kennis waardoor bijvoorbeeld resultaten van rekenmodellen en schaalmodellen niet goed toegankelijk zijn. De literatuur is erg fragmentarisch en wordt gedomineerd door de resultaten van Duits schaalmodelonderzoek en berekeningen met TOMAS. Deze lijken onderling in orde grootte vergelijkbare resultaten op te leveren. Voor een verdiepte wegligging (de kuipvorm) zijn nagenoeg rechtstreekse vergelijkingen beschikbaar, zie hoofdstuk 3.3. De verschillen van 2 tot 4 dB(A) zijn voor een nauwkeurig ontwerp echter nog veel te groot. Hier doet zich het gemis voelen aan praktijkmetingen. De sporadische meldingen in de literatuur duiden in ieder geval op een overeenstemming in ordegrootte. Er zijn echter veel te weinig praktijkmetingen bekend om verantwoorde conclusies te verbinden aan de verschillen tussen schaalmodellen en berekeningen. Bij de leemten in kennis worden daarom drie groepen onderscheiden: 1. op ontwerp-niveau; 2. op het niveau van algemeen bruikbare rekenmodellen resp. toegankelijke parameterstudies; 3. op het niveau van bewezen prestaties en daadwerkelijke toepassing van constructies.

4.2 leemten op het ontwerp-niveau 4.2.1 Tentconstrudies Er is eigenlijk alleen van tentconstructies weinig literatuur bekend, noch op het gebied van de materiaalkeuze noch op het gebied van parameterstudles. Op zichzelf zijn voor een parameter studie voldoende betrouwbare rekenmodellen voorhanden. In het handboek zijn enkele ruwe vuistregels gegeven, die zijn gebaseerd op inzicht en eenvoudige berekeningen met deze rekenmodellen. Een systematischere aanpak van de parameterstudie kan beter inzicht geven in mogelijkheden voor materialen en constructies van speciaal het dak.

57


4.2.2 Nomogrammen Voor een aantal schermvormen ontbreken nomogrammen voor de schermwerking in een dwarsprofiel. bijvoorbeeld voor bunkers met licht· en venttlatteopeningen. Door gebruik te maken van: de aanzetten in de literatuur; het opvragen van enkele specifieke resultaten van Duits onderzoek; beschikbare rekenmodellen voor industrielawaai, de geluidsisolatie van constructies en coulissendempers kan hierin vrij eenvoudig meer inzicht worden verkregen. Het bovenstaande is ook van toepassing op tunnelmonden. Voor de kuipvormige constructies zijn dwarsprofielen beschikbaar, respectievelijk komen deze binnenkort beschikbaar. Deze zijn gebaseerd op het rekenmodel TOMAS. Blijft het ontbreken van nomogrammen voor tweezijdige lulfekonstructies met de weg op maatveldnlveau. De beschikbare nomogrammen voor verdiepte ligging zijn voldoende voor een ontwerp, maar niet geschikt voor een gedetailleerde prognose. In eerste instantie lijkt schaalmodelonderzoek het meest geschikt voor de onderbouwing van de nomogrammen. Het opstellen op basis van rekenmodellen lijkt voor dit soort situaties minder aantrekkelijk omdat dit door de combinaties van rekenmodellen TOMAS, bouwakoestiek en industrielawaai al snel minder betrouwbaar wordt en de rekenmodellen in het geheel niet gevalideerd zijn. Deze validatie en het opstellen van een algoritme voor een berekening kan aan de hand van de praktijkmetingen plaats vinden.

4.3 Algemeen bruikbare rekenmodellen en toegankelijke parameterstudies Er zijn verwijzingen naar Duitse litteratuur die een vrij goed overzicht zouden geven van rekenmodellen aan lichtopeningen (sleuven en plaatselijk) in tentconstructies en wegen in een grondwal. De literatuur is echter niet eenvoudig beschikbaar te krijgen. Binnen de looptijd van dit project (najaar 1999) is dit ten dele gelukt omdat deze binnen Rijkswaterstaat al aanwezig was. Het is zinvol dit met een gerichte actie naar de betreffende Duitse Ministeries nogmaals te proberen voor [1] en [2, 31J. De rekenmodellen uit industrielawaai, bouwakoestiek en installatiegeluid zijn algemeen bruikbaar. Aan tentconstructies. tunnels en wegen in een grondwal daarmee vrij goed tot goed gerekend worden.

kan

Voor kuipvormige constructies en verhoogde wegligging zijn complexe rekenmodellen bruikbaar, zoals TOMAS en schaalmedelonderzoek. Het ontbreekt hier alleen nog aan een validatie op met metingen. Deze moeten uitsluitsel geven over de verschillen in de resultaten met schaalmodelfen en TOMAS.

58


In paragraaf 4.2.2 is al toegelicht dat voor luifels een goed hanteerbaar rekenmodel ontbreekt op ontwerp niveau gemist wordt. Daar is ook een mogelijke aanpak gegeven om hierin te voorzien.

4.4 Praktijkervaring Op dit gebied is voor de Nederlandse situatie bijna geen praktijkervaring beschikbaar. Maar ook in de literatuur zijn weinig metingen te vinden aan praktijksituaties. Deze kennis is nodig om de rekenmodellen verder te valideren en om uitsluitsel te krijgen over de verschillen tussen gepubliceerde resultaten met rekenen schaalmodelonderzeek.

59


60


5. Begrippenlijst

Absorptie (-coëfficiënt)

Een lage absorptiecoëfficiënt betekent dat de constructie bijna al het erop vallende geluid zal reflecteren. Een hoge absorptiecoëfficiënt betekent dat er weinig geluid reflecteert. De absorptiecoëfficiënt varieert tussen 0 en 1. In laboratoria kunnen door randeffecten hogere waarden worden gemeten. Een geluidscherm heet" geluidabsorberend" als de waarde ÀlA ••••Str groter is dan 8 dB(A). De eenheid is in Duitse normen gedefinieerd en kan in laboratoria worden gemeten

Bodemdemping, harde/zachte bodem

dB, dB(A)

Geluid gaat niet alleen rechtstreeks van de bron naar de ontvanger, maar kan op meerdere manieren via reflectie tegen de bodem bij de ontvanger komen. Het verschil in geluidsoverdracht tussen een harde bodem (bestrating, trottoir, DAB, water) en een zachte bodem (grasland, tuin) kan meerdere dB(A)'s groot zijn. de eenheid waarin het geluidsniveau wordt uitgedrukt. Dit kan per octaaf (geen toevoegsel achter dB), maar ook voor het hele spectrum. Het achtervoegsel (A) wordt gebruikt als hierbij rekening wordt gehouden met de gevoeligheid van het oor.

Dwarsprofiel

Wegprofiel in dwarsdoorsnede op de weg, met daarin contouren met gelijke afscherming ten opzichte van hetzelfde wegprofiel op maaiveld, zonder scherm maken.

Geluidabsorberend scherm

Als een scherm voldoende hoog is, geeft het Rekenvoorschrift aan, dat met reflecties tegen een scherm gerekend kan worden. Door het scherm geluidabsorberend uit te voeren kan de bijdrage van de reflectie worden verminderd. Een geluidabsorberend scherm kan de geluidsbelasting verlagen in de orde van 1 tot 2 dB(A).

Geluidisolatie van tunnels en kappen

De geluidsisolatie is een maat voor de hoeveelheid geluid die een constructie aan de ene zijde afstraalt en het geluid dat op de andere zijde van de constructie invalt. De "schermwerking" van een lichte tentconstructie wordt bepaald door de geluidsisolatie van de constructie. Daarbij spelen ook kieren een belangrijke rol evenals licht- en rookopeningen.

Geluidpad

Een beschrijving van de weg die geluid volgt van bron naar ontvanger, op het model van geluidstralen.

Gevelisolatie

Dit is de geluidsisolatie van de gevel; het verschil in geluidsniveau buiten en binnen een woning. De Wet stelt hieraan in de Woningwet eisen. Bij ontheffingsprocedures in de Wet geluidhinder kunnen hieraan ook eisen worden gesteld.

gebaseerd

61


(Gevel)reflectie

Bij de waarnemer vóór de gevel wordt het gemeten geluidsniveau verhoogd door reflecties tegen de achterliggende gevel (van de woning). De geluidsbelasting is het geluidsniveau dat ter plaatse optreedt als de gevel geen geluid reflecteert.

Heliingcorrectie

Bijeen sterk hellende weg geef teen voertuig meer geluiciaf. De heUingcorrectie uit het Rekenvoorschrift is hiervoor bedoeld. Dit komt sporadisch voor bij rijkswegen.

Meteocorrectie

In de rekenvoorschriften voor zowel wegen railverkeer als voor industrielawaai is een toeslag opgenomen voor het feit dat de geluidsoverdracht bij meewind sterker is dan bij tegenwind. De correctie is volgens de rekenvoorschriften onafhankelijk van het feit of bijvoorbeeld de bron ten Westen of ten Oosten van de ontvanger ligt.

Nagalmtijd, nagalmveld

Dit zijn karakteristieke begrippen voor geluid in een besloten ruimte. Voor rijkswegen van belang in tunnels en wegen met nagenoeg gesloten overkapping. De nagalmtijd is de tijd die een geluidsveld in een ruimte nodig heeft om uit te klinken. Akoestisch harde ruimten (badkamer) hebben een lange uitklinktijd. Het nagalmveld is het geluldsveld in een besloten ruimte, dat is opgebouwd uit geluid dat van alle kanten bij de waarnemer komt ten gevolge van reflecties. Dit in tegenstelling tot een geluidsveld buiten, zonder reflecties. Een auto in een tunnel zal op enige afstand een hoger geluidsniveau veroorzaken dan op dezelfde afstand in het vrije veld.

Rijlijn

De akoestisch kenmerkende lijn waarmee de geluidsbron van rijdende auto's wordt geschematiseerd. Dit kan bijvoorbeeld het midden zijn van een rijstrook.

Schermconstructie

Beschrijving van de afscherming op basis van de constructievorm afschermende delen.

Standaard Reken- en Meetmethoden

in art. 102 van de Wet geluidhinder zijn rekenmethoden aangegeven voor de bepaling van de geluidsbelasting. Er zijn er twee. Methode I is voor situaties met beperkte afscherming door gebouwen en situaties zonder schermen bedoeld. Als er schermen in de overdrachtsweg staan, moet in principe methode 11 worden gebruikt. Voor rijkswegen is dit laatste standaard. De methode ligt bij Wet vast, de omschrijving in de Wet laat echter ruimte voor interpretatieverschillen. De overheid is bezig het Rekenvoorschrift onder te brengen bij het CROW.

uit de Wet geluidhinder

in het kader van deze Handleiding zijn de meetmethoden niet van belang. Tophoek, scherp of stomp

van de

te halen en

in de Wet geluidhinder

Het is gebruikelijk geluidsoverdracht in termen van geluidpaden te beschrijven. In de regel voldoet dit prima. Maar net als bij licht, zijn er situaties waarbij het golfkarakter van geluid belangrijker is. Zo blijkt hierdoor bijvoorbeeld bij schermen dat een scherm met een stompe top, bijvoorbeeld een aarden wal, het geluid minder effectief afschermt dan een scherm met een scherpe top. Dit kan een reden

62


zijn om boven op een aarden wal een scherm van tenminste 1 m hoogte te plaatsen. Voertuigcategorie

De geluidsafstraltng voor een vrachtwagen en een personenwagen verschillen. In het Rekenvoorschrift worden vier categorieën onderscheiden, elk met een gemiddeld geluidsvermogen. Dit zijn motorrijwielen, lichte motorvoertuigen (personenauto's), middelzware en zware vrachtauto's (resp. trucks en meer-assige of gelede vrachtwagens)

Wegdek

De geluidsabsorptie van het wegdek is van belang voor het geluidsvermogen een voertuig uitstraalt èn voor de bodemdemping.

dat

De akoestische kwaliteit van een absorberend wegdek kan meerdere dB's verschillen Als vuistregel kan voor standaard ZOAB op ca. 2 dB(A) verlaging in geluidsbelasting worden gerekend, ten opzichte van DAB. Afhankelijk van het type "open" asfalt zijn verbeteringen tot 5 dB(A) bereikbaar. Waameempunt, -hoogte

Hoe hoger het waarneempunt boven het lokale maaiveld ligt, des te minder invloed heeft de bodemdemping (reflectie van het geluid tegen de bodem) op de geluidsbelasting. De geluidsbelasting op de tweede verdieping zal hierdoor groter zijn dan op de begane grond.

Wegprofiel

Maatvoering van de rijstroken en overige ruimten zoals die binnen Rijkswaterstaat wordt gehanteerd (ROA).

63


64


6. Relevante literatuur Als uitgangspunt voor het literatuuronderzoek heeft het rapport "Geluidhinder bij alternatieve afschermende constructies - literatuuronderzoek AL TSCHERM/G fase a" gediend (TNO-HAG-RPT-990009). Hieruit is een selectie gemaakt, die is aangevuld met enkele andere bronnen, zie bijlage 3. In dit hoofdstuk zijn de meest relevante verwijzingen opgenomen. De basis voor dit handboek Nr Titel 2 Kurven giekher Minderung des Mittelungspegels durch Trogbauwerke 20 Handbuch fuer Laermschutz an Strassen und Schienenwegen 31 Lamelienkonstruktion mit

alseitiger schalltechnischer Wirkung 37

Open trough covers as proteetion against road traffic noise: a literature survey 49 FE Vorhabens Laermsch utzeinhausung, Anlagen zur Teil 2 Bericht der STUVA, zie ook Basic constuctions and design concepts ... 55 Half-subrnerged Road Structures, Preliminary Survey 67 Akoestische effecten van diverse dwarsprofielen ft

ft

69 Konstruktiever Laermschutz, Forschung und Praxis fuer 70 Basic construction and desig« concepts for noise absorption encasements om motorways and dual carriageways 74 Vergelijking overd rachtsbereken ingen Standaard Rekenmethode I1 wegverkeer en TOMAS

Opmerking:

Auteur

Bronaanduiding

Ullrich, S.

Bundesanstalt fuer Strassenwesen Koeln (1976), Forschungsauftrag nr. 3.059 B 76 M, 2. Teilbericht Otto Elsner Verlaggesllschaft Mbh &. Co

Krell, K.

Schreiner, F.: Gratt, W., project code 3199

Ullrich, S.

Transport Research Laboratory (TRRL) Translation (jan 1990), no. T 3589, p. 11, -

Baltzer, W.

Planungsgesellschaft BUNG mbH Heidelberg. Engiersrasse 4, 6900 Heidelberg

e.a.

Chiyoda Engineering Consultants CO.,Ltd, rapport

Beyer, E.

e.a. Baltzer, W.

e.a.

Eisses,A. R.

tel, 06151/311630; fax 061 51/31 5622. Editie1980 en 1990(lSBN Doel is lamellenconstructie mt 15 dB(A) reductie. Niet voorhanden bij Ministerie Oorspronkelijk in: Strassen und Tiefbau (1985),30 (6) p. 13-17,

Rapport i.o.v. Rijkswaterstaat

DHV K1913 01 001 d.d, 02-02-96, kenmerk LV-Se960321 i.o.v. Bouwdienst Duesseldorf: Beton Verlag 1982 Planungsgeseilschaft BUNG mbH Heidelberg. Engiersrasse 4, 6900 Heidelberg, digitaal bestand TPD-HAG-RPT -950090, 1995

Bundesministerium Transport, e.a.

27 juni

65

fuer


Opmerking:

Nr Titel

Auteur

Bronaanduiding

1 O Bau und Erprobung eines Leihtbau -Laermschutzstras sen-tunnels in Stuttgart

Schurr, E.;

Tiefbau - lngenieurbau - und Strassenbau (1990), nr. 1, p. 24-34

Boekeler, K.H.

Brede studies voor het ontwerpen van schermconstructies 20 Handbuch fuer Laermschutz an Strassen und Schienenwegen 37 "Open" trough covers as protection against road traffic nolse: a literature survey 49 FE Vorhabens Laermschutzeinhausung, Anlagen zur Teil 2 Bericht der STUVA, zie ook Basic constuctions and design concepts ... 55 Half-submerged Road Structures, Preliminary Survey 69 Konstruktiever Laermschutz, Forschung und Praxis fuer 70 Basic construction and design concepts for noise absorption encasements om motorways and dual carriageways

Krell, K.

Otto Elsner Verlaggesllschaft Mbh &Co

UUrich, S.

Transport Research laboratory (TRRL) Translation (jan 1990), no. T 3589, p. 11, •

Saltzer, W.

Planungsgesellschaft BUNG mbH Heiàelberg, Engiersrasse 4, 6900 Heidelberg

e.a.

Chiyoda Engineering Consultants CO.,Ltd, rapport Beyer, E.

e.a, Baltzer, W.

e.a,

Interessant als informatie

tel. 06151/31

1630; fax

061 51/31 5622. Editie1980 en 1990(lSBN Oorspronkelijk in: Strassen und Tietbau (1.985),30 (6) p, 13-17,

Rapport i.o.v. Rijkswaterstaat

Duesseldorf: Beton Verlag 1982 Planungsgesellschaft BUNG mbH Heidelberg, Engiersrasse 4, 6900 Heidelberg, digitaal bestand

Bundesministerium Transport, e.a,

fuer

(vaak fragmentarisch)

Nr Titel

Auteur

Bronaanduiding

1 Modelluntersuchungen zur Ausbreitung von Strassen-verkehrsgeraeuscben in der Naehe von Trogstrecken 23 Highway notse - A field valuation of traffic noise reduction rneasures 47 Zveblin Laermschutzdecke

Winch, S.

