1 „Speicherstadt / Leipziger Straße“

Transcrição

KSZ I n g e n i e u r b ü r o G m b H
10119 Berlin
Torstraße 7
Tel. 030-44008793
Messstelle nach § 26, 28 BImSchG
Güteprüfstelle Schall nach DIN 4109
__________________________________________________________________________________
Erschütterungstechnische Untersuchung
zum Bebauungsplan Nr. 36 - 1
„Speicherstadt / Leipziger Straße“
Landeshauptstadt Potsdam
Projekt-Nr.:
09-091-02
Auftraggeber:
Pro Potsdam GmbH
Pappelallee 4
14469 Potsdam
Vertreter des
Auftraggebers:
Frau Rabbe
Herr Putz
Auftrag vom:
14. Dezember 2011
Abschluss:
16. Januar 2012
Bearbeiter:
Thomas Schenk
Konrad Seubert
Dr.-Ing. Th. Schenk
Fachingenieur für Schallschutz
Bericht 09-091-02
KSZ Ingenieurbüro GmbH
Erschütterungen B-Plan 36-1 "Speicherstadt / Leipziger Straße"
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Inhaltsverzeichnis
1 AUFGABENSTELLUNG .....................................................................................................3
2 BEARBEITUNGSGRUNDLAGEN, ZITIERTE NORMEN UND RICHTLINIEN ....................3
3 ÖRTLICHE SITUATION UND AUSBREITUNGSBEDINGUNGEN......................................4
4 EINFÜHRUNG IN DIE PROBLEMATIK UND ANHALTSWERTE ZUR BEURTEILUNG
VON ERSCHÜTTERUNGSIMMISSIONEN SOWIE RICHTWERTE ZUR BEURTEILUNG
VON SEKUNDÄREM LUFTSCHALL .....................................................................................5
Einwirkungen auf den Menschen.....................................................................................................................6
Einwirkungen auf bauliche Anlagen................................................................................................................9
Sekundärer Luftschall.......................................................................................................................................9
5 METHODISCHES VORGEHEN ..........................................................................................9
6 MESSTECHNIK UND MESSDURCHFÜHRUNG ..............................................................12
7 DARSTELLUNG DER MESSERGEBNISSE.....................................................................14
8 BEURTEILUNG DER MESSERGEBNISSE......................................................................21
Erschütterungen ..............................................................................................................................................21
Sekundärer Luftschall.....................................................................................................................................22
Bericht 09-091-02
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1 Aufgabenstellung
Im Rahmen des gegenwärtig laufenden Bauleitplanverfahrens zur Entwicklung der Speicherstadt an der Leipziger Straße im Süden Potsdams von einem ehemaligen Gewerbegebiet zu einem neuen Wohn-, Freizeit-, Gewerbe- und Dienstleistungsstandort ist eine erschütterungstechnische Untersuchung durchzuführen. Im Rahmen dieser erschütterungstechnischen Untersuchung sind Aussagen zu den an der zukünftig geplanten Bebauung innerhalb des B-Plangebietes zu erwartenden Erschütterungsimmissionen zu treffen.
In der unmittelbaren Nachbarschaft des B-Plangebietes befindet sich die Schienenverkehrsstrecke Berlin - Potsdam - Magdeburg. Durch den Schienenverkehr auf dieser Strecke werden Schwingungen erzeugt, die über Bahnkörper und Erdboden in das B-Plangebiet eingeleitet werden und als Erschütterungs- und/oder Körperschallimmissionen zu Belästigungen
und Störungen der zukünftigen Nutzer im B-Plangebiet führen können. Diese Immissionen
sind prognostisch abzuschätzen und auf der Grundlage der DIN 4150 sowie gegebenenfalls
weiterer Regelwerke zu beurteilen. Im Falle der Überschreitung relevanter Anhalts- oder
Richtwerte sind Vorschläge für Schutzmaßnahmen zu treffen.
2 Bearbeitungsgrundlagen, zitierte Normen und Richtlinien
Normen und Richtlinien
-
BImSchG "Bundes-Immissionsschutzgesetz" vom 15. März 1974
(BGBl I S.721) zuletzt geändert am 26.11.2010
-
24. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz - VerkehrswegeSchallschutzmaßnahmenverordnung (24. BImSchV)
-
DIN 4150 Erschütterungen im Bauwesen.
Teil 1: Vorermittlung von Schwingungsgrößen, Juni 2001
Teil 2: Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden, Juni 1999
Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen, Februar 1999
-
Hinweise zur Messung, Beurteilung und Verminderung von
Erschütterungsimmissionen. Beschluss des Länderausschusses für
Immissionsschutz vom 10. Mai 2000
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-
DIN 45669 Messung von Schwingungsimmissionen.
