Trillingsonderzoek Pelikaanstraat

Trillingsonderzoek Pelikaanstraat Sporen in Utrecht, km 36.73 tot km 36.93

Opdrachtgever

ProRail

Ondertekenaar

Movares Nederland B.V. ir. P.M. Boon Kenmerk D79-PBO-KA-1200088 - Versie 2.0

Utrecht, 2 juli 2012 Vrijgegeven  2012, Movares Nederland B.V. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Movares Nederland B.V.

D79-PBO-KA-1200088 / Proj.nr. RL121371 / Vrijgegeven / Versie 2.0 / 2 juli 2012 Divisie Infra/Geo Engineering & Ondergrondse Inrichting

2/56

Samenvatting In het kader van het project Sporen in Utrecht (SiU) legt ProRail nieuwe sporen aan in de regio Utrecht. In het kader van dit project worden nieuwe sporen en wissels aangelegd, kunstwerken gebouwd en wijzigt het spoorgebruik. Deze maatregelen hebben invloed op de trillingssterkte ten gevolge van passerende treinen in de gebouwen in de nabijheid van het spoor. In het in dit rapport beschreven onderzoek wordt een nauwkeurige prognose gemaakt voor de trillingssituatie voor gebouwen in het deelgebied Pelikaanstraat, tussen km 36.73 en km 36.93. Het doel van dit onderzoek is het vaststellen van de toekomstige trillingssterktes in woningen in het deelgebied Pelikaanstraat en het, indien nodig, ontwerpen van maatregelen voor deze locaties om de trillingssterkte te reduceren. In dit onderzoek zijn metingen uitgevoerd om de trillingssterkte vóór de wijziging in sporenlay-out vast te stellen. In dit onderzoek worden de resultaten van deze metingen gepresenteerd. Middels een aantal verschillende onderzoeken is het effect van de diverse wijzigingen vastgesteld en een prognose gemaakt voor de trillingssituatie in de plansituatie. Uit de prognose van de trillingssterkte voor de plansituatie blijkt dat er overschrijdingen van toetswaarden zullen optreden in een gedeelte van het onderzoeksgebied Pelikaanstraat (bij 10 adressen) door de plaatsing van een aantal wissels. De meest effectieve maatregel om de trillingssterkte te reduceren is het verplaatsen van de wissels in het tweede spoor (gezien vanaf de woningen) naar een meer zuidelijk gelegen locatie (voor de begraafplaats Soestbergen, daar zorgen de wissels niet voor een toename in trillingssterkte bij andere gebouwen). Omdat de gevolgen van deze maatregel voor de lijnvoering en opvolgtijden niet bekend zijn, zijn daarnaast maatregelen in de bodem onderzocht. Met behulp van modellen is een groot aantal maatregelen doorgerekend. Uit deze analyse blijkt dat de meest goedkope maatregel met voldoende effectiviteit een met rubber beklede keerwand is tot 12 meter onder maaiveld op de scheiding tussen straat en trottoir in de Pelikaanstraat. Het inpassen van een trillingsscherm is moeilijk op deze locatie door de beperkte bereikbaarheid en ruimte. Om een trillingsscherm in te passen dient de straat voor langere tijd te worden afgesloten en moeten kabels en riool- en waterleidingen worden verlegd.


3/56


4/56

Definities

In onderstaand overzicht zijn een aantal veel gebruikte definities binnen dit trillingsonderzoek nader toegelicht. Begrip

Omschrijving

Referentiesituatie

Situatie voor aanvang van de werkzaamheden t.b.v. Sporen in Utrecht, d.d. 2009

Tussensituatie

Tijdelijke situatie

Plansituatie

Situatie na realisatie van alle werkzaamheden in het kader van Sporen in Utrecht

vmax

Trillingssterkte, gedefinieerd door de BTS-richtlijn. Maatstaf voor maximaal ervaren

vper

Trillingsintensiteit, gedefinieerd door de SBR B-richtlijn. Maatstaf voor

SBR B-richtlijn

Richtlijn t.b.v. het beoordelen van trillingshinder.

trillingssterkte tijdsgemiddelde van trillingssterkte. BTS

Beleidsregel Trillingshinder Spoor, beleidsregel t.b.v. het beoordelen van trillingshinder ten gevolge van treinverkeer, opgesteld door het ministerie van Infrastructuur en Milieu. Gepubliceerd op 18 april 2012 in Staatscourant nr. 7532 onder nr. IENM/BSK-2012/5478

OTC

Ondergrondse Trillingsreducerende Constructie. In het rapport wordt doorgaans de aanduiding trillingsscherm gehanteerd

TB

Tracébesluit


5/56


6/56

Inhoudsopgave Samenvatting

3

Definities

5

1

Inleiding 1.1 Aanleiding 1.2 Doel van het onderzoek 1.3 Opzet van het onderzoek 1.4 Toegepaste richtlijnen en uitgangspunten

9 9 9 9 9

2

Situatiebeschrijving onderzoeksgebied 2.1 Algemene beschrijving 2.2 Beschrijving referentiesituatie 2.2.1. Uitgangspunten 2.2.2. Spoorgebruik en spoorligging 2.3 Beschrijving plansituatie 2.3.1. Uitgangspunten 2.3.2. Wijzigingen ten opzichte van de referentiesituatie 2.3.3. Spoorgebruik en spoorligging 2.3.4. Snelheidsprofiel 2.3.5. Taludsaanpassing 2.3.6. Wijzigingen in treinintensiteit

11 11 13 13 13 14 14 14 14 15 15 16

3

Toetsingskader trillingshinder 3.1 Algemeen 3.2 BTS 3.3 Normstelling in de BTS 3.4 Beoordeling van trillingssterktes volgens BTS 3.5 Beoordeling in huidige onderzoek

17 17 17 18 18 19

4

Resultaten trillingsmetingen 4.1 Pelikaanstraat 9 4.2 Pelikaanstraat 39

21 23 25

5

Trillingsmodel en toeslagfactoren 5.1 Prognosemodel 5.2 Invloed spoorafstand 5.3 Invloed taludwijziging 5.3.1. Pelikaanstraat 9 5.3.2. Pelikaanstraat 39 5.4 Bepaling gewijzigde trillingssterkte en trillingsintensiteit

27 27 29 30 30 31 33

6

Trillingsprognose voor plansituatie 6.1 Pelikaanstraat 9 6.2 Pelikaanstraat 39

35 36 37

7

Trillingsmaatregelen

39


7/56

8

7.1 Gevolgde methodiek 7.2 Gebiedsbegrenzing 7.3 Mogelijke maatregelen 7.3.1. Mogelijke maatregelen aan de bron 7.3.2. Mogelijke maatregelen aan de transmissie 7.3.3. Mogelijke maatregelen aan de ontvanger 7.3.4. Maatregelen voor nader onderzoek 7.4 Detaillering bronmaatregelen 7.5 Detaillering transmissiemaatregelen 7.5.1. Holle ruimte onder HOV-baan 7.5.2. Trillingsscherm van beton 7.5.3. Beklede keerwand 7.5.4. Zettingsvrije plaat 7.6 Detaillering ontvangermaatregelen 7.7 Effectiviteit en kosten maatregelen

39 39 41 41 42 42 43 44 45 45 46 47 48 50 51

Conclusies

55

Colofon

56

Bijlage I Gehanteerde grondopbouw en materiaaleigenschappen Bijlage II Gegevens metingen Bijlage III Locatie-onafhankelijke parameters in prognosemodel Bijlage IV Modellen van maatregelen


8/56

1

Inleiding

1.1

Aanleiding

In het kader van het project Sporen in Utrecht legt ProRail nieuwe sporen aan in de regio Utrecht. Naast de aanleg van nieuwe sporen en het bouwen of aanpassen van kunstwerken, worden wissels verwijderd, sporen verwijderd of verlegd en wijzigt het spoorgebruik. Al deze maatregelen kunnen invloed hebben op de trillingssterkte ten gevolge van passerende treinen in gebouwen in de nabijheid van het spoor. In het huidige onderzoek wordt een nauwkeurige prognose gemaakt voor de gebouwen in het deelgebied Pelikaanstraat.

1.2

Doel van het onderzoek

Het doel van dit onderzoek is het vaststellen van de toekomstige trillingssterktes in gebouwen in het deelgebied Pelikaanstraat en het, indien nodig, ontwerpen van maatregelen voor deze locaties om de trillingssterkte te reduceren.

1.3

Opzet van het onderzoek

Om maatregelen te ontwerpen is het nodig om inzicht te krijgen in de trillingssterktes in de referentie- en plansituatie. De opzet van dit onderzoek is daarom als volgt: 1. Vaststellen van de trillingssterktes in de referentiesituatie in een aantal representatieve gebouwen in het onderzoeksgebied; 2. Prognosticeren van trillingssterktes in de plansituatie in deze gebouwen. Wanneer uit de prognose blijkt dat er aanvullende maatregelen nodig zijn op deze locatie, dan worden de volgende stappen nog ondernomen: 1. Indien nodig inventarisatie van opties voor trillingsreductie door interviews met experts en brainstorms; 2. Inschatting van de effectiviteit van de maatregelen uit stap 1 op basis van expert judgment; 3. Nauwkeuriger modelmatige bepaling van de effectiviteit van de meest effectieve maatregelen uit stap 2;

1.4

Toegepaste richtlijnen en uitgangspunten

Voor dit onderzoek en het bepalen van de relevante grootheden wordt gebruik gemaakt van de Beleidsregel Trillingshinder Spoor (BTS) .


9/56


10/56

2

Situatiebeschrijving onderzoeksgebied

In dit onderzoek worden twee situaties onderscheiden conform de BTS: 1. Referentiesituatie: de situatie voor de verlegging van de (in dienst zijnde) sporen. Feitelijk is dit in 2009, maar omdat de in dienst zijnde sporen niet zijn verlegd tussen 2009 en 2011, wordt de situatie van het voorjaar van 2011 als referentiesituatie gehanteerd. 2. Plansituatie: de situatie zoals beschreven in de tekeningen van het tracébesluit Sporen in Utrecht.

2.1

Algemene beschrijving

Ten behoeve van dit onderzoek zijn de gebouwen aan de Pelikaanstraat opgedeeld in verschillende secties. De gebouwen in eenzelfde sectie zijn bouwkundig en qua ligging ten opzichte van het spoor grotendeels gelijk. De trillingssterkte zal daarom per sectie grotendeels gelijkwaardig zijn, hoewel de hoogte van de verdieping waarop de trillingen worden gemeten wel van invloed is. Door de grote lengte van enkele secties kan het daarnaast voorkomen dat lokale verschillen in bodem en staat van onderhoud van het spoor voor lokaal hogere en lagere trillingssterktes kunnen zorgen. De secties van het meest noordelijke gedeelte van de Pelikaanstraat zijn weergegeven in Figuur 2-1. Een omschrijving van het type bebouwing per sectie is weergegeven in Tabel 2-1. De omschrijving van het type bebouwing is weergegeven in Tabel 2-1. Tabel 2-1 Omschrijving bebouwing per sectie Sectienummer

Type bebouwing

A

Eengezinswoning, hoekhuis

Aantal

Meetlocatie

1

B

Eengezinswoning

1

C

Eengezinswoning

14

D

Eengezinswoning

2

E

Eengezinswoning, hoekhuis

1 2

F

Appartementen, hoekhuis

G

Tweelaagse woningen

2

H

Tweelaagse woningen

2

I

Tweelaagse woningen

22

J

Hoekhuis

1

K


7

L

Tweelaagse woningen

26

M


2

Nr. 9

Nr. 39

Er is gemeten op nr. 39, dit betreft een benedenwoning. Op bovenwoningen is de trillingssterkte doorgaans hoger. De BTS toetst op een toename van 30 procent, deze toename zal niet significant verschillen tussen de beneden- en bovenwoning. Voor


11/56

de toetsing op overschrijdingen heeft de keuze tussen een beneden- en bovenwoning daarom geen effect.