Zueblin AG

Bundesanstalt fuer Strassenwesen Koeln (1976), Forschungsauftrag nr. 3.059 B 76 M, 1. Teilbericht National Cooperative Highway Research Program Report 144 (1973) 80 blz, 18 brochure

Ullnch, S.

Strasse und Autobahn

50 Vorschlaege und Versuche zu Steigerung der Minderungswirkung einfacher Laermschutzwaende, ein 51 Dossier pilote des tunnels - document 5 - Environnement

no.

Kugler, BA;

Piersol. A.G.

7, 1998,347-354

Centre d'etudes des tunnels, parijs, frankrijk

66


Auteur

Nr Titel

Bronaanduiding

52 Noorse richtlijn verkeerslawaai 1990

kopie hoofdstuk

54 Recommandations

Ministere de I'environnement cadre de vie; ministère des

techniques pour des

ouvrages de proteetion contre Ie brult

56 inpassing van rijkswegen in stedelijke omgeving, concept 72 Highway noise barriers: new shapes 73 Rekenstudie naar het effect van hellende schermen aan beide zijden vaneen weg 75 Effect van een voorover hellend geluid scherm langs de A 12 bij de Meern 76 Berekeningen reflecties geluidscherm Voordorp 77 Overhuiving Rijkswg A16 ter hoogte van Dordrecht. Onderzoek naar geluid reflectie en geluidsisolatie 88 Traffic noise attenuation due to single and parallel barners 97 Geluidmetingen langs de Poot van Metz Hagen, G.M.P. 140-144

May,Osman Gerretsen, E,

2 et du

Ministerie van V en W. Bouwdienst Rijkswaterstaat i.o.v. Randstadoverleg. 26 april 1996 J. Sound and Vibration 71(1)1980, p 73-101 TPD-HAG-RPT-91-0116 d.d. 1 juli 1991

e.a, Eîsses,A.R. Hendriks, H. Eisses, A.R.

Balachandran, c.G.;Patching R.G. Andrew C. Greten, H.P.;

TPD-HAG-RPT-93-0185 d.d. 3 december 1993 TPD-HAG-MEMEO-91-0060 d.d. 28 juni 1991 TPD-HAG-RPT-950100 d.d. 25 juli 1995

lnternoise 84 Honolulu, 351-354 Geluid en omgeving

Proceedings p

december 1986, p

67


68


Literatuuroverzicht ISSN

Auteur

Bronaanduiding

1 Modeiluntersuchungen zur Ausbreitung von strassen-verkenrsgeraeusc hen in der Naehe von

Ullrich, S.

Bundesanstalt fuer Strassenwesen Koeln (1976), Forschungsauftrag nr. 3.059 B 76M,1. Teilbericht

2 Kurven gleicher Minderung des Mittelungspegels durch Trogbauwerke

Ullrich, S.

Bundesanstalt fuer Strassenwesen Koeln (1976), Forschungsauftrag nr. 3.059 B 76 M, 2. Teilbericht

3 Diffraction of sound by a rigid screen with an absobent Edge

Rawtings, A.D.

J. Sound and Vibration 47

4 A study of multiple sound reflecttons in walled highways and tunnels

Pejaver. D.R.• Shadley, J.R.

Office of research. US Department of Transportation, Federal Highway Adminlstration FHA, washington DC, USA, Final Report nr. DOT-FH-11-8287, 85 blz.

5 Highway noise: sloped barners as an alternative to absorptive

Menge, C.w.

Noise Control Engineering 14(1980). nr. 2, p. 74-78

6 Noise reduction by barners

Kurze, U.J.

J. Acoustical Society of America 55(1974), nr. 3,

7 Sound attenuation by barners

Kurze, U.J.; Andersen. G.S.

Applied Aceusties 4(1971), p. 35-53

8 ReflectJons sur sol dur, interterences et effeets d'ecran

Chapelle, P.H.

Applied Acoustiscs 8(1975), p. 203-215

9 Measurement of acnve control efficiency around noise barners

Duhamel, D.; Sergent. P.; Hua, C.; Cintra,D.

Applied Acousncs (Nov. 1998), vol. 55. No 3, P 217-41,16

0OO3-682X

10 Special norse barriet apphcation

Cohn, L.F.; Hams, RA; Rolfer,R.L.; Duncan, D.L.; woostey. R.l.

Transportation Research Record (1993), no 1416, p. 69-74,

0361-1981

11 Accestic performance of an interference-type noise barner profile

Watts, G.R., Morgan, PA

Applied Acoustks (sept 1996), vol 49, no. 1, p. 1-16,9

0OO3-682X

12 EffectJveness off grass embankments in screening rngh-nse buUdings from highway traffic norse

Chew. eH.

Applied Acousucs (1992), vol. 37, no. 4, p. 251-260, - refs

0OO3-682X

13 Higway noise barners. 1994 survey of praenee

Story, B.B.; Godfrey, S.H.

Transportation Research Record (1996), nO 1523, p. 107-115. - refs

0361-1981

Nr Tite!

ISBN

(1976), nr. 4, p, 523-541

69


Nr Titel

Auteur

Bronaanduiding

ISSN

14 Optimisation of noise sereens for high-speed trains and eori1bined transport

Gautier, P.E., Puterabey. S.

Raillntemational (Mei 1997), vol. 28, no. 5, p. 50-4,

0020-8442

92-64-14578-8

Organisation for economie co-operation and development (OECD), (1995), p. 170 + refs

15 Roadstde notse ahatement

16 Multiple-level roadway notse ebatement. Final Report

Chaluprrik, J.D.

Washington University, Seattie

17 Noise endosures on an elevated highway

aeard, A.S:, lau, C.K.

Developments in short and medium span bridge engineering '90, Toronto Canada, vol. 2(1990), p. 493-504, - rets

ISBN

0-921303-15-7

Bundesministerium fuer verkehr

18 Laermsehutzwaende auf Bruecken 19 Staedtebauüche laermfibel - Hinweise fuer die Bauleitplanung

Baumueller, J.; Hoffmann, U.; Reuter,U

Innenministerium Baden-Wuerttemberg

20 Handbuch fuer Laermschutz an Strassen und Schienenwegen

Krell. K.

otto 85ner VerlaggeslIschaft Mbh &Co

21 Traffic noise effects of elevated, depressed and a AT-grade level freways in Texas

Zimmer, R.A.; Buffington,

(feb 1997), p. 96, -refs

22 Erfahrungen und Entwicklungstendenzen bei der Planung und Ausfuehrung von Laermschutzanlagen an

Krell, K.

Umweltschutz in der Strassenund Verkehrsplanung, Innsbruck, (1980), p. 103-122,

23 Highway noise - A fjeld valuation of traffic norse reduction measures

Kugler, B.A.; Piersol. A.G.

National Cooperative Highway Research Program Report 144 (1973) 80 blz, 18 refs

24 Grundsaetzliche Konstruktlons- und Gestaltungsmoeglichkeiten fuer laermschutzeinhausungen van Schnelteverkebrsstrassen

Project Code 77.362, feb

Bundesminister fuer Verkehr, Postfach 2001 00, 1)-5300 Bonn 2, Duitsland

25 Der Laermschutztunnel Eine neue Laermschutzkonstruktion

Hahn, V.; Widmann, H.

Strasse und Autobahn (1980), vol. 31, no. 9, p 396-400, 5 refs

0039·2162

26 Schutz vor Strassenverkehr~aerm, Moeglichkeiten und

Neussner, E.

Strasse und Teefbau (Dec 1978), vol. 32, no. 12, p,

0039-2197

27 Les techniques routiers en site urbain

Eladari, R.

PCM- Le pont (dec. 1987), no 12, p. 27-9, - rets

0397·4634

28 Gestaltung von Laermschutzanlagen

Lorenz, A.

Strassen zwtschen Marsch und Moor, Oldenburg 1987, p. 37-54, • refs

3-87199-100-7

0309021340

70


Nr

Titel

29 Erfahrungen bei Laermschutzmassnahmen Strassen

an

Auteur

Bronaanduiding

ISSN

Milark;

Strassenbau Technik (1976), vol. 29, no. 5&6,

0039-2200

Rutas (Maart - april 1991), vol. 2, no, 23, p. 48-51,-

1130-7102

Senreuder.

ISBN

Sheiba

30 The acoustic tunnel: A new advance in the fight against noise

Merino, AB-M

mit 31 Lamellenkonstruktion alseitiger schalltechnischer Wirkung

Schreiner, F.: Gratt, W., project code 3199

32 Bridge and raad construction in urban areas • Particular solution of air pollution and norse problems

Vento, S.

Strassen und Verkehr 2000, Berlin sept. 1988, vol 5, p. 209-14, - rets

33 Schalltechnische Untersuchungen im Strassentunnel

Said, A.

Zeitschrift fuer Laermbekaempfung (1981), vol. 28, no. 5, p. 14-16,6 refs

0022-8249

34 Die akustischen Verhaeltnisse innerhalb und ausserhalb von Strassenverkehrstunneln mit und ohne schallabsorbierende Auskleidung

Schneider, M.

Bautechnik (19n), vol. 54, no. 2, p. 53-5, 5 rets

0415-5505

35 Zur Berechnung der Schutzwirkung von Trogbauwerken gegen Strassenverkehrsgerausche

Uilrich, S.

Strassen- und Tiefbau (19n), vol. 31, no. 6, p. 12-5, -

0039-2197

36 The influence of new highways on the

Nakajima. T.

Routes/Roads (1992), no. 278, p. 35-43, - rets

0004-556X

37 • Open" trough covers as proteenon against road traffic noise: a literature survey

Ullrich, S.

Transport Research Laboratory (TRRL) Translation (jan 1990), no. T 3589, p. 11, - refs

38 Knowiedge-based preprocessor tor traffic noise predietien

Sung, H.M.; Bowlby, W.

Transportation Research Record (januari 1990), no, 1255, p. 36-48, 12 rets

39 Stofflich und akustische Bewertung von Laermschutzwaenden (LSW) aus hautwerksporigem Leichtbeton

Kaempfer, W.; Stark, 1.; Strubl, R.

Beton- und Fertigteii-jahrbuch 1997, p. 145-57,9 rets

40 Prediction methods environmental impacts infrastructura! projects

Alberts, W.; Goeman, T.; Lourens, c.; Polak, P.; Veenbaas, G.; van de Watering, C.

Rijkswaterstaat OWW publicatie, blz 165, datum augustus 1993, Engelse

41 Traffic noise propagation and attenuation. Comparison of VOl guidlines 2714 and 2720 with the german standard

Ullrich, S.

Zei·tschrift fuer Laermbekaempfung (6) 151-156

0361-1981

0174-1098 (1990), 37

71


Nr

Titel

42 State of the art prediction and control of raad trafflc nose in 43 Zusatzdaemmung Schallausbreitung Boden

bei ueber

Auteur

Bronaanduiding

ISSN

ISBN

Berengier,

Transportation Research Record (1998), no 1626, p, 71-77

03611981

0309064716

M.e.; Antosso· tedee, Vykonpil,

P.

8 Tagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft fuer Akustik DAGA Berlin 1981 (1981), p. 291-294

44 Research on norse bartter for urban traffic

li Dong; Xiang Weili;Du Xiaoling; luo ling

45 GuideHnes for evaluating the performance of highway sound barners

CERF report HITEC 96-04

46 Environmenta\ notse barners. a guide to their acoustic and visual

Kotzen, Benz

1999

47 Zueblin Laermschutzdecke

Zueblin AG

brochure

48 Vergelijkend onderzoek geluidsuitbreiding uitvoeringsvarianten tunnelbak A2 Maastricht

Leenards, RAP.,

Cauberg-Huygen september 1998

49 FE Vorhabens laermschutzeinhausung, Anlagen zur Teil 2 Bericht der STUVA, zie ook Basic constucbons and design concepts ... 50

vorschtaege und Versuche zu Steigerung der Minderungswirkung einfacher taermschutzwaende, ein

51 Dossier pilote des tunnels - document - Environnement

no. 5

Journal of Highway and Transportation Research and Development vol. 13 no 3 (1996) P 33-8 0-7844-0199-3

0-419-23180-3

R980758-1,

Roomans, a.M.L.M. Baltzer, W.

e.a.

Ullnch, S.

Planungsgesellschaft BUNG mbH Heidelberg, Engiersrasse 4, 6900 Heidelberg

Strasse und Autobahn 347-354

7,1998,

Centre d'etudes des tunnels, parijs, frankrijk

52 Noorse richtlijn verkeerslawaai 1990

kopie hoofdstuk

53 Die Verbesserung der Schutzwirkung van

Strasse und Autobahn nr. 5, p 233-236

2

(1980),

Trogstrecken gegen Strassenverkehslaerrn durch leichte Neigung von Trogstutzmauern 54 Recommandations techniques pour des ouvrages !ie protection

Ministere de I'environnement et du cadre de vie; rntntstere des Transports

55 Half-submerged Road Structures, Preliminary Survey

Chiyoda Engineering Consultants CO.,ltd, rapport

56 Inpassing van rijkswegen in stedelijke omgeving,

Ministerie van V en W, Bouwdienst Rijkswaterstaat i.o,v. Randstadoverleg, 26

april 1996 72


ISSN

Auteur

Bronaanduiding

57 Schallmessungen in Strassentunnel

Ullrich, S.

Strasse- Bruecke- Tunnel 9(1974), p. 240-243

58 Zur Wirksamheit verschiedene Shallschutzmassnahmen gegen Verkehrslaerm an Strassen mit Randbebauung

Ullrich, S.

Kaempf dem Laerm 26(1979), 2, p.43-48

59 Offene Trogabdeckung als Schutmasnahmen gegen Strassenverkehrsgeraeusch

Ullrich, S.

Strassen- und Tiefbau (1985), vol. 6, p. 11-20

60 Rasterbauwerke fur Strassentunnel - Laermund Uchttechnische Gestaltung der Portalzone

tsepporu, F.

Schweizer Ingenieur und Architekt (1981) vol. 21, p. 491-495

61 Modelluntersuchungen zur Schutzwirkung ven Trogstrecken gegen Strassenverkehrsgerausche

Ullrich, S.

Kaempf dem Laerm (1978), vol. 25, p. 46-49

62 Zur Wirkung der schallabsorbierenden Verkleidung emes Strassentunnels auf die Spitzenpegel

Sald, A.

Zeitschrift tuer Laermbekaempfung 74-78

Nr

Titel

iSBN

nr.

e - Ein

29 (1982), p.

63 Die akustischen Verhaeltnisse innerhalb 64 Stadtebaulicher Schallschutz

Saelzer. E.

65 Bouwen op geluidbelaste lokaties

Jan Fokkema

66 Uteratuurstudie afschermingsconstructies in combinatie met geluidschermen

DHV 1986

67 Akoestische effecten van diverse dwarsprofielen

3- 7625-1388-0 SEV 1998, Rotterdam

DHV 1<1913 01 001 d.d, 02-02-96, kenmerk LV-Se960321 i.o.v. Bouwdienst Rijkswaterstaat

68 Noise Barners- A catalogue of tdeas

Bendtsen H., Schou K.

The Road Data Laboratory Stationsaleen 42, DK 2730 Herlev Denmark

69 Konstruktiever Laermschutz, Forschung und Praxis fuer

Beyer, E. e.a.

Duesseldorf:

Battzer, W.

Planungsgesellschaft BUNG mbH Heidelberg. Englersrasse 4, 6900 Heidelberg. digitaal bestand

70 Basic construction and design concepts tor noise absorption encasements om motorways and dual carriageways 71 Vergelijkend onderzoek T-vormige schermen

90-5239-137

e.a.

van der Toorn,

Beton Verlag 1982

TPD 307,331,16

0107·0614

87-8872-854-4

3-7640-0158-5

juli 1986

J.D:

73

-8


ISSN

Auteur

Bronaanduiding

72 Highway noise bamers. new shapes

May,Osman

J. Sound and Vibration 71(1)1980, p 73-101

73 Rekenstudie naar het effect van hellende schermen aan beide zijden

Gerretsen, E, e.a,

TPD-HAG-RPT-91-0116 juli 1991

74 Vergelijking overdrachtsberekeningen Standaard Rekenmethode iI wegverkeer en TOMAS

Bsses, A.R.

TPD-HAG-RPT -950090, 27 juni 1995

75 Effect van een voorover hellend geluidscherm langs de A12 bij de Meern

Eisses,A.R.

TPD-HAG-RPT-93-0185 december 1993

76 Berekeningen reflecties geluidscherm Voordorp

Hendriks, H.

TPD-HAG-MEMEO-91-oo60 juni 1991

77 Overhuiving Rijkswg A16 ter hoogte van Dordrecht. Onderzoek naar geluidreflectie en geluidsisolatie

Eisses,A.R.

TPD-HAG-RPT-950100 juli 1995

78 Barners effidency dependence on types of environments

Walerian, E; Czechowicz,M.; Janczur,R.

Applied Acoustics vol 44 (1995) p 291-324

79 Multiple-edge barners

Crornbie, D.H.; Hothersall.


Nr

Titel

Noise

o.c..

ISBN

d.d. 1

d.d. 3

d.d, 28

d.d. 25

Chandler-Wilde, 80 A simple method for the calculation of noise attenuauon by a finlte length bartter

Takagi, K; Hotta, R.; Yarnarnoto. K.

Applied Acoustics vol 43(1994) p 353-365

81 Parallel barners in the présence of ground

Hutchins, D.A.; Jones, H.W.

tnternotse 84 Honolulu, Proceedings p 319-324

82 Acoustic diffraction by absorbent wedge-shaped

Hayek, S.1.

Intemoise 84 Honolulu, Proceedlngs p 313-318

83 A design method for a semi-transparent noise

Maekawa, Z. Ohsaki, S.

Internoise 84 Honolulu, proceedings p 331-334

84 Predse analysis of barner performance in the présence of ground

Nicolas,1.

