Erschütterungstechnische Untersuchung für das Neubauprojekt Europacity

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1 Institut für Umweltschutz und Bauphysik VMPA anerkannte Schallschutzprüfstelle für Güteprüfungen nach DIN 4109 Messstelle nach 26 BImSchG Erschütterungstechnische Untersuchung für das Neubauprojekt Europacity Bereich Berlin Hamburger und Lehrter Bf Auftraggeber: DB Netz AG c/o Deutsche Bahn AG DB Immobilien Europaplatz Berlin Projekt-Nr.: Datum: OBERMEYER Planen + Beraten GmbH Hauptsitz: Hansastr München Tel.: Fax: info@opb.de

2 Gesamtschienenverkehr Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite I Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabenstellung Allgemeines Einflüsse auf die Erschütterungsimmission Vorgehensweise Mess- und Beurteilungsgrößen Spürbare Erschütterungen (KB-Werte) Sekundärer Luftschall Anhaltswerte der DIN 4150 Teil 2 und der TA Lärm Ermittlung der Erschütterungsimmissionen Ergebnisse für KB-Werte und sekundären Luftschall Erschütterungsschutz Maßnahmen an der Schiene Maßnahmen am Ausbreitungsweg Maßnahmen am Gebäude Zusammenfassung...16 Grundlagen...17

3 Gesamtschienenverkehr Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite II Anhänge: Anhang 1 : Anlage 1: Betriebsprogramm Messbericht Erschütterungsmessungen im Projektgebiet Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Angesetzte Anhaltswerte nach DIN 4150 Teil Tabelle 2: Zuordnung der Schwingstärke zur Wahrnehmung, VDI 2057 Blatt 3 (nur informativ)... 5 Tabelle 3: Ausbreitungsspektrum... 7 Tabelle 4: Prognosewerte für Bereich Tabelle 5: Prognosewerte für Bereich Tabelle 6: Prognosewerte für Bereich Tabelle 7: Prognosewerte für den Bereich

4 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 1 1 Aufgabenstellung Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt bereitet gegenwärtig die öffentliche Auslegung des Bebauungsplans 1-62a vor. Westlich des Geltungsbereiches des Bebauungsplans verlaufen eine Vielzahl von Bahnstrecken auf der zentralen Nord-Süd-Achse zum Berliner Hauptbahnhof. Um deren Auswirkungen auf das Bebauungsgebiet einschätzen zu können, soll durch eine erschütterungstechnische Untersuchung die Schwingungsbelastung aus dem Schienenverkehr in den geplanten Baukörpern ermittelt werden. In den Berechnungen dieser Untersuchung wurde die aktuelle Betriebsprognose 2025 der DB Netz AG für Nah- und Fernverkehr, S-Bahn sowie Güterverkehr auf den angrenzenden Bahnanlagen berücksichtigt. Bereits im Jahr 2010 wurden Erschütterungsmessungen auf dem Gelände durchgeführt. Das der Planungsgesellschaft OBERMEYER Planen + Beraten GmbH, München wurde beauftragt, basierend auf Messergebnissen eine entsprechende Prognose zu erstellen.