Teil 1: Schwingungsmesser - Anforderungen und Prüfungen, September 2010
Teil 2: Messverfahren, Juni 2005
Teil 3: Prüfung der Schwingungsmesseinrichtung, Mai 2004
-
DIN 45672 Schwingungsmessungen in der Umgebung von Schienenverkehrswegen
Teil 1: Messverfahren, Dezember 2009
Teil 2: Auswerteverfahren, Juli 1995
-
VDI 2719 Schalldämmung von Fenstern und deren Zusatzeinrichtungen. August 1987
-
Körperschall und Erschütterungsschutz - Leitfaden für den Planer. DB AG,
Ausgabe Februar 1999
-
Said, A.; Grütz, H.-P.; Garburg, R.: Ermittlung des sekundären Luftschalls aus dem
Schienenverkehr. Z. f. Lärmbekämpfung 53 (2006), Nr. 1, S. 12-18
Unterlagen:
-
B-Planentwurf - Planzeichnung B36-1. Stand 07.07.2011
-
Übersicht der Stellungnahmen und Hinweise der Behörden und sonstigen Träger
öffentlicher Belange mit dem Ergebnissen der Prüfung und Abwägung, S. 24,25,
Stand 27.05.2011
-
Äußere und innere Verkehrserschließung der Speicherstadt in Potsdam,
Schlussbericht, StaadtPlan Ingenieur GmbH Potsdam, April 2011
-
Verkehrsdaten für die Strecke Berlin – Magdeburg, im Bereich Hauptbahnhof
Potsdam der Deutschen Bahn AG vom 17.10.2011
-
Fotos und Ergebnisse der Ortsbesichtigung am 09.08.2009
-
Fotos und Ergebnisse des Messtermins am 04.01.2012
3 Örtliche Situation und Ausbreitungsbedingungen
Das B-Plangebiet liegt im Süden Potsdams zwischen der Leipziger Straße als südöstliche
und der Havel als nordwestliche Begrenzung und ist ca. 9 ha groß. Im Norden verläuft in
unmittelbarer Nähe die zweigleisige Bahntrasse Berlin - Magdeburg der Deutschen Bahn
AG, die vom Hauptbahnhof Potsdam kommend unter der B2 hindurch weiter westlich die
Havel über eine Brücke überquert.
Im Osten grenzt das B-Plangebiet an den Leipziger Knoten mit seiner Hauptachse HeinrichMann-Allee – Lange Brücke. Weiter östlich auf der gegenüberliegenden Seite des Leipziger
Knotens erstreckt sich das weitläufige Gelände des Potsdamer Hauptbahnhofes.
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Die wesentlichen Erschütterungsimmissionen im Untersuchungsgebiet werden durch den
Schienenverkehr auf den Gleisen nördlich des B-Plangebietes hervorgerufen. Erschütterungsimmissionen durch den Straßenverkehr sind zu vernachlässigen.
Das Gelände des B-Plangebietes fällt gleichmäßig von der Leipziger Straße mit Höhen zwischen 36 m am Leipziger Knoten im Osten und 32 m über NHN an der südwestlichen Grenze auf einheitlich 29 m am Havelufer nach Nordwesten hin ab. Hierdurch ergibt sich, dass
die anfangs niveaugleich vom Hauptbahnhof kommenden Bahngleise bis zur Brücke über
die Havel in Dammlage übergehen.
Die Lage des Untersuchungsgebietes und der Umgebung ist im Übersichtslageplan im Anhang wiedergegeben.
Die bisherigen Planungen sehen gegenüber der Bahnstrecke Nutzungen als Mischgebiet (MI
4.1 und MI 4.2) sowie als Sonstiges Sondergebiet "Hotel/Kongress" (SO). Die Baugrenzen
des Mischgebietes MI 4.2 liegen etwa 32 m, die des Sondergebietes ca. 35 m und die des
Mischgebietes MI 4.1 38 m von der Gleisachse entfernt. Im Bereich des Mischgebietes MI
4.1 liegt das Brückenwiderlager der Eisenbahnbrücke über die Havel.
4 Einführung in die Problematik und Anhaltswerte zur Beurteilung
von Erschütterungsimmissionen sowie Richtwerte zur Beurteilung
von sekundärem Luftschall
Zur Bewältigung des ständig wachsenden Verkehrsaufkommens spielt der schienengebundene Verkehr eine wesentliche Rolle. Aus Gründen des Umweltschutzes wird angestrebt,
den Anteil des Schienenverkehrs am Gesamtverkehr zu erhöhen. Hierbei darf aber nicht
übersehen werden, dass der Schienenverkehr hinsichtlich seiner Emissionen zwar schadstoffarm, jedoch bezüglich der Lärmbelastung mit ähnlichen und bezüglich der Erschütterungsbelastung mit deutlich größeren Problemen behaftet ist als der Straßenverkehr.
Erschütterungen entstehen hauptsächlich durch Wechselkräfte, die beim Abrollen der Räder
auf den Schienenflächen erzeugt werden. Die durch das Abrollen verursachten Wechselkräfte erzeugen in der Schiene und in den Rädern mechanische Schwingungen, die als Körper-
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schall in den Gleisen und in den Fahrzeugen weitergeleitet und als primärer Luftschall abgestrahlt werden. Zusätzlich werden in tieffrequenten Bereichen mechanische Schwingungen
über den Gleisober- und Gleisunterbau in den Boden eingeleitet. Bei der Ausbreitung dieser
Schwingungen im Boden können sie in die Fundamente benachbarter Gebäude eingeleitet
werden und hier Belästigungen durch Erschütterungen und/oder sekundären Luftschall hervorrufen.
Im Gegensatz zum primären Luftschall sind die durch den sekundären Luftschall sowie
durch Erschütterungen verursachten Immissionen nicht durch Schallschutzfenster und ähnliche Maßnahmen zu verringern. Hierbei sind nur Minderungsmaßnahmen möglich, die auf
eine Verringerung der durch den Schienenverkehr in den Boden eingeleiteten und zum Gebäude übertragenen mechanischen Schwingungen abzielen.