Figuur 2-1 Sectie-indeling


12/56

2.2

Beschrijving referentiesituatie

2.2.1. Uitgangspunten De tekeningen van de situatie uit 2009 zijn vergeleken met de situatie ten tijde van de metingen (voorjaar 2011). De ligging van de in de dienstregeling van 2011 in gebruik zijnde sporen is niet gewijzigd ten opzichte van 2009, zodat de situatie in het voorjaar van 2011 als referentiesituatie kan worden beschouwd. 2.2.2. Spoorgebruik en spoorligging Het spoorgebruik in de referentiesituatie is weergegeven in Figuur 2-2. Het onderzoeksgebied is weergegeven middels een rode cirkel.

Figuur 2-2 Lijnvoeringsschema in de referentiesituatie In de tekeningen in het tracébesluit is de referentiesituatie weergegeven. De afstand tot het spoor is een dominerende factor in de trillingssterkte in een gebouw. Daarnaast is de bouwkundige staat van de woning en de aanwezigheid van kunstwerken en puntbronnen (ES-lassen, voegen en wissels) van belang voor de hoogte van de trillingssterkte. Op basis van deze overwegingen en de overweging van een representatieve spreiding in meetpunten zijn uiteindelijk de meetlocaties geselecteerd zoals weergegeven in Tabel 2-1. In Tabel 2-2 is de minimale afstand opgenomen van de sectie tot de hartlijn van het spoor of het puntstuk van de wissel, indien deze afstand kleiner is dan 100 meter. Bij een afstand groter dan 100 meter is er vrijwel geen invloed van wissels merkbaar als de doorgaande sporen dichterbij liggen. Tabel 2-2 Minimale afstand tussen sectie en spoor of wissel (indien kleiner dan 100 meter) Sectienummer

Afstand tot spoor (m)

Afstand tot wissel (m)

A

27

28

B

28

27

C

28

28


13/56

2.3

D

34

--

E

35

--

F

26

37

G

25

33

H

24

30

I

23

21

J

22

26

K

22

35

L

23

40

Beschrijving plansituatie

Uitgangspunten Voor de prognose van de plansituatie is gebruik gemaakt van de in Tabel 2-3 weergegeven documenten. Er is gerekend met het ontwerp zoals opgenomen in het tracébesluit. 2.3.1.

Tabel 2-3 Gebruikte documenten voor plansituatie [1]

Tekeningen VleuGel/RSS, Movares, GP121410A28BNS-260001-0102 21, 7 juni 2007 (toegevoegd in het tracébesluit)

[2]

Tekeningen parkeergarage Halte Vaartsche Rijn, Strukton Infratechnieken, TUOHVR-0001-C tot TUO-HVR-0104-A , 29 juli 2011

[3]

Tekeningen HOV-baan, Strukton Infratechnieken, TDO-HOV-0101-A tot TDO-HOV0202-A, 26 oktober 2010

[4]

Dwarsprofielen definitief ontwerp DSSU, Movares, 6 oktober 2009

[5]

NEN 6740:2006

[6]

Sondering N531/801 (Deelgebied Pelikaanstraat)

[7]

DKP 8, HOV om de Zuid sondeeronderzoek november 2009, Wiertsema en Partners Raadgevend Ingenieurs (Deelgebied Vaartsestraat)

2.3.2. Wijzigingen ten opzichte van de referentiesituatie Ten opzichte van de referentiesituatie treden de volgende wijzigingen op: 1. Sporen worden verwijderd, verplaatst en gebouwd; 2. Wissels worden verwijderd, verplaatst en gebouwd; 3. Het talud van de spoordijk wordt gewijzigd; 4. Voorziening wordt ingebouwd voor HOV-baan; 5. Treinintensiteit wijzigt. 2.3.3. Spoorgebruik en spoorligging Het spoorgebruik in de plansituatie is weergegeven in Figuur 2-3. Met behulp van deze lijnvoeringsschema’s in de referentie- en plansituatie is per trein en treintype het te berijden spoor vast te stellen.


14/56

Figuur 2-3 Lijnvoeringsschema in de plansituatie De spoorligging in de plansituatie is weergegeven in de tekeningen in het tracébesluit. Ook de posities van wissels zijn in deze tekeningen aangegeven. De minimale afstand tot sporen en wissels in de referentie- en plansituatie is samengevat in Tabel 2-4. Tabel 2-4 Afstand tot dichtstbijzijnde sporen en wissels (indien kleiner dan 100 m) Referentiesituatie (2009) Meetlocatie

Plansituatie

Spoor (m)

Wissel (m)

Spoor (m)

Wissel (m)

Pelikaanstraat 9

31

38

31

--

Pelikaanstraat 39

22

65

22

30

Snelheidsprofiel Het snelheidsprofiel ten gevolge van Sporen in Utrecht wijzigt voor een aantal treinen licht ten opzichte van de referentiesituatie door de wijziging in spoorgebruik en seinplaatsing. De snelheidsprofielen in de referentie- en plansituatie zijn weergegeven in Figuur 2-4. De treinsnelheden in de plansituatie zijn voor alle treintypes vrijwel identiek aan de snelheden in de referentiesituatie. 2.3.4.

De snelheid van sprinters zal afwijken van de in Figuur 2-4 getoonde waarden door een stop op Vaartsche Rijn. De trillingssterkte van sprinters zal lager zijn dan de in dit onderzoek berekende waarden door de lagere werkelijke snelheid. 2.3.5. Taludsaanpassing Door de uitbreiding van het aantal sporen en het inpassen van voorzieningen ten behoeve van de HOV-baan wijzigt de vorm van het talud. Deze wijziging in taludvorm heeft invloed op de trillingssterkte in de gebouwen.


15/56

In dit onderzoek is met behulp van Geovib-modellen de bodemopbouw gemodelleerd op basis van sonderingsgegevens (zie Bijlage I) en de invloed van de taludwijziging onderzocht.

Figuur 2-4 Snelheden per spoor 2.3.6. Wijzigingen in treinintensiteit De treinintensiteiten zoals vermeld in het TB gelden voor de plansituatie, na realisatie van Sporen in Utrecht. Voor de referentiesituatie (2007) zijn de in het TB vermelde intensiteiten van 2005 voldoende representatief. Ten tijde van de metingen ten behoeve van dit trillingsonderzoek (2011) waren de intensiteiten licht gewijzigd ten opzichte van 2005. Voor de plansituatie worden de intensiteiten van TB SiU (2020 MAX scenario) gebruikt, zie hiervoor het tracébesluit Sporen in Utrecht en het bijbehorende geluidsonderzoek.


16/56

3

Toetsingskader trillingshinder

3.1

Algemeen

Treinverkeer, maar ook bouwwerkzaamheden en wegverkeer, kunnen aanleiding geven tot trillingen in gebouwen. Deze trillingen kunnen leiden tot hinder of schade. De Duitse DIN 4150-2 (1999) norm beschrijft criteria voor het meten en beoordelen van trillingen. De Nederlandse SBR richtlijn is hierop gebaseerd. De SBR richtlijn is in Nederland de meest gebruikte richtlijn voor het beoordelen van trillingen en bestaat uit 3 delen: • Deel A: schade aan gebouwen; • Deel B: hinder voor personen in gebouwen; • Deel C: verstoring van apparatuur. De sterkte van trillingen ten gevolge van treinverkeer zijn te gering om schade aan gebouwen te veroorzaken. Op afstanden groter dan 10 meter vanaf de spoorbaan is de trillingssnelheid, gemeten aan de fundering, zonder uitzondering kleiner dan 2 mm/s. Voor de meeste woningen (categorie 2 conform de SBR A richtlijn) wordt een ondergrens voor de trillingssnelheid van 5 mm/s aangehouden. Onder deze grens is de kans op schade kleiner dan 1 procent. Omdat dergelijke trillingssterktes niet optreden, wordt in het vervolg van dit rapport niet op mogelijke schade-effecten ingegaan. Toetsing aan de SBR A-richtlijn heeft daarom niet plaatsgevonden. Ook verstoring van apparatuur is in het onderzoeksgebied niet aan de orde. In dit onderzoek wordt daarom primair gefocust op de hinder aan personen in gebouwen.

3.2

BTS

Tot op heden zijn er nog geen richtlijnen voor trillingshinder vastgelegd in wetgeving, zoals dat bijvoorbeeld voor geluidhinder wel het geval is. Vooruitlopend op toekomstige wetgeving heeft het ministerie van Infrastructuur en Milieu een Beleidsregel Trillingshinder Spoor (BTS) opgesteld, dat een wijziging van en aanvulling op de SBR B richtlijn is. In de BTS wordt onderscheid gemaakt tussen nieuwe en bestaande situaties, waarbij de grenswaarden voor nieuwe situaties strenger zijn dan voor bestaande situaties. Het project Sporen in Utrecht valt onder bestaande (gewijzigde) situaties. BTS artikel 1 spreekt van een ‘bestaande situatie als een referentiesituatie waarin reeds sprake is van trillingen als gevolg van railverkeer’. De BTS maakt daarnaast onderscheid tussen de dag- en avondperiode en de nachtperiode. Hierbij geldt dat de grenswaarden van de trillingssterktes gedurende de nacht lager zijn dan die gedurende de dag en avond. Om de trillingssterkte in een woning te bepalen dient de effectieve trillingssnelheid veff gemeten te worden in een woning. Deze effectieve trillingssnelheid wordt


17/56

bepaald als voortschrijdend gemiddelde per 30 seconden. Vervolgens wordt per 30 seconden de maximale waarde van dit voortschrijdend gemiddelde genomen. De BTS schrijft voor dat hierna 2 procent van de goederentreinen en 2 procent van de reizigerstreinen verwijderd dient te worden uit de dataset, met als doel om te voorkomen dat niet-representatieve uitschieters de bepaling van de trillingssterkte domineren. Van alle overblijvende treinpassages wordt de maximaal optredende trillingssterkte bepaald, dit is de vmax die gebruikt wordt voor toetsing.

3.3

Normstelling in de BTS

De grenswaarden in de BTS verschillen over de dag en avond (7.00 – 23.00 uur) en nacht (23.00 – 7.00 uur) en zijn verschillend per gebouwfunctie. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen gebouwen met een kritische werkruimte (gevoelige apparatuur e.d.), gezondheidszorg en wonen en kantoren en gebouwen ten behoeve van bijeenkomsten. Bij elke gebouwfunctie horen andere toegestane trillingssterktes, zie Tabel 3-1. Tabel 3-1 Normstelling bestaande situatie volgens BTS Dag en avond Gebouwfunctie

A1

A2

Nacht A3

A1

A2

A3

Gezondheidszorg en wonen

0.2

0.8

0.1

0.2

0.4

0.1

Onderwijs, kantoor en bijeenkomsten

0.3

1.2

0.15

0.3

1.2

0.15

Kritische ruimte

0.1

0.1

-.--

0.1

0.1

-.--

3.4

Beoordeling van trillingssterktes volgens BTS

Voor het beoordelen of een bepaalde locatie voldoet aan de grenswaarde in de BTS, moet het schema in Figuur 3-1 worden doorlopen. In een tracébesluit kunnen maatregelen ter voorkoming of beperking van de trillingshinder met betrekking tot de waarde van vmax achterwege blijven indien wordt voldaan aan één van de twee volgende condities: 1. De waarde van vmax in de plansituatie is lager dan A1; 2. De toename in trillingssterkte in de plansituatie ten opzichte van de referentiesituatie is 30 procent of minder. In Figuur 3-1 zijn de toetsingsblokken in rood en groen weergegeven. Groen voldoet aan de BTS en behoeft geen trillingsmaatregelen. Rood voldoet niet aan de BTS. Voor dit onderzoek worden de waarden van de nachtsituatie gehanteerd, omdat goederentreinen (die de hoogste trillingssterktes hebben) ook ’s nachts rijden. Omdat de nachtperiode bepalend is, is het gebruikelijk om de waarde van de nacht ook voor de dag op te leggen indien er geen onderscheid is tussen de trillingsbronnen in beide periodes.