5 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 2 2 Allgemeines Erschütterungsimmissionen bestehen aus - fühlbaren - mechanischen Schwingungen (Vibrationen, Erschütterungen) und - hörbarem - sekundärem Luftschall, welcher durch die Schallabstrahlung schwingender Raumbegrenzungsflächen entsteht. Die physikalische Größe, die zur Beschreibung der Erschütterungseinwirkungen am meisten verwendet wird, ist die Schwinggeschwindigkeit (oder Körperschall-Schnelle), die i.d.r. als Pegel (in db, bezogen auf 5*10-8 m/s) angegeben wird. Sie ist in Festkörpern (Erdboden, Bausubstanz) stark frequenzabhängig und muss daher spektral betrachtet werden. Zur Beurteilung der Einwirkungen von Erschütterungen auf den Menschen wird nach DIN 4150, "Erschütterungen im Bauwesen": Teil 2 Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden [3] eine Frequenzbewertung auf die Körperschall-Schnelle am Immissionsort angewendet und daraus die bewertete Schwingstärke KB ermittelt. Die Immissionen des sekundären Luftschalls werden aus der Körperschall-Schnelle abgeleitet und anhand der an das Gehör angepassten Frequenzbewertung (A-Bewertung) in ihrer Wirkung auf den Menschen bewertet. 3 Einflüsse auf die Erschütterungsimmission Die Entstehung und Ausbreitung der durch die Vorbeifahrten der Züge der DB AG erzeugten mechanischen Schwingungen wird u.a. beeinflusst durch: technisches und betriebliches Verhalten der eingesetzten Fahrzeuge Geschwindigkeit Streckenführung (eben, Einschnitt, Trog, Tunnel) Oberbau, Bauwerke zur Streckenführung Ausbreitung im Erdboden (Beschaffenheit des umgebenden Erdbodens, z.b. Art des Bodens, Inhomogenitäten, Grundwasser) Übertragungseigenschaften der Gebäude Aufgrund der Vielzahl von Einflüssen sind die Zusammenhänge bei der Erschütterungsentstehung und -übertragung sehr schwierig zu erfassen. Die Körperschalleinleitung in den Erdboden, die Ausbreitung im Boden und die Körperschalleinleitung in das Bauwerk unter Berücksichtigung der Bodeneigenschaften, von Brechung und Reflexion der Wellen an Grenzschichten und Übergängen (z.b. Bodenschichtungen, Oberfläche, Gebäudefundament), sind über Rechenmodelle mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nur näherungsweise zu bestimmen. Im Bereich der Einleitung der Schwingungen vom Erdboden in die Gebäude ist die dynamische Anregbarkeit des Bauwerks für die Fortleitung der Schwingungen bestimmend. Die Anregung des Gebäudefundaments wird bei normaler Bauausführung in der Regel mit überhöhten Intensitätswerten an den Decken und Wänden der übrigen Stockwerksbereiche beantwortet.

6 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 3 4 Vorgehensweise Bereits am wurden an ausgewählten Messpunkten im Bereich des geplanten Neubaugebietes, entlang des Bebauungsgebiets Europacity, Erschütterungssensoren installiert. Zur Durchführung von erschütterungstechnischen Untersuchungen müssen alle notwendigen Größen (Emissionen, Ausbreitungsfunktion und Übertragungsfunktion) spektral, d.h. getrennt für jedes Frequenzband, bekannt sein und betrachtet werden. Mit Hilfe dieser Ausgangsdaten können die zu erwartenden Erschütterungsimmissionen ermittelt werden. Aus diesen spektralen Körperschallschnelle-Immissionen können die Einzahl-Beurteilungswerte (KB-Werte und sekundäre Luftschallpegel) bestimmt und gemäß den festgelegten Kriterien beurteilt werden. Gemessen wurden die Emissionsspektren (8 m von Gleis 1) der Züge, sowie die Ausbreitungsfunktion im Erdboden. Für die Übertragungsfunktion der geplanten Gebäude wurde auf die Übertragungspegeldifferenzen für Gebäude mit Massivdecken der Tabelle 1 aus Körperschall- und Erschütterungsschutz, Leitfaden für Planer [6] zurückgegriffen. Die Berechnung der KB-Werte erfolgt in Anlehnung an die DIN 4150, Teil 2 mit Hilfe eines Prognoseverfahrens entsprechend der VDI 3837 [5]. Der sekundäre Luftschallpegel wird ebenfalls unter Berücksichtigung der Information der Deutschen Bahn AG Körperschall- und Erschütterungsschutz, Leitfaden Körperschall und Erschütterungen [6] und des aktuellen Entwurfs des Leitfadens ermittelt.

