Trafikinducerade vibrationer i byggnader

Figur 1: Trafikinducerande vibrationer i byggnader.

När ett fordon färdas på en väg eller järnväg deformeras den underliggande beläggningen eller rälen då fordonets last fördelas till marken. Om underlaget är jämnt ger denna last upphov till en elastisk deformation som återgår vid avlastning. Om ojämnheter i underlaget eller styvhetsförändringar i marken förekommer ger denna last upphov till dynamiska impulser. Vid sådana förhållanden sprids energin inte bara till närområdet av fordonet, utan spänningsvågor uppstår och breder ut sig genom marken. Vågutbredningen ger upphov till vibrationer på markytan och kan även spridas till byggnader genom dess grundläggning. Trafikinducerade markvibrationer har visat sig vara mest framträdande för lösare jordar, där deformationsamplituderna i jorden är större och de inducerade vibrationerna är av lägre frekvenser än vid styvare jordar.

Lågfrekventa markvibrationer dämpas inte ut med avståndet lika fort som högfrekventa markvibrationer. Om byggnaders egenfrekvenser sammanfaller med det huvudsakliga frekvensinnehållet från källan kan responsen förstärkas väsentligt.
De trafikinducerade markvibrationer är vanligen av för liten storlek för att orsaka skador på byggnader. De kan dock upplevas som störande för människorna som vistas i byggnaden. I den förtätning av städer som pågår nu med nybyggnationer utmed järnvägar och hårt trafikerade vägar, är detta ett problem som har blivit vanligare under de senaste åren.
För att kunna bestämma om man kan bygga i närheten av ett spår eller hård trafikerad väg (och i så fall också kunna dimensionera strukturen) mäts
markvibrationer på platsen för byggnaden. Mätresultaten används vidare för att beräkna vibrationsamplituderna i byggnaden och utifrån detta bedöma om risken för vibrationstörning för planerad konstruktion är mycket liten eller om den bör utredas vidare. I en vidare utredning krävs beräkningar för att kunna bedöma om risken för vibrationsstörning är påtagligt eller om förstärkningsåtgärder krävs för att klara gällande krav för störning av komfort.
Förstärkningsåtgärder mot markvibrationer vidtas enklast vid källan, men vanligen finns väg eller räl där innan byggnaden. Att åtgärda i spridningszonen är då en möjlighet, men kan kräva åtgärder utmed en så lång sträcka att de ligger utanför fastigheten för den planerade byggnaden. Oftast landar det i att förstärkningsåtgärder måste vidtas i byggnaden.
Bedömning om komfortstörning i en byggnad görs utifrån svensk norm (SS 460 48 61) baserad på typ av verksamhet (kontor eller bostad) och frekvensinnehåll i vibrationerna. Normen tar hänsyn till människokroppens känslighet för vibrationer.
I denna artikel presenteras en tydlig metodik för att utvärdera risken för vibrationstörning för en planerad byggnad och vidare hur en analys av förstärkningsåtgärder kan utföras. Exemplet är en nybyggt kontor- och hotellbyggnad vid järnvägsområdet vid Västerås station där en sådan utredning nyligen utförts.

Artikelförfattare
Costin Pacoste, ELU Konsult
Abbas Zangeneh Kamali, ELU Konsult
Lars Hall, NCC
Freddie Karlsson, KTH

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 5/19.