18/56

Figuur 3-1 Stroomschema interpretatie grenswaarden A1 en A3 De meetlocaties hebben de bestemming wonen, waarbij de te hanteren waarden voor A1, A2 en A3 respectievelijk 0.2, 0.4 en 0.1 zijn (waarden horen bij gebouwfunctie Gezondheidszorg en wonen gedurende de nacht, zie Tabel 3-1). De dag en avond kennen minder strenge waarden, maar omdat goederentreinen (die de hoogste trillingssterktes hebben) ook ’s nachts rijden en de nachtperiode daarmee bepalend is, is het gebruikelijk om de waarde van de nacht ook voor de dag op te leggen.

3.5

Beoordeling in huidige onderzoek

Het voorliggend trillingsonderzoek bestaat uit vier hoofddelen: 1. Een meting om de trillingssterkte in de referentiesituatie vast te stellen. Wanneer er reeds wijzigingen in de spoorlay-out of de taludgeometrie hebben plaatsgevonden, worden de metingen gecorrigeerd voor deze wijzigingen; 2. Het vaststellen van toeslagfactoren waarmee de wijzigingen in infrastructuur en materieelparameters in de referentie- en plansituatie kunnen worden gemodelleerd; 3. Het maken van een betrouwbare berekening voor de plansituatie en indien nodig voor de referentiesituatie aan de hand van de toeslagfactoren; 4. Toetsen op de grenswaarden en indien noodzakelijk maatregelen voorstellen. De resultaten van de metingen zijn getoetst aan de BTS. Op locaties waar na ingebruikname van het project sprake is van een waarneembare toename van het trillingsniveau (vmax neemt in de toekomst toe met meer dan 30 % ten opzichte van de referentiewaarde) zijn trillingsmaatregelen ontworpen.


19/56


20/56

4

Resultaten trillingsmetingen

Dit hoofdstuk bevat de resultaten van de trillingsmetingen. Er is op twee locaties gemeten. Elke meetlocatie wordt toegelicht middels een foto, een beschrijving van de meetpunten, een schets van de omgeving inclusief sporen en wissels en een overzicht van de resultaten per sensor. Voor de resultaten per sensor wordt de trillingssterkte bepaald conform de BTS. Daarnaast wordt per sensor de trillingsintensiteit gedurende de dag (7.00 tot 19.00 uur), avond (19.00 tot 23.00 uur) en nachtperiode (23.00 tot 7.00 uur) weergegeven. De legenda van de situatieschetsen is weergegeven in Figuur 4-1.

Figuur 4-1 Legenda bij situatieschetsen Per meetlocatie wordt een tabel getoond met de berekende waarden waarop wordt getoetst. Een voorbeeldtabel is weergegeven in Tabel 4-1. Tabel 4-1 Voorbeeldtabel Vmax

5 H1

5 H2

5V

6 H1

6 H2

6V

0.24

0.29

0.08

0.20

0.28

0.09

Vper treinen dag

0.04

0.04

0.00

0.03

0.04

0.00

Vper treinen avond

0.02

0.03

0.00

0.02

0.03

0.00

Vper treinen nacht

0.01

0.01

0.00

0.01

0.01

0.00

Vper alles dag

0.04

0.04

0.00

0.03

0.04

0.00

Vper alles avond

0.02

0.03

0.00

0.02

0.03

0.00

Vper alles nacht

0.01

0.01

0.00

0.01

0.01

0.00

De tabel bevat per sensor en per meetrichting de volgende waarden, van boven naar beneden: 1. vmax: maximaal gemeten trillingssterkte gedurende de meetperiode. Conform de meetprocedure uit de BTS zijn de twee procent hoogste passages per categorie (passagierstreinen, goederentreinen) uitgefilterd om extreme uitschieters weg te filteren; 2. vper treinen dag: trillingsintensiteit ten gevolge van treinen gedurende de dag (van 7.00 tot 19.00 uur); 3. vper treinen avond: trillingsintensiteit ten gevolge van treinen gedurende de avond (van 19.00 tot 23.00 uur); 4. vper treinen nacht: trillingsintensiteit ten gevolge van treinen gedurende de nacht (van 23.00 tot 7.00 uur);


21/56

5. vper alles dag: trillingsintensiteit van alle trillingsbronnen bij elkaar (treinen, bussen, auto’s, overig) gedurende de dag (van 7.00 tot 19.00 uur); 6. vper alles avond: trillingsintensiteit van alle trillingsbronnen bij elkaar (treinen, bussen, auto’s, overig) gedurende de avond (van 19.00 tot 23.00 uur); 7. vper alles nacht: trillingsintensiteit van alle trillingsbronnen bij elkaar (treinen, bussen, auto’s, overig) gedurende de nacht (van 23.00 tot 7.00 uur). Er is onderscheid gemaakt tussen treinen en alle trillingsbronnen (treinen, auto’s, bussen) om de invloed van treinen in de trillingsintensiteit te duiden. Doorgaans worden de trillingsintensiteit ten gevolge van treinverkeer (door de combinatie met geluid ten gevolge van treinen) als hinderlijker ervaren dan de trillingsintensiteit van trillingsbronnen als bussen. Er zijn metingen verricht op de locaties Pelikaanstraat 9 en 39. Overige gegevens van de metingen zijn weergegeven in Bijlage II.


22/56

4.1

Pelikaanstraat 9

Pelikaanstraat 9 is een drielaagse woning aan de westzijde van de Pelikaanstraat, zie Figuur 4-2.Voor de woning liggen vier sporen met wissels. Schuin voor de woning ligt de brug over de Vaartsche Rijn. In de toekomst komt station Utrecht Vaartsche Rijn voor deze woning te liggen.

Figuur 4-2 Pelikaanstraat 9 (middelste woning, met blauwgrijze dakpannen) In de woning zijn vier meetopnemers geplaatst, waarvan drie op de begane grond en een de eerste verdieping: 1. Sensor 1_1 in de vensterbank op de begane grond (stijf punt); 2. Sensor 1_2 in de woonkamer, bij de open haard; 3. Sensor 2_1 in de woonkamer, dichtbij een wand bij de keuken; 4. Sensor 2_2 op de eerste verdieping. Een overzicht van de meetlocatie en de posities van de opnemers en camera is weergegeven in Figuur 4-3. De metingen zijn verricht op 28 maart tot en met 1 april 2011.


23/56

Figuur 4-3 Situatieschets Pelikaanstraat 9 In hoofdstuk 6 is per spoor een grafiek opgenomen met daarin de trillingssterkte per treinpassage. Gebaseerd hierop is de totale trillingssterkte in de situatie ten tijde van de metingen vastgesteld. Deze trillingssterktes zijn weergegeven in Tabel 4-2. Tabel 4-2 Trillingssterktes Pelikaanstraat 9 1_2 V

1_2 H1

1_1 H1

1_1 H2

1_1 V

2_1 H1

2_1 H2

2_1 V

2_2 V

2_2 H1

Toetswaarde

Vmax

0.59

0.57

0.48

0.17

0.52

0.16

0.27

0.40

0.15

0.44

0.77

Vper treinen dag

0.04

0.06

0.10

0.00

0.04

0.00

0.02

0.05

0.00

0.04

Vper treinen avond

0.03

0.05

0.08

0.00

0.03

0.00

0.01

0.04

0.00

0.03

Vper treinen nacht

0.02

0.02

0.03

0.00

0.02

0.00

0.01

0.02

0.00

0.02

Vper alles dag

0.04

0.06

0.10

0.00

0.04

0.00

0.02

0.05

0.00

0.04

Vper alles avond

0.09

0.11

0.18

0.01

0.09

0.02

0.03

0.11

0.01

0.08

Vper alles nacht

0.06

0.07

0.11

0.01

0.05

0.01

0.02

0.06

0.01

0.05


0.1

0.1

24/56

4.2

Pelikaanstraat 39

Pelikaanstraat 39 is een tweelaagse woning op de begane grond aan de zuidzijde van de Pelikaanstraat, zie Figuur 4-4.

Figuur 4-4 Pelikaanstraat 39 Voor de woning liggen vier sporen, met een wissel tussen de sporen 2 en 3. In de woning zijn twee meetopnemers geplaatst op de begane grond: 1. Sensor 1_1 in het midden van het vloerveld. 2. Sensor 1_2 in een hoek van de woonkamer, op een stijf punt op funderingsniveau. Een overzicht van de meetlocatie en de posities van de opnemers en camera is weergegeven in Figuur 4-5. De metingen zijn verricht op 15 en 16 maart 2011.


25/56

Figuur 4-5 Situatieschets Pelikaanstraat 39 In hoofdstuk 6 is per spoor een grafiek opgenomen met daarin de trillingssterkte per treinpassage. Gebaseerd hierop is de totale trillingssterkte in de situatie ten tijde van de metingen vastgesteld. Deze trillingssterktes zijn weergegeven in Tabel 4-3. Tabel 4-3 Trillingssterktes Pelikaanstraat 39 Vmax

1_2 V

1_2 H1

1_1 H1

1_1 H2

1_1 V

Toetswaarde

0.48

0.24

0.33

0.12

0.32

0.62

Vper treinen dag

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

Vper treinen avond

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Vper treinen nacht

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

Vper alles dag

0.02

0.01

0.01

0.00

0.01

Vper alles avond

0.02

0.00

0.02

0.00

0.02

Vper alles nacht

0.02

0.01

0.01

0.00

0.01


0.1

0.1

26/56

5

Trillingsmodel en toeslagfactoren

In dit hoofdstuk wordt het trillingsmodel, waarbij vanuit de situatie ten tijde van de metingen terug wordt gerekend naar de referentiesituatie en vooruit naar de plansituatie, weergegeven. Ook de voor dit onderzoek bepaalde toeslagfactoren worden weergegeven.

5.1

Prognosemodel

De trillingssterkte op een bepaalde positie in de ruimte wordt bepaald door een groot aantal factoren. In grote lijnen kan een trilling worden omschreven door: v (r ) = Fbron (m as , c k , V trein , c r , z ) ⋅ H situatie ⋅ H geometrie ⋅ H (r ) ⋅ H bf ⋅ H

fw

⋅ H wv

Hierin is v de trillingssnelheid in m/s en r de afstand. Wanneer alle fysische aspecten aan de rechterzijde van de vergelijking bekend zijn, kan in principe dus de trillingssnelheid op een bepaalde positie worden bepaald. Deze trillingssnelheid is frequentie-afhankelijk en wordt gerepresenteerd middels een tertsbandspectrum. De grootheden aan de rechterzijde zijn: • Fbron is een bodemonafhankelijke equivalente treinbelasting, deze is afhankelijk van de rijsnelheid Vtrein, de afvering ck, de aslast mas, de wielrondheid cr en de spoorligging of zetting z. • Hsituatie is een correctiefactor voor de bovenbouwsituatie (wissel, duiker, etc.). • Hgeometrie is een correctiefactor voor de opbouw van de onderbouw. • H(r) is de verzwakking voor de bodem voor r > rreferentie. Gewoonlijk wordt hiervoor de Barkan-vergelijking gehanteerd. Deze Barkan-vergelijking luidt: n

r  H (r ) =  0  e −α (r −r0 ) r Hierin is r0 een referentieafstand waarop het referentietrillingsniveau v(r0) wordt vastgesteld. α is de dempingsconstante van de bodem (1/m), deze verschilt per grondsoort. n is een coëfficiënt die de geometrische uitbreiding weergeeft. α en n zijn frequentie-afhankelijk, n is daarnaast ook afstandsafhankelijk. • Hbf is de overdrachtsfactor van de bodem naar de fundering. • Hfw is de overdrachtsfactor van de fundering naar de wand. • Hwv is de overdrachtsfactor van de wand naar de vloer. De factoren Hfw en Hwv worden over het algemeen samengenomen voor de bepaling van trillingshinder, zodat er geen onderscheid tussen wand en vloer bepaald hoeft te worden.