7 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 4 5 Mess- und Beurteilungsgrößen Generelle Zielsetzung der vorliegenden erschütterungstechnischen Untersuchung ist die Abschätzung der Erschütterungsbelastung und des sekundären Luftschalls für das geplante Neubauprojekt Europacity im Bereich des Bf HuL in Berlin. 5.1 Spürbare Erschütterungen (KB-Werte) Die DIN 4150, Teil 2 definiert (in Absatz 3.2) Erschütterungsimmissionen als die an Messorten auftretenden Schwingungen und verwendet im wesentlichen folgende Größen: das Maximum des Effektivwertes der KB-bewerteten Schwingstärke KB Fmax (Zeitbewertung fast ). Dabei werden die am Messort auftretenden zeitlich schwankenden mechanischen Schwingungen in 30 Sekunden-Takten betrachtet. (Gleichungen (1) und (2) der DIN 4150, Teil 2) die Beurteilungsschwingstärke KB FTr nach Gleichung (4a) der DIN , die alle Erschütterungsereignisse innerhalb der Beurteilungszeit und damit die Häufigkeit der Zugvorbeifahrten berücksichtigt. Im Prognoseverfahren können die zeitlichen Schwankungen, die nur messtechnisch erfassbar und von vielen zufälligen Faktoren der momentanen Betriebszustände abhängig sind, nicht vorhergesagt werden. Es ist aber möglich, aus spektralen Körperschallschnelle- Maximalwert- und Mittelwert-Berechnungen Taktmaximal-Effektivwerte zu ermitteln. Diese KB FTm -Werte berücksichtigen die mögliche Streuung der zugrundeliegenden KB Fmax - Einzelwerte adäquat. 5.2 Sekundärer Luftschall Durch Körperschallübertragung bzw. -anregung der Raumbegrenzungsflächen kann in Gebäuden sogenannter sekundärer Luftschall entstehen und einen u.u. nicht zu vernachlässigenden Anteil am gesamten Innenraumpegel hervorrufen. Dieser Effekt kann vor allem dort zu Belästigungen führen, wo der primäre Luftschall (Direktschall), der durch die Außenhaut des Gebäudes nach innen dringt, eine geringe Rolle spielt. Das trifft insbesondere zu bei von der Bahntrasse abgewandten, gut schallgedämmten Räumen. Die messtechnische Ermittlung des sekundären Luftschalls ist nur bei unterirdischen Strecken mit vertretbarem Aufwand durchführbar. Die Prognose beruht auf den (spektralen) Körperschallschnelle-Immissionsberechnungen, welche physikalisch mit dem Abstrahlgrad der Raumbegrenzungsflächen verbunden sind. Dabei wird der Zusammenhang zwischen dem Körperschall-Schnellepegel in Fußbodenmitte und dem im Raum entstehenden sekundären Luftschallpegel bzw. Gesamt-Innenschallpegel durch Korrelaionsbetrachtungen aus messtechnisch ermittelten und statistisch ausgewerteten Beziehungen bestimmt. Die Vorgehensweise ist in Körperschall- und Erschütterungsschutz, Leitfaden für Planer [6] beschrieben. In Abhängigkeit von der Bauweise des Gebäudes und der Art des Schienenverkehrs werden aus den prognostizierten oder gemessenen spektralen Körperschallschnelle-Pegeln am Fußboden die dazugehörigen sekundären Luftschall-Pegel (mittlere Pegel über die Vorbeifahrzeit, als Maximalpegel zu verstehen) ermittelt.

8 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite Anhaltswerte der DIN 4150 Teil 2 und der TA Lärm Die DIN 4150 Teil 2 gibt je nach Gebietsnutzung verschiedene Anhaltswerte für die zulässige Belastung durch Erschütterungen an. Es werden die Anhaltswerte für Gewerbe-, Misch- und Wohngebiete angesetzt, wobei für den A o nachts gebietsunabhängig der in Kap der DIN 4150, Teil 2 genannte Wert von 0,6 herangezogen wird. Gebietsnutzung Tags Nachts A u A o A r A u A o A r Gewerbegebiet 0,3 5 0,15 0,2 0,6 0,10 Mischgebiet 0,2 5 0,10 0,15 0,6 0,07 Wohngebiet 0,15 3 0,07 0,1 0,6 0,05 Tabelle 1: Angesetzte Anhaltswerte nach DIN 4150 Teil 2 Für die Beurteilung gilt: - Ist KB Fmax < A u, sind keine weiteren Betrachtungen erforderlich. Die Anforderungen der DIN4150 Teil 2 sind eingehalten. - ist der KB Fmax größer als der (obere) Anhaltswert A o, dann ist die Anforderung dieser Norm nicht eingehalten. - ist KB Fmax größer als der (untere) Anhaltswert A u, aber kleiner als der (obere) Anhaltswert A o, dann erfolgt die Beurteilung auf Basis der Beurteilungsschwingstärke KB FTr. Die Anforderung ist dann eingehalten, wenn die Beurteilungsschwingstärke KB FTr nicht größer als Ar (nach Tabelle 2 der DIN ) ist. Zur Veranschaulichung der KB Fmax -Werte im Zusammenhang mit der subjektiven Wahrnehmung kann die Tabelle 1 der VDI 2057, Blatt 3 [5] herangezogen werden: Bewertete Schwingstärke KB Beschreibung der Wahrnehmung <0,1 nicht spürbar 0,1 Fühlschwelle 0,1-0,4 gerade spürbar 0,4 1,6 gut spürbar 1,6-6,3 stark spürbar 6,3 100 sehr stark spürbar Tabelle 2: Zuordnung der Schwingstärke zur Wahrnehmung, VDI 2057 Blatt 3 (nur informativ)