Intemoise 84 Honolulu, Proceedings p 347-354

85 Acoustic s':attering by double thill highway notse

Varadan, V.K.; Varadan, VV.; Hayek, S.l.

Intemoise 84 Honolulu, proceedings p 363-368

86 Insertlon 10SS dgradation for parallel traffic noise barners

Bowlby, W.; Cohn,L.F.

mtemoise 84 Honolulu, Proceedings p 301-306

87 Shielding of traffic neise by the shoulder of elevated Idghways

Kurze, U.J.

mternotse 84 Honolulu, Proceedings p 325-330

88 Traffic noise atlenuation due 10 single and parallel bamers

Balachandran, C.G.;Patching R.G. Andrew C.

Intemoise 84 Honolulu, Proceedings p 351-354

barners

banters

74

Handboek

Nr

bijzondere

afschermende

constructies

89 serner attenuation traffic noise

Makarewicz, Jarzecki, J.

of

R.;

Hothersall.

90 The performance of T-pofiie and associated noise barners

ISSN

Bronaanduiding

Auteur

Titel

D.e.; Crombie, D.H.; Chandler-Wilde,

Applied Acoustics vol 32 1991) p 3-11 Applied Acoustics vol 32 (1991) p 269-287

91 The application of integral equation methods to the calculation of sound attenuation by

Kawai, Y.; Terai, T.

Appiied Acoustics vol 31 (1990) P 101-117

92 Mathematical modelling of absorbent highway norse barners

Hayek,S.I.


93 Some remarks on Practical Methods for Calculating acoustical diffraction

Takagi, K.


94 Acoustical performance parallel traffic norse barners

Watts, G.R.

Applied Acoustics 1996, vol 47 no2,p95-119

95 Toetsing standaard rekenmethode 11 vekeerslawaai in praktijk noodzakelijk

Martin, H.J.; Middendorp, A.G.M.

Geluid en omgeving p21-24

maart 1988,

96 Standaard rekenmethode 11: nader onderzoek

Hagen, G.M.P.; Greten, H.P.

Geluid en omgeving p 70-71

juni 1988,

97 Geluidmetingen Poot van Metz

Greten, H.P.; Hagen, G.M.P.

Geluid en omgeving 1986, P 140-144

december

98 Attenuation of explosive noise by natural barners

Saunders, DJ.

Appiied Acoustics vol 29 (1990) p 229-239

99 Zijn de rekenvoorschriften verkeerslawaai aan

Wolde, ten, T.; Toom, van der, J.D.

Geluid en omgeving 1987 p 106-108

100 laermschutztunnel mit natuerlicher Belichtung und Belueftung

Hahn, V.

Vortrag auf dem Deutschen Betontag 1987, Deutscher BetonVerein e.V. Wiesbaden,

101 Konstruktiver Laermschutz an Strassen Rasterdecken Einhausungen - Tunnel

Biberschick, P.

Zement und Beton (1990) nr. 3, p.20-27

102 Bau und trprobung eines Leihtbau- Laermschutzstras sen-turmeis in Stuttgart

Schurr, E.; Boekeler, K.H.

Tiefbau - Ingenieurbau - und Strassenbau (1990), nr. 1, p, 24-34

103 Einhausu~gen und Abdeckungen von Strassen

Herweg, W.; Koehier, G.; Zacharis, U.

(1990) SNV Studiengesllschaft Nahverkehr mbH, Bergisch Gladbach - Berlin

104 Reduction of raad traffic noise by touvres

Yamamoto, T.; Yoshimura, J.; Yamashita, M.

Intemoise 84 Honolulu, Proceedings p. 751-754

105 Nolse reduction by absorptive louvers

Matsumoto, T,; Yamamoto, K.; Yamashita, M.

Proceedings of lnter-Nolse

of

langs de

ISBN

september

'91

7S


Nr

TItel

106 RLS-gO. Richtlinien fuer den Laemschutz an

Auteur

Bronaanduiding

ISSN

ISBN

Rundschreiben Strassenbau nr. 8/1990. d.d. 10-04-90; 14/1991 d.d. 25-04-91; 17/1992 d.d.

18-03-92

76

DEEL B : LUCHTKWALITEIT

Handboek bijzondere afschermende

COIlSU'UÇries

2


Inhoudsopgave 1. luchtverontreiniging

bij auto(snel)wegen

5

1.1 Inleiding 1.2 Atmosferische verspreiding van verontreinigingen 1.2.1 Passieve verspreiding in de atmosfeer 1.2.2 Invloed van het rijdende verkeer op de verspreiding 1.2.3 TNO-verspreidingsmodel voor verkeersemissies 1.2.4 Andere publikaties 1.3 Beoordeling luchtkwaliteit (wettelijk kader) 1.4 Toetsing luchtkwaliteit in de praktijk 2. Rekenmethode 2.1 Inleiding 2.2 Relevante literatuur 2.3 Aanpassingen van het TNO-Verspreidingsmodel

11 11 11 voor

verkeersenussles 2.4 Wijze van ontwikkeling

5 5 5 7 7 8 8 9

12 methode

12

2.5 Concept van de methode

13

3. Uitwerking voor de categorieën constructies

16

3.1 Geluidsschermen en luifels

16

3.1.1 Uitgangspunten .........................................................•...

16

3.1.2 Invloed van luifels en schermen

16

3.1.3 Karakteristieke parameters ...........................•.................

17

3.1.4 Toepassingsgebied nomogrammen

17

3.1.5 Nomogrammen

17

3.2 Gesloten overkappingen

en (spieet-ïtunnels

19

3.2.1 Uitgangspunten

19

3.2.2 Invloed van (spleet- )tunnels

20

3.2.3 Karakteristieke parameters .................................•...........

22

3.2.4 Toepassingsgebied nomogrammen

22

3.2.5 Nomogrammen

22

3.2.6 Schatting fractie van de totale emissie door spleet

24

3.3 Wegen met verdiepte of verhoogde ligging

33

3.3.1 Uitgangspunten

33

3.3.2 Invloed wegligging

33

3.3.3 Karakteristieke parameters 3.3.4 Toepassingsgebied nomogrammen 3.3.5 Nomogrammen 3.4 Invloed emissiesterkte

34 ........................•.......

35 35 36

3


constructies

3.5 Rekenvoorbeeld

38

3.5.1 Te analyseren situatie

38

3.5.2 Bepaling van de gevraagde overschrijdingsafstanden

38

3.5.3 Gevoeligheid voor de fractie van de totale emissie via spleet

38

3.5.4 Invloed verkeersgegevens

39

3.5.5 Conclusies

40

4. Beperkingen van de methodiek

41

4.1 Inleiding

41

4.2 Randvoorwaarden

en toepassingsmogelijkheden

41

4.2.1 Algemene beperkingen 4.2.2 Beperkingen m.b.t. de geëmitteerde

.41 stof

4.2.3 Beperkingen ten aanzien van de situatie 5. Onzekerheden

.42 43

5.1 Oorzaken

43

5.1.1 Invoergegevens

.43

5.1.2 Modelonzekerheden 5.2 Grootte van de onzekerheden 6. Aanbevelingen

41

voor nader onderzoek

6.1 Uitbreidingen

46

van de methode

6.2 Verbeteren nauwkeurigheid

.44 .45

van de methode

46 46

6.2.1 Windtunnelonderzoek

.47

6.2.2 "Computational

.48

fluid dynamics"

7. Lijst algemene begrippen m.b.t. luchtkwaliteit

49

8. Referenties

51


1.

luchtverontreiniging bij auto(snel)wegen

1.1

Inleiding

Voor een aantal stoffen, waaronder stikstofoxyden

(NO,,) en koolmonoxyde

(CO) is

het gemotoriseerde wegverkeer een relatief grote bron van emissies. Veel snelwegen liggen in stedelijk gebied. De blootstelling van de bevolking aan verkeersverontreiniging is door de relatief kleine afstand tussen bron en leefomgeving

voor

deze stoffen meestal groter dan voor industriële bronnen. Een goede inpassing van de snelwegen kan tevens de nadelige effecten op de luchtkwaliteit

beperken. Te

denken valt aan het overkappen van wegen of aanleggen van tunnels. In de ontwerpfase is het van belang om voor de verschillende bijzondere gehndsschermconstructies een schatting te kunnen maken van hun invloed op de verspreiding van uitlaatgassen door het verkeer naar de omgeving.

1.2

Atmosferischeverspreidingvan verontreinigingen

1.2.1

Passieve verspreiding

in de atmosfeer1

Onder invloed van meteorologische

en geografische omstandigheden

vindt in de

onderste laag van de atmosfeer (U grenstaag") in het algemeen opmenging

plaats

van uitgestoten gassen, dampen en kleine stofdeeltjes. Deze menglaag heeft in Ne· derland een hoogte tussen de 50·2000 meter. Tevens kunnen in de atmosfeer chemische omzettingen

optreden, zoals de reactie van stikstofmonoxyde

(NO) in utt-

laatgassen van het gemotoriseerde wegverkeer met ozon (03) in de lucht. Door de opmenging met lucht en chemische omzettingen luchtkwaliteit

treden veranderingen

bij toenemende afstand tot de emitterende

Nadat een luchtverontreinigende wordt de verontreiniging Door de oneffenheden

op van de

bronnen.

stof door een bron is uitgestoten

(U geëmitteerd")

door wind meegevoerd met de gemiddelde windsnelheid. van het aardoppervlak (gebouwen,

bomen, planten. etcete-

ra) ontstaan wervels welke een menging van de luchtverontreiniging vingslucht veroorzaken, waardoor de oorspronkelijk

geëmitteerde

met de omgeverontreinigende

stof wordt verdund. Men spreekt van een turbulente stroming.

I

Delen van de tekst in deze paragraaf zijn ontleend aan eerdere TN()..rapporten of aan bij. dragen van TNO aan andere publicaties, en verder aan: Boersema, J.J., Copius Perreboom, J.W., Groot, W.T. de, "Basishoek Milieukunde", 4" druk, Uitgeverij Boom (1991).

Handboek bijzondere afschermende consttueties

Hierdoor vindt ook een transport van luchtverontreiniging

in richtingen dwars op de

wind plaats zowel in het verticale als in het horizontale vlak. Dit proces noemt men atmosferische dispersie. De turbulentie wordt vergroot door de invloed van de zon. Bij een relanef warm aardoppervtakstijgt

warme lucht op (convectie) waardoor extra menging optreedt

("instabiele condities").

Bij een relatief koud aardoppervlak

worden de wervels on-

derdrukt, en treedt juist een vermindering op van de turbulentie

("stabiele condi-

ties"). De atmosferische dispersie wordt als een statistisch proces beschreven, welke bij goede benadering een zogenaamde Gauss-verdeling heeft

Bij niet al te lage wind-

snelheden kan voor de beschrijving worden volstaan met een produkt van twee Gauss-functies, namelijk m.b.t, het horizontale vlak (y-richting) cale vlak (z-richting).

en m.b.t, het verti-

Men spreekt van een bt-gaussische verdeling, en deze heeft de

volgende elementaire vorm:

E C{x,y,z) = -----------------2

1t Uw

x exp {- 0,5 x (y/ol)

x exp (- 0,5 x (z/oz)2 ) (1)

OyOz

waarin: E

de geëmitteerde hoeveelheid luchtverontreiniging tijdseenheid voor een puntvormige

Uw

gemiddelde windsnelheid

per

[kgIs]

bron [mIs]

x

afstand tot de ernltterende bron in de richting van de wind

[m]

y

horizontale afstand tot de emitterende

[ml

z

verticale afstand tot de emitterende

bron loodrecht

op de windrichting bron loodrecht

[ml

(is functie van x)

Irnl

op de windrichting Oy(x)

dispersieparameter in de y-richting

oz(x}

dispersieparameter in de z-richting {is functie van x}

Cm]

Bovenstaande vergelijking staat bekend als het Gaussisch Pluimmodel, Indien rekening wordt gehouden met een hoogte van de bron boven maaiveld en reflecties aan het aardoppervlak, oppervlaktebronnen), gemodificeerd.

enlof voor andere typen bronnen (lijnbronnen,

dient bovenstaande vergelijking

De zogenaamde "dispersieparameters"

mathematisch

Zijn respectievelijk oyen Oz.

Deze parameters zijn bepalend voor de mate van opmenging slaag en dus voor de "breedte"

te worden

met lucht in de gren-

van de pluim, en nemen dus toe met toenemende

afstand (x) tot de bron. De grootte van Oyen Ozis verder afhankelijk van de meteorologische condities (windsnelheid

en stabiliteit van de atmosfeer); hiervoor bestaan

semi-empirische relaties.

8


1.2.2

constructies

Invloed van het rijdende verkeer op de verspreiding

De verspreiding van uitlaatgassen achter een rijdend voertuig wordt beïnvloed door de stroming rond de voertuigen. Achter het voertuig bevindt.zich

een "zog"

met

lokale onderdruk, waarin de lucht wordt meegesleurd in de rijrichting en waar verhoogde turbulentie optreedt. Op enige afstand achter het voertuig komt, althans bij open wegconstructies.

de meegesleurde lucht weer tot stilstand als gevolg van de

wrijving van de lucht aan het wegoppervlak. Het zog achter de auto. wordt beïnvloed door de meteorologische met name door de (zij-)wind.

omstandigheden,

De turbulentie geïnduceerd door het rijdende verkeer

in het zog veroorzaakt een snelle opmenging van de uitlaatgassen met de omgevingslucht. Bij autosnelwegen

bij normale rijsnelheden vindt menging plaats over

een hoogte van 4-5 meter. De resulterende verdunning wordt verdisconteerd de zogenaamde initiële dispersieparameter

door

O'z,;'

Additionele turbulentie (en dus extra opmenging met lucht) in de omgeving van wegen wordt niet alleen veroorzaakt door de voertuigen zelf, maar ook door de hoogteligging

van de weg, de bebouwing in de omgeving en door de geluidbeper-

kende voorzieningen.

1.2.3

TNO-verspreidingsmodel

voor verkeersemissies

De berekeningen die ten grondslag liggen aan de methode (nomogrammen)

be-

schreven in dit rapport, zijn uitgevoerd met het zogenaamde "TNO-Verspreidingsmodel

voor verkeersemissies" . Het TNO-Verspreidingsmodel

een gedetailleerd model waarmee de luchtverontreiniging

is

langs straten kan worden

berekend. Het model gaat uit van het Gaussisch Pluimmodel,

en beschrijft de ver-

spreiding van de emissie uit zogenaamde lijnbronnen aan de hand van een langetermijn klimatologie (gecombineerde frequentie van voorkomen en windsnelheid) en de turbulentieparameters.

van windrichtingen

Het model heeft de mogelijkheid

om

de invloed van verschillende soorten obstakels op de verspreiding te verdisconteren. Het model is gebaseerd op: 1 •

een groot aantal windtunnelsimulaties

•

evaluaties van meetgegevens van luchtverontreiniging

•

stromingstechnische

natie met bebouwing, \

met schaalmodellen van wegen in combi-

bomen en geluidsschermen en -wallen, langs wegen, en

inzichten.

Wegvakken kunnen per rijstrook worden gemodelleerd door kleine lijnbronnetjes. De berekening van de emissies op de wegen is gebaseerd op verkeersintensiteiten. snelheid per onderscheiden voertuigtypen.

voertuigsarnenstelling

op de weg, en

emlssiefactoren.

I

Zie referenties 3, 9 en 10.

7

Handboek bijzondere afschennende constructies

Het

cas berekent

ieder jaar de emissiefactoren voor de gemiddelde emissies van het

Nederlandse wagenpark. De emissiefactoren van de verschillende stoffen zijn afhankelijk van het voertuigtype,

het wegtype (i.v.m. rijgedrag) en de snelheid waarmee

gereden wordt. Het RIVM bepaalt ten behoeve van haar "milieuverkenningen"

geprognotiseerde

emissiefaetoren voor toekomstige jaren.' Per wegvak worden de emissies per stof (""g) per strekkende meter weg per etmaal berekend uit het aantal passerende voertuigen per etmaal en de emissie (""g) per meter voertuig. De jaarlijkse emissies over het gehele wegvak wordt verkregen door vermenigvuldiging

van de emissie per meter van de betreffende stof met de

weglengte in meters en het aantal dagen per jaar.

1.2.4

Anderepublikaties

Voor een meer gedetailleerde beschrijving van de fenomenologie sche verspreiding van luchtverontreiniging

van de atmosferi-

uitgestoten door het gemotoriseerde

wegverkeer, dient men andere publikaties te raadplegen. zoals: 1. "Nieuw Nationaal Model",

Projectgroep Revisie Nationaal Model. Infomil Den-

Haag (1998). 2. MeHe, A. van, Duijm, KJ., "Ontwikkeling het TNO-Verkeersmodel",

92-285 (augustus 1993)

TNO-rapport

3. Duijm, N.J., Melle. A. van, "Ontwikkeling schrijving van CAR-Special", TNO-rapport

1.3

van CAR-special; deel 1: Evaluatie van van CAR-special; deel 2: Modelbe-

92-305 (augustus 1993).

Beoordelingluchtkwaliteit (wettelijk kader)

De beoordeling van de in een jaar optredende concentraties van luchtverontreinigende stoffen geschiedt aan de hand van de wettelijke Bi; Tracé/MER-studies het gemotoriseerde

grens- en richtwaarden.

bli;kt ven de Juchtverontreinigende

stoffen geëmitteerd

door

wegverkeer op auto(sneJ)wegen, stikstof dioxyde (NO,) maatge-

vend te ziin voor de JuchtkwaJiteit.2 Binnen enkele jaren dienen de nieuwe richtlijnen voor luchtkwaliteit

van de Europese

Unie geïncorporeerd te zijn in de Nederlandse wetgeving. Met betrekking tot stikstofdioxyde

(N02)

in relatie tot menselijke gezondheid zijn de

nieuwe normen in 2010 als volgt: 1. de grenswaarde voor het jaarlijks gemiddelde in een kalenderjaar is 40 2. de uurgemiddelde

concentratie van stikstofdioxyde

8 keer per jaar de waarde van 200

""g/m3

(N02)

""g/m3;

mag niet meer dan

overschrijden.