27/56

De bepaling van de diverse factoren vindt in dit onderzoek plaats via tertsbandspectra. Uit diverse onderzoeken blijkt dat het tertsbandspectrum van een treinpassage slechts verandert met de afstand tot de bron, de treinsnelheid, de aslast en de wielrondheid. De overdracht (als tertsbandspectrum) tussen maaiveld en fundering en tussen fundering en midden vloerveld is voor elke trein identiek. Elke factor wordt daarom als tertsbandspectrum bepaald. In het onderzoeksgebied veranderen een aantal van de grootheden in de trillingsvergelijking. Ten gevolge van de uitbreiding van het aantal sporen in het project Sporen in Utrecht treden de volgende wijzigingen op: 1. Wissels worden geplaatst of verwijderd, zodat Hsituatie verandert. 2. Sporen worden verplaatst of toegevoegd, zodat de afstand tussen de woning en het spoor wijzigt. Hierdoor wijzigt H(r). 3. De geometrie van het talud wordt gewijzigd ten gevolge van de inpassing van de HOV-baan en de bouw van een parkeergarage bij de halte Vaartsche Rijn; 4. Lichte wijziging in treinsnelheid ten gevolge van gewijzigde seinplaatsing; 5. Treinintensiteit wijzigt (heeft alleen invloed op vper). De invloed van deze wijzigingen is nader onderzocht. De locatieafhankelijke factoren worden in de volgende paragrafen toegelicht, algemene factoren zoals de invloed van wissels en treinsnelheid zijn weergegeven in Bijlage III. Een aantal factoren, zoals aslast, afvering, wielonrondheid en overdracht in de woning tussen fundering en vloerniveau wijzigen niet in dit project. De invloed hiervan is dan ook niet onderzocht. De betrouwbaarheid van het model en de gevolgen daarvan op de toetsing wordt nader toegelicht in het rapport Trillingsonderzoek Sporen in Utrecht1.

1 Stuit, dr. ir. H.G. en ir. P.M. Boon, Trillingsonderzoek Sporen in Utrecht, Tracedeel Utrecht Centraal (km 35.20) – Houten (km 5.50/39.25), Movares Nederland B.V., Kenmerk D79-PBO-KA-1200079, Versie 2.0, 9 mei 2012


28/56

5.2

Invloed spoorafstand

De overdracht van trillingen door de bodem kan worden beschreven met behulp van de Barkan vergelijking. De Barkan vergelijking wordt voor de prognoses in dit onderzoek alleen gebruikt om relatieve veranderingen van sporen en wissels te beschrijven. Omdat het in vrijwel alle gevallen om kleine veranderingen gaat, heeft de Barkan vergelijking en de nauwkeurigheid van de parameters daarin slechts een beperkte invloed op het eindresultaat. De parameter n voor doorgaand spoor is bepaald uit metingen op maaiveldniveau. De gehanteerde curve voor de parameter n is onafhankelijk van de locatie, zie Bijlage III. Naast de gewijzigde spoorafstand door andere spoorligging verandert voor een deel van de treinen de spoorafstand aanzienlijk doordat deze treinen in de toekomst op andere sporen gaan rijden. Bij het maken van de prognose voor de plansituatie wordt hierbij gebruik gemaakt van de sporenlay-out uit het tracébesluit. De dempingsfactor voor de bodem α in de Barkan-vergelijking is weergegeven in Figuur 5-1. Deze factor is bepaald uit valproefmetingen.

Figuur 5-1 Dempingsfactor α


29/56

5.3

Invloed taludwijziging

De taludgeometrie wijzigt door de bouw van een HOV-baan langs het spoor en de aanleg van een parkeergarage onder de halte Vaartsche Rijn. Hierdoor zal de trillingssterkte in de woningen wijzigen. De invloed van de taludwijzigingen is doorgerekend met behulp van Geovib. Hiervoor is een model gemaakt van de grondopbouw en de taludvorm in de referentie- en plansituatie. Vervolgens is een trein (trillingsbron) gesimuleerd in beide modellen en van elke situatie het tertsbandspectrum van de passage bepaald. De ratio van de beide tertsbandspectra (situatie tijdens metingen en referentiesituatie) bepaalt de toeslag ten gevolge van de taludwijziging. 5.3.1. Pelikaanstraat 9 De computermodellen van de referentie- en plansituatie voor Pelikaanstraat 9 zijn weergegeven in Figuur 5-2. Er wordt een parkeergarage aangelegd onder de halte Vaartsche Rijn.

Figuur 5-2 Geovib modellen Pelikaanstraat 9 (referentiesituatie, links, en eindsituatie, rechts) Door de tertsbandspectra van de eindsituatie en de referentiesituatie op elkaar te delen ontstaat een toeslagfactor voor de geometrieverandering. Deze factor is weergegeven in Figuur 5-3. Door de aanpassing van het talud, en de aanleg van de parkeergarage neemt de trillingssterkte rond 6 Hz toe door de eigenfrequentie van het viaduct. Vooral hoogfrequent neemt de trillingssterkte af. Omdat de eigenfrequentie van het viaduct deels samenvalt met de dominante piekfrequenties in het trillingsspectrum van de treinen, heeft de geometriewijziging waarschijnlijk een ongunstig effect op de trillingssterkte.


30/56

Figuur 5-3 Toeslagfactor voor geometrie voor Pelikaanstraat 9 5.3.2. Pelikaanstraat 39 De computermodellen van de referentie- en plansituatie voor Pelikaanstraat 39 zijn weergegeven in Figuur 5-4. Er worden geogrids geplaatst in het talud om de komst van de HOV-baan mogelijk te maken.

Figuur 5-4 Geovib modellen Pelikaanstraat 39 (referentiesituatie, links, en plansituatie, rechts) Door de tertsbandspectra van de plansituatie en de referentiesituatie op elkaar te delen ontstaat een toeslagfactor voor de geometrieverandering. Deze factor is


31/56

weergegeven in Figuur 5-5. Door de aanpassing van het talud neemt de trillingssterkte, uitgezonderd het laagfrequente gebied rond 3 Hz, af. De geometriewijziging heeft een gunstig effect op de trillingssterkte.

Figuur 5-5 Toeslagfactor voor geometrie voor Pelikaanstraat 39


32/56

5.4

Bepaling gewijzigde trillingssterkte en trillingsintensiteit

Met behulp van de hiervoor bepaalde toeslagfactoren kan met behulp van de in het begin van dit hoofdstuk gegeven vergelijking de trillingssterkte per trein worden bepaald. Het signaal van de trillingsbron kan als volgt worden bepaald vanuit een meting:

vsituatie = vmeting ⋅ Hbron(vmeting, vsituatie)⋅ Hsituatie( f ) ⋅ Hgeometrie( f ) ⋅ H(r) Hierin is vsituatie de trillingssnelheid in een gewijzigde situatie als functie van de frequentie en r de afstand. Wanneer alle toeslagfactoren aan de rechterzijde van de vergelijking bekend zijn, kan deze gewijzigde trillingssnelheid worden bepaald met behulp van de gemeten trillingssnelheid vmeting. De overige grootheden aan de rechterzijde zijn als volgt gedefinieerd als verhouding tussen de gewijzigde en gemeten situatie: • vmeting is de gemeten trillingssterkte; • Hbron is een correctiefactor voor de snelheidswijziging; • Hsituatie is een correctiefactor voor de wissels; • Hgeometrie is een correctiefactor voor een wijziging in taludgeometrie; • H is een toeslagfactor voor de verzwakking door de bodem. Deze factor is gedefinieerd middels de Barkan vergelijking. Het correctiesignaal als tertsbandspectrum wordt vervolgens vermenigvuldigd met het smalbandige spectrum van elke treinpassage. Door dit gecorrigeerde smalbandige spectrum terug te rekenen naar een trillingssignaal als functie van de tijd, kan de trillingssterkte in de gewijzigde situatie conform de BTS worden bepaald. Omdat het tertsbandspectrum alleen een amplitude- en geen fasecorrectie kent, zal er een verschil zijn tussen de uitkomst van de berekening en de werkelijke waarde van vmax in de plansituatie. Uit uitgebreide analyses blijkt dat er een variatie is van maximaal +/- 10 procent in vmax. Voor de bepaling van de parameter vper is de treinintensiteit van belang. Een wijziging in treinintensiteit zorgt voor een wijziging in de trillingsintensiteit vper. De nieuwe waarde van vper kan worden berekend met behulp van de volgende vergelijking:

v per,situatie = v per,meting ⋅

nsituatie nmeting

Hierbij is n de treinintensiteit in treinen per periode (dag, avond, nacht).


33/56


34/56

6

Trillingsprognose voor plansituatie

In dit hoofdstuk worden met behulp van de in het hoofdstuk 5 afgeleide toeslagfactoren en de aldaar beschreven methodiek vanuit de situatie van de metingen voor elke woning de waarden voor vmax en vper berekend voor de plansituatie.


35/56

6.1

Pelikaanstraat 9

Bij Pelikaanstraat 9 treedt een aantal wijzigingen op: 1. Sporen worden verplaatst; 2. Wissels worden verplaatst; 3. Talud wordt gewijzigd; 4. Treinintensiteit wijzigt; 5. Treinsnelheid wijzigt licht. Als gevolg van deze veranderingen wijzigt de trillingssterkte en trillingsintensiteit. De nieuwe waarden per sensor zijn weergegeven in Tabel 6-1. Tabel 6-1 Trillingssterktes Pelikaanstraat 9, plansituatie begane grond 1_2 V

1_2 H1

vensterbank 1_1 H1

1_1 H2

e

begane grond 1_1 V

2_1 H1

2_1 H2

1 verdieping 2_1 V

2_2 V

2_2 H1

Vmax

0.40

0.42

0.30

0.12

0.37

0.13

0.21

0.23

0.12

0.26

Vper treinen dag

0.01

0.01

0.04

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.00

0.01

Vper treinen avond

0.01

0.02

0.04

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.00

0.01

Vper treinen nacht

0.01

0.01

0.02

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.00

0.01

Er zijn geen overschrijdingen op deze locatie. Voor de maximale sensor en richting zijn de waarden van vmax weergegeven in Tabel 6-2 in de referentie- en plansituatie. De toetswaarden zijn gebaseerd op de referentiesituatie. In de plansituatie voldoen de waarden van vmax en vper aan de BTS. Tabel 6-2 Vergelijking situatie Pelikaanstraat 9 Toetswaarde

Referentiesituatie

Plansituatie

vmax

0.77

0.59

0.42

vper

0.1

0.10

0.04

De trillingssterkte neemt af doordat een groot aantal wissels op deze locatie wordt verwijderd. De afname in trillingssterkte wordt deels teniet gedaan door het inpassen van de parkeergarage bij de halte Vaartsche Rijn. De trillingssterktes per treinpassage voor de referentie- en plansituatie zijn weergegeven in Figuur 6-1 voor de sensor en richting met de hoogste trillingssterkte.

Figuur 6-1 Treinpassages in referentie- en plansituatie Omdat er geen overschrijdingen zijn, zijn er, conform de BTS, voor de situatie na Sporen in Utrecht geen maatregelen nodig.