9 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 6 Die VDI 2057, Blatt 3 vom Mai 1987 wurde im September 2002 zurückgezogen. Der darin beschriebene Zusammenhang zwischen bewerteter Schwingstärke und der subjektiven Wahrnehmung von Erschütterungseinwirkungen kann aber weiterhin als gültig betrachtet werden. Für den sekundären Luftschall existiert in Deutschland kein einschlägiges Regelwerk. Bis zur Festlegung gesetzlich verbindlicher Grenzwerte kommt als Anhaltspunkt für die Beurteilung des sekundären Luftschalls die 24. BImSchV [2] in Betracht, welche sich in ihrer Gültigkeit auf von Verkehrsgeräuschen verursachte Innengeräuschpegel bezieht. Eine Aussage über Immissionen, die durch Körperschallimmissionen in Gebäuden hervorgerufen werden, macht die TA Lärm [7], welche jedoch ausdrücklich nur für gewerbliche Anlagen verbindlich ist. Für eine hochwertige - noch in der Planung befindliche - Nutzung kann aber empfohlen werden, sich an den gegenüber der 24. BImSchV strengeren Richtwerten für Körperschallübertragung innerhalb von Gebäuden nach Punkt 6.2 der TA Lärm [7] zu orientieren. Dementsprechend werden folgende Maximalpegel / Mittelungspegel (in den Wohnräumen) angesetzt: Tags: 45 db(a) / 35 db(a) Nachts: 35 db(a) / 25 db(a)

10 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 7 6 Ermittlung der Erschütterungsimmissionen Basierend auf den Messergebnissen wurden die KB Fmax Werte und die KB FTr Werte sowie der maximale und mittlere Pegel des sekundären Luftschalls rechnerisch ermittelt. Dabei wurden die mittleren Beurteilungsgrößen KB FTr und L sek (Beurteilungspegel des sekundären Luftschalls) jeweils für den Tag und die Nachtzeit auf der Grundlage der Betriebsprogramme (s. Anhang 1) berechnet. Anhand dieser Ergebnisse kann der maximale Einwirkungsbereich (Abstand vom Gleis) prognostiziert werden, bis zu welchen in Abhängigkeit von Resonanzfrequenzen der Geschossdecken noch mit einer Überschreitung der Anhaltswerte ( KB- Wert) nach DIN 4150 zu rechnen ist. Als Dämpfung auf dem Ausbreitungsweg normierte Dämpfung von 8 m auf 80 m - wurde folgendes messtechnisch ermittelte Spektrum (bestimmt aus Qs1 und Qs2 s. Anlage 1- Messbericht) angesetzt: Frequenz (Hz) Dämpfung (db) Tabelle 3: Ausbreitungsspektrum Dieses Dämpfungsspektrum beschreibt eine ähnliche Abnahme der Erschütterungen auf ihrem Ausbreitungsweg, wie sie auch in der Richtlinie [6] Information der Deutschen Bahn AG, ZBT 511: Körperschall- und Erschütterungsschutz, Leitfaden für den Planer, Stand Februar 1999 (unter Berücksichtigung des Entwurfs der Überarbeitung Stand ) angegeben ist. Weitere Informationen zu der Messung sind dem Messbericht (Anlage 1) zu entnehmen.

11 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite Ergebnisse für KB-Werte und sekundären Luftschall Die Ergebnisse werden für 4 Bereiche aufgeschlüsselt: 1. Gewerbegebiet 2. Gewerbegebiet u. Mischgebiet 3. Sondergebiet 4. Mischgebiet Bereich 1 Gewerbegebiet Abbildung 1: Bereich 1 (Gewerbegebiet) Im Bereich des Gewerbegebiets ist nicht mit Überschreitungen des Anhaltswerts (tags) nach DIN 4150 Teil 2 für die mittlere Beurteilungsgröße (KB FTr ) zu rechnen. Eine Überschreitung des Anhaltswerts (nachts) sowie des oberen Anhaltswerts (nachts) sollte für ein reines Gewerbegebiet ohne Belang sein, sofern keine Wohnnutzung vorgesehen ist. Jedoch ist anzumerken, dass damit zu rechnen ist, dass die Erschütterungen in den Gebäuden gut spürbar sein werden (s.tabelle 2). Daher ist trotz Gewerbegebietseinstufung Erschütterungsschutz abzuwägen, für den Fall, dass Hotelgebäude in selbigem Gebiet vorgesehen werden. Gut spürbare Erschütterungen sowie hohe Maximalpegel des sekundären Luftschalls könnten (speziell im Nachtzeitraum) von Hotelgästen als störend und unzumutbar empfunden werden. Im nord-westlichen Teil des Untersuchungsgebiets wäre je nach geplanter konkreter Nutzung eine gesonderte Untersuchung (nach Bau der S21) empfehlenswert, da hier davon auszugehen ist, dass ein Brückenpfeiler der S21 in unmittelbarer Nähe zu der zukünftigen Bebauung stehen wird, dessen erschütterungstechnischer Einfluss vorab nur schwer quantifizierbar ist. Speziell Frequenzanteile oberhalb von etwa 50 Hz, welche sich besonders beim sekundären Luftschall auswirken, könnten zum Problem werden.