Für die Beurteilung von Erschütterungen auf Gebäude und auf Menschen in Gebäuden sowie von sekundärem Luftschall existieren derzeitig keine verbindlichen Grenzwerte. In DIN
4150 sind Anhaltswerte angegeben, bei deren Einhaltung erhebliche Belästigungen bzw.
Bauwerksschäden durch Erschütterungen im Allgemeinen auszuschließen sind.
Einwirkungen auf den Menschen
In Tabelle 1 sind Anhaltswerte für die Einwirkung von Erschütterungen auf Menschen in Gebäuden getrennt nach unterschiedlichen Gebietsnutzungen sowie getrennt nach Einwirkungen während Tag und Nacht enthalten.
Erhebliche Belästigungen des Menschen werden ausgeschlossen, wenn der Maximalwert
des gleitenden Effektivwertes des KB-Wertes (d. h. die maximale bewertete Schwingstärke
KBFmax) den unteren Anhaltswert Au unterschreitet.
Liegt dieser Maximalwert zwischen dem unteren (Au) und dem oberen (Ao) Anhaltswert, so
ist aus den Taktmaximalwerten der Schwingstärke (Taktzeit 30 Sekunden) durch Langzeiteffektivwertbildung der Taktmaximal-Effektivwert KBFTm zu ermitteln. In die Effektivwertbildung
gehen nur Schwingstärken oberhalb der Fühlschwelle (KB = 0,1) ein. Unter Berücksichtigung der tags und nachts vorhandenen Einwirkungszeiten wird die Beurteilungsschwingstärke KBFTr gebildet und mit dem Anhaltswert Ar verglichen.
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Tabelle 1:
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Anhaltswerte für Erschütterungseinwirkungen in Wohnungen und vergleichbar
genutzten Räumen nach DIN 4150, Teil 2
Anhaltswerte für die
Schwingstärke KB
Gebietseinstufung
Einwirkungsorte nur mit gewerblichen
Anlagen in der Nachbarschaft
Tag
Nacht
Au
Ao
Ar
Au
0,4
6
0,2
0,3
0,3
Einwirkungsorte mit vorwiegender oder ausschließlicher Wohnbebauung in der Nachbarschaft
0,6
Ar
0,15
0,4
Einwirkungsorte vorwiegend mit gewerblichen Anlagen in der Nachbarschaft
Einwirkungsorte mit weder vorwiegend Wohnungen noch Gewerbe in der
Nachbarschaft
Ao
6
0,15
0,2
1)
0,6
0,1
0,3
0,2
5
0,1
0,15 0,61)
0,07
0,2
0,15
3
0,07
0,1
0,61)
0,05
0,32)
Besonders schutzbedürftige Einrichtungen
(Krankenhäuser, Kliniken), soweit sie in ausgewiesenen Sondergebieten liegen
0,15
0,1
3
0,05
0,1
0,61)
0,05
0,32)
1)
2)
Gilt gebietsunabhängig bei oberirdischen Schienenverkehr
Gilt für unterirdisch geführte Schienenstrecken
Erschütterungseinwirkungen innerhalb der Zeiten mit besonderem Ruheanspruch (6.00 bis
7.00 Uhr und 19.00 bis 22.00 Uhr werktags sowie 6.00 bis 22.00 Uhr sonn- und feiertags) werden
bei der Bildung der Beurteilungsschwingstärke durch Wichtung mit dem Faktor 2 berücksichBericht 09-091-02
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tigt. Dies gilt jedoch nicht für den hier vorliegenden Fall der Erschütterungseinwirkung infolge
von Schienenverkehr. Nach DIN 4150, Teil 2, gilt für Schienenverkehr KBFTr = KBFTm, da
keine besonderen Ruhezeitzuschläge zu verwenden sind.
Bei Überschreitung des oberen Anhaltswertes Ao durch den gemessenen Maximalwert
KBFmax kann im Allgemeinen von einer erheblichen Belästigung ausgegangen werden, ohne
dass die Beurteilungsschwingstärke zur Beurteilung herangezogen werden muss. Bezüglich
der nächtlichen Einwirkung durch den Schienenverkehr trifft jedoch DIN 4150-2 in Abschnitt
6.5.3.5. eine Ausnahme von dieser Bedeutung. Bei Überschreitung des oberen Anhaltswertes gelten die Anforderungen der Norm nicht als nicht eingehalten. Liegen nachts einzelne
KBFT-Werte oberhalb des Wertes von Ao = 0,6, so ist eine Ursachenforschung und
-beseitigung gefordert. In die Bestimmung von KBFTr gehen diese Werte jedoch mit ein.
Beurteilungszeitraum ist die Zeit von 6.00 bis 22.00 Uhr (Tag) sowie von 22.00 bis 6.00 Uhr
(Nacht). Zur Beurteilung ist die Richtungskomponente mit dem größten Messwert heranzuziehen.
Als weitere Sonderregelung für den Schienenverkehr wird in der DIN 4150, Teil 2, darauf
hingewiesen, dass die in Tabelle 2 enthaltenen Anhaltswerte Au und Ar nur für neu zu errichtende Fernbahnstrecken und unterirdisch geführte Schienenstrecken sowie für städtebauliche Planungen von Baugebieten gelten. Für bestehende, oberirdisch geführte Schienenstrecken des öffentlichen Personennahverkehrs gelten um den Faktor 1,5 angehobene Werte
von Au und Ar.