36/56

6.2

Pelikaanstraat 39

Bij Pelikaanstraat 39 treedt een aantal wijzigingen op: 1. Sporen worden verplaatst; 2. Wissels worden verplaatst; 3. Talud wordt gewijzigd; 4. Treinintensiteit wijzigt; 5. Snelheid van intercity’s op spoor 5 neemt toe met 10 km/uur. Als gevolg van deze veranderingen wijzigt de trillingssterkte en trillingsintensiteit. De nieuwe waarden per sensor zijn weergegeven in Tabel 6-3. Overschrijdingen van de BTS zijn in rood weergegeven. Tabel 6-3 Trillingssterktes Pelikaanstraat 39, plansituatie begane grond

begane grond

1_2 V

1_2 H1

1_1 H1

1_1 H2

Vmax

0.67

0.34

0.37

0.14

1_1 V 0.37

Vper treinen dag

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

Vper treinen avond

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

Vper treinen nacht

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

Voor de maximale sensor en richting zijn de waarden van vmax weergegeven in Tabel 6-4 in de referentie- en plansituatie. De toetswaarden zijn gebaseerd op de referentiesituatie. In de plansituatie voldoet de waarde van vmax niet aan de BTS. Tabel 6-4 Vergelijking situatie Pelikaanstraat 39 Toetswaarde

Referentiesituatie

Plansituatie

vmax

0.62

0.48

0.67

vper

0.1

0.01

0.01

De toename in trillingssterkte tussen de referentie- en plansituatie wordt grotendeels veroorzaakt door het plaatsen van wissels. De trillingssterktes per treinpassage voor de referentie- en plansituatie zijn weergegeven in Figuur 6-2 voor de sensor en richting met de hoogste trillingssterkte.

Figuur 6-2 Treinpassages in nul- en plansituatie De toename in trillingssterkte wordt veroorzaakt door het plaatsen van wissels op deze locatie. Gezien de overschrijdingen dienen, conform de BTS, maatregelen te worden onderzocht op deze locatie.


37/56


38/56

7

Trillingsmaatregelen

In het zuidelijke deel van de Pelikaanstraat zijn overschrijdingen van de BTS geconstateerd in de plansituatie. Om de trillingssterkte in de plansituatie te reduceren worden trillingsmaatregelen ontworpen. Dit hoofdstuk beschrijft het onderzoek naar maatregelen.

7.1

Gevolgde methodiek

De keuze voor een bepaalde trillingsmaatregel bestaat uit een aantal stappen. Deze stappen zijn schematisch weergegeven in Figuur 7-1. • v_huidig; • v_streefwaarde • v_toekomst zm

knelpunten analyse en bepalen aantal woningen

clusteren van woningen

uitvoerbare maatregelen bepalen

• ruimtetechnisch • fysieke obstakels • aard van trillingshinder

bepalen en toetsen effectiviteit maatregelen

Figuur 7-1 Stappenplan voor doelmatigheidsafweging De volgende stappen worden genomen: • Knelpuntenanalyse: het bepalen van de grenswaarden en vmax in de referentie- en plansituatie, dit vindt plaats op basis van het model van stap 2 en de metingen uit stap 3; • Clustering van woningen: bepalen aantal woningen per cluster binnen een subgebied ; • Overzicht van voorhanden maatregelen uitkiezen. Afwegen of een maatregel wel of niet mogelijk is (ruimtetechnisch, fysieke obstakels, effectiviteit en kosten) op basis van expert judgment; • Effectiviteit van maatregelen bepalen en toetsen aan de BTS. De goedkoopste maatregel die voldoende effectief is, wordt voorgesteld.

7.2

Gebiedsbegrenzing

Op basis van stap 3 volgt als knelpuntlocatie een deel van onderzoeksgebied Pelikaanstraat. Op basis van het trillingsmodel van stap 2 kunnen contouren worden getekend van de toename in trillingssterkte, zie Figuur 7-2. Niet-gemeten locaties binnen de 30 procent toenamecontouren op basis van stap 2 zijn gearceerd


39/56

weergegeven, gemeten locaties zijn groen of rood weergegeven. Rood betekent een toename van meer dan 30 procent. Het gaat om 10 adressen binnen de +30 procentscontour. De overschrijdingen zijn het gevolg van de wissels die geplaatst worden in het dichtstbijzijnde spoor waarop goederentreinen rijden (tweede spoor). Er zijn overschrijdingen in het zuidelijke deel van de Pelikaanstraat, tussen de nummers 38 en 42. Er is gemeten op Pelikaanstraat 39, in de benedenwoning.

Figuur 7-2 Locaties met overschrijdingen op basis van stap 2 en 3


40/56

7.3

Mogelijke maatregelen

Maatregelen tegen trillingshinder zijn uniek per locatie. Het komt voor dat maatregelen die op de ene locatie effectief zijn op een andere locatie niet effectief zijn. Het is dus niet mogelijk om de effectiviteit van trillingsmaatregelen op voorhand vast te stellen. Het ontwerpen van maatregelen tegen trillingshinder wordt bemoeilijkt door de volgende factoren: 1. Maatregelen zijn niet ‘standaard’. Dit heeft o.a. te maken met de heterogeniteit van het medium (de bodem). Voor elke situatie dient bepaald te worden welke maatregel effectief is. Een diepwand vlak langs het spoor kan averechts werken, terwijl dezelfde wand dichter bij de woning effectief kan zijn; 2. Het arsenaal aan mogelijke maatregelen is beperkt. Een bronmaatregel als afvering van het spoor is slechts zinvol bij hoogfrequente trillingen. In de zachte bodems in Nederland wordt hinder doorgaans veroorzaakt door laagfrequente trillingen; 3. Aanpassen van vloeren en funderingen is realiseerbaar bij nieuwbouw, niet of zeer moeizaam bij bestaande woningen; 4. Bij maatregelen die in de bodem worden genomen is inpasbaarheid een belangrijk criterium, vooral met betrekking tot (ondergrondse) obstakels. Vanwege de bijkomende kosten zijn dergelijke overdrachtsmaatregelen al gauw niet doelmatig. De BTS geeft handvatten om een doelmatigheidsafweging te maken, hierbij wordt onder meer gekeken naar inpassing, impact op de omgeving, aard van de trillingshinder en kosten van de maatregelen. Maatregelen die niet doelmatig zijn worden niet gehonoreerd. Dit kan betekenen dat de trillingshinder in de plansituatie in een woning groter is dan in de referentiesituatie. Middels bronnenonderzoek, expert interviews en brainstorms is een aantal mogelijke trillingsmaatregelen bepaald. Er worden grofweg drie types maatregelen onderscheiden: 1. Maatregelen aan de bron (trein en spoor); 2. Maatregelen aan de transmissie (tussen bron en ontvanger); 3. Maatregelen aan de ontvanger (woningen); Mogelijkheden in deze categorieën worden in de volgende subparagrafen nader toegelicht. 7.3.1. Mogelijke maatregelen aan de bron Goederentreinen geven vrijwel altijd de hoogste trillingssterktes. Het nemen van maatregelen aan de bron dient vooral op het dichtst bijgelegen goederenspoor gericht te zijn. B.1. Aanpassing van de treinsnelheid van goederentreinen. Er is een lineaire relatie tussen snelheid en trillingssterkte. Het verlagen van de snelheid van de treinen kan de trillingssterkte dus aanzienlijk reduceren. Deze maatregel is wettelijk gezien niet mogelijk, omdat het voor ProRail niet is toegestaan om te differentiëren in snelheidsregime tussen verschillende vervoerders. Het opleggen van een snelheidsbeperking voor alle vervoerders is vanuit


41/56

capaciteitsoogpunt niet realiseerbaar op deze locatie; B.2. Een andere mogelijke bronmaatregel is de aanpassing van het spoorstaafprofiel (stijver profiel). Deze maatregel heeft alleen hoogfrequent effect, en is zeer lastig inpasbaar (grote aanpassingen aan het spoor). Daarom wordt deze maatregel niet nader beschouwd; B.3. Verplaatsen van wissels. Omdat de overschrijdingen op deze locatie het gevolg zijn van het plaatsen van wissels, is het verplaatsen van deze wissels naar een meer zuidelijk gelegen locatie (voor begraafplaats Soestbergen) een effectieve maatregel. Het verplaatsen van de wissels kan effect hebben op de opvolgtijden, seinplaatsing, de opbouw van de spoorbaan en de spoorligging. 7.3.2. Mogelijke maatregelen aan de transmissie Ook voor het transmissiepad van bron naar ontvanger is het mogelijk om maatregelen te nemen om trillingen te reduceren. Over het algemeen geldt dat hoe dichter maatregelen bij de bron of ontvanger worden ingezet in het transmissiepad, hoe effectiever ze zijn. De volgende maatregelen zijn mogelijk, afhankelijk van de locatie: T.1. Een holle ruimte in de bodem, ingeklemd door damwanden. Deze holle ruimte fungeert als trillingsscherm. Hierbij zijn diverse afmetingen mogelijk. Onder de HOV is deze constructie lastig in te passen i.v.m. de fundering van de HOV-baan, verder dient deze constructie in open gebied te worden afgeschermd om erin vallen te voorkomen; T.2. Betonnen trillingsscherm (Ondergrondse Trillingsreducerende Constructie, OTC) aanleggen. Bij een trillingsscherm zijn diverse afmetingen mogelijk; T.3. Beklede keerwand aanleggen. Een beklede diepwand is een trillingsscherm dat aan minimaal één zijde bekleed is met zacht materiaal om een maximale impedantiesprong te bereiken; T.4. Zettingsvrije plaat onder het spoor. Het toepassen van een zettingsvrije plaat onder de sporen kan voor een reductie van trillingen zorgen door de hogere stijfheid van de zettingsvrije plaat, vergeleken met een aardebaan. Op sommige locaties (verhoogd talud) kan een zettingsvrije plaat de trillingssterkte echter verhogen; T.5. Aanleggen of verdiepen van spoorsloot of vaart. Een spoorsloot heeft een vergelijkbare werking als een holle ruimte in de bodem; T.6. Aanpassingen aan spoortalud. De geometrie van het spoortalud heeft invloed op de trillingssterkte. Een steil talud of verticale wand kan tot een trillingsreductie leiden ten opzichte van een flauw talud; T.7. Shredded tires (rubberen mat) onder het spoor. Deze maatregel heeft alleen hoogfrequent effect, en kan op een stijve bodem de trillingssterkte vergroten. Daarom wordt deze maatregel niet nader beschouwd. 7.3.3. Mogelijke maatregelen aan de ontvanger De laatste categorie maatregelen zijn maatregelen aan de ontvanger, aan de woningen. Nadeel van deze categorie is dat eigenlijk alle opties grote impact hebben op de omwonenden en vrijwel niet uitvoerbaar zijn voor bestaande woningen. De volgende maatregelen zijn mogelijk: O.1. Amoveren. De woningen worden opgekocht en de bewoners dienen te verhuizen. Nadeel van deze optie is zowel dat ze erg kostbaar is als dat het


42/56

een grote impact heeft op de omwonenden; O.2. Verstijven van vloeren en muren. In veel woningen zorgt een grote overdracht, veroorzaakt door slappe vloeren en muren, ervoor dat hoge trillingssterktes worden bereikt op hoger gelegen verdiepingen. Het verstijven van vloeren en muren is een effectieve maatregel om de trillingssterkte op hoger gelegen verdiepingen te reduceren. Nadeel van deze optie is eveneens de grote impact op omwonenden. Ook is het niet bij elk type bouw mogelijk om effectieve verstijvingsmaatregelen uit te voeren. Deze maatregelen zijn nog niet eerder uitgevoerd aan bestaande woningen. 7.3.4. Maatregelen voor nader onderzoek Voor deelgebied Pelikaanstraat is een inschatting gemaakt van de uitvoerbaarheid (onder meer of het wettelijk en ruimtetechnisch mogelijk is om de maatregel te treffen) en effectiviteit van maatregelen. Deze inschatting heeft plaatsgevonden op basis van expert judgment, zie Tabel 7-1. Maatregelen die negatief (-) of nagenoeg geen effect (0) scoren op effectiviteit of negatief scoren op uitvoerbaarheid worden niet nader onderzocht.