12 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 9 Mit Maximalpegeln von bis zu 41 db(a) ist auch ein deutlich hörbarer sekundärer Luftschall zu erwarten. Überschreitungen der Beurteilungsgrößen für den sekundären Luftschall treten allerdings voraussichtlich nicht auf. In der nachfolgenden Tabelle 4 werden die prognostizierten Maximalwerte für Erschütterungen und sekundären Luftschall bei entsprechender Deckeneigenfrequenz angegeben. Die Werte beziehen sich auf die Bebauung, welche sich im geringsten Abstand (ca. 19m) zu den nächstgelegenen Gleisen befindet. Es ist zu empfehlen, nach Möglichkeit zu vermeiden, dass Geschossdecken Eigenfrequenzen um 16 Hz oder darunter aufweisen. Anforderung KB / Immissionen KB (Deckenfrequenz) Anforderung sek. Luftschall / Immissionen sek. L. A o,nacht / KB Fmax A r, Tag/ KB FTr, T A r,nacht/kb FTr,N LI,max (db(a)),t LI,r,T LI,r,N 0,6 / 1,2 (16 Hz) 0,15 / 0,14 (16 Hz) 0,1 / 0,11 (16 Hz) 45 / 41 (50Hz) 35 / 20 (50Hz) 25 / 19 (50Hz) Tabelle 4: Prognosewerte für Bereich 1 Bereich 2 Mischgebiet Abbildung 2: Bereich 2 Aus den errechneten KB-Werten wurden theoretische Einwirkungsbereiche von bis zu 80 m prognostiziert, welche jedoch auf Überschreitungen des nächtlichen oberen Anhaltswerts zurückzuführen sind (worst-case). Dies gilt vor allem für Betondecken mit einer Deckenresonanz von 16 Hz. In der Regel liegen die Deckenresonanzen von Betondecken bei Massiv- Bauweise höher. 16 Hz und tiefer könnten durch weit gespannte, nicht abgestützte Decken zustande kommen, welche somit zu vermeiden wären. Aber auch für höhere Deckeneigenfrequenzen wurden Einwirkungsbereiche von bis zu 40 m prognostiziert. Dies würde den ersten Häuserriegel entlang der Bahntrasse betreffen. Speziell im Bereich der BEHALA- Gleise können Güterzugrangierfahrten zu Einzelereignissen mit hohen Erschütterungsmaximalpegeln führen, welche deutlich über der Fühlbarkeitsschwelle liegen und den oberen Anhaltswert (nachts) überschreiten. Wie bereits für Bereich 1 angesprochen, sollten Überschreitungen des nächtlichen oberen Anhaltswerts in einem reinen Gewerbegebiet ohne Belang sein, sofern keine Wohnungen, Hotels oder andere Beherbergungsbetriebe vorgesehen sind. Sollte dem jedoch so sein wird für die entsprechenden Gebäude Erschütterungsschutz empfohlen, da zudem mit Maximalpegeln des sekundären Luftschalls von bis 41 db(a) gerechnet werden muss. Überschreitungen des Anhaltswerts für den Mittelungspegel sind hin-