!

Zie referentie 21.

2

Voor binnenstedelijk gemotoriseerd wegverkeer zijn ook: benzeen. fijn-stof en CO relevant.


Uit een analyse van meetgegevens uit het landelijk meetnet van het RIVM, is gebleken dat voor stikstofdioxyde • •

(N02):

de nieuwe normen strenger zijn dan de oude norm, en in Nederlandse stedelijke· omgeving de nieuwe grenswaarde gerelateerd aan de jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxyde

Het ligt voor de hand de (geprognotiseerde)

(N02)

luchtkwaliteit

het strengst is. naast wegen voor de

jaren 2010 en later, te beoordelen door toetsing van de berekende of gemeten jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxyde waarde van 40 JLg/m3.

(N02) per kalenderjaar aan de grens-

ToetsingluchtkwaUteitin de praktijk

1.4

De luchtkwaliteit

naast wegen wordt veelal beoordeeld aan de hand van het

98-percentieJ van uurlijkse concentraties van stikstofdioxyde

(N02),

waarbij de hui-

dige wettelijk grenswaarde 135 J18/m voor een jaar bedraagt. Voor analyses van 3

toekomstige situaties zijn de geprognoticeerde (N02)

noodzakelijkerwijs

concentraties van stikstofdioxyde

gebaseerd op lange termijn gemiddelde meteorologische

statistische gegevens (windrichting,

windsnelheid en atmosferische stabiliteit) uit het

verleden. In een jaar met voor atmosferische verspreiding ongunstige meteorologische omstandigheden

(bijvoorbeeld lage gemiddelde windsnelheid)

zijn de concen-

traties echter hoger dan op grond van de lange termijn gegevens wordt berekend. Om te voorkomen dat voor toekomstige jaren met voor atmosferische verspreiding ongunstige meteorologische omstandigheden wordt een veiligheidsmarge

grenswaarden worden overschreden,

aangehouden. In de praktijk is gebleken dat voor N02

in een ongunstig jaar de wettelijke grenswaarde voor het 98-percentiel (135

J.tg/m3)

van N02

ongeveer bereikt wordt wanneer de meerjarig gemiddelde waarde 120

JLg/m3 bedraagt. Daarom wordt bij toetsing van meerj8riggemiddelde

concentraties

aan de wettelijke grenswaarden voor N02 een zogenaamde toetswaarde ter grootte

van 120 JLg/m3 voor het 98-percentiel van N02 gebruikt

Om dezelfde reden dient met betrekking tot de nieuwe (Europese) normen voor de jaargemiddelde gehouden.

concentratie van stikstofdioxyde

(N02)

een marge te worden aan-


Het RIVM beheert het landelijk meetnet. met een groot aantal stadsstations en straatstations. Er zijn voor de jaren 1992-1997 concentraties stikstofdioxyde

meetwaarden van uurgemiddelde

(NO~) beschikbaar van 19 stations in totaal 10 ste-

den.Er is momenteel geen meetstation in bedrijf op enige afstand van een auto(snel)weg. Van het meetstation bij Badhoevedorpgesitueerd de jaren 1977 - 1986 meetgegevens voor uurgemiddelde

nabij de A9, zijn voor

waarden beschikbaar.

Uit een statistische analyse van de meetgegevens blijkt dat: 1. de jaargemiddelde concentraties stikstofdioxyde

(N02)

geen of nauwelijks een

verloop vertonen;

2. voor de stads- en straatstations de gemiddelde (naar 37 J1g/m3 geschaalde) standaarddeviatie (van de individuele jaargemiddelden

per station) ligt tussen de 0,50

J1g/m3 en 2,2 J1g/m3; de over atle stations gemiddeld geschaalde standaarddeviatie is gelijk aan 1,55 J1g/m3; 3. voor het (voormalige) station bij Badhoevedorp bedraagt de geschaalde standaarddeviatie 2,1B J1g/m3;

4. de (geschatte) waarschijnlijkheid gebied overschrijdingen

dat bij een marge van 3 J1g/m3 töch in stedelijk

plaatsvinden is afhankelijk van de locatie van het meet-

station, maar is maximaal 11,7 %; 5. deze geschatte waarschijnlijkheid Badhoevedorpgellik

is op basis van de metingen van het station bij

aan 8,5 %.

Conduste In verreweg de meest gevallen is een marge van 3 J1g/m3 voldoende in stedelijke gebied en in de omgeving van autosnelwegen.' Uitgaande van de toekomstige

(maatgevende)

grenswaarde van 40 J1g/m3 voor de

jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxyde

(N02)

per kalenderjaar, wordt

voorgesteld om een nieuwe toetswaarde voor meerjarig gemiddelde concentraties van stikstofdioxyde

(N02)

te hanteren met een waarde van 37 J1g/m3.

Nuancering Bij de statistische analyse van de meetgegevens zijn alleen de gemeten totale (uurgemiddelde)

concentraties geanalyseerd, en niet de bijdragen van het gemotori-

seerde verkeer en de achtergrondconcentraties

afzonderlijk.

Niet onderzocht is wáárom erin de jaargemiddelde de (N02)

concentraties van stikstofdioxy-

geen trend lijkt te bestaan. Hiervoor zouden de (uurlijkse) gegevens van

de onderliggende

factoren, namelijk meteorologie,

verkeersintensiteiten

en emissie-

factoren, statistisch onderzocht moeten worden. Dit zou enerzijds een omvangrijk onderzoek vergen, en anderzijds kan men betwijfelen

of de hardheid van de be-

schikbare gegevens een vruchtbare analyse mogelijk maakt.

I

Deze afgeronde waarde is bij benadering gelijk aan tweemaal over alle stations gemiddeld geschaalde standaarddeviatie. 10


2.

Rekenmethode

2.1

Inleiding

Voor ontwerpers is niet zozeer de hoogte van de concentraties luchtverontreinigende stof van belang, maar de overschrijdingsafstand.

De overschrijdingsafstand

is per

definitie die afstand tot het midden van de weg waar de concentraties luchtverontreinigende stof de wettelijke grenswaarde overschrijdt. Binnen deze afstand mogen mensen op het trottoir niet worden blootgesteld aan concentraties luchtverontreinigende stof. Indien dit wel gebeurd dienen maatregelen te worden getroffen, tot verbetering van de luchtkwaliteit

leidend

ter plaatse.

Benadrukt wordt dat de overschrijdingsafstand

direct gerelateerd is aan de

(maatgevende) wettelijke grenswaarde. De hier gepresenteerde methode biedt de mogelijkheid om bij verschillende afschermende constructies overschrüdingsafstanden te bepalen als functie van de karakteristieke afmetingen van die constructies.

2.2

Relevante literatuur

TNO-MEP heeft voor de Dienst Weg- en Waterbouwkunde literatuurstudie

van Rijkswaterstaat een

uitgevoerd (project Al TSCHERMI A) naar publikaties over de effec-

ten van bijzondere geluidsafschermingen gemotoriseerde wegverkeer.'

op de verspreiding van de emissies van het

Dit heeft geresulteerd in een lijst van relevante publi-

katies. Daarnaast zijn nog enkele andere relevante publikaties verkregen via DWW en de Bouwdienst. Na bestudering bleek een aantal hiervan relevant voor het ontwikkelen kenmethode, terzake van tunnelmonden

van de re-

en spleettunnels. Voor het overige bleken

er geen nieuwe kant en klare (model- )inzichten geschikt voor een bijdrage aan de in dit rapport gepresenteerde methode. Het betreffen de volgende publikaties:2 •

Ota, Y., "Stud)' on predietien method for air quality control for complex road structures",

•

Vehicle tunnels, BHR Group (1997)

Bächlin, W., Klein, P., "Diffusion Journalof

problems near tunnel partals in built-up

areas" ,

Soence of the Total Environment 1461147, blz. 377-385 (1994) ISSN:

0048-9697 •

Beratende Ingenieure Bung, "Grundsätzliche glichkelten

für lärmschutzeinhausungen

kehrsstraêen",

Konstruktions-

und Gestaltungsmö-

von Bundesautobahnen

blz. 56-64, im Auftrag vom Bundesministerium

und Schnellverfür Verkenr

(Januar 1993)

1

2

Zie referentie 15. De referentie is zo mogelijk genoteerd als: auteur of instantie, "titel", publikatie, pagina's, uitgever (jaar van uitgave) ISSN-nummer 11


•

Chiyoda Engineering Consultants Co, "Half-Submerged

Road Structures; Preli-

minary Survey; Draf! Report", Rapport Bouwdienst Rijkswaterstaat, Ministry of Transport (May 1999) •

Matsumoto

et al., "Advanced air quality simulation model for road tunnel portals

in complex terrain",

Int J. Vehide Design, Vol. 20, Nos. 1-4 (Special Issue), blz.

71-78, Interscience Enterprises ltd (1998) •

Pucher, K., Sturm, P., "Measurements

of CO-concentration

inthe vicinity of

tunnel portals and exhaust air chimneys by model test", Paper presented at the fifth international symposium on the aerodynamics and ventilation of vehicle tunnels in lille France on 20-22 May 1985, blz. 461-469,

BHRA Ruid engineer-

ing centre (1985) ISSN: 0263-4317 •

Association of Road Congresses: Technica! Committee on raad tunnels, "Emission and diffusion of pollution at vicinity of tunnel portals", XIX'*' Wond Road Congress Marrakesh, Technica! Committee Report 19.05.B, Part 3, blz, 5983 (1991)

•

Zumsteg, F., Huijben J.W., "Methodology

for the Evaluation of the Impact of

PoUutants around Portals. Document PIARC Committee C5, Working Group 2, Pollution - Environment - ventilation

(26-05-1999)

De nieuwe inzichten uit deze publikaties zijn verwerkt in de methode gepresenteerd in dit rapport.

2.3

Aanpassingen

van het TNO-Verspreidingsmodel

voor

verkeersemissies Er zijn geen principiële wijzigingen

aangebracht in het "TNO-Verspreidingsmodel

voor verkeersernissies" . Wel is de positie van de lijnbronnen

die de emissies van het

gemotoriseerde wegverkeer representeren, afhankelijk van de situatie verschoven, t.o. v, de werkelijke ligging. Tevens is de initiële turbulentieparameter verschillende situaties aangepast ontreiniging

O"I.i

voor de

Hierbij is gelet op de verspreiding van de luchtver-

in de dwarswindsituatie,

omdat dan naast de weg de hoogste concen-

traties zijn te verwachten. Voor meer details, zie hoofdstuk 3.

2.4

Wijze

De ontwikkelde

van ontwikkeling

methode

methode steunt op het gebruik van nomogrammen.

Een nomogram

is een grafische voorstelhng van tabellen die dient om de relaties tussen de verschillende grootheden in beeld te brengen zonder het hieraan ten grondslag liggende grote aantal rekenresultaten. kwantitatieve

De rekenresuitaten

vloeien voort uit een systematische

analyse van de verschillende situaties. steeds bestaande uit een com-

binatie van een autosnelweg schermconstructies,

met een specifiek dwarsprofiel

en één der bijzondere

door middel van het "TNO-Verspreidingsmodel

voor verkeer-

semissies". In de analyse zijn voor bepaalde waarden van parameters die de situatie karakteriseren het "jaargemiddelde

van N02"

op verschillende afstanden van de

12


weg bepaald. Met "jaargemiddelde

van N02

u

wordt kortweg bedoeld het gemid-

delde van alle uurgemiddelde atmosferische concentraties van stikstofdioxyde in een jaar. berekend op basis van een meerjarige reeks van meteorologische

(N02) gege-

vens.

2.5

Conceptvan de methode

De nomogrammen stikstofdioxyde

geven het verloop weer van de overschrijdingsafstanden

rn.b.t,

(N02) vanaf de as van de weg, als functie van parameters karakte-

ristiek voor de constructie. Door middel van de nomogrammen

kan voor situaties in

de praktijk door interpolatie de hierbij behorende overschrijdingsafstanden

worden

geschat De concentraties luchtverontreinigende

stof als functie van de afstand tot de as van

de weg, zijn afhankelijk van de geografische oriëntatie van de auto(snel)weg, bijzonder vanwege de richtingsafhankelijkheid De (geprognotiseerde) stofmonoxyde

in het

van de achtergrondconcentraties.

achtergrondconcentraties

van stikstofdioxyde

(N02), stik-

(NO) en ozon (OJ zijn die van regio Rotterdam voor het jaar 2010.

Bij de berekeningen is uitgegaan van de volgende ;aargemiddelde

achtergrondcon-

centraties: •

stikstofdioxyde

•

stikstofmonoxyde

(N02):

•

ozon (03):

(NO):

33,0 ~g/m3 39.6 ~g/m3 31,5 ~g/m3.

De berekeningen zijn uitgevoerd voor een noord-zuid-ligging

van de autosnelweg.

Deze situatie komt vrijwel overeen met die oriëntatie waarbij aan de ene zijde (ten westen) van de auto(snel)weg de overschrijdingsafstanden

het kleinst zijn en aan de

andere zijde (ten oosten) het grootst. Steeds worden in de nomogrammen twee overschrijdingsafstanden schrijdingsafstanden

deze

gegeven. Voor andere oriëntaties liggen de over-

binnen deze bandbreedte.

De schermconstructies waarvoor nomogrammen

m.b.t. luchtkwaliteit

zijn bepaald,

zijn ingedeeld in drie categorieën. namelijk:

1. geluidsschermen en luifels, 2. gesloten overkappingen (tent. bunkers) en (spleet-)tunnels

(dodo's), en

3. wegen met verhoogde en verdiepte ligging (kuip) Deze indeling in categorieën is nauw verbonden met de gekozen schematisering de schermconstructies en de definitie van de karakteristieke

van

parameters.

Voor alle situaties (autosnelweg + bijzondere scherm constructie) is voor vaste afstanden tot de as van de weg het jaargemiddelde

van

N02-concentraties bepaald,

voor verschillende waarden van de karakteristieke parameters. Deze karakteristiek parameters zijn: •

tunnellengte

•

fractie van de totale emissie door het wegverkeer in de tunnelbuis die de buis via de spleet verlaat door (natuurlijke)

ventilatie

13


•

COAStrueties

scherm- of luifel(top)·hoogte

•

breedte van de "opening"

•

hoogte of diepte van de weg t.o.v. maaiveld.

tussen de luifels

Er is uitgegaan van de volgende verkeersgegevens; •

40 meter brede 2 x 3 autosnelweg zonder middenberm

met aan beide zijden

vluchtstroken •

90.000 motorvoertuigen

•

vrachtwagenaandeel

per etmaal

•

verdeling vrachtverkeer over de rijbanen: links: midden: rechts :: 0:1:5

•

maximum toegestane rijsnelheid is 100 km/uur.

gelijk aan 15% (9% zwaar, 6% middel)

Het een en ander is geschetst in figuur 1. De gehanteerd maten in meters staan in tabel 1.

Figuur 1. Halve dwarsprofiel

van de beschouwde autosnelweg

e f

.!l

-

11

c b

Q

Q

~

~

b

G

•

ca

,a..

~

2x3-strooks hoofdrijboon

Tabel 1. Code in

Gehanteerde maten 2"3 dwarsprofiel Wegelement

figuur

a

Breedte (m)

rijstrook

b

deelstreep

c e

kantstreep vluchtstrook

f

bergingszone

g

vluchtruimte middenberm

3,5 0,15 0,2 3,25 2,45 2,25 0,5

De zogenaamde "referentiesituatie aan weerszijden van de autosnelweg

" gaat uit van rechtopstaande pal aan de vluchtstrook

geluidsschermen

met een hoogte van 5

14


meter aan beide zijden van de weg. Deze en de andere bijzondere afschermende constructies staan beschreven in de inleiding van dit handboek.

15


3.

Uitwerking voor de categorieënconstructies

3.1

Geluidsschermenen luifels

3.1.1

Uitgangspunten

Uitgangspunt is dat er aan beide zijden aan de rand van de autosnelweg luifels of geluidsschermen staan van gelijke afmetingen. De wijze waarop de invloed van geluidsschermen in rekening wordt gebracht is uitgebreid beschreven in eerdere TNO-rapporten,

en zal hier niet verder worden

toegelicht.' De invloed van luifels is in rekening gebracht door als het ware de geluidsschermen aan beide zijden van de weg naar elkaar toe te schuiven (dus in de richting van de wegas) tot waar de tophoogte

van de luifel zich bevindt. De lijnbronnen

die de af-

zonderlijke rijstroken representeren zijn steeds uniform verdeeld over een navenant kleinere breedte.

3.1.2

Invloed van luifels en schermen

De invloed van de luifels en schermen op de luchtkwaliteit

is tweeërlei:

1. de emissies worden gemengd over een grotere hoogte als gevolg van de afschermende werking, 2. de emissies worden (althans bij luifels) door de kleinere opening meer naar de wegas verschoven.

Schematisering luifels.

I

Zie referentie 3, 9 en 10. 16


3.1.3

constructies

Karakteristiekeparameters

Aan de-luifels zijn twee karakteristieke parameters toegekend, namelijk: 1. de hoogte van de uiterste top van de luifel loodrecht boven de weg, en 2. de (kleinste) breedte van de opening boven de weg tussen de beide tegenover elkaar staande luifels. De geluidsschermen hebben als karakteristieke parameter alleen de (scherm-) hoogte; de breedte van de "opening"

kan in dit geval gelijk gesteld worden aan de

totale breedte van de weg.