Tabel 7-1 Mogelijke trillingsmaatregelen Maatregel

Uitvoerbaarheid

Effectiviteit

Nader onderzoeken

Bronmaatregelen B.1

Snelheidsaanpassing goederentreinen

-

+

nee

B.2

Ander spoorstaafprofiel

0

0

nee

B.3

Verwijderen wissels

+

+

ja

Transmissiemaatregelen T.1

Holle ruimte in de bodem onder HOV

0

+

nee

T.2

Trillingsscherm van beton

+

+

ja

T.3

Beklede keerwand

+

+

ja

T.4

Zettingsvrije plaat onder spoor

+

+

ja

T.5

Sloot aanleggen

-

+

nee

T.6

Aanpassen spoortalud

-

+

nee

T.7

Shredded tires onder spoor

+

0

nee

Ontvangermaatregelen O.1

Amoveren woningen

-

+

nee

O.2.

Verstijven van vloeren en muren

0

+

ja

Op basis van Tabel 7-1 worden een aantal maatregelen nader gedetailleerd in de volgende paragrafen.


43/56

7.4

Detaillering bronmaatregelen

Als mogelijke bronmaatregel is het verplaatsen van de wissels onderzocht. De wissels in het tweede spoor, gezien vanaf de woningen, zorgen voor een overschrijding, omdat de goederentreinen over dit spoor rijden. Voor voldoende effectiviteit van deze maatregel dienen de wissels uit dit spoor verplaatst te worden naar een meer zuidelijk gelegen locatie. Om te voorkomen dat de verplaatste wissels bij andere gebouwen voor een toename in de trillingssterkte zorgen, dienen de wissels voor de begraafplaats Soestbergen te worden geplaatst, ter hoogte van hectometer 37.1. Op die positie zijn geen gebouwen in de onmiddellijke nabijheid van de wissels. De woningen aan de overzijde van het spoor (Kariboestraat, Tolsteegplantsoen) ondervinden geen toename in trillingshinder van het verplaatsen van deze wissels gezien de grote afstand tot de wissels. Voor Pelikaanstraat 39 is de plansituatie zonder en met deze maatregel weergegeven in Figuur 7-3.

Figuur 7-3 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant B.3 De reductie in trillingssterkte is weergegeven in Tabel 7-2. Tabel 7-2 Effectiviteit bronmaatregelen Reductie t.o.v. Variant B.3

vmax ref

vmax plan

vmax plan + maatregel

Ref

Plan

voldoet

0.48

0.67

0.39

-19 %

-42 %

ja

Na het verwijderen van de wissels voldoet deelgebied Pelikaanstraat aan de BTS. De gevolgen van het verplaatsen van de wissels op de lijnvoering, de onderbouw, seinplaatsing en opvolgtijden dienen nader onderzocht te worden.


44/56

7.5

Detaillering transmissiemaatregelen

Er zijn vier verschillende types transmissiemaatregelen onderzocht: 1. Holle ruimte onder HOV-baan; 2. Trillingsscherm van beton; 3. Beklede keerwand; 4. Zettingsvrije plaat in het tweede spoor. De eerste drie maatregelen zijn verschillende types trillingsschermen, de laatste maatregel wordt onder het spoor genomen. De verschillende maatregelen worden in de volgende subparagrafen nader toegelicht. 7.5.1. Holle ruimte onder HOV-baan Er zijn twee verschillende holle ruimtes onder de HOV-baan doorgerekend met een verschillende diepte. Aan weerszijden van de holle ruimtes zijn verankerde damwanden geplaatst.

De eigenschappen van de varianten zijn weergegeven in Tabel 7-3, de materiaaleigenschappen zijn weergegeven in Bijlage I. Tabel 7-3 Modelparameters voor holle ruimte onder HOV-baan Variant

Materiaal

Parameter

Waarde

Variant T.1.a: holle ruimte onder HOV-baan, 2 m diep Luchtspleet Damwanden

Diepte

2 m onder maaiveld (tot 0 m NAP)

Breedte

0.7 m

Type

AZ 24, verankerd

Diepte

4m

Variant T.1.b: holle ruimte onder HOV-baan, 4 m diep Luchtspleet Damwanden

Diepte

4 m onder maaiveld (tot -2 m NAP)

Breedte

0.7 m

Type

AZ 50, verankerd

Diepte

8m

Om het effect van een maatregel te bepalen is de plansituatie met en zonder maatregel gemodelleerd in Geovib. Voor alle modellen is het tertsbandspectrum van een trillingssignaal bepaald, en door de situatie met maatregel te delen op de situatie zonder maatregel, kan de effectiviteit als ratio worden bepaald. De modellen voor de verschillende varianten met de bijbehorende ratio’s zijn weergegeven in Bijlage IV. Vervolgens zijn de effectratio’s verrekend met de gemeten trillingssterktes voor Pelikaanstraat 39. De trillingssterkte per gemeten treinpassage voor de plansituatie met en zonder maatregel is eveneens weergegeven in Bijlage IV. De effectiviteit van de varianten is weergegeven in Tabel 7-4. Tabel 7-4 Effectiviteit holle ruimte onder HOV-baan Reductie t.o.v. vmax ref

vmax plan


Ref

Plan

voldoet

T.1.a

0.48

0.67

0.74

+54 %

+10 %

nee

T.1.b

0.48

0.67

0.74

+54 %

+10 %

nee

Variant


45/56

De holle ruimte onder de HOV-baan zorgt voor een toename in de trillingssterkte, vooral door de laagfrequente versterking. Deze maatregel heeft dus geen effect, daarnaast is deze maatregel moeilijk inpasbaar in verband met de fundering van de HOV-baan. Trillingsscherm van beton Er zijn zeven verschillende betonnen trillingsschermen doorgerekend. Er is gevarieerd in positie (als fundering onder de HOV-baan en op de scheiding tussen straat en trottoir), in dikte (0.5 en 1 m) en in diepte. 7.5.2.

De eigenschappen van de varianten zijn weergegeven in Tabel 7-5, de materiaaleigenschappen zijn weergegeven in Bijlage I. Tabel 7-5 Modelparameters voor betonnen trillingsscherm Variant

Materiaal

Parameter

Waarde

Variant T.2.a: fundering HOV, 1 m dik, 16 m diep Beton

Diepte


Dikte

1m

Variant T.2.b: fundering HOV, 0.5 m dik, 16 m diep Beton

Diepte


Dikte

0.5 m

Variant T.2.c: trillingsscherm op scheiding trottoir en straat, 0.5 m dik, 2 m diep Beton

Diepte

2 m onder maaiveld (tot 0m NAP)

Dikte

0.5 m

Variant T.2.d: trillingsscherm op scheiding trottoir en straat, 0.5 m dik, 4 m diep Beton

Diepte

4 m onder maaiveld (tot --2 m NAP)

Dikte

0.5 m

Variant T.2.e: trillingsscherm op scheiding trottoir en straat, 1 m dik, 12 m diep Beton

Diepte


Dikte

1m

Variant T.2.f: trillingsscherm op scheiding trottoir en straat, 1 m dik, 17 m diep Beton

Diepte


Dikte

1m

Variant T.2.g: trillingsscherm op scheiding trottoir en straat, 1 m dik, 22 m diep Beton

Diepte


Dikte

1m

Om het effect van een maatregel te bepalen is de plansituatie met en zonder maatregel gemodelleerd in Geovib. Voor alle modellen is het tertsbandspectrum van een trillingssignaal bepaald, en door de situatie met maatregel te delen op de situatie zonder maatregel, kan de effectiviteit als ratio worden bepaald. De modellen voor de verschillende varianten met de bijbehorende ratio’s zijn weergegeven in Bijlage IV. Vervolgens zijn de effectratio’s verrekend met de gemeten trillingssterktes voor Pelikaanstraat 39. De trillingssterkte per gemeten treinpassage voor de plansituatie met en zonder maatregel is eveneens weergegeven in Bijlage IV. De effectiviteit van de varianten is weergegeven in Tabel 7-6.


46/56

Tabel 7-6 Effectiviteit trillingsscherm van beton Reductie t.o.v. vmax ref

vmax plan


Ref

Plan

T.2.a

0.48

0.67

0.60

+25 %

-10 %

ja

T.2.b

0.48

0.67

0.64

+33 %

-4 %

nee

T.2.c

0.48

0.67

0.73

+52 %

+9 %

nee

T.2.d

0.48

0.67

0.73

+52 %

+9 %

nee

T.2.e

0.48

0.67

0.64

+33 %

-4 %

nee

T.2.f

0.48

0.67

0.55

+15 %

-18 %

ja

T.2.g

0.48

0.67

0.49

+2 %

-27 %

ja

Variant

voldoet

De panden aan de Pelikaanstraat hebben vooral laagfrequent een hoge overdracht tussen fundering en midden vloerveld. Een effectieve maatregel dient daarom voldoende laagfrequente demping te hebben. Trillingsschermen van beton hebben vooral laagfrequent vrijwel geen demping en zijn daarom minder effectief. Pas vanaf grote diepte (ca. 15 meter onder maaiveld) en voldoende dikte (minimaal 1 meter dikte) zijn trillingsschermen voldoende effectief (varianten T.2.a, T.2.f en T.2.g). 7.5.3. Beklede keerwand Er zijn zes verschillende beklede keerwanden doorgerekend. Er is gevarieerd in diepte en bekleding (enkel- of dubbelzijdig).

De eigenschappen van de varianten zijn weergegeven in Tabel 7-7, de materiaaleigenschappen zijn weergegeven in Bijlage I. Tabel 7-7 Modelparameters voor beklede keerwand Variant

Materiaal

Parameter

Waarde

Variant T.3.a: Beklede diepwand, 17 m diep, bekleed aan spoorzijde Beton Rubber

Diepte


Dikte

1m

Diepte

17 m, aan spoorzijde

Dikte

0.12 m

Variant T.3.b: Beklede diepwand, 17 m diep, bekleed aan beide zijden Beton Rubber

Diepte


Dikte

1m

Diepte

17 m, aan beide zijden

Dikte

0.12 m

Variant T.3.c: Beklede diepwand, 22 m diep, bekleed aan spoorzijde Beton Rubber

Diepte


Dikte

1m

Diepte


Dikte

0.12 m

Variant T.3.d: Beklede diepwand, 22 m diep, bekleed aan beide zijden Beton Rubber

Diepte


Dikte

1m

Diepte



47/56

Dikte

0.12 m

Variant T.3.e: Beklede diepwand, 12 m diep, bekleed aan spoorzijde Beton Rubber

Diepte


Dikte

1m

Diepte


Dikte

0.12 m

Variant T.3.f: Beklede diepwand, 12 m diep, bekleed aan beide zijden Beton Rubber

Diepte


Dikte

1m

Diepte


Dikte

0.12 m

Om het effect van een maatregel te bepalen is de plansituatie met en zonder maatregel gemodelleerd in Geovib. Voor alle modellen is het tertsbandspectrum van een trillingssignaal bepaald, en door de situatie met maatregel te delen op de situatie zonder maatregel, kan de effectiviteit als ratio worden bepaald. De modellen voor de verschillende varianten met de bijbehorende ratio’s zijn weergegeven in Bijlage IV. Vervolgens zijn de effectratio’s verrekend met de gemeten trillingssterktes voor Pelikaanstraat 39. De trillingssterkte per gemeten treinpassage voor de plansituatie met en zonder maatregel is eveneens weergegeven in Bijlage IV. De effectiviteit van de varianten is weergegeven in Tabel 7-8. Tabel 7-8 Effectiviteit beklede diepwand Reductie t.o.v. Variant T.3.a

vmax ref

vmax plan


Ref

Plan

voldoet

0.48

0.67

0.46

-4 %

-31 %

ja

T.3.b

0.48

0.67

0.42

-13 %

-37 %

ja

T.3.c

0.48

0.67

0.53

+10 %

-21 %

ja

T.3.d

0.48

0.67

0.49

+2 %

-27 %

ja

T.3.e

0.48

0.67

0.63

+31 %

-6 %

nee

T.3.f

0.48

0.67

0.57

+19 %

-15 %

ja

Vrijwel alle ontwerpen van de beklede keerwand zijn voldoende effectief door de grote impedantiesprong. Dankzij de rubberen bekleding neemt de demping fors toe, vooral laagfrequent. Aan weerszijden bekleden van de diepwanden (varianten T.3.b, T.3.d en T.3.f) zorgt voor zo’n 6 tot 9 procentpunt extra demping ten opzichte van enkelzijdig bekleden (varianten T.3.a, T.3.c en T.3.e). Alleen variant T.3.e (12 m diep, enkelzijdig bekleed) heeft onvoldoende effectiviteit, de diepere varianten zijn allemaal voldoende effectief. Zettingsvrije plaat Er is één variant met een zettingsvrije plaat doorgerekend. De zettingsvrije plaat is gerealiseerd onder het tweede spoor, gezien vanaf de woningen, omdat hier de goederentreinen overheen rijden die de overschrijdingen veroorzaken. 7.5.4.