13 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 10 gegen nicht anzunehmen. Es ist ebenso zu beachten, dass dieser Bereich für schwingungssensible gewerbliche Nutzung (z.b. Labore mit sensibler Sensorik) eher untauglich ist. Mit dem theoretischen Einwirkungsbereich von bis zu 80 m (worst-case) wäre auch der zweite Bebauungsriegel im Mischgebiet von erschütterungsträchtigen Einzelereignissen betroffen. Da es sich um eine worst-case -Annahme bei Deckeneigenfrequenzen von 16 Hz handelt und bereits bei höheren Deckeneigenresonanzen (>25 Hz) keine Überschreitungen der Anhaltswerte mehr zu erwarten sind, wird empfohlen, dies in der Planung der Gebäude zu berücksichtigen. D.h., große Räume mit weitgespannten Decken sollten wie bereits erwähnt vermieden werden, oder durch Pfeiler abgestützt werden, um tiefe Deckeneigenfrequenzen auszuschließen. Sobald in der ersten Reihe der vorgesehene durchgehende Bebauungsriegel umgesetzt wird, kann davon ausgegangen werden, dass dieser eine ausreichende Barriere für Erschütterungen auf ihrem Ausbreitungsweg darstellt, um den dahinterliegende Bebauungsriegel (Mischgebiet) ausreichendend zu schützen. In der nachfolgenden Tabelle 5 werden die prognostizierten Maximalwerte (bei 16m Abstand der Bebauung zum nächstgelegenen Gleis) für Erschütterungen und sekundären Luftschall bei entsprechender Deckeneigenfrequenz angegeben. Anforderung KB / Immissionen KB (Deckenfrequenz) Anforderung sek. Luftschall / Immissionen sek. L. A o,nacht / KB Fmax A r, Tag/ KB FTr, T A r,nacht/kb FTr,N LI,max (db(a)) LI,r,T LI,r,N 0,6 / 1,24 (16 Hz) 0,15 / 0,12 (16 Hz) 0,1 / 0,09 (16 Hz) 35 / 41 (50Hz) 35 / 19.6 (50Hz) 25 / 18.9 (50Hz) Tabelle 5: Prognosewerte für Bereich 2 Bereich 3 Sondergebiet Abbildung 3: Bereich 3 Geht man davon aus, dass die hier entstehenden Wohnungen hohen Standards genügen sollen und damit die Beurteilungskriterien für allgemeine Wohngebiete zu erfüllen sind, erweitert sich der Einwirkungsbereich auf max. 80 m, da im Gegensatz zu Bereich 2 keine Bebauung in der ersten Reihe vorhanden ist. Erschütterungen können sich in diesem Abschnitt

14 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 11 ohne Hindernis ausbreiten. Somit können je nach Nutzung auch für das vordere Drittel des Sondergebiets (geringe) Überschreitungen der Beurteilungskriterien nicht ausgeschlossen werden und Erschütterungsschutz müsste in Betracht gezogen werden (s.abb. 3 blauer Bereich). Möchte man auf Maßnahmen zum Erschütterungsschutz verzichten, wäre sicherzustellen, dass die Deckeneigenfrequenzen mehr als 20 Hz betragen. Estricheigenfrequenzen >50 Hz würden zusätzlichen Spielraum verschaffen. Werden die entsprechenden Eigenfrequenzen berücksichtigt, ist damit zu rechnen, dass die Anhaltswerte für Wohngebiete eingehalten werden können. Aufgrund der verhältnismäßig hohen Dämpfung der höheren Frequenzanteile über den Ausbreitungsweg ist hingegen nicht mit hohen sekundären Luftschallpegeln für die zweite Bebauungslinie zu rechnen. In der nachfolgenden Tabelle 6 werden die prognostizierten Maximalwerte (bei 60 m Abstand der Bebauung zum nächstgelegenen Gleis) für Erschütterungen und den sekundären Luftschall bei entsprechender Deckeneigenfrequenz angegeben. Anforderung KB / Immissionen KB (Deckenfrequenz) Anforderung sek. Luftschall / Immissionen sek. L. A o,nacht / KB Fmax A r, Tag/ KB FTr, T A r,nacht/kb FTr,N LI,max (db(a)) LI,r,T LI,r,N 0,6 / 0,6 (16 Hz) 0,07 / 0,076 (16 Hz) 0,05 / 0,053 (16 Hz) 35 / 33 (63Hz) 35 / 15,5 (63Hz) 25 / 12,9 (63Hz) Tabelle 6: Prognosewerte für Bereich 3 Bereich 4 - Mischgebiet Abbildung 4: Bereich 4 Wie im Bereich des Sondergebiets gibt es auch in diesem Bereich keinen vorgelagerten Häuserriegel, welcher eine Barriere für die Erschütterungen auf Ihrem Ausbreitungsweg darstellen würde. Zwar ist damit zu rechnen, dass die Beurteilungsschwingstärken für den Tagund Nacht-Zeitraum unterhalb der entsprechenden Anhaltswerte für Mischgebiete liegen, jedoch sind Überschreitung des oberen Anhaltswerts, verursacht durch vereinzelte Rangierfahrten auf den Gleisen der BEHALA, nicht auszuschließen. Unter dem Kriterium der hochwertigen Wohnnutzung wäre die Notwendigkeit von Erschütterungsschutz zu prüfen (s. Abb. 4 blauer Bereich), da außerdem mit einer Überschreitung des Maximalpegels für den sekundären Luftschall zu rechnen ist. Dasselbe gilt für den süd-östlichen Teil des vierten Bereichs.