3.1.4

Toepassingsgebiednomogrammen

Als de breedte van de spleet maar klein genoeg wordt, zal de "vrije"

uitwisseling

van lucht boven de weg worden belemmerd en zal de situatie opgevat moeten worden als een spleettunnel; zie paragraaf 3.2. Uit de literatuur blijkt dat bij een vrije openingsbreedte (F

= 1,0) groter

dan 30% van de totale wegbreedte.

er in elk

geval geen belemmering optreedt van de ventilatie naar boven toe zoals ook het geval is bij geluidsschermen.'

Indien de spleet (veel) kleiner is dan 30% van de

wegbreedte dient het nomogram van de spleettunnels te worden toegepast. In twijfelgevallen

is het raadzaam om beide nomogrammen

toe te passen en zowel bij

het midden van de luifel als bij de uiteinde van de luifel de grootste overeenkomende overschrijdingsafstand

te nemen.

Voorbij de uiteinden van de luifels! geluidsschermen zullen de overschrijdingsafstanden weer toenemen tot aan de overschrijdingsafstanden

in de situatie zonder lui-

fel! geluidsscherm. Bij (rechtopstaande) geluidsschermen zorgen lijwervels aan de achterzijde voor opmenging, terwijl bij glooiend verloop de wind het verloop van het maaiveld volgt. Glooiend verlopende geluidswallen - met een verhouding tussen hoogte en basis kleiner dan 1 staat tot 3 - bieden in het algemeen veel minder afscherming tegen luchtverontreiniging

afkomstig van de het gemotoriseerde wegverkeer dan

(rechtopstaande) geluidsschermen met gelijke hoogte.

3.1.5

Nomogrammen

In figuren 2a en 2b zijn voor diverse (constante) breedtes van de opening tussen de luifeltopperi,

de overschrijdingsafstanden

gegeven voor luifels en geluidsschermen

aan weerszijden van de autosnelweg, als functie van de hoogte (loodrecht boven het wegdek) van de (beide) luifeltoppen.

Deze overschrijdingsafstanden

betrekking op jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxyde

hebben

(N02), en zijn in

figuur 2a gegeven voor ten westen van de autosnelweg en in figuur 2b voor ten oosten daarvan.

I

Chiyoda Engineering Consultants Co; referentie (15).

17

afschermende

Handboek

constructies

Overschrljdingsafstanden. ten westen voor luifels aan weerszijden voor diverse openingsbreedten (toetswaarde jaargemiddelde N02: 37 uglm3) 110

105

§:

•• co

f

'ti

j

100

95

'8

.;s

90

~ .c

85

Vic

I"! •• ~

90

4

5

6

7

8

9

10

Tophoogte luifel (m)

Figuur2b Oversehrijdingsafstanden ten oosten voor luifels aan weerszijden voor diverse openingsbreedten (toetswaarde Jaargemiddelde N02: 37 uglm3) 250 245

§:

240

iî

235

'ti c

230

'g

225

; ~

S

~ ~ ~ .c

"I!

~

I ..

mi

B =10 ~B=15mj I ' __ 8=20ml ~

J

\-+-8

I

=25rn',

I-.-B=30rn 220

I_B=35ml I ,__ B=4Om,I

215 210 206 200 3

4

5

6

7

8

9

10

Tophoogte luifel (mI

18


Het blijkt dat de (relatief grote) overschrijdingsafstanden gerelateerd aan de toetswaarde van 37 llg/m3 vrijwel niet beïnvloed worden door de breedte van de opening tussen de luifels. Dit kan worden verklaard, als volgt: 1. de invloed van de afmeting (lengte) van een emitterende bron in de richting van de wind op afstanden groter dan 3 maal deze afmeting in het algemeen te verwaarlozen zijn, en 2. bij winden dwars op de weg is de verhouding tussen de afstanden waar de overschrijdingen van de toetswaarde gevonden worden (100-200 meter) en de breedte van de spleet (maximaal circa 10 meter) veel groter dan 3. Deze relatief grote overschrijdingsafstanden van matig tot hoge verkeersintensiteiten

worden veroorzaakt door de combinatie

en hoge achtergrondconcentraties.

3.2

Gesloten overkappingen en (spleet- )tunnels

3.2.1

Uitgangspunten

De methode gepresenteerd in het nu volgende, is in het bijzonder ontwikkeld

voor

tunnels en spieettunnels. Uitgangspunten

zijn:

1. verdiepte ligging van de tunnel met het dak en de spleet op maaiveld niveau; 2. de spleet ligt in het midden van de tunnelbuis, en strekt zich uit over de gehele lengte van de tunnel; 3. de tunnel is opgebouwd

uit gescheiden tunnelbuizen

met het verkeer in één

rijrichting. De invloed van de tunnel is geschematiseerd door de totale emissie in de tunnelbuizen, te laten vrijkomen in het wegvak aansluitend aan de tunnelmond. De invloed van de spleet is geschematiseerd als een lijn bron midden boven de auto(snel)weg op maaiveldhoogte. De emissie welke de tunnel verlaat, waarbij geen onderscheid is gemaakt tussen de noordelijke en de zuidelijke tunnelmond,

wordt op grond van een eenvoudige

mas-

sabalans gegeven door:

(2)

F

= =

(3)

(4)

0,5 x Etunnel x (1-F)

waarin:

EL

de geëmitteerde hoeveelheid luchtverontreiniging

Espleet

de geëmitteerde hoeveelheid luchtverontreiniging

Etunnel

de totale hoeveelheid luchtverontreiniging

per

[kg/sJ

per

[kg/sj

tijdseenheid uit een tunnel mond tijdseenheid uit de spleet per

[kg/sj

19


tijdseenheid geëmitteerde door het gemotoriseerde verkeer in de tunnelbuis.

F

t-]

de fractie van de totale emissie die via de spleet de spleettunnel verlaat

3.2.2

Invloed van (spleet-)tunnels

De invloed van (klassieke) tunnels op de luchtkwaliteit

is drieërlei:

1. de emissies in de tunnelbuis (met één rijrichting) worden eerst met de rijwind meegevoerd in de richting van de tunnelmond

waar het verkeer de tunnel uit

rijdt, voordat het zich kan verspreiden in de omgeving naast de auto(snel)weg; 2. bij verdiepte ligging van de tunnelmonden

vindt bij de tunnelmonden.

dwarswind, extra menging met omgevingslucht

zeker bij

plaats; zie paragraaf 3.1.3;

3. de omgeving naast de tunnel wordt afgeschermd van de directe uitstoot van luchtverontreiniging

door het gemotoriseerde wegverkeer; de afscherming is bij

het midden van de tunnel het sterkst. Ad 1. Onder invloed van het rijdende verkeer wordt in tunnelbuizen rijdend in één richting een luchtverplaatsing

mIs.'

opgewekt

ter grootte van 6-7

Hierdoor kunnen de emissies van het gemotoriseerde

mend uit de tunnelmond

met verkeer

wegverkeer stro-

zich merkbaar verspreiden in de rijrichting over af-

standen van 10-300 meter vanaf de tunnelmond.

De lengte van deze afstand

is afhankelijk van de richting van de wind t.o.v. de rijrichting van het verkeer. Bij de verspreiding van de luchtverontreiniging met name de dwarswindsituatie

stromend uit de tunnelbuis is

van belang, omdat dan naast de weg de

hoogste concentraties zijn te verwachten. Ad 2. Van de BouwdienstlRWS tunnelmonden.

is informatie verkregen over het wegontwerp

tebeslag, uitgegaan van de meest steile hellingen. Bij een tunnelplafond maaiveldhoogte

op

is de maximale diepte van de weg 6 meter. Op circa 330

meter van de tunnelmond

is de weg weer op maaiveldhoogte.

meter afstand van de tunnelmond de turbulentie

bij

Bij de analyse van de situatie is vanwege het minimale ruim-

Op circa 150

ligt het wegdek op 2,5 meter diepte. Nu

veroorzaakt door het rijdende verkeer de emissies mengt over

een hoogte van 4-5 meter, kan vanaf deze afstand de extra opmenging bak van de tunnelmond

worden verwaarloosd.

in de

Op grond van de gekozen

afmetingen en de gekozen helling van de weg bij de tunnelbuis,

en gezien de

bevindingen in de relevante pubJikaties2, is het aannemelijk dat de verspreiding van de emissies uit een tunnelbuis, bij dwarswind

zich uitstrekt tot circa

100 meter. Aangenomen

de verontreiniging

is dat bij álle windrichtingen

I

Her:zke. K. "Der Eintluss des Kraftfahrzeugverkehrs au! die Betriebskosten VOD TunneUüftungen (Bauingenieur Praxis, Heft 82), Verlag VOD W. Ernst und Soltn (1972).

2

Het betreft depublikaties van Bächlin &. Kiein (11), Matsumotoet Puclter &. Stunn (2), Teebnical committee on road tunnels (S).

al. (13),

uit


constructies

de tunnelmond ideaal opgemengd wordt met lucht boven de eerste 100 meter van de weg vanaf de tunnelmond. Ad 3. Via de spleet kan ventilatie en dus emissie plaatsvinden. Dit is gunstig voor de luchtkwaliteitin

de spleettunnel, doch de afschermende werking naar de om-

geving van de tunnel wordt navenant verminderd. De ventilatie door de spleet wordt ondermeer veroorzaakt doordat aan de voorzijde van de rijdende auto's de (relatief schone) lucht wordt weggedrukt

ook naar boven toe, en

aan de achterzijde weer (relatief schone) lucht wordt aangezogen uit de spleet. Dit resulteert in een netto transport van luchtverontreiniging

van de

tunnel naar de atmosfeer. Als de spleet breed genoeg is en de roostersllameUen, aangebracht ter reductie van geluidshinder, weinig belemmerde uitwisseling van lucht toelaten, dan zal ook de turbulentie

in de atmosfeer

boven de tunnel bijdragen aan de ventilatie. Het een en ander is geschetst in figuur 3 ontleend aan de publikatie van Y.

Ota.'

Figuur 3. Mechanisme van ventilatie door de spleet

Carriege wey . wind velocity

Urll ••••

cross section: n

I

cross

section:n+l

Zie referentie 12

21


Om redenen die uiteengezet zijn bij paragraaf 3.1 .5. is de invloed van de breedte van de spleet op de overschrijdingsafstanden

(gerelateerd aan een toetswaarde van

37 pg/m3) gering. Bij het midden van (spleet-)tunnels

zijn relatief kleine overschrij-

dingsafstanden mogelijk, als gevolg van de relatief kleine bijdrage aan de totale concentratie aldaar van het gemotoriseerde wegverkeer. (uitgedrukt

in

pg/m3)

De absolute onzekerheid

in de (lokale) achtergrondconcentratie

groter dan de onnauwkeurigheid

is in dat geval veel

veroorzaak door het verwaarlozen

van de afme-

tingen van de spleet. De breedte

van de spleet is derhalve in de berekeningen van de overschrijdingsaf-

standen verwaarloosd - en is gemodelleerd als een lijnbron • en speelt dus in de methode geen rol.

3.2.3

Karalcterislieke parameters

Twee karakteristieke parameters zijn bij spleettunnels van belang: 1. de lengte van de tunnel: hoe langer hoe groter de emissie uit de tunnelmond. 2. de fractie van de totale emissie

en

van het gemotoriseerde wegverkeer in de

tunnelbuis dat via de spleet door ventilatie de tunnelbuis verlaat. Tunnels hebben als karakteristieke parameter alleen de tunnellengte.

De fractie van

de totale emissie van het gemotoriseerde wegverkeer in de tunnelbuis dat via de spleet door ventilatie de tunnelbuis verlaat, kan in dat geval gelijk gesteld worden aan nul.

3.2.4

Toepassingsgebied

nomogrammen

De benadering is voor tenten en bunkers minder goed, omdat de opmenging dwarswindsituatie

bij

minder goed is door het niet aanwezig zijn van de verdiepte lig-

ging van de monden. Hierdoor zullen de overschrijdingsatstanden

bij tenten en

bunkers in het algemeen groter zijn dan bij tunnels. Dodo's kunnen worden opgevat als een reeks van korte tunnels achter elkaar.

3.2.5

Nomogrammen

De overschrijdingsafstanden

aan de noordzijde

van de tunnel blijken slechts weinig

te verschillen van die aan de zuidzijde. Ten opzichte van hun gemiddelde zijn de afwijkingen

slechts enkele procenten. Ter beperking

zijn in de nomogrammen

de overschrijdingsatstanden

beide tunnel monden van de (spleet-)tunnels.

van het aantal nomogrammen weergegeven

gemiddeld over


Bij spleettunnels zal de luchtverplaatsing

in de rijrichting nog steeds optreden, mo-

gelijk in minder mate, omdat een deel van de omgevingslucht

buiten boven de

spleet ook zal worden meegesleept; ook is dit afhankelijk van de richting van de wind. Bij tunnels, en bij spleettunnels in mindere mate, worden de emissies van het gemotoriseerde verkeer verplaatst hï de richting \ian de tunliell11önden.·Oit dat de overschrijdingsafstanden

bij de tunnelmonden

groter zullen zijn t.o.

betekent

v. de

situatie zonder tunnel. In het midden van de tunnel zullen de overschrijdingsafstanden kleiner zijn t.o,v, de situatie zonder tunnel. De punten waar de overschrijdingen optreden vormen een "hatterachtige"

contour die op enige afstand van de tunnel

weer aansluit op de contour van de situatie zonder tunnel. Het een en ander is geschetst in figuur 4. Figuur 4. Isoconcentratiecontouren

bi; een tunnel; de concentraties zi;n gegeven in

pg/m3 en de coördinaten ziin gegeven in meters.

600.00;

,

500.00-

400.00--

300.00-

200.00-

100.00-

0.00-

-100.00--

i

-300.00

-200.00

I

-100.00

0.00

100.00

I

200.00

23


3.2.6

Schatting fractie van de totale emissie door spleet

Om de nomogrammen

te gebruiken is het noodzakelijk de fractie (f) van de totale

emissie van het gemotoriseerde wegverkeer in de tunnelbuis te kennen dat via de spleet de tunnelbuis verlaat Ota stelt dat het theoretisch bepalen van het ventilatievolume ment erg moeilijk is. Zo is het ventilatievolume

zonder enig experi-

per eenheid van spleetoppervlak

sterk afhankelijk van de gekozen constructie en de verkeerssituatie.' vendien specifieke constructietechnische

vormgevingen

Er kunnen bo-

worden gekozen die de

uitwisseling versterken. Gemeten waarden liggen tussen 0,1 - 0,15

mIs.

Desalniettemin heeft Ota een formule afgeleid op grond waarvan het volumedebiet luchtverontreiniging

die door de spleet ventileert, kan worden berekend als functie

van: 1. het luchtventilatiedebiet

per eenheid van spleetoppervlak

(q.)

2. de (doorsnede gemiddelde) concentratie van luchtverontreiniging

bij de ingang

van tunnel (CO> 3. de snelheid van de luchtverplaatsing

in de spleettunnel (Vlucht)

4. de totale hoeveelheid luchtverontreiniging

per tijdseenheid geëmitteerd door het

gemotoriseerde verkeer in de tunnelbuis (Etu~ 5. de lengte van de tunnel (l) 6. de breedte van de spleet (Bspleet). Ad 1. Zoals eerder gesteld is het ventilatiedebiet

niet gemakkelijk

bepalen. Indien de spleet met geluiddempende

nauwkeurig te

lamellen is bedekt, is er geen

°

sprake meer van vrije uitwisseling van lucht door de spleet en moet de ventilatie-efficiency

(espleet) worden bepaald, waarbij

< espleet < 1.

Ad 2. De gemiddelde concentratie bij de ingang van de tunnel, d.W.Z. boven de auto(snel)weg,

kan niet door het TNO-Yerspreidingsmodel

voor verkeerse-

missies worden bepaald. Het model van Ota houdt geen rekening met de reactie van de geëmitteerde stikstofmonoxyde

(NO.> met ozon (03) in de tunnel.

Een complicerende factor is bovendien dat voor luchtkwaliteit

jaargemiddelde

con-

centraties moeten worden berekend. Dit betekent dat voor atle meteorologische condities (met name windrichting

en windsnelheid),

bij alle verkeersintensiteiten

bovenstaande aspecten moeten worden verdisconteerd. Het bovenstaande brengt met zich mee dat de toepassing van de formule van Ota, die overigens ontwikkeld

is om de luchtkwaliteit

zinvol zo niet onmogelijk

is.

in de tunnel te berekenen, weinig

Als alternatief wordt hier een eenvoudige formule afgeleid die een ruwe indicatie geeft van de fractie (f) van de totale emissie die via de spleet de spleettunnel laat. Het zal duidelijk zijn dat dit een slechts een vuistregel is.

I

Ota, Y.; referentie (12)

ver-


De verhouding tussen de emissie van luchtverontreiniging tunnelmonden

via de spleet en via de

wordt gegeven door:

f

=

(5)

=

(6)

waarin: f

de verhouding tussen de emissie via de spleet en via de tunnelmonden doorsnede van de tunnel mond

[m2]

breedte spleet

[m]

concentratiebijdrage

verontreinigende

stof (NO.)

[lJ.g/m3]

gemiddeld over de lengte van de spleettunnel concentratiebijdrage

verontreinigende

stof (NO.) in

uitgaande tunnelmond espleet ventilatie-efficiency

[-]

L

lengte van de tunnel

[m]

q,

luchtventilatiedebiet

Vlucht

snelheid van de luchtverplaatsing

per eenheid van spleetoppervlak in de tunnel

[m3/(m2

s)]

[mis]

Bij een tunnel neemt als gevolg van de emissies de bijdrage van de concentraties

NO. door het gemotoriseerde verkeer in de rijrichting lineair toe met de afstand vanaf de ingang. Bij tunnels geldt in het algemeen dat:

= Cl

X

0,5

in geval van een spleet zal de toename van de concentratiebijdrage voldoende lange tunnels (afhankelijk van de omstandigheden)

aMakken.'