De eigenschappen van het model zijn weergegeven in Tabel 7-9, de materiaaleigenschappen zijn weergegeven in Bijlage I.


48/56

Tabel 7-9 Modelparameters voor beklede keerwanden Variant

Materiaal

Parameter

Waarde

Variant T.4: Zettinsvrije plaat onder spoor 2 Betonplaat Betonpalen

Diepte

1m

Breedte

5m

Diameter

0.46 m

Diepte

16.5 m

Om het effect van een maatregel te bepalen is de plansituatie met en zonder maatregel gemodelleerd in Geovib. Voor de zettingsvrije plaat is het tertsbandspectrum van een trillingssignaal bepaald, en door de situatie met maatregel te delen op de situatie zonder maatregel, kan de effectiviteit als ratio worden bepaald. Het model met de bijbehorende ratio is weergegeven in Bijlage IV. Vervolgens is de effectratio verrekend met de gemeten trillingssterktes voor Pelikaanstraat 39. De trillingssterkte per gemeten treinpassage voor de plansituatie met en zonder maatregel is eveneens weergegeven in Bijlage IV. De effectiviteit van de variant is weergegeven in Tabel 7-10. Tabel 7-10 Effectiviteit zettingsvrije plaat onder spoor 2 Reductie t.o.v. Variant T.4

vmax ref

vmax plan


Ref

Plan

voldoet

0.48

0.67

0.55

+15 %

-18 %

ja

De zettingsvrije plaat is voldoende effectief. Nadeel bij de toepassing van een zettingsvrije plaat is het risico op zettingsverschillen bij de overgang tussen aardebaan en zettingsvrije plaat na verloop van tijd. Deze zettingsverschillen treden na verloop van tijd op en zijn nieuwe trillingsbronnen die de trillingssterkte kunnen verergeren.


49/56

7.6

Detaillering ontvangermaatregelen

Als maatregel aan de ontvanger is het verstijven van vloeren en muren effectief. Het effect van deze maatregel is op voorhand onduidelijk en is woningspecifiek. Het is daarom niet mogelijk om op voorhand een kosteninschatting te geven van een effectieve maatregel. Wel staat vast dat dergelijke maatregelen ingrijpend zijn (bewoners kunnen gedurende langere tijd niet thuis zijn, hoge kosten) en niet altijd mogelijk. Het nemen van deze maatregelen is niet nader onderzocht.


50/56

7.7

Effectiviteit en kosten maatregelen

Op basis van de toenamecontouren van stap 2, zie Figuur 7-2, wordt een maximale toename van 39 procent berekend in de Pelikaanstraat, op basis van stap 3 (Pelikaanstraat 39) een toename van 40 procent. Een maatregel dient dus een minimale reductie van 10 procent te hebben ten opzichte van de plansituatie zonder maatregelen (maximaal 30 procent toename ten opzichte van de referentiesituatie). Voor elke variant zijn de kosten per strekkende meter bepaald. Voor variant 0, het verplaatsen van de wissels, kunnen de kosten niet inzichtelijk worden gemaakt, dit betreft een ontwerpwijziging. Voor de overige maatregelen zijn de kosten per meter weergegeven in Tabel 7-11. Er is eveneens aangegeven of de vereiste maximale toename van 30 procent ten opzichte van de referentiesituatie wordt gehaald, en of een maatregel dus voldoet. De in Tabel 7-11 weergegeven kosten zijn de bouwkosten. Kosten van omgevingsaspecten, engineering en speciale uitvoeringsmethodes zijn hierin niet opgenomen. De totale uitvoeringskosten zijn dus aanzienlijk hoger dan de hier weergegeven kosten. Tabel 7-11 Effectiviteit en kosten maatregelen Reductie t.o.v. Variant

Ref

Plan

B.3

-19 %

-42 %

T.1.a

+54 %

+10 %

T.1.b

+54 %

T.2.a

+25 %

1)

Kosten / m

Totale kosten

1)

Voldoet ja

€ 2.100

€ 137.000

nee

+10 %

€ 7.400

€ 481.000

nee

-10 %

€ 14.700

€ 956.000

ja

T.2.b

+33 %

-4 %

€ 7.300

€ 475.000

nee

T.2.c

+52 %

+9 %

€ 900

€ 59.000

nee

T.2.d

+52 %

+9 %

€ 1.800

€ 117.000

nee

T.2.e

+33 %

-4 %

€ 11.000

€ 715.000

nee

T.2.f

+15 %

-18 %

€ 14.600

€ 1.014.000

ja

T.2.g

+2 %

-27 %

€ 20.200

€ 1.313.000

ja

T.3.a

-4 %

-31 %

€ 17.700

€ 1.151.000

ja

T.3.b

-13 %

-37 %

€ 19.800

€ 1.287.000

ja

T.3.c

+10 %

-21 %

€ 22.900

€ 1.489.000

ja

T.3.d

+2 %

-27 %

€ 25.700

€ 1.671.000

T.3.e

+31 %

-6 %

€ 12.500

€ 813.000

nee

T.3.f

+19 %

-15 %

€ 14.000

€ 910.000

ja

T.4

+15 %

-18 %

€ 11.000

€ 927.000

ja

1)

ja

Bouwkosten. Kosten van omgevingsaspecten, engineering en speciale uitvoeringsmethodes zijn hierin

niet opgenomen.

Voor voldoende effectiviteit van de maatregelen dient een woning te worden afgeschermd onder een voldoende grote hoek. Hierdoor resulteert een vereiste lengte van een trillingsscherm van 65 meter, zie Figuur 7-4, tussen Pelikaanstraat 35 en 45. De zettingsvrije plaat dient de bron af te schermen (de twee puntstukken in het tweede spoor) en moet daarom een lengte hebben van 85 meter, zie Figuur 7-4. Het nadeel van zettingsvrije platen is het risico op zettingsverschillen in het spoor aan


51/56

het begin en einde van de zettingsvrije plaat. Daarom verdient het de voorkeur om een zettingsvrije plaat te maken van 85 meter lengte in plaats van twee korte stukken (onder de puntstukken van de wissels) van 25 meter, op deze manier resulteren minder potentiële trillingsbronnen. De totaalkosten per maatregel zijn, op basis van deze lengtes, weergegeven in Tabel 7-11.

Figuur 7-4 Maatregelgebied


52/56

Door de kosten per maatregel uit te zetten als functie van de toename in trillingssterkte ten opzichte van de referentiesituatie, kan een keuze worden gemaakt uit de mogelijke maatregelen, zie Figuur 7-5. Alleen maatregelen die een toename van maximaal 30 procent kennen, worden meegenomen, alle overige maatregelen zorgen niet voor voldoende reductie in trillingssterkte conform de BTS artikel 6 lid 2. Uit Figuur 7-5 blijkt een duidelijke correlatie tussen kosten en effectiviteit. Op basis van de trendlijn in Figuur 7-5 kan worden gesteld dat trillingsreducerende maatregelen bij de Pelikaanstraat voor voldoende effectiviteit minimaal rond de € 800.000 zullen kosten.

Figuur 7-5 Kosten van maatregelen afgezet tegen de effectiviteit (toename t.o.v. referentiesituatie in procenten). Voorgestelde maatregel is weergegeven met een blauwe cirkel eromheen Ten einde kapitaalvernietiging te voorkomen, wordt voorgesteld om de meest goedkope maatregel met voldoende effectiviteit te selecteren, deze is in Figuur 7-5 weergegeven met een blauwe rand eromheen (variant T.3.f, trillingsscherm tot 12 m onder maaiveld en aan weerszijden bekleed met rubber). De zettingsvrije plaat onder spoor 2 (variant T.4) heeft iets hogere kosten en eveneens iets hogere effectiviteit als variant T.3.f, maar vanwege het risico op zettingsverschillen na verloop van tijd bij variant T.4, wordt variant T.3.f geprefereerd boven variant T.4. Voor de Pelikaanstraat is een bedrag nodig van indicatief €900.000 aan bouwkosten voor variant T.3.f. Verdeeld over de 10 adressen met overschrijdingen komt dit neer op een bedrag van ongeveer € 90.000 aan bouwkosten per adres.


53/56

Het inpassen van een trillingsscherm is moeilijk op deze locatie door de beperkte bereikbaarheid en ruimte. Om een trillingsscherm in te passen dient de straat voor langere tijd te worden afgesloten en moeten kabels en riool- en waterleidingen worden verlegd. Het verplaatsen van de wissels in het tweede spoor, gezien vanaf de woningen, heeft als maatregel de voorkeur vanuit kosten- en effectiviteitsoogpunt.


54/56

8

Conclusies

Op de locatie Pelikaanstraat zijn metingen uitgevoerd om de trillingssterkte vóór de wijziging in sporenlay-out vast te stellen. In dit onderzoek worden de resultaten van deze meting gepresenteerd. Middels een aantal verschillende onderzoeken is het effect van de wijzigingen op deze locatie vastgesteld. Met behulp van deze effecten is een prognose gemaakt voor de plansituatie na Sporen in Utrecht. Uit de prognose van de trillingssterkte voor de plansituatie blijkt dat er overschrijdingen van toetswaarden zullen optreden in een gedeelte van het onderzoeksgebied Pelikaanstraat (bij 10 adressen) door de plaatsing van een aantal wissels. De meest effectieve maatregel om de trillingssterkte te reduceren is het verplaatsen van de wissels in het tweede spoor (gezien vanaf de woningen) naar een meer zuidelijk gelegen locatie (voor de begraafplaats Soestbergen, daar zorgen de wissels niet voor een toename in trillingssterkte bij andere gebouwen). Omdat de gevolgen van deze maatregel voor de lijnvoering en opvolgtijden niet bekend zijn, zijn daarnaast maatregelen in de bodem onderzocht. Met behulp van modellen is een groot aantal maatregelen doorgerekend. Uit deze analyse blijkt dat de meest goedkope maatregel met voldoende effectiviteit een met rubber beklede keerwand is tot 12 meter onder maaiveld op de scheiding tussen straat en trottoir in de Pelikaanstraat. Het inpassen van een trillingsscherm is moeilijk op deze locatie door de beperkte bereikbaarheid en ruimte. Om een trillingsscherm in te passen dient de straat voor langere tijd te worden afgesloten en moeten kabels en riool- en waterleidingen worden verlegd.


55/56

Colofon

Opdrachtgever

Uitgave

ProRail

Movares Nederland B.V. Divisie Infra Geo Engineering & Ondergrondse Inrichting Daalse Kwint G 3.00 Postbus 2855 3500 GW Utrecht

Telefoon Telefax

030-265 5322 030-265 5051

Ondertekenaar

ir. P.M. Boon Adviseur Dynamica en Modellering

Projectnummer

RL121371


56/56

Bijlage I Gehanteerde grondopbouw en materiaaleigenschappen Voor het opstellen van de Geovib modellen is sondering 531/801 gebruikt. Deze sondering is weergegeven in Figuur I-1. De bijbehorende parameters van de grondlagen, zoals gebruikt in het Geovib-model voor deze locatie, zijn weergegeven in Tabel I-1 en voor de overige materialen in Tabel I-2.