15 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 12 Da hier die Bahntrasse der S21 Richtung Osten schwenkt und sich somit der Bebauung annähert, muss Erschütterungsschutz für den Bereich des vorderen Bebauungsriegels in Erwägung gezogen werden.

16 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 13 Die Belastung durch sekundären Luftschall ist im Bereich 4 geringer als beispielsweise im Bereich 2. Mittelungspegel > 20 db (A) sind nicht zu erwarten. Jedoch können wie bereits erwähnt Güterzugfahrten im Bereich der Rangieranlage (BEHALA) bei Deckenresonanzen von über 40 Hz Maximalpegel von bis zu 38 db(a) verursachen. Damit wäre das Maximalpegelkriterium der TA Lärm um 3 db(a) überschritten. Anforderung KB / Immissionen KB (Deckenfrequenz) Anforderung sek. Luftschall / Immissionen sek. L. A o,nacht / KB Fmax A r, Tag/ KB FTr, T A r,nacht/kb FTr,N LI,max (db(a)) LI,r,T LI,r,N 0,6 / 0,8 (16 Hz) 0,1 / 0,08 (16 Hz) 0,1 / 0,06 (16 Hz) 35 / 38 (50Hz) 35 / 17.5 (50Hz) Tabelle 7: Prognosewerte für den Bereich 4 25 / 15,1 (50Hz)

17 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 14 7 Erschütterungsschutz Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, um die erschütterungstechnische Belastung aus dem Betrieb der Bahnstrecke für anliegende Objekte zu reduzieren. Jedoch ist jede Maßnahme in ihrer Wirksamkeit begrenzt. Zudem müssen Nutzen und Wirtschaftlichkeit der Maßnahme abgewogen werden. Entsprechend dem aktuellen Stand der Technik existieren folgende Möglichkeiten 7.1 Maßnahmen an der Schiene Es gibt mehrere mit unterschiedlichen Kosten verbundene Maßnahmen, wie Schwellenbesohlung, Hochelastische Schienenbefestigung oder Masse-Feder-Systeme, um eine körperschalldämmende Wirkung zwischen Schiene und Umgebung zu erzielen. Im vorliegenden Fall ist jedoch nicht davon auszugehen, dass Maßnahmen am Gleis umgesetzt werden können, da hierfür baulich in den Schienenweg eingegriffen werden müsste, was zudem eine temporäre Sperrung der Strecke mit sich bringen würde. Somit müssen andere Möglichkeiten in Betracht gezogen werden. 7.2 Maßnahmen am Ausbreitungsweg Mit einem offenen Bodenschlitz wird der Ausbreitungsweg unterbrochen. Zur dauerhaften Standsicherheit werden in den Schlitz gas-, luft- oder elastomergefüllte Hohlkörper vorgesehen. Für Bebauung unmittelbar hinter dem Schlitz wäre das eine mögliche Maßnahme. Jedoch ist die Verbesserungswirkung dieser Maßnahme nur schwer quantifizierbar. Für eine Bebauung mit größerem Abstand zu den Gleisen ist diese Maßnahme bereits untauglich und daher für diesen Fall nicht empfehlenswert. 7.3 Maßnahmen am Gebäude Auch an den geplanten Gebäuden selbst können Maßnahmen zur Erschütterungsreduktion eingesetzt werden. Der Katalog der Maßnahmen ist groß: Vollständige elastische Lagerung Erreichen höherer Resonanzfrequenzen durch kleinere Deckenfelder Massive Bauweise, insbesondere massive Fundamentplatte Seitliche Abschirmung des Gebäudes mit elastischen Matten Die vollständige oder zumindest teilflächige elastische Lagerung von Gebäuden muss, wie unter 6.1 festgestellt, in einigen Bereichen in Betracht gezogen werden. Neben positiven Effekten bezüglich der Erschütterungsreduktion, ist vor allem eine massive Verbesserung des sekundären Luftschalls zu erwarten. Diese Maßnahme ist daher dort anzustreben, wo hochwertige Wohnnutzung geplant wird.