Für die Beurteilung der Schwingungsimmissionen wird in der vorliegenden Untersuchung von
den Anhaltswerten für Einwirkungsorte mit weder vorwiegend Wohnungen noch Gewerbe in
der Nachbarschaft (vergleichbar mit Mischgebieten) ausgegangen:
Au = 0,2
Ar = 0,1
für den Tag und
Au = 0,15
Ar = 0,07
für die Nacht.
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Einwirkungen auf bauliche Anlagen
Regelungen zur Ermittlung von Erschütterungen zur Beurteilung einer möglichen Verminderung des Gebrauchswertes von Gebäuden sind in DIN 4150, Teil 3, enthalten. Die hier angegebenen Anhaltswerte liegen deutlich höher als die Anhaltswerte zur Beurteilung möglicher Belästigungswirkung auf Menschen beim Aufenthalt in Gebäuden. Insofern kann im
Allgemeinen davon ausgegangen werden, dass durch den Schienenverkehr bei Einhaltung
der Anhaltswerte der DIN 4150, Teil 2, keine Überschreitungen der Anhaltswerte der DIN
4150, Teil 3, zu erwarten sind.
Sekundärer Luftschall
Für die Einwirkung von sekundärem Luftschall existieren in Deutschland keine Grenz-, Richtoder Anhaltswerte und keine methodische Regelungen zu seiner Ermittlung. Der für den Vergleich mit den Grenz- oder Richtwerten der gängigen Regelwerke zum Lärmschutz heranzuziehende maßgebliche Immissionsort ist darüber hinaus bis auf wenige Ausnahmen außerhalb der Gebäude, vor der betroffenen Hausfassade festgelegt. Für den vorliegenden Fall von
Geräuscheinwirkungen, die durch den Schienenverkehr verursacht werden, können Richtwerte für Geräuschimmissionen innerhalb von Gebäuden aus der Verkehrswege-Schallschutzmaßnahmenverordnung (24. BImSchV) abgeleitet werden. Hieraus ergibt sich für Räume, die
überwiegend zum Schlafen genutzt werden, ein „zulässiger“ Innenraumpegel von 30 dB(A) in
der Nacht sowie für Wohnräume von 40 dB(A) bzw. für Büroräume 45 dB(A) tags. Diese Werte liegen auch im Bereich der Anhaltswerte der VDI 2719 für Mischgebietsnutzungen.
5 Methodisches Vorgehen
Zur Vorausberechnung von Erschütterungsimmissionen sind derzeitig keine allgemeinverbindlichen und wissenschaftlich abgesicherten Prognoseverfahren bekannt. Insbesondere die
Schwierigkeiten bei der Beschreibung des außerordentlich komplexen Systems der Schwingungsentstehung durch unterschiedliche Quellenarten und der Ausbreitung in einem größtenteils nicht zugänglichen Ausbreitungssystem bis zur Einwirkung auf den Menschen erschweren eine einigermaßen gesicherte Abschätzung der zu erwartenden Immissionen.
Wesentliche Einflussfaktoren auf die Höhe der Schwingungsimmission sind:
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Einflussfaktoren der Schwingungsquelle
Bauart der Züge
Wartungszustand der Züge, insbesondere der Räder
gefahrene Geschwindigkeiten
Gleisbettungssystem
Wartungszustand des Gleises
Einflussfaktoren des Ausbreitungsweges
Übergang vom Gleis zum Boden (Ankopplungswiderstand)
Bodeneigenschaften (Bodenart, Lagerungsdichte)
Einbauten im Boden
Grundwasserstand
Abstand zum Immissionsort
Übergang vom Boden in das Gebäudefundament
Einflussfaktoren im Gebäude
Fundamentart
Art der Gebäudekonstruktion
Anzahl der Stockwerke
Materialeigenschaften
Masse und geometrische Abmessungen der Gebäudeteile
Generell kann davon ausgegangen werden, dass eine Verminderung der auftretenden
Schwingungen mit zunehmender Entfernung erfolgt. Diese Entfernungsminderung wird einerseits hervorgerufen durch die sogenannte geometrische Ausbreitungsdämpfung. Zusätzlich sind Verluste durch Materialdämpfung, d. h. Energieverluste durch Reibung bei der
Ausbreitung im Boden, wirksam. Genaue quantitative Angaben zur Entfernungsminderung
sind aufgrund der starken Abhängigkeit von den örtlichen Bedingungen (Materialeigenschaften, Grundwasserspiegel ...) nicht ohne detaillierte Untersuchungen möglich. Die EntferBericht 09-091-02
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nungsabnahme wird auch in wesentlichem Maße durch Einbauten im Boden beeinflusst.
Einbauten längs zur Schienenachse können die Ausbreitung erschweren, Einbauten quer
zur Schienenachse die Ausbreitung erleichtern.
Innerhalb der Gebäude sind durch die konstruktiven Besonderheiten (Resonanzeffekte) üblicherweise auf den einzelnen Geschoßdecken höhere Schwingungswerte (übliche Werte:
Faktor 2 bis 20 je nach Gebäudekonstruktion) als am Hausfundament festzustellen.
Wegen der dargestellten Schwierigkeiten wird in der Praxis zur Schwingungsprognose üblicherweise eine getrennte Betrachtung für einzelne entkoppelte Teilsysteme des Ausbreitungsweges (z. B. Schwingungsquelle mit ihrer Ankopplung an den Grund, Ausbreitungssystem bis zum Gebäude, Gebäudefundament mit Übergang vom Baugrund, Ausbreitungssystem im Gebäude) vorgenommen. Hierbei sind teilweise erhebliche Idealisierungen der Systemeigenschaften und somit entsprechende Aussageunsicherheiten nicht zu vermeiden.