Figuur I-1 Sondering 531/801

Tabel I-1 Grondparameters voor sondering 531/801 grondsoort

diepte [m]

qc [MPa]

van

tot

2

fw [%]

Gdyn [MPa]

ρ [kg/m ]

ν[-]

Cschuif [m/s]

ζ [%]

klei

2

1

2

2

24

1600

0.48

123

4

klei

1

0

4

0.9

33

1800

0.48

135

4

zand

0

-1

6

0.9

49

2000

0.45

156

3

zand

-1

-2

8

0.9

65

2000

0.45

181

3

zand

-2

-7

9

0.9

73

2000

0.45

192

3

zand

-7

-8

11

0.9

90

2000

0.45

212

3

zand

-8

-9

16

0.5

97

2000

0.45

221

3

zand

-9

-10

12

0.5

73

2000

0.45

191

3

zand

-10

-11

9

0.9

73

2000

0.45

192

3

zand

-11

-12

10

0.9

82

2000

0.45

202

3

zand

-12

-13

14

0.9

114

2000

0.45

239

3

zand

-13

-14

19

1

163

2000

0.45

286

3

zand

-14

-15

25

1

215

2000

0.45

328

3

zand

-15

-16

18

0.8

138

2000

0.45

263

3

zand

-16

-17

15

0.5

91

2000

0.45

214

3

zand

-17

-18

19

1.1

171

2100

0.45

286

3

zand

-18

-19

26

1.1

235

2100

0.45

334

3

zand

-19

-20

26

0.9

212

2100

0.45

318

3

zand

-20

-21

26

0.9

212

2100

0.45

318

3

zand

-21

-30

26

0.9

212

2100

0.45

318

3

Tabel I-2 Materiaaleigenschappen overige materialen Materiaal

3

E-modulus (MPa) 600

Dichtheid (kg/m ) 1650

Poisson’s ratio (-) 0.45

Relatieve demping (%) 2

Funderingsbeton

35000

2500

0.20

0.1

Damwand

7304

2000

0.10

1

Beton trillingsscherm

30000

2400

0.20

0.1

4.16

710

0

5

Ballast

Rubber

Bijlage II Gegevens metingen De gegevens van de voor dit onderzoek uitgevoerde metingen zijn weergegeven in Tabel II-1. Alle metingen zijn uitgevoerd door Movares Nederland B.V. Tabel II-1 Gegevens metingen Meting Onderzoek Metingen t.b.v. wissels

Start meting

Einde meting

Uitgevoerd door

4 maart 2011

13:00

4 maart 2011

16:30

Ir. P.M. Boon

10 maart 2011

9:00

10 maart 2011

11:00

M. van Dokkum

25 maart 2011

12:00

25 maart 2011

15:30

Pelikaanstraat 9

28 maart 2011

10:30

1 april 2011

8:30

Ir. W.N. Oskam

Pelikaanstraat 39

15 maart 2011

9:00

16 maart 2011

9:00

Ir. P.M. Boon

Valproefmetingen

27 mei 2011

Ir. P.M. Boon

Ir. W.N. Oskam Drs. W. Gardien Ir. P.M. Boon

Bijlage III Locatie-onafhankelijke parameters in prognosemodel In het prognosemodel wordt gebruik gemaakt van een aantal locatie-onafhankelijke parameters: 1. De relatie tussen treinsnelheid en trillingssterkte; 2. De geometrische uitbreidingsfactor n in de Barkan-vergelijking; 3. De invloed van wissels en (zettingsverschillen) bij kunstwerken. Bovenstaande parameters worden in deze bijlage nader toegelicht.

Treinsnelheid De relatie tussen treinsnelheid en trillingssterkte is tot een ruime marge van de kritische treinsnelheid lineair. Door middel van het uitvoeren van een meting gedurende langere tijd is deze aanname geverifieerd. In Figuur III-1 is de trillingssterkte per treinpassage, in drie verschillende meetrichtingen en voor verschillende treintypes, weergegeven als functie van de treinsnelheid in m/s. Voor passagierstreinen en lichte goederentreinen is een duidelijk lineair verband zichtbaar tussen trillingssterkte en treinsnelheid, alleen bij volle kalktreinen is deze relatie minder duidelijk zichtbaar. In dit onderzoek wordt voor alle treintypes een lineair verband aangenomen tussen de trillingssterkte en de treinsnelheid.

Figuur III-1 Relatie tussen trillingssterkte en treinsnelheid voor, van boven naar beneden, VIRM’s, SLT’s, volle erstreinen, volle kalktreinen en overige goederentreinen.

Geometrische uitbreidingsfactor In het prognosemodel wordt een frequentie-afhankelijke Barkanvergelijking gebruikt. De geometrische uitbreidingsfactor is zowel frequentie- als afstandsafhankelijk. De gehanteerde Barkanvergelijking luidt:

r  V (r , f ) = V (r0 , f ) ⋅  0  r 

n (r , f

)

⋅ e −α (r )(r − r0 )

De geometrische uitbreidingsfactor is bepaald uit metingen op meerdere locaties, en is verschillend voor verschillende types bronnen. De gebruikte formule voor de geometrische uitbreidingsfactor luidt:

(

n (r , f ) = r − p ( f )

)

2

In deze formule is p een frequentie-afhankelijke machtsfactor die experimenteel wordt bepaald, uit bijvoorbeeld valproeven of maaiveldmetingen aan treinpassages. Voor treinen en puntbronnen (zoals wissels en kunstwerkovergangen) zijn de geometrische uitbreidingsfactoren als functie van de frequentie en de afstand weergegeven in Figuur III-2. Vooral voor doorgaand spoor is er een sterke frequentie-afhankelijkheid, voor puntbronnen minder.

Figuur III-2 Geometrische uitbreidingsfactor voor doorgaand spoor (links) en voor puntbronnen (rechts)

Invloed wissels en kunstwerken De invloed van wissels en kunstwerken wordt verrekend met behulp van toeslagfactoren op het trillingssignaal van een doorgaande trein. Omdat de staat van onderhoud van wissels sterk wisselend is, is de spreiding in de wisseltoeslag ook erg groot, zie Figuur III-3. De invloed van wissels is vooral groot in het frequentiegebied van 6 tot 12 Hz.

Figuur III-3 Toeslagfactor voor wissels en kunstwerken De invloed van kunstwerken is iets kleiner dan de invloed van wissels, en sterk afhankelijk van de kwaliteit van de overgang van aardebaan naar kunstwerk. Voor nieuw aangelegd spoor is de invloed erg klein, en is de weergegeven toeslagfactor conservatief. Voor spoor dat al geruime tijd op een locatie ligt, en waar nog geen onderhoud aan heeft plaatsgevonden, kan de toeslagfactor sterk oplopen.

Bijlage IV Modellen van maatregelen Deze bijlage bevat een weergave van de doorgerekende varianten van maatregelen. Per maatregel is een doorsnede gegeven van het 3D eindige elementen model in Geovib, inclusief maatregel. Per variant is het tertsbandspectrum bepaald van een trillingssignaal. Door dit tertsbandspectrum van de situatie met maatregel te delen door de situatie zonder maatregel, wordt een toeslagfactor verkregen waarmee de effectiviteit van de variant wordt uitgedrukt. Wanneer de toeslagfactor kleiner is dan 1, neemt de trillingssterkte ten gevolge van de maatregel af, bij een toeslagfactor groter dan 1 neemt de trillingssterkte toe.

Holle ruimte onder HOV-baan (T.1) Voor de holle ruimte onder de HOV-baan zijn twee varianten doorgerekend, zie Figuur IV-1 en Figuur IV-2. Deze maatregelen bestaan uit een holle ruimte, aan weerszijden omgeven door verankerde damwanden. Beide varianten hebben alleen hoogfrequent effect (ratio kleiner dan 1).

Figuur IV-1 Model voor variant T.1.a (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-2 Model voor variant T.1.b (links) en effectiviteit (rechts) De ratio’s zijn gebruikt om voor meetlocatie Pelikaanstraat 39 de trillingssterkte per treinpassage in de plansituatie met maatregel te bepalen, zie Figuur IV-3 en Figuur IV-4. Er is weinig verschil tussen beide varianten, beide varianten verergeren de trillingssterkte licht.

Figuur IV-3 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.1.a

Figuur IV-4 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.1.b

Betonnen trillingsscherm (T.2) Voor de betonnen trillingsschermen zijn zeven varianten doorgerekend, zie Figuur IV-5 tot en met Figuur IV-11. Deze maatregelen bestaan uit een keerwand van beton in de bodem. Alle varianten hebben vooral hoogfrequent effect, de kleine trillingsschermen hebben geen significant effect. De effectiviteit neemt toe met de dikte en met de diepte van het trillingsscherm.


Figuur IV-6 Model voor variant T.2.b (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-7 Model voor variant T.2.c (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-8 Model voor variant T.2.d (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-9 Model voor variant T.2.e (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-10 Model voor variant T.2.f (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-11 Model voor variant T.2.g (links) en effectiviteit (rechts) De ratio’s zijn gebruikt om voor meetlocatie Pelikaanstraat 39 de trillingssterkte per treinpassage in de plansituatie met maatregel te bepalen, zie Figuur IV-12 tot en met Figuur IV-18. Door het beperkte effect van het trillingsschermen in het laagfrequente gebied is de invloed op de trillingssterkte beperkt. De diepere schermen (meer dan 12 meter diep) reduceren de trillingssterkte wel voldoende, de reducerende werking neemt toe met de diepte.



Figuur IV-14 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.2.c

Figuur IV-15 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.2.d

Figuur IV-16 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.2.e

Figuur IV-17 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.2.f

Figuur IV-18 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.2.g

Beklede keerwand (T.3) Voor de beklede keerwand zijn zes varianten doorgerekend, zie Figuur IV-19 tot en met Figuur IV-24. Deze maatregelen bestaan uit een keerwand van beton die aan een of beide zijden bekleed zijn met rubber. Het rubber zorgt vooral in het gebied tussen 3 en 8 Hz voor een aanzienlijke toename van de demping ten opzichte van een niet beklede keerwand. Rond 10 Hz is het effect beperkt. Ook bij de beklede keerwand neemt de effectiviteit toe met de diepte van de keerwand. Een aan beide zijden beklede wand is effectiever dan een wand die slechts aan een zijde is bekleed.


Figuur IV-20 Model voor variant T.3.b (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-21 Model voor variant T.3.c (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-22 Model voor variant T.3.d (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-23 Model voor variant T.3.e (links) en effectiviteit (rechts)

Figuur IV-24 Model voor variant T.3.f (links) en effectiviteit (rechts) De ratio’s zijn gebruikt om voor meetlocatie Pelikaanstraat 39 de trillingssterkte per treinpassage in de plansituatie met maatregel te bepalen, zie Figuur IV-25 tot en met Figuur IV-30. Alle varianten reduceren de trillingssterkte. Alleen maatregelvariant T.3.e reduceert de trillingssterkte niet voldoende.



Figuur IV-27 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.3.c

Figuur IV-28 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.3.d

Figuur IV-29 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.3.e

Figuur IV-30 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.3.f

Zettingsvrije plaat (T.4) Voor de zettingsvrije plaat is een variant doorgerekend, zie Figuur IV-31, met een zettingsvrije plaat in het spoor dat voor de overschrijdingen zorgt (tweede spoor, gezien vanaf de woningen). Deze maatregel bestaan uit een onderheide betonnen plaat onder het spoor. Afgezien van het gebied rond 20 Hz zorgt de zettingsvrije plaat over het gehele spectrum voor een aanzienlijke afname in trillingssterkte.

Figuur IV-31 Model voor variant T.4 (links) en effectiviteit (rechts) De ratio is gebruikt om voor meetlocatie Pelikaanstraat 39 de trillingssterkte per treinpassage in de plansituatie met maatregel te bepalen, zie Figuur IV-32. Deze maatregel reduceert de trillingssterkte voldoende.

Figuur IV-32 Plansituatie zonder (links) en met maatregelen (recht), variant T.4

Trillingsonderzoek Pelikaanstraat

Recommend Documents