Voor

zal gelden:

Dit pleit er voor uit te gaan van de volgende benadering:

Opgemerkt

~ Cl

X

0,75

wordt dat deze benadering vooralsnog een belangrijk bron van onze-

kerheid is in de geschatte waarde voor f.

!

Ook uit vergelijking (3.2) van Ota kan worden afgeleid dat de tweede afgeleide &c/öx2 kleiner is dan nul.

25

Handboek bijzondere afschermende construetÎes

Gaan we verder uit van:

•

= 0,125

qb

•

e$pieel

•

Vluchl

•

A.nood

1

mIs

= 1,00 = 6,5 mIs = Hmond

Bwe/2 = 4,0 m

x

x

20,0 m = 80 m2

dan resulteert dit in:

f=

(7)

0,00009 x L(m) x BspIeet(m)

Door combinatie van de vergelijkingen

(3), (4) en (5) kan het verband tussen F en f

worden gevonden; deze wordt gegeven door:

f

(8)

F=

1+f waarin: F

de fractie van de totale emissie die via de spleet de

H

spleettunnel verlaat De nomogrammen

voor (spleet-)tunnels

mogen worden toepast indien er daadwer-

kelijk sprake is van een verplaatsing van de emissies naar de tunnel monden, en F dus een waarde heeft kleiner dan één. Dit is het geval als:

1. er sprake is van de zuigerwerking

in de tunnel, en

2. er sprake is van een belemmerende ventilatie via de spleet. Uit de literatuur blijkt dat bij een vrije openingsbreedte

groter dan 30% van de to-

tale wegbreedte, er geen belemmering optreedt van de ventilatie naar boven toe.2 À contrario redenerend wordt verondersteld dat de breedte van de spleet in bovenstaande vergelijking niet veel groter mag zijn dan circa 10 meter. Indien de spleet veel groter is dan 10 meter, dan dient het nomogram van de luifels te worden toegepast, met de laagst toegestane schermhoogte, In twijfelgevallen

is het raadzaam om beide nomogrammen

bij het midden van de tunnel als bij de tunnelmond

i.c, 3 meter.

toe te passen en zowel

steedesde grootste overschrij-

dingsafstand te nemen. Opgemerkt

wordt dat is aangenomen dat de emissie door de spleet langs de gehele

spleet constant is. Dit is vanwege aanloopverschijnseJen

nabij de ingang tunnetmond

en door de toename van de concentratie in de rijrichting van het verkeer niet het geval. Deze ruwe benadering wordt voor een deel uitgemiddeld

I

2

doordat het verloop

Uitgegaan is van een breedte van de tunnelmond die bij benadering gelijk is aan de halve breedte van de weg. Chiyoda Engineering Consultants Co; referentie (16).

Directoraat-Generaal

Ministerie van Verkeer en Waterstaat

Bouwdienst

Rijkswaterstaat

Rijkswaterstaat

Dienst Weg- en Waterbouwkunde

Aan

Geadresseerden

Contactpersoon

Doorkiesnummer

ir. B.P. Rigter

(030) 285 78 99

Datum

Bijlage(n)

20 november 2000

1

Ons kenmerk

Uw kenmerk

Onderwerp

1" versie Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschermende constructies langs rijkswegen

l.S., Hierbij bied ik u de eerste versie van het Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschermende constructies langs rijkswegen aan. Steeds vaker worden plannen gemaakt om wegen onder of in de grond te maken of om ze geheel of gedeeltelijk te overkappen. Het doel is de nadelige effecten van de weg zoveel mogelijk af te schermen. Vragen bij dit soort constructies betreffen o.a.: in hoeverre zijn de geluidhinder en verspreiding van de luchtverontreiniging met dit soort constructies te berekenen en welke veiligheidsmaatregelen dienen genomen te worden. De afdeling Tunnelbouw van de Bouwdienst is productverantwoordelijk voor ontwerp en inrichting van tunnels en overkapte wegen. In die rol is de afdeling belast met de coördinatie van onderzoek en advisering op deze terreinen. In dat kader heeft de Bouwdienst de DWW gevraagd onderzoek te (laten) doen naar de aspecten geluid en lucht. Dit heeft geleid tot bijgaande eerste versie van een handboek voor het ontwerp van bijzondere afschermende constructies langs rijkswegen. Dit handboek geeft voor geluidhinder een overzicht van de kennis uit voornamelijk de Duitse literatuur op het gebied van gedeeltelijk overkapte wegen en aanwijzingen hoe hiermee in Nederland om te gaan terwijl voor lucht een eerste berekeningsmethode is ontworpen. Met de aanduiding eerste versie wordt aangegeven dat er nog het een en ander zal moeten worden uitgewerkt. Toch lijkt het nuttig om dit handboek reeds nu uit te brengen om bij voorkomende projecten in de ontwerpfase reeds enige informatie op dit gebied te hebben en keuzen uit ontwerpvarianten te kunnen maken.

Postbus 2‫סס‬OO, 3502 LA Utrecht

Telefoon (030) 285 76 00

Griffioenlaan

Telefax (030) 289 7418

2, 3526 LA Utrecht

E-mail b.rigtelObwd.rws.min\lenw.nl Bereikbaar vanaf station

cs met

buslijn 116 of sneltram Utrecht richting NieuwegeinIIJsselstein

(Halte Westraven)

"." ··-·,,·"""'eè'eirecteur~Generaai

van-Rijl<swaterstaat'heeftmgesterm:tmetilet·uitbrengen-vaï'l"dit...:

document, waarbij1'lij aantekent1:lathetbehandekle terrein sterk in ontwikkeling is zowel wat betreft de normstelling als het technisch concept voor de oplossing. Aan het handboek mag dan ook geen al te hoge status worden gegeven, het is slechts een eerste stap. Bij in ontwerp zijnde en nieuwe projecten wordt meer ervaring opgedaan, waarbij vooral gelet moet worden op de noodzaak van het sober en doelmatig ontwerpen. Het projectteam streeft ernaar in een volgende versie van het handboek de ervaringen met dit soort projecten en de resultaten van nader onderzoek te vertalen naar meer concrete handvatten. Zij doen daartoe ook graag een beroep op u om hen van uw ervaringen in kennis te stellen. Zij van hun kant willen u ook graag hun kennis aanbieden voor een goed advies.

Met vriendelijke groet,

Projectteam: Dhr. J.AAank Mw. M. Roorda-Knape Dhr. B. Rigter Dhr.B. Hendersen Dhr. H. Huijben Dhr. H. van Ettinger

DWW DWW Bouwdienst Bouwdienst Bouwdienst Dir. Zuid-Holland

2

015-251 83 75 015-251 8513 030-285 78 99 030-2857324 030-285 79 82 010-40261 85


van de concentratie in de andere tunnelbuis hetzelfde is maar dan in omgekeerde richting. De concentratie luchtverontreiniging

in tunnels neemt van de ingang naar uitgang

bij het ontbreken van (geforceerde) ventilatie alleen maar toe. Bij spleettunnels zal na een bepaalde afstand de concentraties niet meer toenemen, omdat de heid luchtverontreiniging

hoeveel-

dat de tunnel via de spleet verlaat, toeneemt bij hogere

concentraties in de tunnel. Voor de nomogrammen betekent dit dat de lengte van de spleettunnel (L) en de fractie van de totale emissie die via de spleet de tunnel verlaat niet onafhankelijk elkaar gekozen kunnen worden. Dit betekent dat

van

voor bepaald uitvoeringen van de

spleet combinatie van waarden van Fen L geen fysische betekenis hebben. Dit sluit echter de toepassing van het nomogram, ook waar F afhangt van L voor het bepalen van de overschrijdingsafstanden den

geenszins uit, zolang de combinatie

van waar-

van Fen L maar realistisch zijn.

In figuren 5a en 5b zijn voor diverse tunnellengten, overschrijdingsafstanden weergegeven nabij de tunnel monden als functie van de fractie van de totale emissie van het gemotoriseerde wegverkeer in de tunnelbuis die de tunnel via de spleet verlaat. Deze overschrijdingsafstanden

hebben betrekking op jaargemiddelde concentraties

van stikstofdioxyde (NO), en zijn in figuur 5a gegeven voor ten westen van de autosnelweg en in figuur 5b voor ten oosten daarvan. In figuren 5c en 5d zijn

voor diverse tunnellengten, overschrijdingsafstanden

weer-

gegeven nabij het midden van de tunnel als functie van de fractie van de totale emissie

van het gemotoriseerde wegverkeer in de tunnelbuis die de tunnel via de

spleet verlaat. Deze overschrijdingsafstanden hebben betrekking op jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxyde (N02), en zijn in figuur 5c gegeven voor ten westen van de autosnelweg en in figuur 5d voor ten oosten daarvan.

27


constructies

Overschrijdingsafstanden

Figuur Sa ten westen bij tunnel monden voor diverse spie et-e missiefracties

(toetswaarde

jaargemiddelde

N02: 37 ug/m3)

170

160 __

F=O%

Ê

-; 150

•.'~"

F=5%

Cl

-><- F= 10% __ F=20%

'1; c >

140

'"

__

'tl

-+-- F=40% __ F=50%

c

:!

.'"•

.:!!

F=30%

130

Cl

__

F=75%

-+-

F= 100%

C

~ 1: 120 c e•. > 0

110

100 100

250

500

750

1000

Lengte


1250

1500

1750

2000

van de tunnel (m)

Figuur Sb ten oosten bij tunnelmonden sple et-e missiefracties

(toetswaarde

jaargemiddelde

voor diverse

N02: 37 ug/m3)

350 340

g

330 -+--F-O%

.•'"

320

'1;

310

..~

F=5%

Cl

c >

,""",,*,,-F=10%

__

'"

'tl

F=20%

---.F=30%

c

300

.'"•

-+-- F=40% __ F=50%

290

__

:!

.:!!

Cl

c .c

~ "e

280

> 0

270

•.

F=75%

-+-F=1oo%

------;-------;------;-----+-----;.----+-----+1---100 250 500 750 1000 1250 1500 Lengte

1750

2000

van de tunnel (m)

28


constructies


Figuur 5c ten westen bij tunnel midden voor diverse spleet-e missiefracties

(toetswaarde

130

jaargemiddelde

N02: 37 ug/m3)

120 110

Ion

.•.. Cl

;t 'lü

90

F=5%

__

80

."c

70

J!!

:!

.•

60

on Cl c

50

.. e

> 0

F=20%

.........- F=30% ~F=40%

'6

fc

F=O%

-*- F=10%

.• c >

___

100

__

F=50%

__

F=75%

-+- F= 100%

40 30 20 10 0 100

250

500

750

Overschrijdingsafstanden (toetswaarde 300 290 280 270 260 250 240 230 220 on 210 Cl 200 ;t 190 'lü 180 c 170 > 160 ."c 150 J!! 140 :! 130 on 120 Cl c 110 '6 100 =' 90 80 70 > 60 0 50 40 30 20 10 0 100

1250

1000

Lengte

1750

1500

2000

van de tunnel (m)

Figuur 5d ten oosten bij tunnelmidden spleet-e missiefracties jaargemiddelde

voor diverse

N02: 37 ug/m3)

I

-+-F

.•

~F=20%

.•..

--.-

0% F=5%

F=10%

.•

__

F=30%

__

F=40%

-+- F=50% __ F=75% __

.c ".. ~

250

500

750

1000

Lengte van de tunnel

1250

(m)

1500

1750

F=100%

2000

29


constructies

In figuren 6a en 6b zijn voor diverse waarden van de fractie van de totale emissie van het gemotoriseerde wegverkeer in de tunnelbuis die de tunnel via de spleet verlaat (F), overschrijdingsafstanden

weergegeven nabij de tunnel monden als func-

tie van de lengte van de (spleet-)tunnel. Deze overschrijdingsafstanden van stikstofdioxyde (N02),

hebben betrekking op jaargemiddelde

concentraties

en zijn in figuur 6a gegeven voor ten westen van de

autosnelweg en in figuur 6b voor ten oosten daarvan. In figuren 6c en 6d zijn voor diverse waarden van de fractie van de totale emissie van het gemotoriseerde wegverkeer in de tunnelbuis die de tunnel via de spleet verlaat (F), overschrijdingsafstanden

weergegeven nabij het midden van de tunnel

als functie van de lengte van de (spleet-)tunnel. Deze overschrijdingsafstanden van stikstofdioxyde

(N02),


concentraties

en zijn in figuur 6c gegeven voor ten westen van de

autosnelweg en in figuur 6d voor ten oosten daarvan.

30


constructies

Figuur 6a Overschrijdingsafstanden ten westen bij tunnelmonden voor diverse tunnellengtes (toetswaarde jaargemiddelde N02: 37ug/m3) 170

160

:§:

'"'" ~i"t

__ ____

150

L=100 L=250

Cl

'e" '" >

~L=500 ~L=750 __ L=1000

140

"~ c:

ol!!

''"Cl"

~L=1250 130

c:

~ .c: C)

__

L=1500

__

L=1750

__

L=2000

__

L=100

120

1!

"

> 0

110

100 0

10

20

30

40

50

Fractie totale emissie

60 uit de spleet

70

80

90

100

{'lol

Figuur 6b Overschrijdingsafstanden ten oosten bij tunnelmonden voor diverse tunnellengtes (toetswaarde jaargemiddelde N02: 37ug/m3) 360 350 340

:§: '"'" i" t

Cl

'1;

330

~L=500

c: >

310

c:

300

'"

".l! ol!!

''""

L=250

320

~L=750 __ L=1000 ~L=1250

290

Cl

c:

'6 280 'E' .c: C)

'";

__

L=1500

__

L=1750

__

L=2000

270

>

0 260 250

I

240 0

: : :

10

20

30

:

40

Fractie totale

:

50 emissie

60 uit de spleet

70

80

90

1

100

{'lol

31


constructies

Figuur Ge ten westen bij tunnelmidden


(toetswaarde

jaargemiddelde

voor diverse tunnellengtes

N02: 37ug/m3)

130 120 110

:[ Oh

'" ~ "

100

Cl

c: >

'" c: ~ .:2

L=100

I__

L=250

I

,--*- L=500

90

';

!

-+-L=750

80

'C

-+-L=1000 -+-L=1250

70

lil Cl c:

60

'ij

I,

::-

.c

50

e Oh

__

L=1500

__

L=1750 L=2000

___

L=100

I'

,

l;

> 0

40 30 20 0

20

10

40

30

50

FractIe totale emIssie

60 uit de spleet

70

80

90

100

(%l

Figuur 6d Overschrijdingsafstanden ten oosten bij tunnelmidden voor diverse tunnellengtes (toetswaarde jaargemiddelde N02: 37ug/m3)

:[ Oh

'" "~ Cl

'; c

> '" c: ~ .:2 '" 'C

Oh

Cl

c:

'ij :2'

"5

~

"

> 0

300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20

L=250

--*- L=500 -+-L=750 -+-L=1000 I-+-L=1250 ' __ L=1500 __ ___

0

10

20

30

40

50

Fractie totale emissie

60 uit de spleet

70

80

90

L=1750 L=2000

100

(%)

32


constructies

3.3

Wegen met verdiepte of verhoogde ligging

3.3.1

Uitgangspunten

Uitgangspunt is dat de auto(snel)weg

louter verdiept of verhoogd is aangelegd, en

dat er geen luifels of geluidsschermen aanwezig zijn. De wijze waarop de invloed van de verdiepte wegligging

is geschematiseerd is als

volgt. De initiële turbulentie parameter (crI';) is zodanig gekozen dat aan de rand van de weg op maaiveldhoogte

de concentratie gelijk is aan de concentratie bij ideale

menging in de bak. De wijze waarop de invloed van de verhoogde wegligging

is geschematiseerd is als

volgt. De initiële turbulentie parameter crl,j. die bij normale wegligging

voor au-

to(snel)wegen gelijk is aan 2,5 meter, wordt verhoogd: crI

= crl.i + 0,5

(9)

x Hweg

waarin:

cr, cr,.;

aangepaste initiële turbulentieparameter

[m]

initiële turbulentie

[m]

Hweg

hoogte van de weg

In de "schematiseringen"

3.3.2

parameter rijdend verkeer

[m]

is het een en ander in beeld gebracht.

Invloed wegligging

Bij verdiepte ligging vindt menging met omgevingslucht

plaats in de bak. Gezien de

verhouding van de breedte van de weg (40 meter) en de maximaal in beschouwing genomen diepte van 10 meter, is het aannemelijk dat opmenging

over gehele

hoogte kan plaatsvinden.' In geval van de verhoogde ligging vindt bij dwarswind de menging van de emissies van het verkeer niet alleen plaats door de turbulentie veroorzaakt door het rijdende verkeer zelf maar tevens over de hoogte van de weg ten opzichte van het maaiveld.

I

Dit in tegenstelling

tot "street canyons" met hoge bebouwing.

33


3.3.3

constructies

Karakteristieke parameters

De karakteristieke parameter is hetzij de hoogte hetzij de diepte van de weg t.o.v. maaiveld.

Schematisering verdiepte ligging

C=.Cj I I

I

Schematisering verhoogde ligging

34


3.3.4

Toepassingsgebied

constructies

nomogrammen

Bij een glooiend verloop van de dijk waarop de autosnelweg ligt, wordt de op menging aan de lijzijde ongunstig beïnvloed; zie opmerking in paragraaf 3.1.4.