In vorliegender Untersuchung wurden deshalb entsprechend der Methodik der Deutschen
Bahn (Körperschall und Erschütterungsschutz - Leitfaden für den Planer, Abschnitt 4.3.3 "Geplante Bebauung an bestehenden Bahnstrecken") die zukünftig zu erwartenden Schwingungsimmissionen auf der Grundlage von Erschütterungsmessungen abgeschätzt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass bei den relativ kurzen Entfernungen zwischen Gleisen und Gebäuden
einigermaßen konstante Ausbreitungsverhältnisse vorliegen. Gemessen werden die Erschütterungen an Stellen, an der die zukünftig Bebauung am dichtesten an die Gleise heranrückt.
Die Messungen wurden spektral durchgeführt, da die verschiedenen Einflussfaktoren bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich stark wirksam sind. Aus den Messwerten, die die
an der Einleitungsstelle der zukünftigen Gebäude wirksamen Schwingungen charakterisieren,
wird auf die in den höheren Geschosslagen der zukünftigen Gebäude zu erwartenden Schwingungen geschlossen.
Beim Übergang vom Erdboden in das Fundament eines Gebäudes erfolgt in der Regel eine
Reduzierung der Schwingungen. Bei der Fortleitung der Schwingungen vom Fundament zu
den höheren Geschossen sind demgegenüber in der Regel Schwingungsverstärkungen zu
beobachten. Für den Fall einer geplanten Bebauung sind die Übertragungsfunktionen für den
Übergang vom Boden auf das Fundament sowie für die Fortleitung innerhalb des Gebäudes
nicht bekannt. Deshalb erfolgt die Abschätzung der auf den Geschossdecken in den zukünfti-
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gen Gebäuden zu erwarten Schwingungen für übliche Geschossdecken mit einer Reihe unterschiedlicher Eigenfrequenzen. Im DB - Leitfaden sind hierfür die pauschalen Übertragungsfaktoren in Bezug auf die Resonanzfrequenz angegeben. Im vorliegenden Fall wird von Geschossdecken aus Beton mit Eigenfrequenzen im Bereich zwischen 10 Hz und 50 Hz ausgegangen.
Aus den spektralen Werten der letztendlich auf den Menschen im Gebäude einwirkenden Erschütterungen- bzw. Luftschallimmissionen werden durch Berücksichtigung entsprechender
Frequenzbewertungen die Einzahlwerte (KB-Werte und sekundäre Luftschallpegel) zur Beurteilung anhand der im vorigen Abschnitt dargelegten Beurteilungskriterien ermittelt. Hinsichtlich der Abschätzung des sekundären Luftschalls wird abweichend von den im DB-Leitfaden
aufgeführten mathematischen Zusammenhängen anhand der von Said, Grütz und Garburg
2005 in der Zeitschrift für Lärmbekämpfung veröffentlichten aktuellen Untersuchungsergebnisse für Bauten mit Betondecken vorgegangen. Der Schienenbonus der 16. BImSchV wurde
nicht berücksichtigt.
6 Messtechnik und Messdurchführung
Die Messungen fanden am 04.01.2012 statt. Wegen der unterschiedlichen Einleitungsbedingungen der Erschütterungen vom Gleisoberbau in das Erdreich wurden zwei verschiedene
Messpunkte gewählt:
MP 01
Bereich MI 4.1
38 m von der Gleismitte entfernt gegenüber dem Brückenwiderlager
MP 02
Bereich MI 4.2
32 m von der Gleismitte entfernt
An beiden Messpunkten wurden die gemessenen Schwingungssignale von insgesamt 30
Vorbeifahrten von Regionalzügen mittels eines PC-gestützten Messsystems auf der Basis
SAMURAI (Sinus Messtechnik GmbH, Leipzig) aufgezeichnet.
Folgende Messtechnik kam zum Einsatz:
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2 triaxiale elektrodynamische Schwinggeschwindigkeitsaufnehmer, Fa. Sinus
Erschütterungsmessgerät Soundbook 8-Kanal mit Software SAMURAI, Fa. Sinus
Die Schwingungsmesssignale wurden in den drei Raumkoordinaten X, Y und Z parallel von
den Schwinggeschwindigkeitsaufnehmern aufgenommen und gespeichert. Gemessen wurden der Zeitverlauf der Schwinggeschwindigkeits-Signale im Frequenzbereich 0,8 bis
400 Hz, der Zeitverlauf des gleitenden Effektivwertes KBF(t) mit einer Zeitkonstante von
125 ms sowie die Terzspektren der Schwinggeschwindigkeit. Messtechnik, Messdurchführung und Auswertung entsprachen den Empfehlungen von DIN 4150, DIN 45669 und DIN
45672.
Die Auswertung der gespeicherten Signale erfolgte im Labor mittels der SAMURAI-Software
und mit der Signalanalysesoftware FAMOS der Fa. IMC Meßsysteme, Berlin. An jedem
Messpunkt wurden für jede Zugvorbeifahrt die Terz-Spektren der Schwinggeschwindigkeit
als energetischer Mittelwert, bezogen auf 1 sec Einwirkungsdauer (SEL), als Maximalwert
des gleitenden Effektivwertes mit einer Zeitkonstante von 125 ms (max-hold-Spektrum) sowie die Maximalwerte des gleitenden Effektivwertes KBFmax ermittelt. Die spektralen
Schwinggeschwindigkeitssignale wurden umgerechnet in Pegel Lv bezogen auf 5 * 10-8 m/s.