18 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 15 Eine Entkopplung der Gebäude durch vollständige elastische Lagerung im Bereich des Fundaments, welche ein entsprechendes Einfügedämmmaß wie unter Abbildung 5 dargestellt erfüllt, würde eine erhebliche Minderung der Immissionen für Erschütterungen und sekundären Luftschall bewirken. Wichtig bei der Auslegung der Maßnahme ist, dass die Abstimmfrequenz möglichst tief ist (<16 Hz) und die Deckeneigenfreuquenzen deutlich darüber liegen Einfügedämmmaß Dämpfung [db] Frequenz [Hz] Einfügedämmmaß Abbildung 5: Einfügedämmmaß einer Erschütterungsschutzmaßnahme am Gebäude Wenn eine elastische Lagerung der Gebäude mit der in Abb. 5 skizzierten Wirkung eingesetzt wird, ist damit zu rechnen, dass bereits für den ersten Bebauungsriegel die Beurteilungskriterien für Wohngebiete ab einer Deckeneigenfrequenz von 20 Hz von der Beurteilungsschwingstärke (KB FTr ) eingehalten werden können. Ab 25 Hz ist damit zu rechnen, dass auch der obere Anhaltswert im gesamten Bebauungsgebiet eingehalten werden kann. Zudem ist davon auszugehen, dass der Maximalpegel des sekundären Luftschalls um bis zu 10 db(a) reduziert wird. Somit wäre auch eine Einhaltung der aus der TA Lärm abgeleiteten Richtwerte zu erwarten. Somit wären davon auszugehen, dass auch Hotels und andere Beherbergungsbetriebe in unmittelbarer Nähe zu den Gleisen ausreichend geschützt werden.

19 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 16 8 Zusammenfassung Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt bereitet gegenwärtig die öffentliche Auslegung des Bebauungsplans 1-62a vor. Die vorliegende erschütterungstechnische Untersuchung wurde auf Grundlage von Messergebnissen und unter Berücksichtigung der aktuellen Betriebsprognose 2025 der DB Netz AG für Nah- und Fernverkehr, S-Bahn sowie Güterverkehr erstellt. Um zu hohe erschütterungstechnische Belastungen zu vermeiden, muss in Bereichen hochwertiger Wohnbebauung oder schwingungssensibler gewerblicher Nutzung Erschütterungsschutz in Betracht gezogen werden. Dies gilt speziell für den Abschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Gleisen der BEHALA. Diese Bereiche sind neben vereinzelten hohen Erschütterungsbelastungen auch von hohen sekundären Luftschall-Maximalpegeln, verursacht durch Rangierfahrten, betroffen. Als Schutzmaßnahme wird in den entsprechenden Bereichen eine elastische Lagerung der Gebäude empfohlen. Bei entsprechender Auslegung der Maßnahme, ist damit zu rechnen, dass beispielsweise im Bereich des Mischgebiets (Bereich 4) die strengeren Anhaltswerte für Wohngebiete eingehalten werden können. OBERMEYER Planen+Beraten GmbH München, den Dr. rer. nat. W. Herrmann Dipl.-Ing. (FH) A. Lackner

20 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 17 Grundlagen [1] Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) in der aktuell gültigen Fassung [2] Vierundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, 24.BImSchV vom Verkehrswege-Schallschutzmaßnahmenverordnung (BGBl.I, ab S. 172) [3] DIN 4150 Teil 2: Erschütterungen im Bauwesen, Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden, vom Juni 1999 [4] DIN 4150 Teil 3: Erschütterungen im Bauwesen, Einwirkungen auf bauliche Anlagen, vom Februar 1999 [5] VDI-Richtlinie 2057, Blatt 3, Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen" 05/1987, zurückgezogen 09/2002 [6] Information der Deutschen Bahn AG, ZBT 511: Körperschall- und Erschütterungsschutz, Leitfaden für den Planer, Stand Februar 1999 (unter Berücksichtigung des Entwurfs der Überarbeitung Stand ) [7] Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm TA Lärm) vom August 1998 [8] Heckl; Müller: Technisches Taschenbuch der Akustik, Springerverlag,1994 [9] Forschungsbericht 155 der Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung, Berlin: Zur Entstehung und Ausbreitung von Schienenverkehrserschütterungen, Theoretische Untersuchungen, Dr.-Ing. Lutz Auersch, Oktober 1988 [10] VDI 3837: Erschütterungen durch oberirdische Schienenbahnen Spektrales Prognoseverfahren, Stand März 2006

21 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 18 Anhang 1 : Betriebsprogramme Schienenverkehr Bereich HuL

22 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 19

23 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 20

24 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 21

25 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 22

26 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 23

27 Bereich Hamburger und Lehrter Bf in Berlin Seite 24