3.3.5

Nomogrammen

In figuur 7 zijn voor verhoogde en verdiepte wegligging, overschrijdingsafstanden weergegeven als functie van de hoogte van de weg t.o.v. maaiveld. Deze overschrijdingsafstanden van stikstofdioxyde

(N02)


concentraties

en zijn in figuur 7 gegeven voor zowel ten westen als ten

oosten van de autosnelweg.

Overschrijdingsafstanden (toetswaarde

Figuur 7 bij verhoogde

jaargemiddelde

en verdiepte

ligging

N02: 37 ug/m3)

290

280 270 260 250 240

:[

.•

230

on

220 210

Cl

;

.•

'l;

200 190

"0

180

.•

170

c >

c

~

160

on Cl c

---+--- Ten oosten van de autosnelw

I

'ë

150 140 130

c

120

L

e

110 100

T

.c=l!?

iS

eg

---+--- Ten westen van de autosnelw

eg

+

OOT

~~ fl 60 -10 -9

·8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

234

5

6

7

8

9

10

Hoogte weg t.o.v. maaiveld (m)

35


3.4

constructies

Invloed emissiesterkte

De emissie- of bronsterkte is de hoeveelheid geëmitteerde luchtverontreinigende stoffen, in casu stikstofdioxyde (N02),

per tijdseenheid en per weglengte.

siesterkte is afhankelijk van de verkeersintensiteit,

De emis-

het vrachtwagenaandeel,

en de

emissiefactoren die op hun beurt afhangen van de rijsnelheid. In verband met de (foto-)chemische

reacties van stikstofmonoxyde

(NO) en ozon

(03) zijn de berekende jaargemiddelden van N02 niet evenredig met de emissiesterkte. Desalniettemin blijkt uit figuur 8 dat de overschrijdingsafstanden

bij benade-

ring lineair verlopen met de totale emissiesterkte (ton NOx per jaar). Om inzicht te verschaffen in de invloed van de verkeerssituatie zijn tevens overschrijdingsafstanden bepaald voor de referentiesituatie

- met aan weerszijden ge-

luidsschermen van 5 meter hoogte - voor de volgende combinaties van waarden van de verkeersparameters:

1. verkeersintensiteit: 60.000, 90.000, 120.000 motorvoertuigen per etmaal 2. vrachtwagenaandeel : 15 %, 25 % 3. maximum rijsnelheid: 100 km/uur, 120 km/uur. De bijbehorende emissietotalen zijn voor een weglengte van 2000 meter weergegeven in tabel 2.

Tabel 2. Totale emissie NOx voor diverse combinaties van verkeersparameters. Verkeersintensiteit

maximum toegestane

vrachtwagenaandeel

totale emissie

(mvt! etmaal)

rijsnelheid

(%)

(ton/jaar)

(km/u)

1

60.000

100

15

53

60.000

100

25

77

60.000

120

15

58

60.000

120

25

81

90.0001

100

15

80

90.000

100

25

116

90.000

120

15

87

90.000

120

25

122

120.000

100

15

107

120.000

100

25

154

120.000

120

15

116

120.000

120

25

163

Dit betreft de referentiesituatie;

zie paragraaf 2.5.

36


constructies

In figuur 8 zijn overschrijdingsafstanden

weergegeven als functie van de

de totale emissiesterkte, bepaald voor de bovenstaande 12 combinaties. Deze overschrijdingsafstanden

hebben betrekking op jaargemiddelde concentraties

van stikstofdioxyde (N02) en zijn in figuur 8 gegeven voor zowel ten westen als ten oosten van de autosnelweg.

Figuur 8 Overschrijdingsafstanden in referentiesituatie (toetswaarde jaargemiddelde N02: 37 ug/m3) 500 475 450 425 ~

400

.§. 375

'~"

350 ; 325 'l; 1i 300 .; 275 <:

:!

250

~

225

'"

-+- Ten oosten van de autosnelw

eg

____ Ten westen van de autosnelw eg

g> 200

'6 ~ .<:

175

:;: 150 ~

125

o 100 75 50

25 , 50

60

70

80

90

100

Totale

110

De gemiddelde richtingscoëfficiënt overschrijdingsafstanden

120

emissiesterkte

130

140

150

160

170

(tonfJ)

van de grafiek met betrekking tot de oostelijke

is gelijk aan: 2,827 rn-j/ton

Dit betekent dat als de emissie over 2000 meter 10 ton/jaar toeneemt of afneemt, dat de oostelijk overschrijdingsafstand afneemt. De gemiddelde richtingscoëfficiënt overschrijdingsafstanden

respectievelijk circa 29 meter toeneemt of

van de grafiek met betrekking tot de westelijke

is gelijk aan:1,213 m-i/ton.

Dit betekent dat als de emissie over 2000 meter 10 ton/jaar toeneemt of afneemt, dat de westelijk overschrijdingsafstand afneemt.

respectievelijk circa 12 meter toeneemt

of

37


constructies

3.5

Rekenvoorbeeld

3.5.1

Te analyseren situatie

Gegeven een spleettunnel met een lengte van 1400 meter, met een spleetbreedte van 3 meter. In 2010 zullen er naar verwachting circa 100.000 motorvoertuigen rijden met een aandeel vrachtwagens van 20%. De maximaal toegestane rijsnelheid is 100 km/uur. Gevraagd wordt de overschrijdingsafstanden

3.5.2

te bepalen bij de tunnelmonden.

1

Bepaling van de gevraagde overschrijdingsafstanden

Allereerst stellen we vast dat de breedte van de spleet kleiner is dan 10 meter; zie bladzijde 25. Vervolgens bepalen we de fractie van de totale emissie die via de spleet de spleettunnel verlaat. Toepassen van vergelijking (7): f = 0,00009 x 1400 x 3 = 0,378 Toepassen van vergelijking (8): F = 0,378/1,378

= 27,4 %

Uit figuur 5a kan worden afgelezen voor F=30% bij L=1400 meen overschrijdingsafstand ten oosten van de tunnelmond

gelijk aan 320 meter.

Uit figuur 5b kan worden afgelezen voor F=30% bij L=1400 meen overschrijdingsafstand ten westen van de tunnel mond gelijk aan 152 meter.

3.5.3

Gevoeligheid voor de fractie van de totale emissie via spleet

Er kan een eenvoudige gevoeligheidsanalyse uitgevoerd worden voor de betrekkelijk onzekere fractie (F) van de totale emissie van het gemotoriseerde

wegverkeer in de

tunnelbuis die de tunnel via de spleet verlaat. Er kan hiervoor wederom gebruik gemaakt worden van de nomogrammen

in de

figuren 5a en 5b. Zo zal indien de (ruw geschatte) waarde voor F ergens tussen de 0-50 % ligt, de bijbehorende oostelijke overschrijdingsafstand

tussen de 315 en 320 meter liggen;

de bijbehorende westelijke overschrijdingsafstand

ligt dan tussen de 155 meter en

147 meter. In dit regime is de gevoeligheid voor parameter F relatief klein.

I

De nomogrammen

gaan uit van een toetswaarde

van stikstofdioxyde

gelijk aan 37 ug/rrr'.

38


constructies

3.5.4 Invloed verkeersgegevens Alle nomogrammen zijn bepaald voor een verkeersintensiteiten motorvoertuigen

gelijk aan 90.000

per etmaal met een vrachtwagen aandeel van 15 %. behalve het

nomogram in figuur 8. dat nu juist de invloed hiervan op de overschrijdingsafstand weergeeft. althans voor de referentiesituatie. Gebruik makend van tabel 2 kan eerst door lineaire interpolatie

worden geschat wat

de totale emissie van stikstofoxydes (NO.) is bij 100.000 motorvoertuigen

met een

aandeel vrachtwagens van 20% en een maximum toegestane rijsnelheid van 100 km/uur. Dit gaat op de volgende wijze. 1. Interpolatie vrachtwagenaandeel De totale emissie bij 90.000 motorvoertuigen

per etmaal met een vrachtwa-

genaandeel gelijk aan 20%, zijnde het gemiddelde van 15% en 25%, is gelijk aan 98 ton/jaar.' De totale emissie bij 120,000 motorvoertuigen

per etmaal met een vrachtwa-

genaandeel gelijk aan 20%, is gelijk aan circa 131 ton/jaar.2 2. Interpolatie verkeersintensiteit Een verschil van 30.000 motorvoertuigen

per etmaal bij een vrachtwagenaandeel

gelijk aan 20%, leidt tot een extra totale emissie van 33 ton/jaar.' Een toename van 10.000 motorvoertuigen tie met 90.000 motorvoertuigen

per etmaal ten opzichte van de situa-

per etmaal leidt dan tot een toename van de

emissie met 11 ton/laar." De conclusie is dat de totale emissie bij 100.000 motorvoertuigen een vrachtwagen aandeel gelijk aan 20% overeenkomst

per etmaal bij

met een totale emissie

van 109 ton/jaar." 3. Schatten invloed verkeersintensiteit De nomogrammen

op de bepaalde overschrijdingsafstand

zijn bepaald voor een verkeersintensiteit

voertuigen per etmaal en een vrachtwagenaandeel

van 90.000 motor-

gelijk aan 15 % bij dezelfde

maximum toegestane rijsnelheid. De hierbij behorende totale emissie is gelijk aan 80 ton/jaar.

I

(80 ton/jaar + 116 ton/jaar)*0,5

2

(107 ton/jaar + 154 ton/jaar)*0,5

3

=: 98 ton/jaar. =: 130,5 ton/jaar.

120.000 mvt/etm - 90.000 mvtletm =: 3‫סס‬oo mvt/etm; 131 ton/jaar - 98 ton/jaar =: 33 ton/jaar.

410.000 mvtletm : 30.000 mvtletm =: 11 ton/jaar:

33 ton/jaar.

s 90.000 mvt/etrn + 10.000 mvt/een =: 100.000 mvtletm; 98 ton/jaar + 11 ton/jaar =: 109 ton/jaar.


Uit figuur 8 blijkt het volgende. In de referentiesituatie lijke overschrijdingsafstand

is de bijbehorende ooste-

circa 235 meter. In de referentiesiluatie

horende oostelijke overschrijdingsafstand

is de bijbe-

behorende bij een totale emissie van

109 tonljaar gelijk. aan circa 315 meter. Dit is een toename van 80 meter, d.w.z. van 33 %. We kunnen ook gebruik maken van de gemiddelde richtingscoëfficiënt grafiek met betrekking tot de oostelijke overschrijdingsafstanden:

van de

2,827 rn-j/ton;

zie paragraaf 3.4. Dit leidt tot een geschatte toename van:

ti oostelijke overschrijdingsafstand

= 2,827 x = 2,827 = 2,827 = 2,827 =82m.

Ä emissie

x (109 tonljaar

- 80 tonljaar)

x 29 tonljaar x 29 tonljaar

Als indicatie kan worden aangenomen dat de overschrijdingsafstanden oostelijke tunnelmond

bij de

eveneens circa 35% groter zullen zijn.

Idem:

ti westelijke overschrijdingsafstand

In de referentiesituatie

= 1,213 x 29 ton/jaar =35 m.

is de bijbehorende westelijke overschrijdingsafstand

circa

92 meter. Als indicatie kan worden aangenomen dat de overschrijdingsafstanden bij de westelijke tunnelmond

3.5.5

eveneens 38% groter zal zijn.

Conclusies

De oostelijke overschrijdingsafstand

bij de tunnel monden is circa 430 meter.

De westelijke overschrijdingsafstand

bij de tunnelmonden

De gevoeligheid van deze overschrijdingsafstanden spleet, is gering.

is circa 210 meter.

voor de emissiestericte via de

Handboek bijzondere afschennende

constructies

4.

Beperkingenvan de methodiek

4.1

Inleiding

Het is in het algemeen mogelijk om op basis van bestaande kennis redelijke schattingen van de kwantitatieve

invloed van de verschillende typen bijzondere scherm-

constructies te maken. Dit kan omdat berekeningen en ook metingen van de concentraties verontreiniging

in de atmosfeer te allen tijden behept zijn met onzekerhe-

den die nu eenmaal eigen zijn aan het sterk stochastische karakter van de verspreiding van luchtverontreiniging

in de atmosfeer. Het is hierom niet noodzakelijk.

vaak ook niet zinvol, om alle dimensies van (bijzondere) schermconstructies

en

in de

berekeningen in detail te verdisconteren. met name niet indien men genoegen neemt met extra onzekerheden in de concentraties die zullen worden bepaald met de beschreven methode. Deze methode is een eerste versie. De nauwkeurigheid

kan worden vergroot en het

toepassingsgebied kan worden uitgebreid; zie paragraaf 6.1.

4.2

Randvoorwaarden

4.2.1

Algemene beperkingen

en toepassingsmogelijkheden

De methode geeft bij de verschillende bijzondere afschermende constructies indicaties van de hierbij horende overschrijdingsafstanden.

Men dient deze overschrû-

dingsafstanden voor de verschillende constructies in het bijzonder te gebruiken voor een onderlinge vergelijking van de effecten op de luchtkwaliteit

van de verschillende

schermconstructies.

4.2.2

Beperkingen m.b.t. de geëmitteerde

stof

De methode is alleen geldig voor de jaargemiddelde wegen is qua luchtkwaliteit

stikstofdioxyde

De methode kan in deze uitwerking

concentratie

van NO,. Voor

(NO,) echter maatgevend.

niet worden toegepast voor andere uitgestoten

stoffen zoals kool monoxyde (CO), benzo(a)pyreen,

benzeen en fijnstof (PM,o.

PM2•S)· De berekende overschrijdingsafstanden centraties stikstofmonoxyde

zijn ook afhankelijk van de achtergrondcon-

(NO). stikstofdioxyde

In verband met de (foto-Jchemlsche

(N02) en ozon (03)'

reacties van stikstofmonoxyde

(03) zijn de berekende jaargemiddelden

(NO) en

ozon

van NO, en dus de overschrijdingsafstan-

den niet (recht- )evenredig met de hoogte van de bovengenoemde

achtergrondeen-

centraties.

41


4.2.3

Beperkingen ten aanzien van de situatie

De jaargemiddelde concentraties van stik5tofdioxyde

(N02)

zijn bepaald voor de

situaties zoals omschreven in de bijlage van dit rapport waarbij het profiel van de autosnelweg qua totale wegbreedte. dezijnaIs

aantal rijstroken en vluchtstroken

exact dezelf-

de referentiesituatie.

Nu is gebleken dat de overschrijdingsafstanden achtergrondconcentraties))

(bij deze verkeersintensiteiten

en

nauwelijks afhangen van de breedte van de au-

to(snel)weg kan men de nomogrammen

ook toepassen voor auto(snel)wegen

met

andere dwarsprofielen. Er is nadrukkeJijk uitgegaan van rijdend verkeer op de autosnelweg. Voor verkeerssituaties met congestie. in het bijzonder in (spfeet-)tunnels.

kan de methode in be-

ginsel wel maar in zijn huidige uitwerking niet worden toegepast. De omgeving van de weg is verondersteld vlak terrein te zijn. met een bepaalde

= 1 meter). Voor andere ruwheden zijn de resultaten in geringe mate afwijkend. namelijk circa 5 meter lager bij 1 hogere ruwheidsklasse (zo = 3 meter), en circa 5 meter lager bij 1 lagere ruwheidsklasse (zo = 0.3 meter). uniforme ruwheid (Zo

De jaargemiddelden

van N02 zijn uitsluitend bepaald voor concentraties op 1 meter

hoogte boven het maaiveld. De methode mag niet voor het bepalen van concentraties op andere hoogtes worden gebruikt.

42


5.

Onzekerheden

5.1

Oorzaken

De onzekerheden in de berekende jaargemiddelde

concentraties door het TNO-

VerspreidingsmodeJ voor verkeersernissies worden veroorzaakt door de onzekerheden in de benodigde ûnvoer-Igegevens

en door het model zelf.

In het algemeen werken de onzekerheden die het gevolg zijn van de onzekerheden in de prognoses. zoals van intensiteiten van het wegverkeer. emissiefadoren achtergrondconcentraties

en

in 2010. uiteraard door via de invoergegevens in de bere-

kende eindresultaten.

5.1.1

Invoergegevens

De volgende invoergegevens. nodig voor berekeningen met het TNOVerspreidingsmodel

voor verkeersemissies, zijn bronnen van onzekerheden:

1. emissies. 2. achtergrondconcentraties. 3. verkeersintensiteiten.

4. meteorologie. 5. omgevingskenmerken. Ad 1. De emissiefadoren

voor het gemotoriseerde wegverkeer voor 2010 zijn geba-

seerd op het gehele Nederlands wagenpark (er is wel rekening gehouden met het geprognotiseerde aandeel vrachtverkeer in het studiegebied), en gemiddelde rijsnelheden per wegvak. Ad 2. Er bestaan relatief grote onzekerheden in de (geprognotiseerde) concentraties is. De keuze van de achtergrondconcentratie

achtergrond-

bepaalt in belang-

rijke mate de totale concentratie en draagt voor een belangrijk deel bij aan de '.

onzekerheid in het eindresultaat. De bijdragen van •alle' overige bronnen worden geacht te zijn verdisconteerd in de achtergrondconcentratie. laatste daadwerkelijk zo is. hangt af van de representativiteit waarden voor de achtergrondconcentratle.

Of dit

van de gekozen

In het algemeen wordt onder-

scheid gemaakt tussen de regionale achtergrond

en achtergrond

in stedelijk

gebied. De regionale achtergrond wordt in de regel gebaseerd op de metingen van het landelijk meetnet beheerd door het RIVM. Er is met name onzekerheid in de verdiscontering van de stedelijke bijdrage aan de totale achtergrondconcentratie en tevens door de invloed van andere lokale bronnen. Door het verloop in de achtergrondconcentraties

in het studiegebied zullen er plaat-

selijk onder- en overschattingen voorkomen.