Die Messungen erfolgten nur bei Vorbeifahrt von Regionalzügen, da am Messtag keine anderen Züge gefahren sind. Im derzeitigen Fahrplan sind auch keine anderen Zuggattungen
ausgewiesen. Die von der Deutschen Bahn erhaltenen Prognosezahlen gehen von folgenden Zugzahlen aus:
Regionalzüge RE
tags 162
nachts 26
Güterfernverkehr SGV
tags 2
nachts 2
Personenfernverkehr IC
tags 4
nachts 2
Es kann also davon ausgegangen werden, dass Vorbeifahrten durch Züge des Personenund Güterfernverkehrs nicht mit regulärem Fahrplan sondern nur als seltene Ereignisse
stattfinden. Aus den Ergebnissen eigener Messungen an anderen Strecken wird für diese
Vorbeifahrten die Schwingungsemission auf der Basis der Messwerte für die RE-Züge mit
dem Faktor 0,7 im Falle von IC-Zügen sowie mit dem Faktor 2 für Güterzüge abgeschätzt.
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7 Darstellung der Messergebnisse
Ein Beispiel für den Zeitverlauf des Schwinggeschwindigkeitssignals sowie für den sich hieraus ergebenden Zeitverlauf des KB-Signals für eine einzelne Vorbeifahrt ist in Bild 1 dargestellt. Die Ordinate ist in der physikalischen Einheit der Schwinggeschwindigkeit mm/s skaliert. Für die Bildung des dimensionslosen KB-Wertes sind 1 mm/s gleich einem Zahlenwert
von KB = 1 zu setzen. (Die menschliche Fühlschwelle liegt bei etwa 100 µm/s entsprechend
KB = 0,1).
In Tabelle 2 sind die an den beiden Messpunkten in den drei Raumrichtungen ermittelten
und auf 1 sec Einwirkungsdauer bezogenen energetischen Mittelwerte (SEL) sowie die maximalen KB-Werte (KBFmax) für jede Vorbeifahrt aufgelistet. In Bild 2 sind die maximalen
KB-Werte der einzelnen Vorbeifahrten grafisch dargestellt.
maximale Schwingstärken der Vorbeifahrten
0,350
0,300
KBFmax
0,250
MP 01, X
MP 01, Y
MP 01, Z
MP 02, X
MP 02, Y
MP 02, Z
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
F F F F N N F N N F
F F N N F N N
F F F N N F N N F N F
Gleislage (Fern/Nah)
Bild 2: Messwerte KBFmax
Bericht 09-091-02
Seite 15
Es ist zu erkennen, dass die in der vertikalen Richtung wirksamen Schwingungen generell
deutlich höher als diejenigen der beiden horizontalen Richtungen sind. Die weiteren Auswertungen werden deshalb auf die in vertikaler Richtung (Z-Richtung) einwirkenden Schwingungen beschränkt.
Außerdem ist in Bild 2 zu erkennen, dass am Messpunkt MP 01 tendenziell höhere Messwerte auftreten, was sicherlich mit der Einleitungsart über das Brückenwiderlager zusammenhängt. Weiterhin ist die Tendenz zu erkennen, dass am Messpunkt MP 01 höhere Werte bei Vorbeifahrten auf dem ferner gelegenen Gleis, am Messpunkt MP 02 höhere Werte
bei Vorbeifahrten auf dem näher gelegenen Gleis erzeugt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass im Untersuchungsbereich zwei Weichen liegen, welche für das ferner gelegene
Gleis einen geringeren Abstand zu MP 01, für das näher gelegene Gleis einen geringeren
Abstand zu MP 02 aufweist (siehe Bild 3).
Lage MP 01
Lage MP 02
Bild 3: Lage der Messpunkte
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10^-3 mm/s
Seite 16
350
300
250
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
10^-3 mm/s
150
100
50
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
22.0
24.0
s
Bild 1: Zeitverlauf des unbewerteten Schwingschnelle-Signals (oben) und des KB-Signals (unten)
Bericht 09-091-02
Tabelle 2:
Messergebnisse
Nah/Fern MP 01, X
lfd.
Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
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F
F
F
F
N
N
F
N
N
F
F
F
N
N
F
N
N
F
F
F
N
N
Bericht 09-091-02
MP 01, Y
MP 01, Z
MP 02, X
MP 02, Y
MP 02, Z
SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax
67,9
0,072
68,3
0,051
72,5
0,112
67,4
0,066
71,2
0,080
74,8
0,157
70,8
0,105
71,8
0,123
76,8
0,217
67,2
0,047
71,9
0,090
75,7
0,168
68,3
0,052
68,7
0,054
72,5
0,104
65,9
0,038
69,5
0,054
72,7
0,108
71,3
0,119
72,0
0,114
77,5
0,255
66,4
0,049
71,5
0,122
75,6
0,178
70,4
0,094
69,1
0,070
72,9
0,128
66,7
0,052
70,6
0,078
73,5
0,116
70,1
0,085
69,4
0,069
72,7
0,119
67,4
0,054
71,2
0,078
73,6
0,112
71,6
0,117
72,0
0,128
77,5
0,264
67,6
0,050
72,4
0,110
76,3
0,177
60,6
0,036
59,7
0,028
63,1
0,045
58,1
0,022
61,5
0,050
65,1
0,074
68,6
0,071
67,8
0,073
72,1
0,131
66,0
0,047
70,0
0,071
72,8
0,094
70,8
0,099
72,0
0,119
77,0
0,230
67,8
0,051
71,9
0,086
75,8
0,153
71,4
0,092
70,3
0,080
74,5
0,145
68,9
0,080
71,2
0,071
74,8
0,136
69,8
0,075
70,6
0,074
74,5
0,129
65,9
0,032
70,2
0,074
74,1
0,161
73,9
0,083
74,2
0,106
78,3
0,179
71,2
0,071
74,8
0,091
78,4
0,165
67,8
0,051
68,0
0,044
70,4
0,061
65,7
0,043
70,1
0,054
71,1
0,091
70,5
0,082
70,3
0,078
73,8
0,142
68,8
0,080
71,4
0,084
75,3
0,173
69,2
0,079
69,6
0,067
74,0
0,113
66,0
0,038
70,3
0,067
73,7
0,134
61,9
0,037
60,6
0,025
63,8
0,046
58,5
0,020
61,9
0,051
65,3
0,076
71,2
0,090
69,1
0,072
73,7
0,119
68,1
0,066
70,3
0,069
74,7
0,151
68,7
0,051
69,3
0,060
72,4
0,095
67,4
0,048
70,5
0,058
72,9
0,103
69,1
0,081
68,7
0,066
74,5
0,169
67,9
0,069
71,2
0,094
76,1
0,184
71,5
0,113
72,4
0,128
77,6
0,257
67,7
0,053
72,4
0,101
76,3
0,179
71,0
0,115
72,1
0,122
77,4
0,243
66,6
0,048
71,2
0,105
75,4
0,183
70,3
0,085
69,7
0,074
73,4
0,133
67,1
0,053
71,0
0,083
74,2
0,115
70,7
0,086
69,7
0,078
73,7
0,128
68,7
0,077
70,7
0,075
75,1
0,161
Nah/Fern MP 01, X
lfd.
Nr.
25
26
27
28
29
30
F
N
N
F
N
F
Bericht 09-091-02
MP 01, Y
Seite 18
MP 01, Z
MP 02, X
MP 02, Y
MP 02, Z
SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax SEL[dB] KBFmax
71,9
0,133
72,6
0,133
77,6
0,289
68,2
0,059
72,5
0,103
76,6
0,159
60,7
0,027
59,8
0,020
62,1
0,027
58,8
0,026
60,7
0,022
64,0
0,050
68,4
0,059
68,3
0,067
71,8
0,103
65,7
0,045
69,2
0,061
71,9
0,094
70,4
0,100
71,3
0,118
76,0
0,187
66,5
0,045
71,1
0,089
75,2
0,151
68,2
0,053
68,4
0,057
71,8
0,093
66,0
0,049
69,6
0,062
72,0
0,098
68,7
0,068
69,8
0,079
73,6
0,122
65,5
0,034
69,5
0,059
73,2
0,131
Seite 19
Mittleres Terzspektrum
80
MP 01, Z, Eff(Max)
MP 02, Z, Eff(Max)
70
Schnellepegel [dB]
60
50
40
30
20
10
400,0
315,0
250,0
200,0
160,0
125,0
80,0
100,0
63,0
50,0
40,0
31,5
25,0
20,0
16,0
12,5
8,0
10,0
6,3
5,0
4,0
3,2
2,5
2,0
1,6
1,3
1,0
0,8
0
Terz-Mittenfrequenz [Hz]
Bild 4: mittlere Körperschall-Schnellepegel
Aus den spektralen Daten der an den beiden Messpunkten in Z-Richtung ermittelten
Schwingungssignale ist zu erkennen, dass es sich um deutlich tieffrequente Signale mit vorherrschenden Anteilen im Frequenzbereich 5 bis 25 Hz handelt. Am Messpunkt MP 02 treten etwas höhere Schnellepegel im höheren Frequenzbereich auf.
Die für die Geschossdecken bei unterschiedlichen Eigenfrequenzen berechneten Erschütterungswerte und sekundäre Luftschallpegel sind in der nachfolgenden Tabelle 3 enthalten. In
dieser Tabelle sind die für die einzelne Vorbeifahrten von Zügen der jeweiligen Zuggattungen zu erwartenden Werte sowie die für Tag und Nacht als Mittelwerte geltenden Beurteilungsgrößen KBFTr und LA,m aufgeführt.
Bericht 09-091-02
B-Plan Nr. 36 -1 "Speicherstadt / Leipziger Straße" in Potsdam
Seite 20
Tabelle 3: Berechnungsergebnisse für Geschossdecken
Deckenresonanz
Hz
10
12,5
16
20
25
32
40
50
RE
0,346
0,327
0,272
0,255
0,206
0,186
0,167
0,151
KBFmax
IC
0,242
0,229
0,190
0,178
0,144
0,130
0,117
0,106
GE
0,692
0,653
0,544
0,510
0,412
0,373
0,334
0,302
KBFTr
Tag
Nacht
0,104
0,066
0,098
0,062
0,081
0,052
0,076
0,049
0,062
0,039
0,056
0,036
0,050
0,032
0,045
0,029
MP 02
10
12,5
16
20
25
32
40
50
0,296
0,300
0,335
0,306
0,244
0,224
0,190
0,169
0,207
0,210
0,235
0,214
0,171
0,157
0,133
0,118
0,592
0,600
0,671
0,612
0,489
0,448
0,381
0,338
0,089
0,090
0,100
0,092
0,073
0,067
0,057
0,051
MP 01
10
12,5
16
20
25
32
40
50
30,4
30,5
30,9
32,3
33,3
35,0
35,3
34,9
Lsek [dB(A)]
28,8
28,9
29,3
30,7
31,8
33,4
33,7
33,3
33,4
33,5
33,9
35,3
36,3
38,0
38,3
37,9
LA,m [dB(A)]
19,82
15,52
19,93
15,64
20,31
16,02
21,71
17,42
22,78
18,49
24,41
20,12
24,71
20,42
24,32
20,02
MP 02
10
12,5
16
20
25
32
40
50
33,9
34,0
34,2
35,0
35,8
37,2
37,6
38,3
32,4
32,4
32,6
33,4
34,3
35,7
36,0
36,7
36,9
37,0
37,2
38,0
38,8
40,2
40,6
41,3
23,35
23,41
23,61
24,41
25,28
26,65
27,00
27,71
MP 01
Bericht 09-091-02 - Erschütterungen
0,056
0,057
0,064
0,058
0,047
0,043
0,036
0,032
19,06
19,11
19,31
20,12
20,99
22,36
22,71
23,41
KSZ Ingenieurbüro GmbH Berlin
Seite 21
8 Beurteilung der Messergebnisse
Erschütterungen
Die Ergebnisse zeigen, dass für eine Reihe von möglichen Deckenresonanzen durch KBFmax
die unteren Anhaltswerte Au für den Tag und auch für die Nacht überschritten werden. Der
Anhaltswert für die Beurteilungsschwingstärke Ar wird demgegenüber für alle untersuchten
Deckenresonanzen für den Tag und die Nacht durch KBFTr eingehalten. Es ist zwar darauf
hinzuweisen, dass diese Einhaltung für die Deckenresonanz von 16 Hz am MP 02 nur knapp
bzw. bei der Deckenresonanz von 10 Hz am MP 01 nur bei mathematischer Rundung auf
zwei Stellen nach dem Komma zutrifft. Andererseits ist jedoch beim derzeitigen Erkenntnisstand bei der Prognose von Erschütterungsimmissionen noch mit einer relativ großen Unsicherheit zu rechnen. Dies hat dazu geführt, dass in den gängigen Methoden der Erschütterungsprognose, wie sie im DB-Leitfaden für den Planer beschrieben sind, mit relativ hohen
Sicherheitszuschlägen zu Gunsten der Betroffenen gearbeitet wird. Insofern ist zukünftig
eher mit einer Unterschreitung der prognostizierten Werte zu rechnen, ohne dass jedoch
eine Überschreitung dieser Werte mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass im konkreten Fall nur die Werte für die Regionalzüge auf der Basis von Messungen ermittelt wurden. Die Werte für IC- und Güter-Züge
sind anhand von Erfahrungswerten aus den Werten für die Regionalzüge abgeleitet worden.
Anhand des geltenden Fahrplanes ist jedoch davon auszugehen, dass Vorbeifahrten von
Güterzügen und Personenfernzügen nur als seltenes Ereignis auftreten. Insofern ist auch
die prognostizierte Überschreitung des oberen Anhaltswertes für die Nacht von 0,6 durch
Güterzüge am MP 01 bei Deckenresonanzen im Bereich 10 - 12,5 Hz nicht dramatisch. Falls
nach Realisierung der zukünftigen Bebauung nachts tatsächlich Überschreitungen des oberen Anhaltswertes festgestellt werden, sollte entsprechend der Regelungen der DIN 4150,
Teil 2, Abschnitt 6.5.3.5, versucht werden, die Ursachen hierfür abzustellen. Sehr wahrscheinlich sind hierzu Maßnahmen an der Weiche oder am Übergang Strecke - Brücke ausreichend. Gemäß DIN 4150-2, Abschnitt 6.5.3.5, hat eine seltene Überschreitung des oberen Anhaltswertes von 0,6 nachts jedoch nicht die Bedeutung, dass die Anforderungen der
DIN 4150-2, als nicht eingehalten gelten.
Aus den Untersuchungsergebnissen ergeben sich bezüglich der Berücksichtigung von Erschütterungsimmissionen somit keine erhöhten Anforderungen an die zukünftige Bebauung.
Seite 22
Es ist jedoch zu empfehlen, Deckenresonanzen unter 20 Hz bei Wohn- und Schlafräumen
möglichst zu vermeiden.
Sekundärer Luftschall
Die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse weisen aus, dass bei der zukünftig zu erwartenden
Situation der sekundäre Luftschall die als Immissionsbegrenzung geltenden Werte LA,m von
40 dB(A) am Tage und von 30 dB(A) in der Nacht sowie auch für Büronutzungen von
45 dB(A) unterschreitet. Diese Unterschreitung ist bei den meisten möglichen Deckenresonanzen sehr deutlich. Lediglich bei den höheren Deckenresonanzen über 30 Hz am MP 02
verringert sich die Unterschreitung der Nacht-Begrenzung von 30 dB(A) auf Werte von etwa
2 dB(A).
Mit diesen Ergebnissen ergeben sich auch in Hinsicht auf den sekundären Luftschall keine
erhöhten Anforderungen an die zukünftige Bebauung in Hinsicht auf Schwingungsschutzmaßnahmen.

1 „Speicherstadt / Leipziger Straße“

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