43

Handboek bijzondere afscbennendeconstl"UÇtjes

Ad 4. De jaarlijkse variabiliteit in de jaargemiddelde concentraties kan grotendeels worden ondervangen door het hanteren van een toetswaarde lager dan de nominale waarde van de wettelijke grenswaarde. Verwezen wordt naar paragraaf

5.2 en 1.4. Ad 5. De vertaling van de omgevingskenmerken (gemiddelde) ruwheidsparameter

5.1.2

Zo

geschiedt naar een geschatte

per wegvak.

Modelonzekerheden

Het TNO-Verspreidingsmodel

voor verkeersemissies kent modelonzekemeden

ondermeer de toegepaste schematisering (lijnbronnen)

door

en de beperkte resolutie

waarmee wordt gerekend. Hierdoor kan geen rekening worden gehouden met details op kleine ruimtelijke schaal. De initiële turbulentieparameter

O'z.i.

is een onzekere

modelparameter waarmee de menging gegenereerd door de turbulentie mosfeer veroorzaakt door het rijdende wegverkeer. wordt verdisconteerd.

in de atOp enige

afstand van de rand van de weg is de invloed van deze onzekerheid op de berekende concentraties klein. De invloed van de karakteristieken van de luchtverontreinigende breedte. initiële opmenging)

bron (ligging.

op afstanden van enkele honderden meters is beperkt.

Dit geldt ook voor de eventuele niet perfecte (geschematiseerde) weergave van de bronnen. De onzekerheden verband houdend met de andere factoren hebben te samen een veel grotere invloed dan de onzekerheid die het gevolg is van de gekozen geschematiseerde benadering van de bijzondere schermconstructies;

het betreft hier:

•

het niet uniform zijn van het terrein in stedelijk gebied

•

de fractie (F) van de totale emissie door het wegverkeer in de tunnelbuis die de

•

de daadwerkelijk optredende verkeersintensiteiten

•

de hoogte van de achtergrondconcentraties

buis via de spleet verlaat door (natuurlijke)

De nomogrammen

ventilatie en emissiefactoren

in 2010.

zijn berekend door middel van het TNO- Verspreidingsmodel

voor verkeersemissie. Als zodanig worden door de gekozen presentatievorm extra onnauwkeurigheden

geïntroduceerd.

behoudens afleesfouten.

geen


5.2

Grootte

van de onzekerheden

In het algemeen gaat men er van uit datde onzekerheden in de berekende jaargemiddelde concentraties van stikstofdioxyde

minimaal 50% bedragen. Deze

(N02)

onzekerheid zal in stedelijke omgeving zeker groter zijn. voornamelijk vanwege de relatief grote variabiliteit van de jaargemiddelde plaats.

concentratie als functie van de

In de praktijk betekent dit dat de isoconcentratiecontour jaargemiddelde concentratie stikstofdioxyde

(N02)

die de punten met een

gelijk aan de toetswaarde

elkaar verbindt. in stedelijke omgeving in werkelijkheid

met

een zeer grillig verloop heeft.

De eerder genoemde halterachtige vorm is een geïdealiseerde kromme die als het ware de gemiddelde overschrijdingsafstanden

tot aan de as van de weg weergeeft.

Naast deze "lokale" variatie zijn de "gemiddelde"

overschrijdingsatstanden

onzeker

met name l.v.rn. de onzekerheid in de achtergrondconcentraties. De onzekerheden in de meteorologische

gegevens, in verband met de jaarlijkse vari-

abiliteit zijn grotendeels ondervangen door de toetswaarde te hanteren.


6.

Aanbevelingen voor nader onderzoek

6.1

Uitbreidingenvan de methode

In een vervolgfase zou de huidige methode kunnen worden uitgebreid door: 1. de invloed van de geografische oriëntatie van de weg in beeld te brengen; 2. door de gevoeligheid ook inbeeld te brengen m.b.t. de achtergrondconcentraties; 3. de gevoeligheid van de overschrijdingsafstanden

voor de verkeersintensiteit

(totale emisslesterkte) voor de andere situaties dan de referentiesituatie

in beeld

te brengen; 4. situaties met congestie te beschouwen; 5. de methode uit te werken voor andere toetswaarden voor stikstofdioxyde

(N02)

zoals 39 ~g/m3 en 38 ~g/m3 met de bijbehorende kleinere overschrijdingsafstanden en deze koppelen aan de kans op overschrijding 6. een meer robuuste uitwerking

per kalenderjaar;

voor dodo's;

7. de methode ook uit te werken voor fijn-stof; Daarnaast zou kunnen worden overwogen om de methode (al of niet met uitbreidingen) te automatiseren en een eenvoudig rekenprogramma

6.2

te maken.

Verbeterennauwkeurigheidvan de methode

De nauwkeurigheid (experimenteel)

van de ontwikkelde

wetenschappelijk

methode kan worden verbeterd door nader

onderzoek. Het TNO-Verspreidingsmodel

verkeersemissies is indertijd ontwikkeld

voor

waarbij is uitgegaan van plaatsing van rela-

tief eenvoudige geluidsschermen en geluidswallen langs wegen. Bij meer uitzonderlijke bijzondere schermconstructies

dienen de veronderstellingen

die aan het model

ten grondslag liggen te worden gevalideerd aan metingen en zo nodig te worden gemodificeerd. Met name aandacht verdient: •

opmenging bij tunnel monden, en

•

bepaling van de ventilatiedebiet

in tunnelspleten

De benodigde gegevens kunnen worden verkregen door: 1. windtunnelonderzoek,

en

2. het toepassen van geavanceerde rekenmethoden

(CFD).

Deze twee methoden worden in de volgende paragrafen toegelicht.


6.2.1

Windtunnelonderzoek

Zogenaamde "atmosferische-grenslaag-windtunnels"

worden door diverse institu-

ten in Europa gebruikt voor onderzoek naar de invloed van obstakels opde verspreiding van luchtverontreiniging.

Bij TNO-MEP bestaat met dergelijk onderzoek

een ervaring van circa 15 jaar. De invloed van geluidsschermen en andere obstakels zoals meegenomen in het TNO-Verspreidingsmodel aspect gebouwinvloed

voor verkeersemissies en het

in het Nieuwe Nationaal Model zijn gebaseerd op windtun-

nelonderzoekuitgevoerd

door TNO-MEP.

In de windtunnel wordt op een schaal van circa 1:200 tot 1 :500 de atmosferische grenslaag onder neutrale atmosferische stabiliteit nagebootst. Bijzondere afschermende constructies worden op deze modelschaal in de windtunnel

geplaatst

De

emissies van het verkeer wordt als lijnbron uitgevoerd. Het is ook mogelijk de extra initiële turbulentie opgewekt door rijdende voertuigen mee te modelleren via het plaatsen van automodellen op schaal op een bewegende band. Vervolgens wordt via de lijn bron tracer gas geëmitteerd, en wordt de concentratie van dit gas op de gewenste plaatsen gemeten. Via het plaatsen van het model op een draaischijf kan iedere gewenste windrichting centratiepatroon

worden nagebootst. Dit leidt tot een compleet con-

t.g.v. de invloed van de bijzondere afschermende constructies en

andere obstakels op volle schaal onder gebruikmaking

van de geldende weten-

schappelijke schaalregels Het grootste voordeel van windtunnelonderzoek

is het feit dat de omstandigheden

vast liggen en dus reproduceerbaar zijn, en dat ook zeer complexe obstakels eenvoudig in het onderzoek kunnen worden opgenomen Het grootste nadeel van windtunnelonderzoek rische omstandigheden.

is de beperking tot neutrale atmosfe-

Dit wordt gecompenseerd door het feit dat het effect van

obstakels veelal overheersend zijn t.o.v. het effect van atmosferische stabiliteil Het volledig doormeten van een concentratieveld

inclusief analyse en rapportage

kost, afhankelijk van de complexiteit van de obstakels circa / 20.000,-.

Bij het achter

elkaar doormeten van verschillende configuraties daalt de prijs per configuratie

aan-

zienlijk.

47


6.2.2

"Computational fluid dynamies"

TNO-MEP beschikt sinds vele jaren over het "Computational pakket CFX-TASCflowen

Fluid Dynamics" (CFD)

heeft hiermee een uitgebreide ervaring opgedaan. De

geometrie van het betreffende domein (deel van een autoweg of tunnel met schermen en dergelijke) wordt ingevoerd in het CFD-programma.

Over dit gebied wordt

een rooster van cellen aangelegd. Vervolgens worden de benodigde randvoorwaarden opgelegd, bijvoorbeeld de windsnelheid, de windrichting,

de bronnen van ver-

op de autoweg, etc. Vla een iteratief proces berekent de computer nu

ontreiniging

het snelheidsveld, de drukverdeüng, de concentratie van verontreinigingen eventueel de temperatuurverdeling

en

over het gehele domein. Deze resultaten worden

gepresenteerd in de vorm van tabellen en figuren in kleur. TNO-MEP heeft reeds in 1994 een dergelijk project uitgevoerd voor Rijkswaterstaat; zie referentie 19. Zeer recent heeft TNO-MEP CFD berekeningen

uitgevoerd aan het

windveid over een geprojecteerd eiland in de Noordzee ten behoeve van de aanleg van een luchthaven; zie referentie 20. Hoewel in dit geval alleen het windveld is berekend, is uitbreiding

naar verspreiding van verontreinigingen

eenvoudig te reali-

seren. De voordelen van modellering met CFD zijn onder andere dat in ieder punt van het domein de berekende variabelen bekend zijn en niet slechts in een beperkt aantal meetpunten.

Daarnaast kunnen parametervariaties

(andere windrichtingen,

snelhe-

den, bronsterkten. etc.) eenvoudig uitgevoerd worden. Anderzijds zijn turbulente mengprocessen fysisch ingewikkeld; een bepaald turbulentiemodel.

deze worden in een CFD pakket benaderd met

Validatie van berekeningsresuitaten

aan de hand van

meetgegevens kan daarom gewenst zijn. Een mogelijk nadeel van CFD kan ontstaan indien het door te rekenen gebied groot en gedetailleerd is. Hierdoor wordt het benodigd aantal cellen erg groot. hetgeen een probleem kan vormen zowel qua omvang als qua rekentijd, bij de gegeven computercapaciteit. De kosten van een CFD studie zijn sterk afhankelijk van de complexiteit treffende geometrie en van het gevraagde aantal berekeningen.

van de be-

Voor een eenvou-

dige geometrie waarop slechts enkele berekeningen worden uitgevoerd zijn de kosten circa

f

20.000,-. Bij een ingewikkelde

parameterstudie

f 100.000,-

en gedetailleerde geometneên

met vele berekeningen wordt uitgevoerd,

waarop een

bedragen de kosten circa


7.

lijst algemenebegrippenm.b.t. luchtkwaliteit

Begrip

omschrijving

Achtergrondconcentratie

concentratie in de atmosfeer van stoffen geëmitteerd door alle (andere) bronnen dan het wegverkeer op de in beschouwing genomen wegen.

Concentraties

hoeveelheid luchtverontreinigende stof in de atmosfeer uitgedrukt in massaper kubieke meter lucht.

Concentratiebijdrage

verhoging van de concentratie in de atmosfeer die het gevolg is van de emissiedoor het wegverkeer op de in beschouwing genomen wegen.

Congestie

belemmering van de vrije afwikkeling van het verkeer op doorgaande wegen.

Dwarsprofiel

zijaanzicht van de auto(snel)weg loodrecht op de as van de weg

Emissie

hoeveelheid uitgestoten stof (per tijdseenheid)

Emissiefactor

geëmitteerde massaper afgelegde afstand per voertuig.

Grenswaarde

wettelijk voorgeschreven waarde voor een jaargemiddelde concentratie of een percentiel die niet mag worden overschreden.

Jaargemiddeldeconcentratie

concentratie gemiddeld over alle (meetbare) uren in een kalenderjaar.

Luchtkwaliteit

concentraties afgemeten aan de normstelling: grenswaarden.

Motorvoertuigprestatie

totaal aantal afgelegde motorvoertuigkilometers per etmaal in het studiegebied.

Omgevingskenmerken

bebouwing, begroeiing en aardoppervlakteruwheid in de omgeving van een weg die van invloed is op de verspreiding van de emissiesvan het wegverkeer.


Begrip

Overschrijdingsafstand

omschrijving afstand tot het midden van de weg waar de concentraties luchtverontreinigende

stof degrenswaar-

de overschrijdt. 98-percentiel

(t-uur,

of 8-uur-gemiddelde)

concentratie die in

een kalenderjaar gedurende 2 % van de tijd wordt overschreden. Totale concentratie

som van concentratiebijdrage

van het verkeer en de

achtergrondconcentratie. Turbulentie

wervelende stroming; ongeordende lucht langs ruwe oppervlakken

beweging van

en/of (bewegende)

obstakels in de atmosfeer. Verkeersintensiteit

aantal passerende motorvoertuigen

Verspreidingsmodel

wiskundige beschrijving van het transport van luchtverontreiniging

tortem.

van bront-nen)

per etmaal.

naar recep-

Handboek bijzondere afschennendeconstrue:ties

Referenties

8.

1. Commissie Onderzoek Luchtverontreiniging, verspreiding van luchtverontreiniging, van

parameters

in

het

"Modellen voor de berekening van de

inclusief de aanbevelingen voor de waarden

Iange-termijnmodel",

Staatsuitgeverij,

's-Gravenhage

(1976). 2. Pucher, K., Sturm, P., "Measurements

of CO-concentration

in the vicinity of

tunnel portals and exhaust air chimneys by model test", Paper presented at the fifth international symposium on the aerodynamics and ventilation of vehicle tunnels in Lille France on 20-22 May 1985, blz. 461-469,

8HRA Fluid engineer-

ing centre (1985) ISSN: 0263-4317. 3. Hout, K.O. van den, H.P. Baars, "Ontwikkeling verspreiding van luchtverontreiniging

van twee modellen

voor de

door verkeer: Het TNO-verkeersmodel

en het

CAR-model", Rapport 88/192, TNO (1988). 4. "Handleiding Pluim plus-programmapakket

versie 1.2", 2e druk, TNO (1989).

5. Association of Road Congresses: Technical Committee on road tunnels, "Ernlssion and diffusion of pollution at vicinity of tunnel portals", Xlxt" World Road Congress Marrakesh, Technical Committee Report 19.05.B, Part 3, blz, 5983 (1991). 6. Boersema, J.J., Copius Perreboom, J.W., Groot, W.T. de, "Baslsboek Milieukunde", 4e druk, Uitgeverij Boom (1991). 7. Tonkelaar, W.A.M.

den, "Ontwikkeling

van hoge percentielen

van een rekenmethode voor het bepalen

in verkeerssituaties.

TNO-Verkeersmodel

versie

5.1",

Rapport 91/360, TNO (1991). 8. Boeft, J. den, "Beschrijving van een eenvoudige systematiek voor het berekenen van concentraties van luchtverontreiniging

nabij verhoogde en verlaagde wegen en

tunnels", Rapport 92/268, TNO (1992). 9. Melie, A. van, Duijm, N.J., "Ontwikkeling het TNO-Verkeersmodel",

TNO-rapport

10.Ouijm, N.J., Melle, A. van, "Ontwikkeling schrijving van CAR-Special", TNO-rapport 11.Bächlin, W., Klein, P., "Diffusion Journalof

van CAR-special; deel 1: Evaluatie van 92-285 (augustus 1993). van CAR-special; deel 2: Modelbe92-305 (augustus 1993).

problems near tunnel portals in built-up

areas" ,

Science of the Total Environment 146/147, blz. 377-385 (1994) ISSN:

0048-9697.

51

Handboek bijzondere afschennende

constructies

12.0ta, Y., "Study on predietien rnethod for air quality con trol for complex road structures", Vehicle tunnels, BHR Group (199n 13.Matsumoto

et al., "Advanced air quality sirnulation model for road tunnel portals

in complex terrain".

Int. J. vehicle Design, Vol. 20, Nos. 1-4 (Special Issue), blz.

71-78, mterscience Enterprises ltd (1998). 14. "Nieuw Nationaal Model".

Projectgroep Revisie Nationaal Model, Infomil Den-

Haag (1998). 15.Bosch. CJ.H. van den, "Luchtverontreiniging literatuuronderzoek

bij alternatieve scherm constructies;

AL TSCHERM/G fase a". Rapport TNO-MEP R99/021, TNO

(8-2-1999), 16.Chiyoda Engineering Consultants Co, "Half-Submerged

Road Structures; Preli-

minary Survey; Draft Report". Rapport Bouwdienst Rijkswaterstaat. Ministry of Transport (May 1999). 17.Zumsteg. F., Huijben J.W., "Methodology

for the Evaluation of the Impact of

Pollutants around Portals. Document PIARC Committee C5, Working Group 2, Poltution - Environment - ventilation (26-05-1999). 18.Beratende lngenieure Bung, "Grundsätzliche glichkeiten für Lärmschutzeinhausungen kehrsstraêen", (Januar

Konstruktions-

und Gestaltungsmö-

von Bundesautobahnen

blz.56-64, im Auftrag vom Bundesministerium

und Schnellver-

für Verkehr

1993).

19.Cleijne, J.W .. "Invloed van de weggeometrie ontreinigende

op de concentratie

van luchtver-

stoffen op en langs de weg", TNO-MEP rapport 94-377

(november 1994). 20.Wesseling, J., "Stromingsberekeningen

aan een luchthaven op een eiland",

TNO-MEP rapport R99/403 (september 1999). "Nationale Milieuverkenning link bv (1997).

4; 1997-2020",

RIVM, Samsom H.D. Tjeenk Wil-

52

Handboek voor het ontwerp van bijzondere afschennende constructi~langs rijkswegen

Recommend Documents